Электрическая машина Советский патент 1980 года по МПК H02K41/02 

Изобретение относ ится к эпектротехнике, а именно к электрическим машинам, в которых осуществляется два вида движения. Известна эпектрическая машина, содержашая роторы и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены винтовы нарезки, размещенную на статоре общую для всех роторов обмотку и опорно-осевые подшипники, в которых установлены роторы с осями, перпендикупярными оси вращения статора ul. Решая принципиально важную проблем создания безредукторного привода с выс кими массо-энергетическими показателям эта машина обладает определенным недо татком - наличием движущейся обмотки на роторе. Кроме того, в этой электрической м шине предусмотрено наличие на роторе только якорной обмотки, а на статоре обмотки возбуждения, что снижает функциональные возможности машины. Целью настоящего изобретения является снижение расхода проводниксвых материалов, расширения функциональных возможностей и повышения надежности в эксплуатации. Эта цепь достигается тем, что на статоре выполнены кольцевые пазы, ось кото; рых совпадает с осью вращения статора, в которых размещена многофазная обмотка. Кроме того, в данной машине обмотка статора может быть выполнена на жестоком каркасе и укреплена на неподвижных обоймах с зазором относительно внутренней поверхности пазов. Ротор в данной машине может соде{ жать короткозамкнутую обмотку или может быть выполнен в виде цилиндра из ферромагнитного материала. Наружный слой ротора в данной маши- не можно выполнить из гистерезисного материала. Можно ротор выполнить явнополюсным, можно каждый ротор снабдить когтеобразной системой полюсов и обмот кой возбуждения, можно ротор выпошшть с полюсами из постоянных магнитов. Кроме того, электрическую машину можно снабдить датчиком положения ротора и комму та , к которому ПОДКЛЮЧИТЬ концы обмотки статора а управлять коммутатором сигналами датчика положения. Таким образом, машина может выполнять функции любой известной .эпектрической машины; асинхронной, тогда обмотка статора выполнена многофазной, а ротор в виде относительно короткого тол . стостенного стакана из ферромагнитного материала по типу ротора Шенфера с винтозой нарезкой на наружной поверхности, либо ротора с короткозамкнутой клеткой с такой же нарезкой на nosepxHOV сти ферромагнитной части ротора, синхро ь ной, например, гисторезисной, тогда обмотка статора аналогична обмотке по предыдущему пункту, а ротор может выполняться в виде внутреннего ферромагнитног стакана, на наружную поверхность которого навита спираль из птстерезисного материала или закреплены поя кольца (частя кольца; со сдвигом друг относительно друг, образуя на наружной поверхности ротора винтовую нарезку, либо иного ротора cиfпcpoннoй машины с талой же нарезкой постоянного тока, например, с двух функциональной обмоткой на статоре и явнополюсным ферромагнитнык ротором с винтовой нарезкой на его наружной поверх ности либо с обычной якорной обмоткой на статоре и nocTOHHUbnvtH магнитами пли когтеоб разным и полюсами на роторе - с винтовой нарезкой на наружной поверхнос ти соответственно, чем достигается расширение функциональных возможностей ма шины„ На фиг, 1 изображена машина со снято поповшгой статора, общий вид {на нижне частк условно показаны несколько роторо со Сюйж.ами, подшипниками и звездочками кре.г.шениями обмотки при выполнении fie неиоозижной); на фиг,2 - разрез А-А на фкг., 1 (условно показаны и ие попадатсяцие в разрез ступика крепления ферроматчмтного стакана ротора, и изоляционная звездочка креплеш1Я обмотки статора на стойках ротора,) На основной рабочий вал 1 машины н сажена ступица 2, на которой с помощью обечайки 3 укреплен кольцевой (тороида льный) статор 4 с шихтованными зубцам 5 (шихтовка гюказана на части чертежа) и пазами 6, в которые (вариант - с заз ром относительно стенок паза) вложена бмотка 7, на зубцах выполнена винтовая арезка 8. На стойках 9 установлены подшипники 0, сквозь которые проходит ось 11, на оторой закреплены ротор 12, на наружной оверхности которого выполнена винтовая арезка 13. Стойки 9 установлены на коьцевом или многоугольном основании 14, ентрированном относительно оси вала 1. Со стойками 9 жестко связаны звездочки 15, удерживающий обмотку 7 неподвижно относительно поворачивающихся вокруг оси вала 1 зубцов 5 и спишси статора 16. (в варианте выполнения обмоток 7 неподижными выводы, проходящие в этом ваианте через звездочки 15, на фигурах не показаны). Ферромагнитный стакан ротора 12 с наружной винтовой нарезкой 13 укреплен на валу 11с помощью ступицы 17, В варианте выполнения обмотки 7 вращающейся вместе со статором ее выводы проводятся через отверстия в спинке статора 16 на его нарунсную гтоверхность (часп-. этой поверхности условно показана в верхней части фиг. 1), где соединяются между собой соответственно схеме обмотки, и вьшоды фаз обмотки соединяются, например, в звезду и вьшодятся с помощью концов 18 к кольцам (не показаны). В этом варианте звездочки 15 на стой, ках 9 не устанавливаются, а обмотка 7 закрепляется в пазах 6. При подкпючентг обмотки 7 к многофазному, HanpiiMep трех(} азному, напряжению токи в ней создадут вращающееся магнигное поле, которое пр1гоедет во вращение ротор 12с Взаимодействие винтовых 8 и 13 приведет к медленнок у вращению вокруг вала с усилением момента относительно возникающего на поверхности ротора 12, пpи tepнo равным :I2.i где Р - рабочий диаметр статора (относи , твльно оси вала 1), а и - шаг винтовой нарезки поверхностей ротора и статора. В такое же число раз снизится частота вращения вала 11 относительно частоты вращения вала 11 ротора 12. Совершенно аналогично может быть выполнена машина и при других вариантах ис полнения. Следует указать, что намотка обмотки 7 на жесткий каркас, связанный со ЗЫ83ДОЧКОЙ, вполне может быть механизирована. Наличие жесткого каркаса из изолированного материала и гарантированные воздушные зазоры между стенками паза и обмоткой 7 может также способствовать выполнению обмотки на повышенное напряжение, облегчать продувку па579

