ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МАШИНА Российский патент 2011 года по МПК H02N1/08 H02N1/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к емкостным электрическим машинам.

Из известных емкостных электрических машин наиболее близкой по конструкции является емкостная электромагнитная машина (патент на изобретение №2233020).

Наряду с определенными преимуществами названная машина имеет и некоторые недостатки, заключающиеся в том, что активные части обмоток ее ротора состоят только из одного витка.

Технический результат заявленного изобретения - существенное увеличение мощности и КПД машины.

Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции индуктивно-емкостной электромагнитной машины (ИЕЭМ) активные части плоских секторов печатных отмоток ее ротора соединены последовательно и совместно с противоположными такими же секторами образуют многочисленные витки, проходящие через зазоры полюсов постоянных магнитов статора противоположных полярностей.

Предложенная ИЕЭМ, состоящая из статора и ротора, разделенных воздушными зазорами, и содержащая две пары диэлектрически изолированых многопластинчатых конденсаторов переменной емкости (КПЕ), отличающаяся тем, что неподвижные вогнутые гребенки со статорными секциями пластин одной из которых соединены с положительной и отрицательной клеммами электрического вывода и приклеены соответственно к верхней и нижней частям полого ее цилиндрического диэлектрического корпуса с внутренней его стороны и - гребенкой другой их пары - в таком же порядке к левой и правой боковым его частям и соединены с общей электрической нагрузкой, а попарно соединяющие подвижных вогнутых гребенок с роторными секциями пластин КПЕ пары плоских верхних и нижних секторов последовательно соединенных активных частей печатных обмоток ротора, у которых пассивные части проложены во внутренние и внешние кольцевые кабельные каналы, находятся между северными и южными полюсами неподвижных статорных постоянных магнитов, крайние из которых прикреплены к ферромагнитным подшипниковым щитам, а средние зафиксированы диэлектрическим опорным кольцом и двумя подшипниками над и под валом вращения, а пары левых и правых плоских секторов печатной обмотки ротора находятся вне зоны магнитных полюсов.

Продольные и поперечные разрезы предложенной машины показаны на фиг.1 и 2 соответственно. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - вал вращения из немагнитного материала, 2 - подшипниковый щит, 3 - постоянный магнит с трапециевидным сечением, 4 - крышка корпуса из диэлектрического материала, 5 - неподвижная статорная пластина КПЕ, 6 - роторная подвижная пластина КПЕ, 7 - гребенка неподвижных пластин КПЕ, 8 - гребенка подвижных пластин КПЕ, 9 и 10 - внешний и внутренний кольцевые кабельные каналы, 11 - опорное кольцо постоянных магнитов, 12 - плоский сектор активных частей печатной обмотки ротора, 13 - полый цилиндрический корпус из диэлектрического материала.

Все неподвижные и подвижные гребенки и пластины КПЕ диэлектрически изолированы для существенного повышения их емкостей. Во избежание ухудшения наглядности на чертежах диэлектрические изоляции не показаны. Верхняя и нижняя общая неподвижные гребенки КПЕ соединены соответственно положительным и отрицательным клеммами электрического вывода машины. А левые и правые неподвижные общие гребенки КПЕ соединены к общей электрической нагрузке.

