×
13.01.2017
217.015.9038

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности электрогенераторам переменного тока. Технический результат - повышение рабочего магнитного потока магнитоэлектрической машины. Магнитоэлектрическая машина содержит ротор с постоянными магнитами и статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых размещена трехфазная обмотка. Ротор от статора отделен воздушным зазором δ и представляет собой полый цилиндр, выполненный из ферромагнитного материала, на внешней боковой поверхности которого расположены постоянные магниты. Число магнитных полюсов ротора должно равняться числу магнитных полюсов трехфазной обмотки с током статора и удовлетворять выражению: 2р=n, где р - число пар полюсов машины; n - четное число. Трехфазная обмотка статора подключена к трехфазному выпрямительному блоку и соединена по схеме «звезда» или «треугольник». Постоянные магниты выполнены в форме стержней призматической формы и зафиксированы от перемещений на роторе крышками. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности электрогенераторам переменного тока, и может быть использовано в любой области науки и техники, где требуются автономные источники питания.

Классические асинхронные машины получили широкое распространение в сфере производства, применение их с целью получения электрической энергии затруднено из-за отсутствия в конструкции элементов, создающих магнитное поле.

Асинхронная машина имеет неподвижный статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых уложена трехфазная обмотка. Подвижный ротор располагается внутри статора и представляет собой также замкнутую трехфазную обмотку или металлическую замкнутую конструкцию, представляющую собой металлические стержни, соединенные с двух сторон проводником электрического тока по типу «беличья клетка». Описание конструкции асинхронной машины рассмотрено, например, в учебнике для вузов Копылов И.П. «Электрические машины», М.: Энергоатомиздат, 1986, - 360 с., стр. 154-159.

Указанная конструкция асинхронной машины, как правило, применяется только для целей преобразования электрической энергии в механическую энергию, так как в конструкции нет элементов для создания магнитного поля при отсутствии источника питания.

Наиболее близким устройством того же назначения по совокупности признаков является конструкция магнитоэлектрической машины [патент №151437от 10.04.2015 г.], которая содержит ротор с постоянными магнитами и неподвижный статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых размещена трехфазная обмотка, ротор с постоянными магнитами отделен от статора воздушным зазором δ и представляет собой цилиндр, выполненный из парамагнетика или диамагнетика, причем число полюсов ротора равно числу полюсов трехфазной обмотки статора и удовлетворяет выражению: 2р=n, где р - число пар полюсов машины, n - четное число; трехфазная обмотка статора подключена к трехфазному выпрямительному блоку и соединена по схеме «звезда» или «треугольник».

Указанная конструкция обладает следующими недостатками.

Ротор, на котором расположены постоянные магниты, представляет собой цилиндр из немагнитного материала (диамагнетика или парамагнетика), что приводит к уменьшению результирующего магнитного потока в зазоре из-за разомкнутой магнитной цепи, так как магнитный поток полюсов постоянных магнитов, обращенных к центру цилиндра, не замкнут из-за низкой магнитной проницаемости материала цилиндра (т.к. µ≈1). Кроме этого, указанная в прототипе конструкция ротора предполагает размещение на немагнитном роторе в отдельных отверстиях цилиндрических постоянных магнитов, что технически определяет промежутки между отверстиями и, как следствие, низкий коэффициент заполнения ротора источниками магнитного поля и низкую индуктированную ЭДС в обмотке. Для электрогенераторов одной из ключевых зависимостей, определяющих режим их работы, является зависимость выходного напряжения от тока потребителя, протекающего в обмотке статора.

Задачей заявляемой магнитоэлектрической машины является усовершенствование конструкции магнитной системы, позволяющей повысить рабочий магнитный поток магнитоэлектрической машины, а следовательно, повысить индуктированную ЭДС в обмотке статора.

