Устройство для создания перемещающегося магнитного поля (варианты)

Устройство для создания перемещающегося магнитного поля (варианты)

Реферат

Изобретение относится к асинхронным электрическим машинам и может быть использовано в ракетостроении, судостроении, а также в некоторых технологических процессах, связанных с центрифугированием.

В качестве аналога рассмотрим асинхронный электрический двигатель с короткозамкнутым ротором типа "беличья клетка". Вращающееся магнитное поле в двигателе создается за счет специального магнитопровода, набора статорных пластин из электротехнической стали и схемы, обмотки, уложенной в пазы статора. Обмотка подключается к трехфазной сети питания, имеющей временной сдвиг в 120 градусов. Последнее является одним из необходимых условий для получения кругового вращающегося магнитного поля. Другим условием является специальное распределение каждой фазы обмотки по окружности статора. Наличие этих условий создает эффект вращения магнитного поля по окружности статора.

Магнитное поле, выходящее из зубцов статора, проходит воздушный зазор между статором и роторов, входит в магнитопровод ротора, пересекает его и воздушный зазор и входит в магнитопровод статора. При этом ротор находится внутри статора в его расточке, в которой вращается магнитное поле (более подробно см.1, с.270-276). Таким образом, магнитное поле пересекает стержни беличьей клетки ротора, наводит в них токи, создавая момент вращения и увлекая ротор вслед за полем. На наружную поверхность статора магнитное поле не выходит, так как оно замыкается по магнитопроводу (исключение составляют потоки рассеяния, имеющие малую величину). Имеется ряд практических задач, в которых требуется выход магнитного поля на наружную поверхность статора, например раскручивание пограничного слоя среды, в которой движется объект. При этом пограничный слой должен обладать определенной элетропроводностью. Указанное способно компенсировать силу давления среды на корпус объекта и снижать лобовое сопротивление.

С целью получения вращающегося магнитного поля при помощи трехфазной системы обмоток статора последние должны иметь оси, сдвинутые в пространстве на 120 градусов. Направление, в котором основная волна индукции имеет наибольшее значение, называют осью магнитного поля.

Магнитное поле, ось которого вращается, принято называть вращающимся магнитным полем. Если значение индукции в воздушном зазоре в точке, лежащей на оси вращающегося поля, остается неизменным, то такое поле называют круговым вращающимся полем, так как его можно изобразить вращающимся вектором неизменной длины, описывающим своим концом окружность (5, часть вторая, с.186).

Другим аналогом может быть однофазный конденсаторный асинхронный электродвигатель, ротор которого выполнен в виде беличьей клетки или в виде тонкостенного немагнитного полого цилиндра (1, с.278-316). В этих двигателях используются две отдельные однофазные обмотки, распределенные в пазах статора и взаимно сдвинутые по его окружности на половину полюсного деления. В одну из обмоток включается фазосдвигающий конденсатор. При этом поле получается эллиптическим и снижается коэффициент полезного действия.

Третьим аналогом (прототипом) может быть асинхронный двухфазный управляемый двигатель (2, с.128-161). Ротор такого двигателя является короткозамкнутым и выполняется в виде беличьей клетки или полого немагнитного с внутренним магнитопроводом. На статоре двигателя располагаются две распределенные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 электрических градусов. Одна обмотка (ОВ) называется обмоткой возбуждения. Она постоянно включена в сеть переменного тока. Вторая обмотка (ОУ) является управляющей. Применяются следующие режимы управления: амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый. Этот аналог больше других может быть прототипом, так как вращается полый ротор (подобие пограничного слоя) и возможно плавное изменение скорости вращения.

Общей особенностью рассмотренных аналогов является обращение полюсов статора (зубцов статора) внутрь к оси вращения. Последнее делает невозможным их использование для раскручивания пограничного слоя и вынуждает осуществить конструктивные изменения.

Целью изобретения является получение на внешней поверхности статора вращающегося магнитного поля, обладающего энергией, достаточной для вовлечения во вращение определенного объема среды, окружающей статор и обладающей электропроводностью.

