АСИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2015 года по МПК H02K3/12 H02K17/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано для генерации электрической энергии и преобразования электрической энергии в механическую энергию. Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности работы индукционных электрических машин.

Работа индукционных электрических машин основана на законе электромагнитной индукции. Согласно этому закону, в замкнутом контуре из проводников, помещенному в переменное магнитное поле, возникает ЭДС и свое магнитное поле. Индукционные электрические машины состоят из двух основных частей. Это устройство для создания магнитного поля и устройство для преобразования одного вида энергии в другой вид. Современные индукционные электрические машины могут работать или в режиме электродвигателя, или в режиме генератора тока. Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности индукционных электрических машин путем придания им возможности генерации электрической энергии во время использования их в качестве асинхронного электродвигателя. Этот результат достигается посредством изменения катушечных групп устройства для создания магнитного поля - индуктора. Известно средство «Магнитные цепи во вращающейся системе для генерирования как механической энергии, так и электрической энергии» патент RU №2221323 C2, в котором при работе устройства генерируется и механическая, и электрическая энергии. Недостатком этого устройства является сложность конструкции ферромагнитной части магнитопровода - устройства для создания магнитного поля, которое состоит из двух отдельных частей со своими обмотками и особенностями формы магнитопровода.

Предлагается более простое решение для получения вышесказанного результата, не требующее изменять конструкцию магнитопроводов устройств для создания магнитного поля и устройств для преобразования одного вида энергии в другой вид у существующих индукционных электрических машин. В том числе и в асинхронных электродвигателях. Согласно предлагаемому изобретению, в существующих асинхронных электрических двигателях не производятся изменения в конструкции магнитопровода устройства для создания магнитного поля - индуктора и устройства для преобразования одного вида энергии в другой вид. В пазы магнитопровода индуктора асинхронного электродвигателя, как обычно, укладывается обмотка, состоящая из определенного количества витков изолированного проводника. Согласно предлагаемому изобретению, эта обмотка должна состоять не из витков одного изолированного проводника, а из витков двух и более изолированных, электрически не связанных между собой проводников, т.е. представлять собой многожильный кабель из изолированных и электрически не связанных между собой проводников. Один из проводников этой многожильной обмотки подключается к электрической сети переменного электрического тока и является контуром, создающим магнитное поле в индукторе данного асинхронного электродвигателя. В других электрически не связанных между собой проводниках, находящихся в переменном магнитном поле, по закону электромагнитной индукции возникает электрический ток. При этом изменения конструкции магнитопровода устройства для создания магнитного поля - индуктора асинхронной электрической машины не требуется. Делая обмотку в виде многожильного кабеля из изолированных и электрически не связанных между собой проводников, по которым циркулируют электрические токи, позволяет снизить величину емкостного сопротивления в общей цепи. В некоторых электрических машинах устройство для создания магнитного поля состоит из отдельных катушек, намотанных на отдельные ферромагнитные сердечники. Обмотка такой катушки также состоит из двух и более изолированных, электрически не связанных проводников, т.е. представляет собой многожильный кабель. В этих катушках один из проводников подключается к электрической сети переменного тока и является контуром, создающим магнитное поле. Другие электрически не связанные между собой проводники находятся в переменном магнитном поле и генерируют электрическую энергию.

Согласно предлагаемому изобретению, в существующие пазы магнитопроводов устройств для создания магнитного поля - индукторов выпускаемых электрических машин, укладываются обмотки, состоящие из двух и более изолированных, электрически не связанных между собой проводников. Обмотки представляют собой многожильные кабели, которые наматываются в катушки, которые укладываются, как единые обмотки в пазы магнитопроводов индукторов. Проводники, номинально представляющие

контур, генерирующий электрическую энергию, могут подключаться к внешней электрической сети, т.е. становиться контуром, генерирующим магнитное поле. Процессом работы предлагаемой электрической машины можно управлять с помощью контроллера, который должен выполнять функции подключения контуров из проводников, создающих магнитное поле, к внешней электрической сети, подключения контуров из проводников, генерирующих электрическую энергию, к потребителям и другие функции управления работой. Для управления работой предлагаемой электрической машины можно использовать существующие электронные приборы управления.