Данный технический результат достигается тем, что в роторе магнитоэлектрической машины с постоянными магнитами и статором, представляющем собой магнитопровод с пазами, в которых размещена трехфазная обмотка, ротор от статора отделен технологическим воздушным зазором δ и представляет собой цилиндр с закрепленными на нем постоянными магнитами, причем число магнитных полюсов ротора должно равняться числу магнитных полюсов трехфазной обмотки с током статора и удовлетворять выражению:

2р=n,

где р - число пар полюсов машины;

n - четное число,

трехфазная обмотка статора подключена к трехфазному выпрямительному блоку и соединена по схеме «звезда» и «треугольник», согласно заявляемому техническому решению ротор представляет собой полый цилиндр, выполненный из ферромагнитного материала, на внешней боковой поверхности которого расположены постоянные магниты в форме стержней призматической формы. Магниты зафиксированы от перемещений на роторе крышками.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого ротора магнитоэлектрической машины.

На фиг. 2 представлено в цвете распределение электромагнитного поля полюсов магнитоэлектрической машины.

На фиг. 3 представлено в цвете электромагнитное поле магнитоэлектрической машины, создаваемое током, протекающим в обмотке статора магнитоэлектрической машины (потоком реакции), который приводит к уменьшению рабочего электромагнитного поля (поля полюсов) магнитоэлектрической машины, создаваемого постоянными магнитами.

Магнитоэлектрическая машина содержит корпус 1, статор 2, представляющий собой магнитопровод 3 с пазами, в которых размещена трехфазная обмотка 4, ротор 5 представляет собой полый цилиндр 6, выполненный из ферромагнитного материала (ферромагнитный цилиндр), на внешней боковой поверхности которого расположены постоянные магниты 7 в форме стержней призматической формы. Магниты 7 зафиксированы от перемещений на роторе 5 крышками. Ротор 5 от статора 2 отделен технологическим воздушным зазором δ, число магнитных полюсов ротора 5 должно равняться числу магнитных полюсов трехфазной обмотки с током статора 2 и удовлетворять выражению:

2р=n, где

р - число пар полюсов машины;

n - четное число.

Рассмотрим конкретный пример выполнения магнитоэлектрической машины, в которой расположение постоянных магнитов 7 на роторе 5 представлено тремя парами полюсов (2р=6), где конфигурация магнитного поля представляет собой замкнутые линии магнитного поля с шестью выраженными областями. Трехфазная обмотка может быть выполнена как однослойной, так и двухслойной. Описание размещения трехфазной обмотки в статоре рассмотрено, например, в учебнике для вузов [Копылов И.П. «Электрические машины», М.: Энергоатомиздат, 1986, - 360 с., стр. 159-162, или Григорьев В.Ф. «Обмотки якоря (статора) электрических машин»: метод. указания / В.Ф. Григорьев, А.В. Бунзя, Е.М. Азарова. - Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2012, - 34 с., стр. 23-33].

Корпус 1 магнитоэлектрической машины обычно отливают из алюминиевого сплава или чугуна. Сердечник статора 2 изготовлен шихтованным, набранным из отдельных статорных пластин. Между пластинами расположена изоляция, которая может быть выполнена, например, окалиной. Набор статорных пластин с изоляцией образуют пакет, который скрепляют сваркой или при помощи скоб.

Магнитоэлектрическая машина работает следующим образом.

Приводят во вращательное движение магнитоэлектрическую машину от внешнего двигательного устройства. На роторе 5 магнитоэлектрической машины расположены постоянные магниты 7, которые при вращении ротора 5 изменяют магнитный поток, пронизывающий витки трехфазной обмотки 4 статора 2 магнитоэлектрической машины. В замкнутом контуре трехфазной обмотки 4 статора 2 при изменении магнитного потока, проходящего через него, возникает электрический ток. Описание законов электромеханики приведено в учебно-методической литературе, например в учебнике для вузов Копылов И.П. «Электрические машины», М.: Логос, 2000, - 607 с., стр. 52-63.

Расчет магнитного поля магнитоэлектрической машины осуществляли программным комплексом «Elcut», позволяющим определить распределение магнитной индукции в области моделирования магнитной системы магнитоэлектрической машины, которое наглядно представлено на фиг. 2, на котором изображено уменьшение магнитной индукции электромагнитного поля от красного спектра к синему от 1,20 до 0,015 Тл. Заметно, что электромагнитное поле неоднородное, осесимметричное, что в конечном итоге и обеспечивает отсутствие результирующего радиального тягового усилия на ротор 5, что приводит к уменьшению усилия, необходимого для вращения ротора 5 внешним двигательным устройством (на фиг. 2 не показано). Наиболее насыщенная область магнитной индукции - это область ферромагнитного цилиндра 6 от 0,72 до 1,20 Тл.