Сущность изобретения и его отличительные признаки заключаются в следующем. С целью создания вращающегося магнитного поля используется известный принцип, лежащий в основе работы асинхронного электродвигателя. Точнее используется только статор электродвигателя. При этом его магнитная система, магнитопровод, замыкается на внутренней поверхности и в теле статора и размыкается на внешней поверхности. В результате у видоизменной системы магнитные полюсы направлены не к оси вращения, а от нее. Последнее заставляет замыкаться силовые линии в объеме пространства, сопрягающегося с внешней поверхностью статора.

Указанное пространство обладает магнитной проводимостью, более низкой по сравнению с магнитопроводом, выполненным, например, из электротехнической стали. При индукции, равной 1 Тл, падение намагничивающей силы на единицу длины потока по воздуху в 50-300 раз больше, чем на ферромагнитных участках магнитопровода. При индукции в зубцах в 2 Тл это отношение уменьшается до 6-8 (3, с.66). Очевидно, что в предлагаемой конструкции статора (назавем его обращенным статором) необходимо до минимума снизить длину пути магнитного потока вне магнитопровода (от полюса до полюса). Это достигается увеличением до возможного максимума числа пар полюсов.

Другое мероприятие заключается в подъеме индукции до возможного максимума в зубцах статора. Оно возможно за счет выбора материала магнитопровода и оптимальной геометрии. Длина пути магнитного потока по магнитопроводу должна значительно превышать длину пути вне его. При этом не должно происходить насыщение магнитопровода.

Рассмотренное подтверждается формулой для величины номинального пускового момента, приходящего на один ватт потребляемой мощности для асинхронного двигателя с полым ротором (2, с.148-152)

где P - число пар полюсов, f - частота питающей сети, А - коэффициент, структуру которого можно определить из указанного источника.

В соответствии с (1, с.271) вращающий момент многофазного асинхронного двигателя определяется выражением

где m_Ф - число фаз статора, U_Ф - фазное напряжение питающей сети, ω₁ - угловая синхронная скорость вращающегося поля, К - сомножитель, включающий электрическое сопротивление и скольжение.

Из выражения 2 следует, что момент можно увеличить за счет увеличения напряжения (наиболее эффективно), числа фаз и снижения электрического сопротивления пограничного слоя среды, в которую помещен обращенный статор. Увеличение первых двух величин осуществляется обычными схемными решениями. Уменьшение сопротивления возможно за счет искусственного внесения в пограничный слой вещества (его раствора), например электролита. Увеличение электропроводности возможно путем предварительной ударной ионизации. Последняя возникает (сопровождает) в процессе раскрутки пограничного слоя.

Основное назначение обращенного статора заключается в раскручивании пограничного слоя среды (снижение лобового сопротивления), в которой движется объект (аппарат). Обращенный статор устанавливается в головной части аппарата перед и на самом напряженном (в смысле лобового сопротивления) участке. При этом ось вращения магнитного поля должна совпадать с продольной осью симметрии аппарата.

В указанной системе пограничный слой находится под действием центробежной силы, силы противодействия вхождению в магнитное поле и силы трения. Вкладывая энергию в магнитное поле обращенного статора, мы уменьшаем силу давления среды на корпус, т.е. силу трения. Последнее приводит к значительной экономии энергии главной энергетической установки.

Кинетическая энергия вращающегося пограничного слоя определяется по формуле

где: m - масса пограничного слоя, V - линейная скорость вращения пограничного слоя.

Массу пограничного слоя можно рассчитать по формуле

где геометрические параметры слоя: L - длина, R - наименьший радиус, δ - толщина, ρ - плотность слоя.

Синхронная (угловая) скорость вращения магнитного поля имеет зависимость

Центробежная сила, обусловленная вращением магнитного поля, имеет вид

где m - масса элементарного объема пограничного слоя, R - радиус вращения и V - линейная скорость вращения элементарного объема.

Сила статического давления среды на наружную поверхность обращенного статора или на элементарный объем пограничного слоя определяется по формуле

где P₀ - абсолютное давление на границе двух сред (воды и воздуха), γh - избыточное (дефицитное) давление, h - глубина погружения (высота полета) аппарата, γ - удельный вес среды.

