Энергоэффективные безжелезные электрические машины осевого потока

Технология LaunchPoint достигает цель обеспечения 100% заполнения подобмоточного пространства статора путем сильного увеличения числа катушек (и следовательно числа полюсов, достигая 50-80 полюсов) в электрической машине, благодаря чему катушки становятся узкими (практически прямоугольными а не трапециевидными), что и позволяет укладывать эти катушки таким образом, что между ними практически не остается свободного (не используемого) пространства. Недостатком такого подхода является большая частота переменного магнитного потока в зазоре машины в номинальном режиме работы (так как машина по определению многополюсная), что приводит к значительным дополнительным потерям в "меди", и необходимости применения специального провода типа Литцендрат, а следовательно к уменьшению коэффициента заполнения, и увеличению омического сопротивления обмотки. Технология, предлагаемая в настоящем проекте позволяет максимально рационально использовать пространство электрической машины даже при минимальном числе полюсов, равном двум, и применении обычного круглого (медного или алюминиевого) эмалированного провода. Схема обмотки, применяемой в разработанной электрической машине, является двухслойной распределенной. Следовательно катушки не имеют витков нулевой площади (как в случае схемы с сосредоточенной обмоткой). Намотка катушек осуществляется на многоразовой специализированной технологической оснастке, которая изготавливается с применением станков с ЧПУ (в частности электроэрозионного станка) для достижения максимальной точности и повторяемости геометрии катушек. В процессе намотки витков катушек применяется специально разработанный алгоритм укладки проводников, обеспечивающий образование в заготовке катушки свободных зон, в которые при последующей формовке катушки уходят определённые витки, что позволяет избежать излишней деформаций и повреждений изоляционного слоя проводников. Формованная катушка приобретает такую геометрию, при которой толщина секции катушки уменьшается при движении вдоль радиуса электрической машины от оси к краю статора. Данное решение с одной стороны позволяет обеспечить упомянутое 100% заполнение подобмоточного пространства статора. И, с другой стороны, приводит к уменьшению немагнитного зазора электрической машины, что, в свою очередь позволяет увеличить вращающий момент более чем на 15% без увеличения затрат активных материалов (магнитов и провода), исключительно за счет максимально рационального использования пространства машины. Конкурентными преимуществами предлагаемой технологии также является: - безотходность производства основных элементов конструкции электрической машины (отсутствует штампованная сталь; ротор, корпус и щиты электрической машины изготавливаются из алюминиевого сплава путем литья); - доступность и бюджетность всех материалов, из которых изготавливается электрическая машина (обычный эмалированный провод, литьевой алюминий. конструкционная сталь для вала, постоянные магниты Nd-Fe-B); - высокие показатели удельной мощности даже при естественном охлаждении (>5кВт/кг).

Изготовлен и протестирован лабораторный образец электрической машины номинальной мощности 400Вт. Изготовлен и частично протестирован экспериментальный образец в реальном масштабе электрической машины номинальной мощности 22кВт (пиковой мощности 45кВт).