Устройство уменьшения потерь энергии в электрической машине

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области создания и эксплуатации электрических машин, и может быть использовано при создании и эксплуатации электрических двигателей, электрических генераторов, а также трансформаторов. Устройство представляет собой рамку-кольцо, представляющее собой проводящий элемент, внутри которого размещены проводники, соединенные по определенной схеме между собой и с упомянутым кольцом. Технический результат от использования данного изобретения состоит в уменьшении себестоимости производимых электрических машин и в уменьшении в них вихревых токов. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области создания и эксплуатации электрических машин, и может быть использовано при создании и эксплуатации электрических двигателей, электрических генераторов, а также трансформаторов.

Известно, что потери энергии при эксплуатации электрических машин (двигателей и генераторов) во многом обусловлены наличием в проводниках, входящих в состав электрической машины, вихревых токов (так называемые "токи Фуко").

Для уменьшения вихревых токов в электрических машинах предложено (Большой энциклопедический словарь "Политехнический", М., "Большая Российская энциклопедия", 1999, стр. 83) использовать магнитопроводы из отдельных электрически изолированных пластин, а сердечники устройств, используемых в технике ВЧ, из магнитодиэлектрических материалов.

Однако это увеличивает себестоимость электрических машин.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции устройства, способного уменьшить вихревые токи в электрических машинах.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в уменьшении себестоимости вновь производимых электрических машин, а также обеспечении возможности модернизации с целью уменьшения вихревых токов в существующих электрических машинах.

Указанный технический результат достигается использованием предлагаемого устройства для уменьшения потерь энергии в электрической машине. Указанное устройство выполнено из электропроводящего материала и представляет собой проводник в форме кольца (см. чертеж) с центром в точке 0. На кольце расположены точки 1-12, через точку 0 проходят три проводника, соединяющие диаметрально расположенные точки кольца 1 и 8, 3 и 9, 7 и 12, причем два последних из указанных проводников ориентированы под углом 90^o относительно друг друга и под углами 45^o относительно первого указанного проводника, при этом точки 5 и 10 расположены на местах пересечения оси кольца, ориентированной перпендикулярно указанному первому проводнику, точка 1 соединена проводниками с точками 5 и 10, точка 5 соединена проводником с точками 8 с пересечением в точке 13 проводника, соединяющего точки 7 и 12, и 12 с пересечением в точке 14 проводника, соединяющего точки 1 и 8, точка 10 соединена проводником с точкой 3 с пересечением в точке 14 проводника, соединяющего точки 1 и 8, также точка 10 соединена проводником с точкой 7 под углом 21^o к проводнику, соединяющему точки 7 и 12, через точку 0 проходит проводник, соединяющий точки 6 и 11, при этом точка 6 соединена с точкой 9 дополнительным проводником, пересекающим проводник, соединяющим точки 7 и 12, в точке 13, из точки 0 под углом 69^o относительно проводника, соединяющего точки 7 и 12, проходит проводник к точке 4, точка 1 соединена дополнительным проводником с точкой 4, из точки 14 под углом 21^o к проводнику, соединяющему точки 3 и 10, проходит проводник, соединяющий точки 14 и 2, при этом во всех точках пересечения проводники соединены между собой. Предпочтительно кольцо, выполняющее функцию рамки, и проводники (элементы) выполнены из металла, а наиболее предпочтительно из материала, содержащего серебро. Обычно изменение размеров рамки составляет не более 1%. Преимущественно устройство выполнено из полосовых элементов или стержней любого поперечного сечения. В точке пересечения проводников между собой или проводников и кольца контакт может быть осуществлен любым известным образом - пайка, в том числе и сухая, сварка, наклеп и т. д. Устройство может быть закреплено на диэлектрической подложке и/или покрыто слоем диэлектрического материала.

На чертеже приведен вид устройства уменьшения потерь энергии в электрической машине. Цифрами обозначены места соединения элементов с кольцом и между собой в случае пересечения трех элементов.

Для уменьшения вихревых токов в магнитопроводах электрической машины и, следовательно, уменьшения потерь энергии на разогрев устройство размещают на корпусе электрической машины вблизи указанных магнитопроводов.

Эффективность работы устройства, выполненного из проводящего материала, была проверена на электродвигателе компрессора. Установлено, что при использовании предложенного устройства, расположенного на корпусе электродвигателя, температура обмоток ротора и статора (косвенная характеристика величины вихревых токов) уменьшилась на 22,4% относительно контрольного эксперимента, при этом кпд двигателя возрос на 8,7%. Дополнительно, при размещении предложенного устройства на корпусе генератора электрического тока было установлено, что температура обмоток генератора уменьшилась на 23,7%, а кпд увеличился на 8,9% относительно контрольного эксперимента. При размещении предложенного устройства на корпусе трансформатора было установлено, что его температура уменьшилась на 19,8%, а потери напряжения уменьшились на 0,8%.

Следовательно, предложенное устройство для уменьшения вихревых токов в магнитопроводах электрических машин обеспечивает уменьшение потерь на нагрев электропроводящих конструкций электрических машин и повышает коэффициент полезного действия указанных электрических машин.

Формула изобретения

1. Устройство для уменьшения потерь энергии в электрической машине, отличающееся тем, что оно выполнено из электропроводящего материала и представляет собой проводник в форме кольца с центром в точке 0; на кольце расположены точки 1-12, через точку 0 проходят три проводника, соединяющие диаметрально расположенные точки кольца 1 и 8, 3 и 9, 7 и 12, причем два последних из указанных проводников ориентированы под углом 90^o относительно друг друга и под углами 45^o относительно первого указанного проводника, при этом точки 5 и 10 расположены на местах пересечения оси кольца, ориентированной перпендикулярно указанному первому проводнику, точка 1 соединена проводниками с точками 5 и 10, точка 5 соединена проводником с точкой 8 с пересечением в точке 13 проводника, соединяющего точки 7 и 12, а также с точкой 12 с пересечением в точке 14 проводника, соединяющего точки 1 и 8, точка 10 соединена проводником с точкой 3 с пересечением в точке 14 проводника, соединяющего точки 1 и 8, точка 10 также соединена с точкой 7 под углом 21^o к проводнику, соединяющему точки 7 и 12, через точку 0 проходит проводник, соединяющий точки 6 и 11, при этом точка 6 соединена с точкой 9 дополнительным проводником, пересекающим в точке 13 проводник, соединяющий точки 7 и 12, из точки 0 под углом 69^o относительно проводника, соединяющего точки 7 и 12, проходит проводник к точке 4, точка 1 соединена дополнительным проводником с точкой 4, из точки 14 под углом 21^o к проводнику, соединяющему точки 3 и 10, проходит проводник, соединяющий точки 14 и 2, при этом во всех точках пересечения проводники соединены между собой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцо и проводники выполнены из металла.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что кольцо и проводники выполнены из материала, содержащего серебро.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что изменение размеров кольца составляет не более 1%.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что оно выполнено из полосовых элементов или стержней любого поперечного сечения.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что в точке пересечения проводником между собой или проводником и кольца контакт осуществлен любым известным образом.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно закреплено на диэлектрической подложке и/или покрыто слоем диэлектрического материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1