Приравняв выражения 6 и 7, получим формулу для нахождения необходимой скорости вращения магнитного поля в зависимости от горизонта движения

Встречный поток оказывает динамическое давление на поверхность статора (точнее его нормальная составляющая). Последняя связана с углом расхождения носовой части аппарата зависимостью

где P_дин - динамическое давление потока, P_{н дин.} - нормальная составляющая динамического потока, α - угол расхождения носовой части аппарата.

Общее давление среды на аппарат равно сумме нормальных составляющих статического и динамического

Приравняв выражения 6 и 9 и решая относительно V, получим зависимость для скорости вращения магнитного поля

где

Известно (1, c.11), что магнитное поле в расточке асинхронного статора может вращаться со скоростью от 1000 до 180000 об/мин. Частота питающего напряжения находится в диапазоне от 50 до 3000 Гц.

В случае самоходного подводного аппарата СПА наибольшая скорость набегающего потока составляет 1800 м/мин. Линейная скорость вращения ротора асинхронного двигателя мощностью 1000 Вт, диаметром 0,2 м и скоростью 3000 об/мин составляет 1880 м/мин.

Для летательного аппарата ЛА наибольшая скорость набегающего потока составляет 25800 м/мин. При среднем радиусе статора в 0,2 м поле должно совершать 20541 об/мин.

Приведенные данные показывают реальность выполнения данного предложения при использовании обычной технологии и материалов.

Таким образом, обращенный статор должен быть электрической машиной, аппаратом многофазным, высоковольтным, многополюсным с повышенной частотой питании, с запасом по мощности и скорости вращения магнитного поля. При этом его внешний диаметр в большинстве случаев определяется внешним диаметром объекта использования статора, внутренний диаметр и длина по оси вращения определяются необходимой мощностью. Ширина зубцов доводится до минимума, а их длина по оси вращения определяется максимально возможной индукцией в зубце. Межполюсное расстояние доводится до возможного минимума.

Рассчитаем необходимую мощность обращенного статора для СПА и ЛА, используя формулы 3 и 4. Скорость вращения пограничного слоя должна во много раз превосходить скорость набегающего потока, точнее его составляющую, параллельную поверхности

где KI - коэффициент превышения. При значительном KI траектория движения элементарного объема пограничного слоя будет представлять спираль с малым шагом. Более точное значение скорости можно рассчитать по формуле II.

Пусть обращенный статор имеет внешний диаметр 0,4 м, плотность воды 1000 кг/м³, скорость набегающего потока 30 м/с, значения KI: 1.5 и 10, толщина пограничного слоя 0,01 м. Угол расхождения носовой части аппарата 90 град и длина 0,64 м. При перечисленных значениях полезная мощность обращенного статора должна составлять соответственно: 1,8, 45 и 180 кВт. При этом масса пограничного слоя составляет 8,21 кг.

Пусть обращенный статор для СПА имеет 40 пар полюсов, тогда в соответствии с формулой 5 обеспечить скорости вращения магнитного поля 21, 105 и 210 м/с можно, используя частоты питания 669, 3339 и 6678 Гц.

Для ЛА оценим необходимую полезную мощность, принимая указанные диаметр, длину обращенного статора, угол расхождения носовой части, ЛА, значения коэффициента KI. Плотность воздуха принимаем равной 1,226 кг/м³, а скорость набегающего потока 430 м/с. Масса пограничного слоя, рассчитанная по формуле 4, составляет 0,01 кг. Полезная мощность равна 0,5, 11,3 и 45,3 кВт. Пусть статор имеет 40 пар полюсов, тогда для обеспечения скорости вращения магнитного поля в 301, 1505 и 3010 м/с необходимо иметь частоты питания в 9586, 47930 и 95860 Гц.

Отдельным случаем использования обращенного статора является раскручивание пограничного слоя среды, находящейся в плазменном состоянии. При этом электропроводность плазмы приближается к электропроводности проводников. В этом случае имеем наименьшее скольжение слоя относительно поля, наибольший вращающий момент и наибольшее размагничивающее действие. Однако при этом ужесточаются требования к покрытию статора.