зов охлаждающим газом и т.п. Экономический эффект-от применения данного предлагаемого изобретения вытекает из снижения веса проводниковых материалов, уменьшения потерь благодаря кеньшей длине неактивных участков обмотки, большей технологичности в связи с отсутствием лобовых частей, а также существенного повышения надежности в эксплуатации.

формула изобретения1.Электрическая машина, содержащая роторы и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены винтовые нарезки, размещенную на статоре общую для всех роторов обмотку и опорно-осевые подшипники, в которых установлены роторыс осями, перпендикулярными оси вращения ста- тора, отличающаяся тем, что ,с

целью снижения расхода проводниковых материалов, расширения функциональных возможностей и повышения надежности в эксплуатации, на статоре выполнены кольдавые пазы, ось которых совпадает с осью вращения статора, в которых размещена многофазная обмотка.

2.Машина по п.1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что упомянутая обмотка статора выполнена на жестком каркасе и укреплена на неподвижных обоймах с зазором относительно внутренней поверхности пазов.

126

3. Машина по пп.1 и 2, отличающая с я тем, что каждый из роторов содержит короткозамкнутую обмотку.

4. Машина по пп.1 и 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что ротор (роторы) выполнен в виде цилиндра из ферромагнитного материала.

5.Машина по пп.1 и 2, о т л и ч аю ш а я с я тем, что наружный спой ротора (роторов выполнен из гистерезисного материала.

6.Машина по пп.1 и 2, отличающая с я тем, что ротор (роторы) выполнены явнополюсным.

7.Машина по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый ротор снабжен когтеобразной системой полюсов и обмоткой возбуждения.

8.Машина по пп.1 и2, отличающ а я с я тем, что упомянутый ротор (роторы) выполнен с полюсами из постоянных магнитов.

9.Машина по пп,1 и2, oтличaю щ а я с я тем, что машина снабжена датчиком положения ротора и коммутатором,

к которому подключены концы обмотки статора и управляемого сигналами упомянутого датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР по заявке № 2455951/24-07, кл. Н 02 К 41/02, -1979.