ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Полезная модель относится к области электротехники, и в частности к электрическим машинам, и может найти применение в качестве приводного электродвигателя в промышленных механизмах, а также генератора электрической энергии.
Известен магнитоэлектрический преобразователь (Патент RU 112536 U1, Н02К 16/2, 21/12, 2011), содержащий якорь с кольцевой обмоткой, индуктор в виде двух коаксиальных цилиндров с постоянными магнитами, конструктивно объединенных элементом вращения. Применение двух индукторов, повышая использование электрической машины, приводит, однако к возрастанию габаритных размеров устройства более чем в 1,5 раза по отношению к изначальным.
Наиболее близким по технической сущности является синхронная электрическая машина с постоянными магнитами (Патент RU 123600 U1, Н02К 21/12, 1/27 2012), совершенствование показателей которой в рамках существующего габаритного объема достигается продлением постоянных магнитов индуктора в зону лобовых соединений на длину прямых участков их вылета. Недостатком данного устройства является искусственно ограниченная возможность улучшения использования электрической машины, поскольку прямые участки лобовых соединений занимают лишь незначительную долю от их вылета, да и характерны только для обмоток с жесткими секциями. Во всыпных же обмотках эта зона «размыта», не имеет, каких либо конкретных конструктивных очертаний и весьма условна.
В случае кольцевой обмотки статора ее «условно» прямая часть ограничивается толщиной крайних изоляционных листов пакета статора и практически не может являться серьезной основой (ввиду ее малости) получения новых качеств устройства.
Технический результат достигается путем продления постоянных магнитов индуктора в зону лобовых соединений обмотки на длину большую, чем длина «условно» прямолинейных их участков, вплоть до максимального их вылета за пакет статора в пределах существующего габаритного размера, а также использования дополнительно к радиальному аксиально-направленного торцевого магнитного потока продленных постоянных магнитов. Максимальный результат достигается за счет выполнения высоты продленных полюсов большей, чем высота магнитов под пазовой частью, а также и за счет изменения значения их коэффициента полюсного перекрытия в зависимости от конкретных параметров конструктива. При этом форма продленных полюсов выполняется произвольной.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлены элемент активной зоны (фиг. 1, а) и конструктивная схема предлагаемого устройства (фиг. 1, б), на фиг. 2, 3, 4 - полюсные зоны устройства с увеличенной длинной полюсов постоянных магнитов под лобовые соединения.
Электрическая машина с постоянными магнитами (фиг. 1) содержит статор с магнитопроводом 1, кольцевой обмоткой 2 и крайними листами 3, индуктор с магнитами под пазовой зоной статора 4 и магнитами 5 и 6, являющихся продленными в сторону лобовых соединений обмотки частями магнитов 4.
Устройство обратимо и может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. В режиме двигателя при подаче переменного напряжения питания и протекании фазных токов пазовые стороны обмотки и ее лобовые соединения формируют в рабочем воздушном зазоре и в воздушных зазорах на участках с лобовыми соединениями, вращающиеся магнитные поля, увлекающие за счет происходящего взаимодействия, за собой ротор.
В режиме генератора ротор приводится во вращение вспомогательным двигателем. В следствии возникающих при вращении ротора в пазовой части обмотки и ее лобовых соединениях ЭДС вращения, направленных согласно, формируется напряжение питания нагрузки.
Продление магнитов индуктора и использование аксиально замыкающегося магнитного потока приводит к наведению большей добавочной ЭДС в лобовых соединениях, «поглощающей» и ЭДС «условно» прямых участков секций. Все это (при постоянстве тока) приводит к возникновению большей дополнительной полезной мощности, чем возникающей в прототипе. Последнее свидетельствует об улучшении КПД устройства и характеризует достижение повышенного использования предлагаемой электрической машины при неизменности ее габаритного объема.
При дальнейшем улучшении использования устройства продленная часть постоянных магнитов 7 и 8 индуктора (фиг. 2) выполнена с высотой полюсов большей, чем высота магнитов 4 под пазовой частью магнитопровода статора, с большим значением коэффициента полюсного перекрытия, чем коэффициент полюсного перекрытия магнитов 4 под пазовой частью магнитопровода статора - магниты 9 и 10 (фиг. 3) и с совмещением данных исполнений 11 и 12 (фиг. 4).
Продленная часть постоянных магнитов в своем аксиальном сечении имеет произвольную форму.
Общая собираемость электрической машины обеспечивается конструктивным разделением комбинированного индуктора на составные части.