Для каждой отдельной пары полюсов образуется магнитная цепь с технологическим воздушным зазором δ между магнитами и обмоткой. Отсутствие технологического воздушного зазора со стороны ротора 5 приводит к увеличению рабочего магнитного потока (потока, замыкаемого через трехфазную обмотку 4 статора 2) и в соответствии с законом электромагнитной индукции приводит к увеличению электродвижущей силы, наводимой в трехфазной обмотке 4 статора 2. В соответствии с результатами расчета в ферромагнитном цилиндре 6 ротора 5 максимальное значение магнитной индукции составляет 1,2 Тл. Магнитная индукция рабочего магнитного потока в области трехфазной обмотки 4 статора 2 составляет 0,8-1,0 Тл. Максимальное значение магнитной индукции в области трехфазной обмотки 4 статора 2 составляет не более 0,05 Тл. Уменьшение электромагнитного поля, создаваемого током, протекающим в обмотке статора (потоком реакции), приводит к уменьшению влияния на рабочий магнитный поток электромагнитной машины, создаваемый постоянными магнитами 7 (фиг. 3).

Указанная конструкция ротора позволяет повысить рабочий магнитный поток магнитоэлектрической машины, а следовательно, повысить индуктированную ЭДС в трехфазной обмотке статора.

Магнитоэлектрическая машина, содержащая ротор с постоянными магнитами и статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых размещена трехфазная обмотка, ротор от статора отделен воздушным зазором δ и представляет собой цилиндр с закрепленными на нем постоянными магнитами, причем число магнитных полюсов ротора должно равняться числу магнитных полюсов трехфазной обмотки с током статора и удовлетворять выражению:2р=n,где p - число пар полюсов машины;n - четное число,трехфазная обмотка статора подключена к трехфазному выпрямительному блоку и соединена по схеме «звезда» или «треугольник», отличающаяся тем, что ротор представляет собой полый цилиндр, выполненный из ферромагнитного материала, на внешней боковой поверхности которого расположены постоянные магниты в форме стержней призматической формы, причем постоянные магниты зафиксированы от перемещений на роторе крышками.
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 151.
10.05.2013
№216.012.3e43

Электропневматический амортизатор

Изобретение относится к виброзащитной технике. Электропневматический амортизатор содержит обойму (1) и пуансон (2), соединенные между собой эластичным упругим элементом (3). Коаксиально им и соосно между собой установлены соленоиды (4, 5). Сердечник (6) выполнен составным и жестко соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481506
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.4050

Способ увода отделяющейся части ракеты-носителя с орбиты полезной нагрузки и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к ракетам космического назначения (РКН) с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Газовый ракетный двигатель (ГРД) предназначен для увода отделяющейса части (ОЧ) РКН с орбиты полезной нагрузки. ГРД обеспечивает вращение вокруг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482034
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4da4

Пирометр спектрального отношения

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к устройствам бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел методом спектрального отношения, и может быть использовано в любых отраслях промышленности для измерения температуры различных материалов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485458
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e73

Синхронно-синфазный электропривод

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи. Технический результат заключается в повышении быстродействия электропривода при переходе в синхронно-синфазный режим работы. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485665
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.08.2013
№216.012.5fe7

Стыковочное устройство космических аппаратов

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Стыковочное устройство космических аппаратов содержит активный агрегат, в центре которого установлен стыковочный механизм, и пассивный агрегат с ответным приемным конусом, который заканчивается гнездом. Приемным конусом служит сопло маршевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490183
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.68a2

Фотометрическое устройство

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано в оптико-электронных приборах с фотодиодными преобразователями излучений. Фотометрическое устройство содержит фотодиод, три переключателя, повторитель напряжения, устройство выборки и хранения, устройство управления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492433
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c73