ИЕЭМ работает следующим образом. При включении контактора К пластины верхних и нижних КПЕ начинают заряжаться, что означает протекание зарядного тока и i_з по активным частям верхних и нижних плоских секторов 12 печатной обмотки ротора с верхних и нижних подвижных роторных пластин 6. Так как в это время верхние и нижние плоские сектора 12 печатных обмоток находятся между противоположными полюсами неподвижных постоянных магнитов статора 3, то на активные их части начинают действовать механические силы в результате электромагнитных взаимодействий зарядных токов i_з, протекающих в них с магнитными полями, имеющимися в воздушных зазорах между названными полюсами. Направление действия механических сил при этом определяется «правилом левой руки». Из чертежей видно, что при этом ротор начинает вращаться по часовой стрелке. В этом случае указанные подвижные роторные пластины 6 выходят из зоны верхних и нижних неподвижных статорных пластин 5 и входят в зону боковых неподвижных статорных пластин 5, тогда через эти активные части печатных обмоток ротора и электрическую нагрузку R потекут разрядные токи, но уже в обратном направлении. В это время боковые подвижные роторные пластины 6 боковых КПЕ, в свою очередь, выходят из зоны их боковых неподвижных статорных пластин 5 и входят в зону верхних и нижних статорных пластин 5. Одновременно боковые плоские сектора 12 активных частей печатных обмоток ротора, связанные с ними, окажутся в зоне магнитных полюсов. Вследствие этого по ним также потекут зарядные токи i_з, которые, в свою очередь, начнут взаимодействовать с магнитными полями, присутствующими в зазорах между полюсами, толкая весь ротор в том же направлении, как и в первом случае. Далее процессы будут повторяться. Через каждые четверти оборотов всего ротора верхние и нижние подвижные роторные пластины КПЕ и плоские сектора последовательно соединенных активных частей печатных обмоток ротора меняются местами с боковыми. В итоге в течение одного оборота через них протекают токи заряда и разряда по два раза.

Источники информации

1. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1990.

2. Иродов И.Е. Электромагнетизм. - М.: Бином. Лаборатория знаний. - 2003.

3. Калашников С.Г. Электричество. - М: Наука, 1985.

4. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Специальные электрические машины / под ред. А.И.Бертинова. - М.: Энергоатомиздат, 1982.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к емкостным электрическим машинам. Из известных емкостных электрических машин наиболее близкой по конструкции является емкостная электромагнитная машина, в которой активные части обмоток ротора состоят только из одного витка. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении существенного увеличения мощности и КПД емкостной электромагнитной машины. Указанный технический результат достигается тем, что в предложенной индуктивно-емкостной электромагнитной машине (ИЕЭМ) активные части плоских секторов печатных отмоток ее ротора соединены последовательно и совместно с противоположными такими же секторами образуют многочисленные витки, проходящие через зазоры полюсов постоянных магнитов статора противоположных полярностей. Мощность и КПД предлагаемой ИЕЭМ также увеличиваются за счет того, что подвижные и неподвижные гребенки и пластины конденсатора переменной емкости со всех сторон диэлектрически изолированы, отчего существенно увеличиваются их емкости и можно к ним приложить относительно высокое постоянное напряжение. Это, в свою очередь, позволяет увеличивать величину зарядного и разрядного токов и время их прохождения. Работа предложенной ИЕЭМ обусловлена взаимодействием зарядных и разрядных токов, протекающих по последовательно соединенным активным частям печатных обмоток ее ротора с магнитными полями, присутствующими в воздушных зазорах между северными и южными полюсами неподвижных статорных постоянных магнитов. 2 ил.

Индуктивно-емкостная электромагнитная машина, состоящая из статора и ротора, разделенных воздушными зазорами, и содержащая две пары диэлектрически изолированых многопластинчатых конденсаторов переменной емкости, отличающаяся тем, что неподвижные вогнутые гребенки со статорными секциями пластин одной из которых соединены с положительной и отрицательной клеммами электрического вывода и приклеены, соответственно, к верхней и нижней частям полого ее цилиндрического диэлектрического корпуса с внутренней его стороны и, гребенкой другой их пары - в таком же порядке к левой и правой боковым его частям и соединены с общей электрической нагрузкой, а попарно соединяющие подвижных вогнутых гребенок с роторными секциями пластин названных конденсаторов пары плоских верхних и нижних секторов последовательно соединенных активных частей печатных обмоток ротора, у которых пассивные части проложены во внутренние и внешние кольцевые кабельные каналы, находятся между северными и южными полюсами неподвижных статорных постоянных магнитов, крайние из которых прикреплены к ферромагнитным подшипниковым щитам, а средние зафиксированы диэлектрическим опорным кольцом и двумя подшипниками над и под валом вращения, а пары левых и правых плоских секторов печатной обмотки ротора находятся вне зоны магнитных полюсов.