Обращенный статор отклоняет пограничный слой от своей наружной поверхности и в случае питания обмотки возбуждения от источника пониженной частоты и даже от источника постоянного напряжения. Главное условие состоит в том, чтобы набегающий слой обладал достаточной электропроводностью. В случае постоянного напряжения степень расширения слоя равна степени сжатия. Однако, если угол расхождения поверхности объекта после обращенного статора уменьшается, то положительный эффект в снижении лобового сопротивления имеется.

Рассмотрим возможные варианты осуществления устройства. Первым и основным является устройство для создания вращающегося магнитного поля с помощью круговой, симметричной относительно оси вращения электромагнитной многофазной системы, запитываемой от многофазного источника питания. Такой вариант используется в асинхронных трехфазных двигателях. Он имеет наибольшую надежность и КПД. Способ изготовления такого устройства состоит из следующих действий.

1. Учитывая частоту питания, выбирают материал магнитопровода.

2. В соответствии с формой наружной поверхности объекта выбирают направление расслоения магнитопровода (поперек оси вращения поля или вдоль оси). Поперечное расслоение давно и широко применяется в электрических машинах и позволяет сократить потери от вихревых токов. Однако оно затрудняет использование технологии печатного монтажа.

При использовании поперечного расслоения магнитопровода дальнейшие действия следующие.

3. Вырубают (штампуют) листы статора в виде круга, кольца, эллипса и т.п. При этом наружный контур определяется формой наружной поверхности объекта. Листы могут иметь одинаковые размеры или разные в зависимости от величины угла расхождения носовой части объекта (аппарата). Перечисленное далее относится ко всем пазам.

4. В каждом листе вырубают пазы, расположенные на периферии.

5. Располагают пазы, соблюдая рассчитанный шаг.

6. Ориентируют ось каждого паза по радиусу

7. Располагают пазы окнами наружу и дном к оси вращения.

8. В целях сокращения до возможного минимума расстояния между полюсами толщину зубцов делают минимальной.

9. Для благоприятного замыкания силовых линий по пограничному слою пазы делают открытыми.

10. Паз делают узким и глубоким с площадью, достаточной для укладки обмотки, изоляции и клина.

11. В верхней части паза делают прорези для фиксации клина.

12. Расточку листа статора по малому радиусу делают, учитывая допустимую индукцию во внутренней части магнитопровода и конструктивные соображения.

13. Наносят электрическую изоляцию и клей на плоскости соприкосновения пластин.

14. Собирают листы статора в единый магнитопровод, совмещая их центры и набирая необходимую толщину пакета.

15. Склеивают под давлением набор листов.

16. Укладывают в пазы изоляцию.

17. Укладывают в пазы обмотку, соблюдая выбранный шаг, по петлевой или волновой схеме. При этом возможны и другие схемы.

18. Располагают фазы обмотки по окружности статора так, чтобы между их осями был одинаковый угол, равный

где m - количество фаз, Р - число пар полюсов.

19. В соответствии с выбранной схемой соединяют фазы между собой. При трехфазной системе могут быть соединения: "звезда" или "треугольник".

20. Покрывают внешнюю поверхность статора тонким слоем, обладающим свойствами гермо-, тепло- и электроизоляции, а также немагнитными.

21. Подключают обращенный статор к источнику переменного тока, многофазному с повышенным напряжением и частотой.

22. Вершину зубца делают в соответствии с рельефом поверхности объекта. Она может быть плоской, выпуклой или вогнутой.

Рассмотренный вариант предваряется расчетом асинхронного электродвигателя с неявнополюсным статором (1, с.328-341) с поправкой на отсутствие ротора в обычном понимании. При низкой электропроводности пограничного слоя следует ожидать падение полного сопротивления обмотки статора и рост потребляемого тока (4, с.123-124), так как это равносильно увеличению воздушного зазора.

Из перечисленных действий п.3, 4, 7, 10, 12, 20, 21 обладают отличительными признаками. Действия (п.16, п.17) обладают отличительными признаками, так как изоляция и обмотка укладываются снаружи, что значительно упрощает технологию сборки и ремонта.

