Электрическая машина Советский патент 1979 года по МПК H02K41/02 

Изюбретение относится к области электромашиностроения, в частности, к электрическим машинам, например, постоянного тока. Известна электрическая машина, у которой полюса статора и ротора сна жены винтовой нарезкой, обеспечивающей винтовое движение ротора при не подвижно закрепленном статсчре 1. Данное устройство является наиболее близким по технической сущности и достигаеному результату к изобрете нию , Известное устройство не позволяет получить два независимых вида движения . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей электрической машины путем обеспечения двух независимых видов движения: медленного поворотного статора и быс рого вращения ротора, что осуществля ется путем снабжения ротора опорноосевыми подшипниками и располбжением его оси перпендику.пярно оси вра щения статора, причем на роторе размещается якоркая обмотка. На фиг. 1 изображена описываемая машина, общий видт на фиг. 2 - вид сбоку на нижнюю часть двигателя; на фиг. 3 - вид сверху на детгшь (вырыв по линиям А-А и Б-Б ) обода статора. Машина содержит статор 1, установленный на валу 2, и ротор 3 - на валу 4. Ротор 3 имеет коллектор 5; ток к которому подводится щетками б. На поверхности ротора имеются нарезка 7 и пазы 8 вдоль образующей цилиндрической поверхности ротора, в которые уложена обмотка 9. Полюса 10 расположены на ободе статора 1. Их дуга относительно поверхности ротора 3 выбирается такой, чтобы образовалась часть полнополюсной системы, напримбф. Дуга каждого полюса промежутком между Ними в 30° образует часть полнополюсной системы 2Р 4, где Р - число пар полюсов. -Между полюсами 10 имеются углубления 11, в которые уложена обмотка 12. На поверхности полюсов 10 выполнена винтовая нарезка: выступы 13 винтовой нарезки, углубления 14 винтовой нарезки. Ротор 3 маишны усановлен в опорно-осевых подшипниках 15 и радиальных подашпниках 16. При подаче напряжения на щетки б коллектора 5 ротора Зв его якорной обмотке 9 возникают токи, взаимодей efBHe которых с магнитным потоком полюсов 10 статора 1, созданным, например, обмоткой 12, уложенной кольцом в углублении 11 обода колеса статора 1, вызовет появление вращающего момента на поверхности .ротора 3, ротор начнет вращаться ,в подшипниках 15 и 16, но, если при включении выступы винтовой нарезки 7 на поверхности ротора 3 и выступк винтовой нарезки 13 на поверхности полюсов 10 статора совпадали, то при повороте ротора и неподвижных полюсах выступы 7 винтовой нарезки ротора начнут Сдвигаться Ъ сторону углублений 14 винтовой нар1БЗКи на поверхности полюсов 10, вызывая уменьшение магнитного потока, сцепляющегося с обеими поверхностями, Это вызовет появление усилия, препятствующего этоглу изменению, приложённогЪ В противоположных нащ авлёниях вдоль оси ротсчэа 3 и вдоль касательной к окружности полюсов 10 колеса статора 1; но осевому перемещению ротора 3 препятствуют опсфноосевые подшипники 15, Следовательно, под возде рствием касательного усилия, пропорционального 4 (где Ш - магнитная энергия в зазоре между полюсами 10 и ротором 3, а t - относительное перемеедение выступов винтовых нарезок на их поверхностях), колесо статора 1 начнет поворачиваться с выходньм валбм 2 вокруг своей оси с линейной скоростью поверхности полюса, во столько же раз меньшей линейной скорости на поверхности ротора 3, насколько приходящееся на один рборот ротора смещение выступавинтовой нарезки (шаг резьбы) Меньше длины окружности ротора 3, Соответственно это касательное усилие будет во столько же раз больше касательного усилия на поверхности ротора 3, Отнесение угловых скоростей вала 2 колеса статора 1 к угловой скорости вала 4 ротора 3 будет еде меньше отношения упс «1нутых линейных скоростей - пропорциональное отнсяиение радиусов поверхности ротора 3 и поверхности полюсов 10 капеса статора 1 и во столько же раз больше будет момент на выходном валу.

Таким o6t)a3OM, в машине реализуется двойное раздельное движение: статор 1 осуществляет поворот или медленное вращение вокруг оси 2, перпендикулярной к оси 4 ротора 3, совершающего быстрое вращение.

Медленное вращательное движение статора при быстрслл вращении ротора Позволяет в десятки раз уменьшить количество необходимых дпя осуществления такогопривода активных материалов, в частности, гфоводниковой меди, уменьшить габариты и металлоемкость Конструкции, резко снизить шум.

Применение электрической машины может оказаться особенно эффективным при передаче движения внутрь герметизированного объема, возможно использование в качестве генератора, особенно гидрогенератора, с медленным вращением рабочего колеса. Для повышения мощности в заданном габарите ёЬзможнЪ помещение нескольких роторов вокруг одного статора.

Формула изобретения

Электрическая машина, например, постоянного тока, содержащая ротор и статор, ма рабочих поверхностях которых выполнены винтовые нарезки, и размещенную на статоре обмотку возбуйадения, о т л и ч а ю щ а и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, ротор снабжен опорно-осевыми подшипниками, а его ось расположена перпендикулярно оси вращения статора, щ)ичем на рторе имеется обмотка.

Источники информации, принятые во внимание при экспе;ртизе

1. Патент Японии 20969, кл. Ь5 А 442, 1971.