МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА СО ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2014 года по МПК H02K21/22 H02K1/06 H02K19/38 

Описание патента на изобретение RU2528378C2

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Наиболее близко по конструкции она подходит к синхронной машине с возбуждением постоянными магнитами (И.И. п.5, стр.442).

Названая машина наряду с имеющимися у нее достоинствами имеет и некоторые недостатки. Например, сложные пускорегулировочные характеристики и относительно низкий КПД.

Техническим результатом заявленного изобретения является существенное улучшение названных пусковых, регулировочных характеристик, а также повышение его КПД.

Технический результат достигается тем, что в конструкции предложенной машины предусмотрен вспомогательный двигатель со специальным возбуждением, который в ее работе часть нагрузки берет на себя. Это связано прежде всего с тем, что в обмотках ее статора и ротора при этом не будут наводиться противоЭДС (токов).

Предложенная магнитоэлектрическая машина со вспомогательным двигателем, содержащая основной генератор, вспомогательный двигатель и специальный возбудитель, подвижные части которых размещены на их общем валу вращения и которые разделены от неподвижных воздушными зазорами, отличающаяся тем, что обмотки явно выраженных электромагнитных полюсов неподвижного статора вспомогательного двигателя соединены обмоткой неподвижного, имеющей форму полого, ферромагнитного цилиндра внешнего якоря основного генератора, подвижный индуктор которого состоит из центрального цилиндрического магнитопровода, на диаметрально противоположных сторонах которого установлены два стержневых постоянных магнита полюсами противоположных полярностей, а обмотки явно выраженных электромагнитных полюсов его ротора соединены обмоткой подвижного, центрального цилиндрического якоря специального возбудителя, неподвижный индуктор которого имеет форму полого ферромагнитного цилиндра, на диаметрально противоположных внутренних сторонах которого установлены два стержневых постоянных магнита полюсами противоположных полярностей. Причем концы обмотки статора вспомогательного двигателя одновременно соединены с электрическим выводом машины. На фигуре 1 показан продольный разрез предложенной машины, а на фигурах 2, 3, 4 показаны поперечные разрезы соответственно вспомогательного двигателя, основного генератора и специального возбудителя.

На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - вал вращения, 2 - центральный магнитопровод индуктора, основного генератора, 3 - постоянный магнит индуктора основного генератора, 4 - обмотка якоря основного генератора, 5 - внешний магнитопровод основного генератора, 6 - соединительный электропровод, 7 - явно выраженный электромагнитный полюс статора вспомогательного двигателя, 8 - явно выраженный электромагнитный полюс ротора вспомогательного двигателя, 9 и 10 - обмотки полюсов соответственно статора и ротора вспомогательного двигателя, 11 - магнитопровод статора вспомогательного двигателя, 12 - магитопровод ротора вспомогательного двигателя, 13 - внешний магнитопровод индуктора специального возбудителя, 14 - постоянный магнит индуктора специального возбудителя, 15 - обмотки якоря специального возбудителя, 16 - центральный магнитопровод специального возбудителя, 17 - немагнитный корпус машины, 18 - подшипниковый щит машины.

На фигурах 3 и 4 постоянные магниты 3 и 14 индукторов соответственно основного генератора и специального возбудителя показаны в таком положении и в тот момент оборота вала вращения машины, когда исходящие и сходящие их линии индукции в пространстве перпендикулярны друг другу и они не пронизывают своих якорных обмоток. Они их не пронизывают и тогда, когда все указанные линии магнитной индукции будут параллельны друг другу в пространстве, т.е. через четверть оборота вала вращения. В эти моменты центральные линии явно выраженных электромагнитных полюсов статора и ротора вспомогательного двигателя находятся на одной линии, как это показано на фиг.2.

Кроме того, прямые и обратные активные провода обмоток соответствующих якорей основного генератора и специального возбудителя уложены в пазы соответствующих магнитопроводов в таком порядке, что наводимые в них в рабочем режиме пары положительных и отрицательных полуволн якорных токов основного генератора и специального возбудителя сдвинуты по фазе на 45°, как это изображено на графиках 1 и 2.

При этом прямые и обратные активные провода обмотки якоря основного генератора уложены в противоположных пазах его магнитопровода последовательно и представляют из себя одну целую обмотку. В том же порядке уложены активные провода обмотки подвижного якоря специального возбудителя.

Обмотки всех четырех явно выраженных электромагнитных полюсов статора вспомогательного двигателя соединены между собой последовательно и каждые рядом стоящие из них намотаны в противоположных направлениях. В таком же порядке намотаны, соединены и обмотки его ротора.