Таким образом, отличие заключается в следующем: исключается ротор и изменяется геометрия магнитопровода. Принцип создания вращающего магнитного поля остается неизменным. В обычном статоре поле вращается в его теле и в расточке. В обращенном статоре поле вращается в его теле и в ограниченном пространстве, окружающем внешнюю поверхность.

Отметим особенности, характерные для обращенного статора, имеющего пластины разного диаметра. Число пазов у пластин должно быть одинаковым. Требование минимального межполюсного расстояния следует предъявлять к первой (передней) пластине. У следующих это расстояние будет увеличиваться, что обусловит снижение степени раскручивания по мере продвижения пограничного слоя от носовой части объекта к кормовой. При этом такая зависимость необходима, учитывая изменение угла расхождения корпуса объекта.

В случае пластин некруговой формы, например, эллиптической, расчет количества пазов, шага обмотки и т.п. можно провести в первом приближении для двух окружностей, вписанных в эллипс. При этом рассчитываются параметры первой (самой малой по площади) пластины.

Магнитодвижущая сила МДС, действующая в магнитной цепи, равна сумме МДС железа и МДС пограничного слоя. При коструировании магнитопровода необходимо выполнить условие

где F_ж - МДС железа, F_сл. - МДС пограничного слоя. При выполнении условия параметры обращенного статора в основном будут определяться железом и обмоткой. Из этого следует, что паз должен быть узким и глубоким, а зубец - высоким, его ширина определяется условием получения наибольшего количества пар полюсов, а толщина пакета допустимой индукцией в магнитопроводе.

При использовании электротехнической стали в основном применяется поперечное расслоение магнитопровода. Однако оно может быть неоптимальным как по конструктивным причинам, так и по физическим. Последние приводят к насыщению внутренних концов пластин (полюсов). Все это может обусловить применение продольного расслоения магнитопровода.

Вторым вариантом устройства для создания вращающегося магнитного поля является вариант, используемый в управляемых асинхронных двигателях. Они имеют однофазную двухобмоточную систему, распределенную по окружности статора, более низкий КПД и схему управления. В них можно плавно изменять скорость вращения поля. При этом магнитное поле является эллиптическим. Однако в одной точке регулировочной характеристики поле становится круговым. Изменение скорости возможно при использовании следующих режимов управления: амплитудного, фазового и амплитудно-фазового.

Изготовление такого устройства состоит из следующих действий.

П.п. 1-16 аналогичны способу изготовления устройства по первому варианту. Далее:

17. Укладывают в пазы обмотку возбуждения, соблюдая выбранный шаг, по петлевой или волновой схеме.

18. Укладывают в пазы обмотку управления, соблюдая выбранный шаг и сдвигая ее на 90 электрических градусов относительно обмотки возбуждения по петлевой или волновой схеме.

19. Покрывают внешнюю поверхность статора тонким защитным слоем, обладающим свойствами герметизации, электро- и теплоизоляции.

20. В соответствии с выбранным режимом управления подключают обращенный статор к источнику переменного тока, однофазному с повышенным напряжением и частотой.

21. При амплитудном режиме управления обмотку возбуждения подключают непосредственно к однофазной сети питания. Обмотку управления подключают к регулятору уровня напряжения, на который подается напряжение однофазной сети, сдвинутое на 90 градусов (сдвиг по времени).

22. При фазовом режиме управления обмотку возбуждения подключают к однофазной сети питания. Обмотку управления подключают к фазосдвигающему устройству, имеющему регулируемый сдвиг по фазе. Устройство запитывается от однофазной сети питания. При этом на обмотку управления подается постоянное по амплитуде напряжение, приведенное значение которого равно напряжению возбуждения.

23. При амплитудно-фазовом режиме управления обмотку возбуждения через фазосдвигающую емкость подключают к однофазной сети питания. Обмотку управления подключают к регулятору уровня напряжения, запитываемого от указанной однофазной сети (см. 2, с.128-130).

В теории электрических машин существует некоторая неопределенность в терминологии. Описывая двухфазный асинхронный двигатель, понимают, что он имеет две обмотки. При этом его питание может быть от одной фазы и нулевой линии.

