Электромеханическая машина а.в.фирсова

 

Использование: в электроприводе. Сущность изобретения. Устройство содержит статор 7 из непроводящего материала с электромагнитными катушками 8, имеющими форму "швейной катушки" с обмоткой из медного провода 9. По обе стороны статора на валу закреплены два дисковых ротора и 11 и 12 со встроенными постоянными магнитами 13 чередующейся полярности. На валу закреплен распределительный диск, связанный с коммутационным устройством, обеспечивающий подачу напряжения из катушки 8 в таком направлении, чтобы каждая катушка 8 притягивала последующий магнит 13 ротора, а каждый предыдущий отталкивала, создавая постоянное вращение ротора. 1 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению.

Известна электромеханическая машина, содержащая два статора с расположенными на них постоянными магнитами и дисковый ротор, размещенный между статорами. На валу расположены коллекторные пластины и коллекторные щетки [1] Наиболее близкой к заявляемой является электромеханическая машина, содержащая корпус, внутри которого неподвижно размещен статор с электромагнитными катушками, по обе стороны статора неподвижно закреплены два дисковых ротора, состоящие из проводящего материала со встроенными в них постоянными магнитами чередующейся полярности, при этом на валу выполнен распределительный диск, связанный с неподвижным коммутационным устройством с обеспечением переключения полярности напряжения в таком направлении, чтобы каждая катушка статора притягивала последующий магнит роторов, а предыдущий их магнит отталкивала в сторону вращения [2] Недостатками известной машины является использование замкнутого магнитного потока, приводящего к возникновению максимальной противоЭДС в обмотках катушек, что позволяет использовать включение катушек только параллельно, сердечники катушек имеют большую длину, выходящую на периферию к магнитам, что уменьшает рабочий магнитный поток, сердечники катушек имеют малую площадь относительно габаритов катушек, что также уменьшает рабочий магнитный поток, при таком расположении обмоток катушек происходит слабый отток тепла и, следовательно, сильное нагревание обмоток.

Технической задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия машины.

Техническая задача решается тем, что в электромеханической машине, содержащей корпус, внутри которого неподвижно размещен статор с электромагнитными катушками, имеющими обмотки и сердечники, вал с неподвижно закрепленными на нем дисковыми роторами со встроенными в них постоянными магнитами чередующейся полярности, распределительный диск, связанный с коммутационным устройством для обеспечения переключения полярности напряжения в таком направлении, чтобы каждая катушка статора притягивала последующий магнит роторов, а предыдущий их магнит отталкивала в сторону вращения, новым является то, что в ней электромагнитные катушки имеют форму "швейной катушки" с обмоткой из медного провода, а распределительный диск с коммутационным устройством расположены внутри корпуса машины.

На чертеже представлена заявляемая электромеханическая машина.

В корпусе 1 машины закреплены на винтах задняя 2 и передняя 3 крышки, в которых вставлены подшипники 4 и 5. В подшипниках установлен вал 6. Внутри корпуса расположен статор 7 из непроводящего материала со сквозными отверстиями, проделанными по возможности близко друг к другу, параллельно оси вала. В этих отверстиях размещены электромагнитные катушки 8, имеющие форму "швейной катушки" с намотанным на них медным проводом 9. Все обмотки соединены последовательно и электрически связаны с коммутационным устройством 10, которое представляет собой электромеханический переключатель для изменения напряжения в обмотках катушек на обратное значение в нужные моменты при работе машины. По обе стороны статора неподвижно на валу закреплены два дисковых ротора 11 и 12, в которых встроены постоянные магниты 13 чередующейся полярности. Количество постоянных магнитов на одном роторе точно равно количеству катушек на статоре. В задней части машины на валу установлен распределительный диск 14 с возможностью разворота на 360^o относительно вала, предназначенный для изменения угла опережения включения напряжения на катушках. Распределительный диск механически связан с коммутационным устройством через шток 15 с укрепленным на нем подшипником 16. Коммутационное устройство электрически связано с двумя проводящими контактами 17, установленными на изоляторах в задней крышке машины, которые служат для подачи электрической энергии в машину. На валу в специальных пазах вставлены ограничительные кольца 18 для невозможности осевого смещения вала.

При этом в машине возможно использование нескольких статоров и роторов, причем количество роторов всегда на единицу больше статоров, т.к. каждый ротор располагается между двумя статорами. В случае использования нескольких статоров и роторов коммутационная система, включающая распределительный диск и коммутационное устройство, в данной машине остается единой независимо от их количества.

Заявляемая электромеханическая машина работает следующим образом.

Напряжение постоянного тока через контакты 17 на задней крышке 2 машины подается на коммутационное устройство 10. В этот момент его контакты замкнуты в одном из двух положений. По катушкам 8 течет ток постоянной амплитуды, создавая магнитный поток по торцовым частям катушек. Катушки последовательно соединены таким образом, что создают магнитный поток чередующейся полярности. Постоянные магниты 13, расположенные на дисковых роторах 11 и 12, также имеют чередующуюся полярность и через определенный угол α при вращении роторов оказываются в точности напротив торцовых сторон катушек. Распределительный диск 14 закреплен на валу 6 в таком положении, что, воздействуя на коммутационное устройство, напряжение на катушки подается в таком направлении, чтобы каждая катушка притягивала последующий магнит, а предыдущий отталкивала в сторону вращения. Как только роторы повернуться на угол a и последующие магниты окажутся напротив притягивающих их катушек, коммутационное устройство переключит напряжение в катушках на обратное значение и снова возникает крутящий момент. Таким образом, создается постоянное вращение ротора машины.

В случае установки в машине нескольких статоров и роторов роторы, которые расположены между статорами, взаимодействуют обеими сторонам постоянных магнитов. При этом все статоры запитываются напряжением через единое коммутационное устройство, не претерпевающее никаких изменений и усложнений. Увеличение машины растет с увеличением количества статоров и роторов.

Предлагаемая электромеханическая машина работает на обычном принципе притяжения разнополярных магнитных полей без замыкающегося магнитного потока машины, что позволяет ей использовать последовательное и последовательно-параллельное подключение катушек, т.к. противоЭДС значительно ниже, магнитные полюса катушек составляют небольшую длину относительно общей длины катушек и имеют небольшое магнитное сопротивление и магнитная индукция в них будет значительно выше, что влияет на увеличение КПД машины; площадь магнитных полюсов равна размеру общего габарита катушки, что увеличивает КПД машины за счет максимального использования магнитного потока катушек при такой конструкции и уменьшает габариты машины; боковые полюса катушек являются радиаторами для охлаждения обмоток при работе машины, что способствует лучшему охлаждению катушек.

Формула изобретения

Электромеханическая машина, содержащая корпус, внутри которого неподвижно размещен статор с электромагнитными катушками, имеющими обмотки и сердечники, вал с неподвижно закрепленными на нем дисковыми роторами со встроенными в них постоянными магнитами чередующейся полярности, распределительный диск, связанный с коммутационным устройством для обеспечения переключения полярности напряжения в таком направлении, чтобы каждая катушка статора притягивала последующий магнит роторов, а предыдущий их магнит отталкивала в сторону вращения, отличающаяся тем, что электромагнитные катушки имеют форму "швейной катушки" с обмоткой из медного провода, а распределительный диск с коммутационным устройством расположен внутри корпуса машины.

РИСУНКИ

Рисунок 1