Магнитоэлектрическая машина со вспомогательным двигателем в генераторном режиме работает следующим образом. При вращении вала вращения внешним двигателем в активных проводах обмотки 4 неподвижного якоря основного генератора будут наводиться переменные ЭДС вследствие их пронизывания магнитными основными линиями постоянных магнитов 3 его подвижного индуктора. Эти ЭДС вызовут токи, которые потекут по обмоткам 9 явно выраженных полюсов 7 статора вспомогательного двигателя. Одновременно в активных проводах обмотки 15 подвижного якоря специального возбудителя также будут наводиться переменные ЭДС вследствие их пронизывания линиями индукции постоянных магнитов 14 его неподвижного индуктора. Эти ЭДС в свою очередь вызовут в них токи, которые потекут по обмоткам 10 явно выраженных электромагнитных полюсов 8 ротора вспомогательного двигателя.

Названные ЭДС якорей основного генератора и специального возбудителя и соответственно их токи сдвинуты по фазе друг от друга на 45°, о чем сказано было выше.

Вследствие этого указанные полюса статора и ротора вспомогательного двигателя в каждой четверти оборота всей подвижной части машины примут такие полярности, что на каждый явно выраженный электромагнитный полюс 8 его ротора будут действовать по паре сил. Это связано с тем, что при этом сзади них всегда будут полюса 7 его статора такими же полярностями, как и у них, а спереди - полюса с противоположными полярностями. В каждый раз, когда полюса 8 ротора окажутся в зоне полюсов 7 статора, то их полярности исчезнут, т.к. все их обмотки в эти моменты будут обесточены. Это позволяет избежать возможных тормозных электромагнитных моментов вследствие того, что в этом случае не могут наводиться противоЭДС в обмотках его статора и ротора. В результате всего этого вспомогательный двигатель часть нагрузки, приходящей на внешний двигатель, берет на себя, и на электрическом выводе машины будет поддерживаться определенное номинальное напряжение.

В двигательном режиме предложенная магнитоэлектрическая машина со вспомогательным двигателем будет работать следующим образом. При подаче на ее электрический вывод переменного напряжения частотой, согласованной с частотой вращения вала, электромагнитные полюса 8 ротора вспомогательного двигателя устремятся к ближайшим таким же полюсам 7 его статора. Тогда, как и в генераторном режиме, в активных проводах обмотки 15 подвижного якоря специального возбудителя будет вырабатываться такой же переменный и с такой же частотой ток, как это показано на графике 2. Вследствие этого взаимодействие ротора и статора вспомогательного двигателя будет усиливаться, и вся подвижная часть (весь ротор) машины наберет соответствующую номинальную угловую скорость ω.

Источник информации

1. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.

2. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980.

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

4. Осин И.Л. и др. Синхронные машины. - М.: ВШ, 1990.

5. Токарев Б.Ф. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

6. Костенко Н.П. и др. Электрические машины. Ч. 2. - Л.: Энергия, 1983.

7. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы. - М.: ВШ, 1989.

Похожие патенты RU2528378C2

название год авторы номер документа
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С КОМБИНИРОВАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 2009
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
  • Захаров Валерий Григорьевич
RU2398341C1
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 2009
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
RU2444110C2
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 2008
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
  • Захаров Валерий Григорьевич
RU2366063C1
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА СО СПЕЦИАЛЬНЫМ ВОЗБУДИТЕЛЕМ 2009
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Захаров Валерий Григорьевич
  • Ефимов Юрий Евдокимович
RU2418353C2
МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕПОДВИЖНЫМ КОЛЛЕКТОРОМ 2010
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
  • Пичугин Юрий Петрович
RU2420850C1
БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2007
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
RU2334344C1
МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОММУТАТОРОМ 2010
  • Ефимов Михаил Фёдорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
  • Пичугин Юрий Петрович
  • Алексеев Владислав Алексеевич
RU2441309C1
БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА 2008
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
  • Захаров Валерий Григорьевич
RU2380815C1
МНОГОВИТКОВЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ УНИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2007
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
RU2351055C1
ОДНОФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР С КОЛЬЦЕВОЙ ЯКОРНОЙ ОБМОТКОЙ 2012
  • Ефимов Михаил Фёдорович
  • Алексеев Владислав Алексеевич
  • Романов Роман Викторович
  • Столяров Николай Аркадьевич
  • Яруткин Анатолий Витальевич
RU2513986C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 528 378 C2