Практика показывает, что в некоторых случаях нет необходимости иметь вращающееся магнитное поле. Достаточно иметь перемещение в некотором направлении на ограниченном расстоянии. Такие направления могут быть обусловлены особенностями внешней поверхности объекта и его траекторией движения. Например, у СПА на циркуляции его внешняя часть поверхности испытывает наибольшее воздействие среды. Наоборот, его внутренняя часть поверхности недогружена. Она находится в зоне застоя. В этом случае нет необходимости раскручивать пограничный слой по всему периметру. Достаточно воздействовать на ограниченном участке по упрощенной траектории.

Учитывая изложенное, а также наличие значительного количества пар полюсов, следует использовать развернутую электромагнитную систему.

Разрезая по образующей и развертывая в линейку или в иную линию, можно обеспечить непрерывное движение магнитного поля в одном направлении. При этом существуют два режима: режим прямого хода, при котором магнитное поле существует и движется, например, слева направо. Далее в течение очень короткого промежутка времени поле отсутствует и затем возникает и возобновляет движение слева направо.

Поверхность объекта может иметь сложную форму и, чтобы в нее вписаться, обращенный и развернутый статор должен состоять из звеньев, обладающих определенной гибкостью. Звенья должны быть одинаковыми, взаимозаменяемыми. Их количество в линейке может варьироваться и зависеть от площади воздействия на пограничный слой. Возможно сочетание нескольких линеек, действующие в разных направлениях или в одном.

Звено линейки может состоять из двух магнитопроводов U-образной формы, выполненных, например, из пермаллоя марки 45Н, 50Н или другого более современного материала. Сборка звена подобна сборке трансформатора с использованием сердечников типа ШЛ (половинок). Две половинки магнитопровода, прижатые друг к другу боковыми поверхностями, должны образовать магнитопровод, имеющий узкий и глубокий пазы (их два), узкий и высокий зуб.

Звенья должны крепиться на общей основании, выполненном из магнитного материала. Звенья должны обладать некоторой гибкостью, что облегчит повторение линейкой контура внешней поверхности объекта.

В основе третьего варианта лежит асинхронный развернутый статор с фиксированной скоростью перемещения магнитного поля. Способ состоит из следующих действий.

1. Вырубают (штампуют) листы статора (магнитопровода), используя поперечное или продольное расслоение. При этом магнитопровод может быть выполненным как одно целое или в виде набора однотипных звеньев.

2. При первом исполнении в каждом листе вырубают рассчитанное количество пазов, соблюдая необходимый шаг.

3. Ориентируют ось каждого паза по радиусу в соответствии с необходимой кривизной поверхности объекта. При этом края зубцов должны лежать на кривой, повторяющей контур поверхности объекта.

4. В целях сокращения до минимума расстояния между полюсами толщину зубцов делают минимальной.

5. Для благоприятного замыкания магнитных силовых линий по пограничному слою среды пазы делают открытыми.

6. Каждый паз делают узким и глубоким с площадью, достаточной для укладки обмотки, изоляции и клина. В некоторых случаях клин может отсутствовать.

7. В верхней части каждого паза делают прорези для фиксации клина.

8. Длину листа делают равной длине (ширине) поверхности объекта, создающей наибольшую долю лобового сопротивления.

9. Высоту листа за вычетом высоты зубца (высота ярма) делают с учетом допустимой индукции.

10. При втором исполнении (набор однотипных звеньев) листы магнитопровода вырезают в виде полос.

11. Ширину полос делают равной длине паза (продольное расслоение), а их длину - равной длине магнитопровода.

12. Изгибают полосы магнитопровода, придавая им необходимую форму так, чтобы паз был узким и глубоким с площадью, достаточной для укладки обмотки, изоляции и клина (клин может отсутствовать).

13. Набирают количество пластин магнитопровода таким, чтобы индукция в нем не превышала допустимую (не должно быть насыщения материала).

14. В случае применения поперечного расслоения и многозвенного исполнения листы магнитопровода могут быть вырезаны в форме перевернутой буквы "П", возможна "Ш", "U" и другие формы.

15. Наносят электрическую изоляцию и клей на плоскости соприкосновения пластин.

16. Собирают листы (пластины) статора (звена) в единый магнитопровод, ориентируя и набирая необходимую толщину (ширину).