Возможность генерации электрической энергии, во время работы асинхронных электродвигателей, можно создать как в цилиндрических, так и в торцевых электрических машинах, в которых в работе используются магнитные потоки обоих полюсов индуктора, и в электрических машинах, в которых в работе используются магнитный поток одного полюса индуктора. На фиг. 1 изображена схема устройства индуктора и ротора асинхронного электродвигателя согласно изобретению, в котором во взаимодействии с ротором включен только один магнитный поток индуктора. На фиг. 2 изображена схема устройства индуктора и ротора асинхронного электродвигателя согласно изобретению, в котором во взаимодействии с роторами включены магнитные потоки обоих полюсов индуктора.

Электрическая машина, согласно предлагаемому изобретению, состоит из ротора 1, магнитопровода индуктора 2, обмотки, состоящей из двух и более изолированных, не связанных электрически проводников 3. В том случае, когда в элетрической машине в работу включены магнитные потоки обоих полюсов индуктора, в состав электрической машины входит корпус индуктора 4, в котором крепятся ферритовые сердечники магнитопровода 2 и внешний ротор 5. См. фиг. 1, 2. Электрическая машина, согласно предлагаемому изобретению, не зависимо от того используются в работе один или оба магнитных потоков индуктора, работает следующим способом. Переменный электрический ток из сети подается на один из изолированных проводников обмотки 3, используемый как контур, генерирующий электромагнитное поле в индукторе асинхронного электродвигателя 2. Возникшее «бегущее» переменное магнитное поле взаимодействует с замкнутым контуром ротора (роторов). В результате чего возникает крутящий момент. В переменном магнитном поле индуктора асинхронного

электродвигателя, совместно с контуром, генерирующим магнитное поле, находятся изолированные, электрически не связанные проводники, выполняющие функцию контуров, генерирующих электрическую энергию. При замыкании этих генерирующих контуров на нагрузку образуется замкнутый контур в переменном магнитном поле. Согласно закону электромагнитной индукции, в данных замкнутых контурах возникнет ЭДС. Так как каждая фаза индуктора предлагаемой электрической машины представляет собой трансформатор с концентрической обмоткой, то для повышения эффективности работы электрической машины можно использовать резонансные явления.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться как асинхронный электродвигатель и генератор электрической энергии одновременно. Технический результат заключается в повышении эффективности машины. Асинхронная электрическая машина состоит из устройства для создания магнитного поля и устройства для преобразования одного вида энергии в другой вид. При этом в имеющиеся пазы магнитопровода устройства для создания магнитного поля укладывается обмотка в виде многожильного кабеля, состоящего из двух и более изолированных, не связанных между собой электрически проводников. Один из проводников обмотки подключается к внешней электрической сети переменного тока и служит контуром, генерирующим магнитное поле. Остальные проводники, находящиеся в созданном переменном магнитном поле, подключаются к внешней нагрузке и служат контурами, генерирующими электрическую энергию. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Асинхронная электрическая машина, состоящая из устройства для создания магнитного поля и устройства для преобразования одного вида энергии в другой вид, отличающаяся тем, что в имеющиеся пазы магнитопровода устройства для создания магнитного поля укладывается обмотка в виде многожильного кабеля, состоящего из двух и более изолированных, не связанных между собой электрически, проводников, один из проводников обмотки подключается к внешней электрической сети переменного тока и служит контуром, генерирующим магнитное поле, а остальные проводники, находящиеся в созданном переменном магнитном поле, подключаются к внешней нагрузке и служат контурами, генерирующими электрическую энергию.

2. Асинхронная электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для создания магнитного поля в которой состоит из отдельных электрических катушек с ферромагнитными сердечниками, обмотка электрических катушек производится также многожильным кабелем, состоящим из двух и более изолированных, электрически не связанных между собой, проводников.