| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2265550
ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ рушія В РІДКИХ СЕРЕДОВИЩАХ
Ім'я заявника: Уразов Фарит Файзовіч (RU); Івашов Володимир Трифонович (RU); Тарасенко Андрій Олександрович (RU); Логойда Ігор Ростиславович (RU)
Ім'я винахідника: Уразов Фарит Файзовіч (RU); Івашов Володимир Трифонович (RU); Тарасенко Андрій Олександрович (RU); Логойда Ігор Ростиславович (RU)
Ім'я патентовласника: Уразов Фарит Файзовіч (RU); Івашов Володимир Трифонович (RU); Тарасенко Андрій Олександрович (RU); Логойда Ігор Ростиславович (RU)
Адреса для листування: 353900, Краснодарський край, Новоросійськ, вул. Рубіна, 83, Ф.Ф.Уразову
Дата початку дії патенту: 2004.04.19
Електромагнітний рушій для просторового переміщення телекерованого апарату в рідких середовищах містить шихтованний феромагнітний циліндричний сердечник статора з трифазної капсулированной обмоткою, жорстко закріплений в апараті, що обертається частина у вигляді порожнього шіхтованного феромагнітного сердечника з короткозамкненою мідної обмоткою і лопаті гвинта, розміщені всередині сердечника обертається. Кожна з лопатей гвинта являє собою тришарову структуру, дві зовнішні частини якої виконані з латуні, бронзи або пластику, а внутрішня являє собою постійний магніт з спекаемого порошкового матеріалу високої коерцитивної сили, а число лопатей парне, яка дорівнює кількості полюсів обмотки статора. Таке виконання рушія забезпечує ефективне перетворення споживаної електроенергії за рахунок виключення споживання реактивної потужності з мережі джерела живлення.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до основних елементів суднового устаткування, а саме до суднових рушіїв, і призначене для просторового переміщення телекерованих апаратів різного призначення в рідкому середовищі, наприклад, в морській воді, нафтопродуктах та інших.
Відомо пристрій, призначений для переміщень на поверхні або всередині рідкого середовища, що складається з приводного двигуна і гвинта, яка здійснює поступальний рух за рахунок перетворення енергії в двигуні і передачі її лопатеві гвинта. При цьому двигун і гвинт просторово розділені і останній знаходиться в рідкому середовищі. Недоліком такого пристрою є наявність вала, що з'єднує гвинт і приводний двигун, що не тільки збільшує масу пристрою і кількість деталей тертя, але і знижує коефіцієнт корисної дії (ККД) (Довідник з теорії корабля. Під редакцією Войткунского Я.І. Том 1. - Л., Суднобудування, 1985, с.432)
Найбільш близьким пристроєм того ж призначення до заявляється винаходу за сукупністю ознак є пристрій (QUEST Electric Ring Thrusters. ALSTOM Shilling Robotics 201 Cousteau Place, Davis, California 95616-5412 USA. Tel: +1(530)753-6718 Fax +1 (530 ) 753-8092 E-mail: Sales.schilling @, powerconv.alstom.com www.schilling.com) в якому електродвигун і гвинт просторово суміщені, тобто гвинт конструктивно розміщений всередині асинхронного двигуна так, що його сердечник ротора розташований по радіальному напрямку на периферійній окружності лопатей гвинта.
Недоліком прототипу з одного боку є споживання обмоткою статора від джерела живлення реактивної потужності, що призводить до додаткових електричним втратам і зниження ККД, а з іншого боку використання непарного числа лопатей гвинта призводить до неврівноваженості дії електромагнітних сил і появи додаткових зусиль на поверхнях тертя підшипникових вузлів.
Завданням, на вирішення якої спрямовано заявляється винахід, є підвищення ефективності та економічності перетворення електроенергії при реалізації поступального руху апарата.
Технічний результат - ефективне перетворення споживаної електроенергії за рахунок виключення споживання реактивної потужності з мережі джерела живлення досягається шляхом використання магнітного потоку постійних магнітів, вбудованих в лопаті рушія, виконуваних тришаровими і парними за кількістю.