17. Склеивают под давлением набор листов, образуя необходимый магнитопровод.

18. Формируют вершину каждого зуба так, чтобы избежать магнитного насыщения его краев.

19. Прочищают промежутки между листами (пластинами) от замыкающих вкраплений после формирования.

20. Покрывают внешнюю поверхность статора тонким слоем, обладающим свойствами герметизации, электроизоляции и теплоизоляции.

21. Укладывают в пазы изоляцию (по необходимости).

22. Укладывают в пазы обмотку по петлевой или волновой схеме (возможны другие схемы).

23. Располагают фазы обмотки по длине развернутого статора так, чтобы между их осями (полюсами) было одинаковое расстояние (угол, электрические градусы), равное (равный)

где m - количество фаз, P - число пар полюсов.

24. В соответствии с выбранной схемой (звезда или треугольник) соединяют фазы между собой. При схеме "звезда" концы фаз соединяют в одну точку и подключают к нулевой линии. При схеме "треугольник" начало одной фазы соединяют с концом другой, образуя из фаз треугольник. К точкам соединения подключают фазы сети питания. При схеме "звезда" к началам фазных обмоток подключают фазы сети питания.

25. Источник питания делают высоковольтным и многофазным.

Таким образом, если при помощи устройства по первому варианту возможно раскручивание с постоянной скоростью пограничного слоя среды, по третьему варианту осуществляют его расталкивание, например, используя четыре линейки, расположенные с двух сторон движущегося объекта. В четвертом варианте используется развернутый статор, работающий в режиме изменяемой скорости перемещения магнитного поля. Скорость поля изменяется подобно ее изменению во втором варианте.

Действия для создания магнитопровода подобны действиям третьего варианта. Действия над схемой подобны действиям по второму варианту.

Отметим общую конструктивную особенность для всех вариантов устройства. Толщина пакета статора (поперечное расслоение) или ширина зуба (продольное расслоение) обусловлены также возможностью эффективно перемещать пограничный слой, увеличивая его электропроводность от импульса предварительной ионизации. На практике возможен случай, когда напряженный участок объекта, придется перекрывать системой статоров, имеющих промежутки для установки дополнительных ионизаторов. Иными словами: статоры могут перемежаться с ионизаторами в направлении движения объекта.

Таким образом, диапазон конструктивных форм предлагаемого устройства достаточно широк. Крайними формами являются обращенный и развернутый статор. В промежутке находятся конструкции в виде полукольца, части кольца, различных кривых в соответствии с контуром объекта. При этом в некоторых случаях необходимо сочетание статора с ионизатором и их перемежаемость. Необходимость охвата устройством определенных площадей с кривизной вынуждает применять многослойный печатный монтаж для выполнения обмоток. В монтаже должны быть окна для магнитопровода. В некоторых случаях возможно использование ярма, одновременно выполняющего функцию основания.

Формула изобретения громоздка и требует разъяснений. Устройство предназначено для получения кругового магнитного поля, вращающегося с постоянной скоростью, что в описании изложено подробно. Устройство включает обращенный статор в обычном асинхронном исполнении. Оно известно и описано в литературе.

Устройство может быть предназначено также для получения магнитного поля, вращающегося с регулируемой скоростью, что в описании изложено подробно и выступает как второй вариант. Он лежит в основе устройства, являющегося обращенным статором в асинхронном, управляемом исполнении. Оно известно и описано в литературе.

Также устройство может быть предназначено для получения кругового магнитного поля, вращающегося с постоянной скоростью при продольном расслоении магнитопровода.

Кроме того, устройство может быть предназначено для получения магнитного поля, вращающегося с регулируемой скоростью при продольном расслоении магнитопровода.

Основой предложения является известный способ создания вращающегося магнитного поля. Однако вводимые автором изменения радикально расширяют возможности как способа, так и устройства для создания перемещающегося магнитного поля.

