Электрическая машина с открытыми полюсами статорных электромагнитных систем

(51) 02 29/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ обращены во внешнее пространство, а другие магнитные полюсы магнитопроводов СЭМС взаимодействуют с магнитными полюсами постоянно намагниченных магнитных секторов дискового ротора, причем числомагнитных секторов ротора выбирается по условию (0,2 0,3)-/, где- ширина магнитного сектора,измеренная по среднему диаметруразмещения магнитных секторов, кроме того, СЭМС размещены по обе стороны дискового ротора, поверхности магнитных полюсов ротора и СЭМС наклонены к боковым поверхностям ротора под углом от 1 до 45 градусов, а полярность взаимодействующих друг с другом магнитных секторов ротора и СЭМС выбрана одноименной, кроме того, число пар СЭМС в устройстве может быть выбрано от одной ,причем угловой шаг их размещения может быть переменным от одной пары СЭМС до другой пары СЭМС. За счет взаимодействия обращенных во внешнее пространство магнитных полюсов СЭМС в процесс генерации электрической энергии вовлекается энергия внешних по отношению к устройству магнитных полей.(72) Ахметов Бахытжан СражатдиновичХаритонов Петр ТихоновичБеляков Владимир АндреевичНуралыкызы Салтанат(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И.Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ОТКРЫТЫМИ ПОЛЮСАМИ СТАТОРНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИСТЕМ(57) Технической задачей изобретения является энергоэффективности электрической машины при ее работе в режиме генерации электрической энергии путем вовлечения в процесс генерации электрической энергии внешних по отношению к СЭМС магнитных полей. Для достижения технической задачи одни магнитные полюсы магнитопроводов СЭМС Изобретение относится к обратимым электрическим машинам с использованием энергии постоянных магнитов для вращения ротора. Известна электрическая машина с дисковым ротором Патент 2340068, опубликовано 27.11.2008 г., МПК Н 02 К 29/06 Н 02 К 29/00, Н 02 К 21/24, отличительными свойствами этого решения являются магнитопроводы статора выполнены Ообразными с рабочим зазором для магнитопроводов дискового ротора и состоящими каждый из двух П-образных частей с обмотками статора каждая,причем одна и вторая части каждого О-образного магнитопровода размещены соответственно в первой и второй половинах корпуса ротора, а размещенный по кольцу ротора магнитопровод выполнен из секторов магнитотвердого материала с взаимно противоположным вектором намагниченности по короткой оси. Существенным недостатком приведенного устройства при его работе в режиме электрического генератора являются значительные силы удержания ротора в состоянии минимального магнитного сопротивления СЭМС, когда соответствующий магнитный сектор ротора полностью удерживается между магнитными полюсами СЭМС. Известны способ и устройство взаимной компенсации тормозящих сил в электрическом генераторе с постоянными магнитами Патент 2394336, опубликовано 10.07.2010 г., МПК Н 02 К 21/12, Н 02 К 21/24, Н 02 К 29/00, в которых силы втягивания одних магнитных секторов дискового ротора в соответствующие СЭМС компенсируются силами выталкивания других магнитных секторов дискового ротора из других СЭМС. Известные технические решения Патент 2340068,опубликовано 27.11.2008 г., МПК Н 02 К 29/06, Н 02 К 29/00, Н 02 К 21/24, Патент 2394336,опубликовано 10.07.2010 г., МПК Н 02 К 21/12, Н 02 К 21/24,Н 02 К 29/00 позволяют создавать низкооборотные электрические генераторы для ветроэнергетических установок. Однако существенным недостатком известных технических решений Н 02 К 29/06, 10.07.2010 г.,Патент 2340068, опубликовано 27.11.2008 г.,МПК Н 02 К 29/00, Н 02 К 21/24, Патент 2394336, опубликовано МПК Н 02 К 21/12, Н 02 К 21/24, Н 02 К 29/00 является замкнутая структура СЭМС, не позволяющая вовлечь в процесс генерации электрической энергии энергию внешних по отношению к СЭМС магнитных полей с целью повышения энергетической эффективности. Технической задачей является вовлечение в процесс генерации электрической энергии внешних магнитных полей. Для решения технической задачи одни магнитные полюсы магнитопроводов СЭМС обращены во внешнее пространство, а другие магнитные полюсы магнитопроводов СЭМС взаимодействуют с магнитными полюсами постоянно намагниченных магнитных секторов дискового ротора, причем числомагнитных секторов ротора выбирается по условию (0,2 0,3)-/, где- ширина магнитного сектора,2 измеренная по среднему диаметруразмещения магнитных секторов, кроме того, СЭМС размещены по обе стороны дискового ротора, причм поверхности магнитных полюсов ротора и СЭМС наклонены к плоскости ротора под углом от 1 до 45 градусов, а полярность взаимодействующих друг с другом полюсов магнитных секторов ротора и СЭМС выбрана одноименной, кроме того, число пар СЭМС в устройстве может быть выбрано от одной до , а угловой шаг их размещения может быть переменным. Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности электрической машины при ее работе в режиме генерации электрической энергии путем вовлечения в процесс генерации электрической энергии внешних по отношению к СЭМС магнитных полей. На фиг.1 показана упрощенная структура электрической машины с разрезом дискового ротора по оси вращения, на фиг.2 показана конфигурация магнитного сектора дискового ротора, на фиг.3 показан внешний вид одной из СЭМС, а на фиг.4 показано разложение векторов сил взаимного отталкивания поверхностей магнитных полюсов ротора и статора. На оси 1 жестко закреплен дисковый ротор 2 с постоянно намагниченными секторами 3, магнитные полюсы 4 и 5 которых взаимодействуют с магнитными полюсами 6 и 7 СЭМС 8 и 9 соответственно. Магнитные полюсы 10 и 11 СЭМС обращены во внешнее пространство. Одноименная полярность взаимодействующих магнитных полюсов 4, 6 и 5, 7 обеспечивает их взаимное отталкивание, причем имеет место постоянно действующая силапринудительного вращения оси 1 ротора в сторону увеличения воздушного зазора между поверхностями магнитных полюсов 4, 6 и 5, 7. Числомагнитных секторов 3 ротора зависит от среднего диаметраразмещения центров магнитных полюсов 3, их конфигурации и выбирается по условию(0,2 0,3)-/, где -ширина магнитного сектора 3, измеренная по среднему диаметру р,размещения центров магнитных секторов 3. Число пар СЭМС может быть выбрано от одной до ,причем угловой шаг их размещения может быть переменным. При увеличении среднего диаметраразмещения центров магнитных полюсов 3 повышается энергоотдача электрической машины на низких угловых скоростях вращения оси 1 ротора. При увеличении числамагнитных секторов 3 ротора возрастает равномерность результирующей силыпринудительного вращения оси 1 за счет подпитки устройства от энергии внешних магнитных полей через наружные магнитные полюсы 10 и 11 СЭМС. При увеличении числа пар СЭМС в устройстве пропорционально возрастает суммарная энергоотдача энергии с выходных электрической машины, снабженных выводами 13 и 14. Магнитопровод 15 обмоток 12 СЭМС (см. фиг.3) может быть снабжен постоянно намагниченными участками 16 и 17 с аксиальной намагниченностью. На фиг.4 горизонтальная составляющая в силы о взаимного отталкивания полюсов статора и ротора принуждает верхний полюс ротора перемещаться вправо, что приводит диск ротора во вращение. Одноименная намагниченность взаимодействующих друг с другом магнитных полюсов ротора и СЭМС позволяет избежать возникновения в устройстве сил взаимного притяжения, способствует самоустановке ротора в среднее по оси положение относительно магнитных полюсов СЭМС и снижает результирующую магнитную индукцию в магнитном сердечнике СЭМС при работе электрической машины. За счет взаимодействия обращенных во внешнее пространство магнитных полюсов СЭМС в процесс генерации электрической энергии вовлекается энергия внешних по отношению к устройству магнитных полей, что позволяет повысить энергоотдачу устройства при его работе в режиме генерации электрической энергии. Угловой шаг размещения соседних пар СЭМС в устройстве может выбираться переменным для обеспечения постоянного момента вращения ротора под воздействием сил взаимного отталкивания магнитных полюсов ротора и СЭМС. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электрическая машина с открытыми полюсами статорных электромагнитных систем, содержащая размещенный на оси дисковый ротор с постоянно намагниченными секторами и размещенные в корпусе статорные электромагнитные системы (СЭМС) с двумя магнитными полюсами каждая, отличающаяся тем, что первые магнитные полюсы СЭМС обращены к магнитным полюсам постоянно намагниченных секторов ротора, а вторые магнитные полюсы СЭМС обращены во внешнее пространство, причем СЭМС размещены попарно с обеих сторон дискового ротора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что взаимодействующие друг с другом магнитные полюсы магнитных секторов ротора и СЭМС намагничены одноименно. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что числомагнитных секторов ротора выбирается по условию(0,2 0,3)-- /, где-ширина магнитного сектора, измеренная по среднему диаметруразмещения магнитных секторов. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности магнитных полюсов ротора и СЭМС наклонены к плоскости ротора под углом от 1 до 45 градусов. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что число пар СЭМС в устройстве может быть выбрано от одной до , причем угловой шаг их размещения может быть переменным.