Зазначений технічний результат при здійсненні винаходу досягається тим, що в електромагнітному рушій для просторового переміщення телекерованого апарату у вигляді пристрою, що містить шихтованний феромагнітний циліндричний сердечник статора з трифазної капсулированной обмоткою, жорстко закріплений в апараті, і обертову частину у вигляді порожнього шіхтованного феромагнітного сердечника з короткозамкненою мідної обмоткою, всередині якого розміщені лопаті гвинта, відповідно до винаходу кожна з лопатей гвинта являє собою тришарову структуру, дві зовнішні частини якої виконані з латуні, бронзи або пластику, а внутрішня являє собою постійний магніт з спекаемого порошкового матеріалу високої коерцитивної сили і число лопатей парне, рівне числу полюсів обмотки статора.
Відмінними ознаками винаходу від прототипу є те, що внутрішні порожнини кожної з лопаток гвинта заповнені згідно фіг.1 порошковим матеріалом з сурьмакобальта, що створює постійні магніти, а кожна з лопаток зроблена тришарової і число лопаток парне.
Перша ознака у вигляді використання постійних магнітів призводить до виключення споживання від джерела живлення реактивної складової струму статора, і отже, до підвищення ККД.
Друга ознака у вигляді можливості виготовлення лопатей гвинта тришаровими дозволяє підбирати матеріал їх зовнішніх шарів відповідними в'язкості того середовища, в якій призначений переміщатися телекерований апарат з метою підвищення ККД самого гвинта.
Третя ознака у вигляді використання парного числа лопатей замість непарного призводить до більшої врівноваженості дії сил, включаючи відцентрові, а отже, до меншого навантаження на підшипникові вузли.
Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами, де на фіг.1 представлений поперечний розріз пропонованого електромагнітного рушія, а на фіг.2 - поперечний розріз його лопатей. Конструкція рушія відповідає за принципом дії синхронної машині з порушенням від постійних магнітів і наявністю демпферного (заспокійливої, короткозамкненою) обмотки. Конструкція має нерухому зовнішню частину (статор), жорстко пов'язану з корпусом телекерованого апарату, і обертається внутрішню частину (ротор), через порожні простори якого між лопатями гвинта проходить рідина, і реакція від них призводить до поступального переміщення апарата.
 |
 |
Статор за конструкцією аналогічний статора трифазного синхронного електродвигуна, у якого корпусом (станиною) служить направляє сопло апарата, не показане на фіг.1. Сердечник 1 статора шихтованний з листів холоднокатаної електротехнічної сталі, що має штамповані зубці і пази. У пази покладена трифазна обмотка 2 статора, провідники якої можуть бути капсульованих спеціальним пластиком, стійким до дії вологи. Усередині циліндричного сердечника статора в радіальному напрямку від нього на відстані робочого «повітряного» зазору розташований ротор.
Ротор зовні являє собою шихтованний з листів холоднокатаної електротехнічної сталі циліндричний сердечник 3, що має з боку зовнішньої поверхні штамповані зубці і пази. У пази укладені стрижні з електротехнічної міді, які з двох торцевих сторін сердечника електрично з'єднані між собою мідними кільцями 5. Стрижні і кільця утворюють короткозамкнутую (пускову) обмотку 4 ротора синхронної машини.
Усередині полого сердечника ротора розташований гребний гвинт, лопаті 8 якого в радіальному напрямку закріплені з одного кінця в ступиці 9 з феромагнітної сталі, а з іншого кінця в шіхтованной частини 3 сердечника ротора. Кожна з лопатей, число пар яких дорівнює числу пар полюсів обмотки статора, в тангенціальному (поперечному) розрізі, це тришарова конструкція фіг.2. Два зовнішніх шару виконані або з немагнітних провідних матеріалів (мідь, латунь, бронза), або з пластику, а внутрішній шар виконаний з пресованого порошкового матеріалу, що представляє собою постійний магніт 7. Для того щоб більша частина магнітного потоку, створюваного постійними магнітами лопатей замикалася через сердечник статора по обидва боки закладення лопатей в сердечник ротора, передбачені або немагнітні стрижні 6 з міді, зварені по торцях з коротко замикаючими кільцями, або керамічні вставки.