Изобретение раскрывает также возможность магнитного шунтирования зубцовой зоны как обращенного, так и развернутого статора и его разновидностей. Эта операция может иметь необходимость в случаях, когда поднять электропроводность пограничного слоя описанными способами не удается. Очевидно такое решение является компромиссом. Обтекаемая форма шунта должна не только иметь минимальное сопротивление для набегающего потока, но и позволять раскручивать пограничный слой. Шунт должен нависать над вершинами зубцов и иметь зазор. При этом величина последнего должна увеличиваться вниз по потоку. Возможны варианты, в которых ширина шунта меньше ширины зубцовой зоны.

Литература

1. Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности. - М.: Высшая школа, 1967.

2. Хрущев В.В. Электрические микромашины переменного тока для устройств автоматики. - Л.: Энергия, 1969.

3. Коварский Е.М., Янко Ю.И. Испытания электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Фролов Б.В. Руководство к лабораторным работам по теории переменных токов. - Л.: ЛИАП, 1958.

5. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники. - М. Л.: Госэнергоиздат, 1959.

6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Госиздат. Физико-математическая литература, 1963.

7. Кацман Ф.М., Кудреватый Г.М. Конструирование винто-рулевых комплексов морских судов. - Л.: Судостроение, 1974.

8. Русецкий А.А. Гидродинамика винта регулируемого шага. - Л.: Судостроение, 1968.

9. Егоров Н.И. Физическая океанография. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974.

10. Варыпаев В.Н. и др. Химические источники тока. - М.: Высшая школа, 1990.

11. Федяевский К.К. и др. Гидромеханика. - Л.: Судостроение, 1968.

1. Устройство для создания перемещающегося магнитного поля, включающее статор асинхронного многофазного двигателя, выполненный без корпуса, ярмо в каждом листе статорного пакета расположено в центре, а зубцовая зона - на периферии, при этом основания зубцов направлены к оси вращения поля, их вершины - от оси, а в пазы зубцовой зоны снаружи уложена обмотка многофазного напряжения, отличающееся тем, что магнитный поток замыкается по среде, окружающей внешнюю поверхность статора, количество пар полюсов выбрано максимально возможным, зубцовая зона состоит из узких и высоких зубцов и узких и глубоких пазов при максимально возможном их количестве, удвоенная сумма высот ярма и зубца значительно превышает расстояние между двумя соседними зубцами, а толщина пакета увеличена, при этом внешняя поверхность статора покрыта тонким и прочным слоем, обладающим свойствами гермо-, тепло- и электроизоляции и немагнитными свойствами, а упомянутая обмотка подключена к многофазному источнику электропитания с повышенными напряжением и частотой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что листы статора имеют форму, подобную эллипсу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что листы статора имеют разные размеры внешнего контура при равном числе зубцов, при этом ширина зубца увеличивается по мере увеличения размера контура.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый лист статора имеет вид кольца с вырезанным сектором, при этом линии выреза проходят в пазу, а пакет листов имеет форму неполного цилиндра.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что листы статора имеют вид прямоугольника, при этом зубцовая зона расположена вдоль прямоугольника, а пакет листов имеет вид прямоугольного параллелепипеда.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над внешней поверхностью статора с зазором расположен магнитный шунт обтекаемой формы, крепящийся в нескольких точках к торцевым поверхностям статора кронштейнами, выполненными из немагнитного материала и имеющими также обтекаемую форму, при этом направление обтекания совпадает с осью вращения магнитного поля.

7. Устройство для создания перемещающегося магнитного поля, включающее статор асинхронного двигателя, выполненный без корпуса, ярмо в каждом листе статорного пакета расположено в центре, а зубцовая зона - на периферии, при этом основания зубцов направлены к оси вращения поля, их вершины - от оси, в пазы зубцовой зоны снаружи уложена обмотка, отличающееся тем, что магнитный поток замыкается по среде, окружающей внешнюю поверхность статора, количество пар полюсов выбрано максимально возможным, в пазах зубцовой зоны снаружи уложены обмотка управления и обмотка возбуждения, зубцовая зона состоит из узких и высоких зубцов и узких и глубоких пазов при максимально возможном их количестве, удвоенная сумма высот ярма и зубца значительно превышает расстояние между двумя соседними зубцами, а толщина пакета увеличена, внешняя поверхность статора покрыта тонким и прочным слоем, обладающим свойствами гермо-, тепло- и электроизоляции и нема