Модернизированная магнитоэлектрическая машина Российский патент 2021 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Наиболее близко по конструкции предложенная машина относится к магнитоэлектрическим машинам, конкретно к магнитоэлектрической машине (патент на изобретение № 2366063 RU). Названная машина на ряду с отмеченными в нем достоинствами имеет некоторые недостатки, заключающиеся в том, что у нее генераторные и двигательные плюсы установлены на одном уровне внутренней стенки цилиндрического внешнего магнитопровода статора. По этой причине, при пронизовании обмоток двигательных полюсов линиями магнитной индукции индуктора, возникают некоторые тормозящие силы движению ротора.

Технический результат заявленного изображения является устранение указанных сил торможений и соответственно, существенное повышение ее КПД.

Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции модернизированной магнитоэлектрической машины уровни установки генераторных и двигательных полюсов на внутренней стенке внешнего, цилиндрического ее магнитопровода отодвинуты друг от друга, что позволяет избежать возникновений паразитных ЭДС в активных проводах обмоток двигательных полюсов статора при прохождении рядом с ними свободных полюсов стержневых постоянных магнитов индуктора.

Предложенная модернизированная магнитоэлектрическая машина, содержащая статор и ротор, разделенные воздушным зазором, отличающаяся тем, что ее статор состоит из внешнего полого цилиндрического магнитопривода, на внутренней стенке которого, на одном уровне, крестообразно установлены четыре генераторные полюсы, в пазах которых размещены активные провода их обмоток, соединенные с основными обмотками четырех двигательных полюсов, установленных в таком же порядке как и первые, но только на другом ее уровне и отодвинутых от них на 45 градусов и общие концы их пусковых обмоток выведены на ее электрический вывод, а ротор представляет из себя четыре стержневые постоянные магниты, крестообразно установленные своими одними полюсами на центральный цилиндрический магнитопровод с валом его вращения, диаметрально противоположно расположенные одна пара свободных полюсов из которых, являются северными, а другая пара таких же полюсов - южными и, направлены в сторону генераторных полюсов.

На фигурах приняты следующие обозначения: 1. - Внешний магнитопровод, 2. - обмотка генераторного полюса, 3. - Генераторный полюс, 4. - Стержневый постоянный магнит индуктора, 5. - Центральный магнитопровод, 6. - Вал вращения, 7.- Соединительный провод генераторных и двигательных обмоток, 8. - Основная обмотка двигательного полюса, 9. - Пусковая обмотка двигательного полюса, 10. - двигательный полюс, 11. - Соединительный провод пусковых обмоток, 12. - Автоматический переключатель электрического вывода.

Модернизированная магнитоэлектрическая машина работает следующим образом.

Пусть вначале стержневые постоянные магниты 4 индуктора находятся в положении указанном на фигурах 1 и 2. При подаче постоянного напряжения U на пусковые обмотки 9, один из первой пары двигательных полюсов 10, находящихся снизу и слева - будет южным справа - северным. Чтобы намагниченности двигательных полюсов происходили в таком прядке, их пусковые обмотки 9 специально намотаны для этого в соответствующем необходимом порядке. В этом случае, в это время на каждый стержневой постоянный магнит индуктора будут действовать по паре сил: одна сзади - толкающая, другая спереди - тянущая, в следствии чего они начинают поворачиваться по часовой стрелке. Тогда силовые линии магнитной индукции, исходящиеся из северных их полюсов и сходящие на южные полюса стержневых постоянных магнитов индуктора будут пересекать активные провода обмоток 2 генераторных полюсов 3.

В этих проводах по этой причине индуцируются ЭДС.

В проводах верхнего и нижнего генераторных полюсов наведутся ЭДС одного направления, в проводах обмоток боковых генераторных полюсов, ЭДС другого направления. Эти ЭДС в этот момент вызовут токи во всех витках основных обмоток 8, двигательных полюсов 10, направленные так же, как токи в пусковых их обмоток 9, которые способствуют существенному увеличению величины магнитной индукции двигательных полюсов 10.