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в условиях пониженного давления и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отделяющихся частей ступени ракет-носителей, основанном на введении в экспериментальную установку теплоносителя, обеспечении условий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493414
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.11.2013
№216.012.861c

Устройство для управления пространственным положением обрабатываемой детали на станке

Изобретение относится к управлению пространственным положением обрабатываемой детали. Технический результат заключается в повышении точности обработки за счет компенсации погрешностей установки детали и путем обеспечения ее раздельного поворота вокруг осей, параллельных осям координат станка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500010
Дата охранного документа: 27.11.2013
27.12.2013
№216.012.9185

Снаряд с газовым подвесом

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к снарядам с газовым подвесом. Снаряд с газовым подвесом содержит гладкую цилиндрическую часть. В цилиндрической части выполнена полость питания. Полость питания соединена с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства. Полость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502946
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e32

Способ спуска отделяющейся части ступени ракеты космического назначения и устройство для его осуществления

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для спуска отделяющихся частей (ОЧ) ракет космического назначения (РКН) с орбит полезных нагрузок. ОЧ РКН содержит топливный отсек, силовой отсек с днищами. На верхнем днище установлены поворотные камеры газового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506206
Дата охранного документа: 10.02.2014
Показаны записи 1-10 из 160.
10.05.2013
№216.012.3e43

Электропневматический амортизатор

Изобретение относится к виброзащитной технике. Электропневматический амортизатор содержит обойму (1) и пуансон (2), соединенные между собой эластичным упругим элементом (3). Коаксиально им и соосно между собой установлены соленоиды (4, 5). Сердечник (6) выполнен составным и жестко соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481506
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.4050

Способ увода отделяющейся части ракеты-носителя с орбиты полезной нагрузки и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к ракетам космического назначения (РКН) с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Газовый ракетный двигатель (ГРД) предназначен для увода отделяющейса части (ОЧ) РКН с орбиты полезной нагрузки. ГРД обеспечивает вращение вокруг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482034
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4da4

Пирометр спектрального отношения

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к устройствам бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел методом спектрального отношения, и может быть использовано в любых отраслях промышленности для измерения температуры различных материалов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485458
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e73

Синхронно-синфазный электропривод

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи. Технический результат заключается в повышении быстродействия электропривода при переходе в синхронно-синфазный режим работы. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485665
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.08.2013
№216.012.5fe7

Стыковочное устройство космических аппаратов

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Стыковочное устройство космических аппаратов содержит активный агрегат, в центре которого установлен стыковочный механизм, и пассивный агрегат с ответным приемным конусом, который заканчивается гнездом. Приемным конусом служит сопло маршевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490183
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.68a2

Фотометрическое устройство

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано в оптико-электронных приборах с фотодиодными преобразователями излучений. Фотометрическое устройство содержит фотодиод, три переключателя, повторитель напряжения, устройство выборки и хранения, устройство управления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492433
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c73

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в условиях пониженного давления и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отделяющихся частей ступени ракет-носителей, основанном на введении в экспериментальную установку теплоносителя, обеспечении условий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493414
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.11.2013
№216.012.861c

Устройство для управления пространственным положением обрабатываемой детали на станке

Изобретение относится к управлению пространственным положением обрабатываемой детали. Технический результат заключается в повышении точности обработки за счет компенсации погрешностей установки детали и путем обеспечения ее раздельного поворота вокруг осей, параллельных осям координат станка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500010
Дата охранного документа: 27.11.2013
27.12.2013
№216.012.9185

Снаряд с газовым подвесом

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к снарядам с газовым подвесом. Снаряд с газовым подвесом содержит гладкую цилиндрическую часть. В цилиндрической части выполнена полость питания. Полость питания соединена с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства. Полость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502946
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e32

Способ спуска отделяющейся части ступени ракеты космического назначения и устройство для его осуществления

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для спуска отделяющихся частей (ОЧ) ракет космического назначения (РКН) с орбит полезных нагрузок. ОЧ РКН содержит топливный отсек, силовой отсек с днищами. На верхнем днище установлены поворотные камеры газового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506206
Дата охранного документа: 10.02.2014
+ добавить свой РИД