Реферат патента 2014 года МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА СО ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Техническим результатом заявленного изобретения является существенное улучшение пусковых, регулировочных характеристик, а также повышение его КПД. Технический результат достигается тем, что в конструкции предложенной машины предусмотрен вспомогательный двигатель со специальным возбуждением, который в ее работе часть нагрузки берет на себя. Это связано прежде всего с тем, что в обмотках ее статора и ротора при этом не будут наводиться противоЭДС (токов). Прямые и обратные активные провода обмоток соответствующих якорей основного генератора и специального возбудителя уложены в пазы соответствующих магнитопроводов в таком порядке, что наводимые в них в рабочем режиме пары положительных и отрицательных полуволн якорных токов основного генератора и специального возбудителя сдвинуты по фазе на 45°. При этом прямые и обратные активные провода обмотки якоря основного генератора уложены в противоположных пазах его магнитопровода последовательно и представляют из себя одну целую обмотку. В том же порядке уложены активные провода обмотки подвижного якоря специального возбудителя. Обмотки всех четырех явно выраженных электромагнитных полюсов статора вспомогательного двигателя соединены между собой последовательно, и каждые рядом стоящие из них намотаны в противоположных направлениях. В таком же порядке намотаны и соединены обмотки ротора. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 528 378 C2

Магнитоэлектрическая машина со вспомогательным двигателем, содержащая основной генератор, вспомогательный двигатель и специальный возбудитель, подвижные части которых размещены на их общем валу вращения и которые разделены от неподвижных воздушными зазорами, отличающаяся тем, что обмотки явно выраженных электромагнитных полюсов неподвижного статора вспомогательного двигателя соединены обмоткой неподвижного, имеющего форму полого, ферромагнитного цилиндра внешнего якоря основного генератора, подвижный индуктор которого состоит из центрального цилиндрического магнитопровода, на диаметрально противоположных сторонах которого установлены два стержневых постоянных магнита полюсами противоположных полярностей, а обмотки явно выраженных электромагнитных полюсов его ротора соединены обмоткой подвижного, центрального цилиндрического якоря специального возбудителя, неподвижный индуктор которого имеет форму полого ферромагнитного цилиндра, на диаметрально противоположных внутренних сторонах которого установлены два стержневых постоянных магнита полюсами противоположных полярностей, причем концы обмотки статора вспомогательного двигателя соединены с электрическим выводом машины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2528378C2

ТОКАРЕВ Б.Ф., Электрические машины, Москва, Энергоатомиздат, 1990, с
Орнито-геликоптер 1919
  • Гамбург Д.Н.
SU442A1
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ АКСИАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2011
  • Гайтов Багаудин Хамидович
  • Кашин Яков Михайлович
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Пауков Дмитрий Викторович
RU2470446C1
АКСИАЛЬНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2009
  • Гайтов Багаудин Хамидович
  • Кашин Яков Михайлович
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Кашин Александр Яковлевич
RU2402858C1
МНОГОВИТКОВЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ УНИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2007
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
RU2351055C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОПРОВОДОВ АКСИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 2006
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Гайтов Борис Хамидович
  • Таршхоев Рамазан Захирович
RU2316877C1
ЛЕНТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР, СОСТАВЛЕННЫЙ ИЗ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИ ВЫДВИЖНЫХ СЕКЦИЙ 1935
  • Иванов А.Н.
SU50059A1
СИНХРОННАЯ МАШИНА С СОВМЕЩЕННЫМ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ БЕСЩЕТОЧНЫМ ВОЗБУДИТЕЛЕМ 1994
  • Пластун А.Т.
  • Денисенко В.И.
  • Карташов В.Т.
  • Гольдин Р.Г.
  • Гольмаков Ю.И.
  • Коренцвит Ф.Р.
  • Шелепов А.С.
RU2095923C1
ГЕНЕРАТОР ТОКА 1998
  • Волегов В.Е.
RU2147155C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНЫХ И НИЗКООМНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ НА ОДНОЙ ПОДЛОЖКЕ 2010
  • Корж Иван Александрович
RU2443032C2
Зубчатое колесо со сменным зубчатым ободом 1922
  • Красин Г.Б.
SU43A1
US 4982123 A, 01.01.1991

RU 2 528 378 C2

Авторы

Ефимов Михаил Федорович

Алексеев Владислав Алексеевич

Столяров Николай Аркадьевич

Даты

2014-09-20Публикация

2012-02-28Подача