КОЛЬЦЕВАЯ ОБМОТКА ЯКОРЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам бироторного исполнения и может найти применение в бесконтактных приводных электродвигателях промышленных механизмов (осевых электровентиляторах без спрямляющих и направляющих аппаратов, электродвигателях-редукторах/мультипликаторах, электромагнитных муфтах с редуцированием и пр.), а также генераторах электрической энергии.
Известна тороидальная обмотка якоря, примененная в асинхронном двигателе (Патент SU 1787305 A3, Н02K 1/16, 17/02, 1990), в которой одна из ее активных сторон используется в электромагнитном процессе преобразования энергии, а вторая выполняет функцию лобовых соединений.
Известна кольцевая обмотка якоря магнитоэлектрического преобразователя (Патент RU 112536 U1, Н02K 16/2, 21/12, 2011), содержащего индуктор в виде двух конструктивно объединенных коаксиальных цилиндров с постоянными магнитами, позволяющего использовать обе активные стороны обмотки, соединенные лобовыми соединениями.
1
2
Недостатком, как первого, так и второго устройства является ограничение технических возможностей кольцевой обмотки, связанное с обязательной необходимостью формирования ее активными сторонами одинакового числа полюсов 2р=2р, как непременного условия, обеспечивающего ее совместимость с роторами в упомянутых устройствах.
1
2
1
2
Технический результат достигается исполнением лобовых соединений, при котором одна из активных сторон общей кольцевой обмотки имеет число полюсов, равное 2р а вторая - 2р, при этом 2р≠2р.
Предлагаемая полезная модель расширяет функциональные возможности кольцевой обмотки якоря.
1
2
Сущность полезной модели поясняется чертежами с изображением вариантов укладки обмоток, обеспечивающих получение одного и того же технического результата - 2р≠ 2р. На фиг. 1 представлена схема укладки одной фазы 3-фазной кольцевой обмотки с неравным числом полюсов ее активных сторон и вариант выполнения ее лобовых соединений с диаметральным шагом каждой из сторон. Две остальные фазы укладываются тождественным образом согласно своим пространственным сдвигам. На фиг. 2 и 3 показаны кольцевые обмотки при выполнении какой-либо одной из ее активных сторон с сокращенным шагом.
Кольцевая обмотка якоря (фиг. 1) содержит две активные стороны 1 и 2, размещенные на комбинированном статоре, состоящем из двух магнитопроводов 3 и 4, разделенных немагнитным элементом 5, обеспечивающим независимость путей замыкания рабочих магнитных потоков, создаваемых сторонами 1 и 2. Лобовые соединения 6 и переходы 7 указывают направление намотки секций устройства.
В случае расположения лобовых соединений 8 и переходов 9, как представлено на фиг. 2, активная сторона с меньшим числом полюсов будет характеризоваться меньшим обмоточным коэффициентом, чем сторона обмотки с большим числом полюсов. При выполнении лобовых соединений 10 и переходов 11 согласно фиг.3 происходит взаимное замещение обмоточных коэффициентов активных сторон.
Предлагаемая обмотка якоря может быть использована как в составе электродвигателя, так и в составе генератора.
При использовании устройства в бироторном электродвигателе и подаче переменного напряжения питания фазные токи активных сторон обмотки формируют в рабочих воздушных зазорах вращающиеся магнитные поля, увлекающие за собой, за счет происходящего взаимодействия, роторы, расположенные с каждой из сторон 1 и 2. Поскольку скорость вращения электромагнитных полей активных сторон различна, вследствие неодинаковой полюсности, различна и частота вращения роторов, то есть, используя единую кольцевую обмотку, возможно реализовать различные частоты вращения валов бироторной электрической машины, а, следовательно, добиться расширения функциональных возможностей, как непосредственно самой предложенной обмотки, так и иного технического устройства с ее применением.
При использовании обмотки в электрическом бироторном генераторе любой из роторов приводится во вращение вспомогательным двигателем и, вследствие возникающей в кольцевой обмотке ЭДС вращения, формируется напряжение питания нагрузки. Взаимодействие магнитного поля, создаваемого током нагрузки, со вторым ротором приводит последний во вращения, что может быть использовано для дополнительного расширения функциональных возможностей бироторных электрических машин.