Робочий «повітряний» зазор між сердечниками статора і ротора утворений використанням двох симетричних втулок з керамічного матеріалу, які не відображаються на кресленні і виконують роль зовнішніх і внутрішніх кілець підшипника ковзання.
Пропонований електромагнітний рушій, поперечний розріз якого зображений на фіг.1, в рідких середовищах працює наступним чином. При подачі трифазного напруги промислової частоти на обмотку статора 2 від виникає струму з'являється біжить уздовж окружності рушія магнітне поле. Магнітний потік від цього поля, замикаючись через сердечники статора 1 і ротора 3 і перетинаючи стрижні останнього, наводить в них електрорушійні сили (ЕРС). Під дією останніх в короткозамкненою обмотці ротора 4 виникають струми і утворюється і біжить магнітне поле, магнітний потік від якого замикається тим самим шляхом, що й потік від струму обмотки статора. Утворюється результуючий магнітний потік, взаємодія якого з струмами обмотки ротора створює електромагнітні сили. Сукупність дії таких сил призводить до утворення електромагнітного моменту асинхронного природи. Під дією останнього ротор разом з лопатями гвинта приходить в обертання, а реакція рідкого середовища на лопатях призводить до поступального переміщення всього пристрою разом з телекерованим апаратом. Таким чином, відбувається початковий пуск рушія, а після досягнення ротором швидкості обертання, близької до швидкості обертання поля, вступає в дію додатковий електромагнітний момент від взаємодії поля постійних магнітів з полем статора. Такий момент називається синхронним і при рівності швидкостей обертання ротора (постійних магнітів) і поля статора матиме місце режим синхронного двигуна.
По конструкції виконання пускової обмотки з міді і пазів сердечника ротора глибокими з відношенням висоти до ширини приблизно 8-10 підсилює дію поверхневого ефекту при пуску і призводить до підвищення пускового моменту електродвигуна.
Поряд з цим використання міді для короткозамкненою (пусковий) обмотки ротора призводить до зменшення її активного опору в порівнянні з застосуванням алюмінієвого сплаву, а отже, веде до зниження критичного ковзання і до полегшенню входження в синхронізм при наявності навантаження від обертання гвинта в рідини при поступальному переміщенні апарату.
Синхронний двигун, на відміну від асинхронного, при певному потоці збудження (від постійних магнітів) може працювати без споживання з мережі живлення реактивного (намагнічує) струму (коефіцієнт потужності дорівнює 1).
Це виключає, порівняно з прототипом, додаткові електричні втрати обмотки статора і підвищує ККД пристрою. Поряд з цим, на відміну від прототипу, використання парного числа лопатей гвинта приводить до більшої динамічної збалансованості пристрою і меншого навантаження на поверхні тертя підшипникових вузлів. Виконання лопатей гвинта, на відміну від прототипу, тришаровими дозволяє підбирати матеріал їх зовнішніх шарів відповідним в'язкості того середовища, в якій призначений переміщатися телекерований апарат. А це дозволяє знизити опір тертя для гвинта, підвищуючи його ККД.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Електромагнітний рушій для просторового переміщення телекерованого апарату у вигляді пристрою, що містить шихтованний феромагнітний циліндричний сердечник статора з трифазної капсулированной обмоткою, жорстко закріплений в апараті, і обертову частину у вигляді порожнього шіхтованного феромагнітного сердечника з короткозамкненою мідної обмоткою, всередині якого розміщені лопаті гвинта, що відрізняється тим, що кожна з лопатей гвинта являє собою тришарову структуру, дві зовнішні частини якої виконані з латуні, бронзи або пластику, а внутрішня являє собою постійний магніт з спекаемого порошкового матеріалу високої коерцитивної сили, а число лопатей парне, яка дорівнює кількості полюсів обмотки статора.
Версія для друку
Дата публікації 30.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.