Усиленные таким образом результирующие магнитные поля этих полюсов начнут сильно действовать на свободные полюса постоянных магнитов 4 индуктора в том же направлении в каком они начали двигаться при подаче постоянного напряжения на пусковые обмотки9 двигательных полюсов 10, то есть по часовой же стрелке.

До входа постоянных магнитов 4 индуктора в очередной раз в зоны генераторных полюсов 3, пусковые обмотки 9 двигательных полюсов 10 отключаться от внешнего источника постоянного напряжения при помощи автоматического переключателя 12. Дальше ротор (индуктор) продолжит свое движение по инерции и свободные полюсы его постоянных магнитов без особых помех окажутся над зонами следующих, соседних генераторных полюсов 3, где они в очередной раз индуцируют в активных проводах их обмоток 2 ЭДС, но уже противоположными первоначальным напряжениям. Названные ЭДС в таком же порядке вызовут токи в основных обмотках 8 двигательных полюсов 10, но в свою очередь, естественно, направлениями, противоположными первоначальным. Эти токи перемагнитят в очередной раз сердечники двигательных полюсов 10, которые будут противоположными первоначальным: северные полюса станут южными, южные - северными. Эти двигательные полюса 10 статора машины попарно будут действовать на стержневые постоянные магниты индуктора в таких же направлений как и до этого времени.

В итоге двигательные полюса 10 все время будут периодически притягивать к себе эти магниты, находящихся сзади по ходу вращения индуктора и отталкивать тех из них, которых - спереди.

В следствии этого ротор (индуктор) начнет устойчиво вращаться и к его валу вращения можно будет подключить некоторый рабочий механизм, а к концам проводов, последовательно соединенных между собой двигательных пусковых обмоток 9 и связанных с основными обмотками 8 посредствам трансформации, можно при этом будет подключить определенную электрическую нагрузку.

Таким образом в предложенной модернизированной магнитоэлектрической машине, во время ее работы, периодически происходят взаимные превращения электрической, магнитной и механической энергии, и она работает за счет накопленной магнитной энергии стержневых постоянных магнитов индуктора, периодических импульсов магнитных полей, созданных электромагнитными ее двигательными полюсами и, ротор (индуктор) продолжит вращаться, пока он находится в устойчивом неуравновешенном состоянии по отношению статора.

Источник информации:

1. Парсел Э. электричество и магнетизм. - М.: Наука, 1983.

2. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

3. Костенко М.П Электрические машины. 4.2. - Л.: Энергия, 1973.

4. Иванов-Смоленский. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980.

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

6. Токарев Б.Ю. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к магнитоэлектрическим машинам. Сущность изобретения заключается в том, что генераторные и двигательные полюсы машины установлены на разных уровнях внутренней магнитопроводящей стенки, что позволяет избежать возникновения паразитных ЭДС в витках обмоток двигательных полюсов. Техническим результатом является устранение сил, тормозящих ротор. 2 ил.

Модернизированная магнитоэлектрическая машина, содержащая статор и ротор, разделенные воздушным зазором, отличающаяся тем, что ее статор состоит из внешнего полого цилиндрического магнитопровода, на внутренней стенке которого на одном уровне крестообразно установлены четыре генераторных полюса, в пазах которых размещены активные провода их обмоток, соединенные с основными обмотками четырех двигательных полюсов, установленных в таком же порядке, как и первые, но только на другом ее уровне и отодвинутых от них на 45 градусов и общие концы их пусковых обмоток выведены на ее электрический вывод, а ротор представляет из себя четыре стержневых постоянных магнита, крестообразно установленных своими одними полюсами на центральный цилиндрический магнитопровод с валом его вращения, диаметрально противоположно расположенные одна пара свободных полюсов из которых являются северными, а другая пара таких же полюсов - южными и которые все направлены в сторону генераторных полюсов.