ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Бесколлекторный двигатель переменного тока».

Рекомендуемая область пременения

Проектирование и производство электропривода, необходимого для плавного и экономичного регулирования скорости вращения вала в широких пределах ее изменения с сохранением достаточно высокого пускового момента.

Назначение, цели и задачи проекта

Предназначен для использования в электроприводах транспортных и подъемных средств, а также в различных технических и бытовых приборах.

Создание регулируемого электродвигателя переменного тока без коллектора с целью упрощения его конструкции и устранение тяжелых условий коммутации.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время в электроприводах транспортных средств (электровозы, трамваи, троллейбусы и др.), как правило, используются двигатели постоянного тока, позволяющие плавно регулировать угловую скорость и создавать на валу ротора необходимый для страгивания с места транспортных средств достаточно высокий пусковой момент. Однако эти электродвигатели работают на постоянном токе, получаемого с помощью дорогостоящих выпрямительных устройств, обеспечивающих преобразование переменного тока от генератора в постоянный. Существующие же в настоящее время на техническом вооружении всего мира электродвигатели переменного тока не обладают функциональными свойствами двигателей постоянного тока. В связи с этим решение проблемы разработки конструкций электродвигателей переменного тока для применения их в электроприводах транспортных  и других технических средств является весьма актуальным для всего мирового сообщества.   

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

На фиг.1 изображен предлагаемый электродвигатель.

 на фиг.2 разрез

Статор двигателя состоит из двух полых сегментов 1, внутри которых вращается якорь 2, состоящий из кольцеобразных магнитопроводов. Магнитопровод меньшего диаметра 4 расположен внутри большего 3 и изолирован от последнего немагнитным металлическим кольцом 5. Оба магнитопровода имеют одинаковое количество совмещенных в радиальном направлении пазов 6 для размещения в них обмоток якоря 7, представляющих собою короткозамкнутые витки в форме цифры 8, и охватывающих оба магнитопровода.

Внутри магнитопровода 4 установлены два одинаковых жестко взаимосвязанных и расположенных в диаметрально противоположных частях трансформатора с П-образными сердечниками 8, 9 и первичной обмотке 10 с возможностью подключения ее к внешней электросети. Вторичными обмотками указанных трансформаторов являются короткозамкнутые витки якоря 2, расположенные только в зоне действия магнитных потоков Сердечники 8 и 9 имеют возможность одновременно вращаться относительно вала электродвигателя в обоих направлениях в пределах 90^o и фиксироваться при этом в любом положении.

Электродвигатель работает следующим образом. При подключении первичных обмоток 10 к источнику напряжения в них создаются магнитные потоки, которые в свою очередь индуцируют в короткозамкнутых витках якоря, расположенных в зоне действия указанных потоков, э.д.с. создающие в этих витках токи i₁ и i₁'. Последние возбуждают в магнитопроводе 3 переменные магнитные потоки, которые, замыкаясь по магнитопроводам якоря и статора 1, создают усилия для втягивания магнитопровода 3 во внутрь полых сегментов статора, и обеспечивая тем самым вращение якоря с соответствующим моментом.

При вращении якоря набегающие короткозамкнутые его витки, входя в зону действия потоков , возбуждаются, сбегающие витки, выходя из указанных зон, обесточиваются, и в связи с этим они свободно выходят из магнитопровода статора.

Регулирование скорости вращения якоря двигателя осуществляется изменением величины подаваемого к последнему электрического напряжения, а реверсирование направления движения якоря достигается вращением трансформаторов 8, 9 на угол 90^o по часовой или против часовой стрелки относительно вала двигателя.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Экономическая  привлекательность заключается в  высокой степени надежности в работе с длительным сроком эксплуатации, срок эксплуатации увеличивается в 10 раз по сравнению с коллекторными двигателями, облегченной сборке, экономии цветных металлов- меди, в отказе от дорогостоящих выпрямительных устройствах. Себестоимость предлагаемого двигателя на 50-60% ниже себестоимости коллекторного аналога.

Объем инвестиций  30 000 000руб. расходуется  в течение первого года производства:

1. на оснастку расходуется 5млн. руб.: изготовление литейных форм, штампов для вырубки, приобретение оправки для намотки, пропиточной ванны, намоточного станка и др.

2. для приобретения токарного, фрезерного станков с программным управлением расходуется 25млн. руб.

В зависимости от мощности двигателя стоимость двигателя составит 1-10 тыс. руб.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

-

Новые потребительские свойства продукции

Разработанный УБЭПТ имеет оригинальное конструктивно-компоновочное решение.
Электродвигатель УБЭПТ может работать в двух режимах:
1. В режиме регулирования скорости вращения ротора (регулируемый привод).
2. В режиме фиксированной скорости, как асинхронный двигатель. Это возможно благодаря тому, что конструкция двигателя достаточно проста и надежна, как УБЭПТ асинхронный.
Бесколлекторный двигатель переменного тока в отличие от существующих двигателей переменного тока обладает свойством плавного и экономичного регулирования скорости вращения ротора в широких пределах путем изменения напряжения на его зажимах,
- предлагаемый двигатель может применятся во всех регулируемых приводах, в том числе в электровозах, тепловозах, троллейбусах, в приводах гребных винтов морских судов, большегрузых карьерных автосамосвалов, шагающих экскаваторов и т.д. вместо дорогостоящих и быстро изнашивающихся двигателей постоянного тока,
- достоинством двигателя является простота и дешевизна конструкции, из-за отсутствия в нем электронных устройств,
- отсутствие потери меди, которая имеет место в существующих электродвигателях, например, потери в лобовых соединениях обмоток статора и якоря, потери на изготовление обмоток полюсов и т.д.,
- двигатель может работать от сетей однофазного, двухфазного, трехфазного токов при этом номинальная его мощность остается неизменной.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Сырье и материалы для изготовления изделия соответствуют требованиям и условиям, стандартам, применяемых при изготовлении электродвигателей.

Стадия и уровень разработки

Наличие документации по правовой защите интеллектуальной собственности, устройство.
Изготовлен опытный образец, подтверждающий обоснованность заложенной в конструкцию УБЭПТ технической идеи.
Срок окончательной разработки УБЭПТ, включающий изготовление опытного образца и внедрение в производство по предложению заказчика, составит 2-3 года.

Предлагаемые инвестиции

30 млн. руб.

Рынки сбыта

Рынками сбыта изделия могут стать, как Россия, так и зарубежные страны. Планируемый объем годового выпуска УБЭПТ в условиях крупно – серийного производства составит 300000 – 600000 шт.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемый универсальный бесколлекторный электродвигатель переменного тока не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Бесколлекторный двигатель переменного тока в отличие от существующих двигателей переменного тока обладает свойством плавного и экономичного регулирования скорости вращения ротора в широких пределах путем изменения напряжения на его зажимах. - предлагаемый двигатель может применятся во всех регулируемых приводах, в том числе в электровозах, тепловозах, троллейбусах, в приводах гребных винтов морских судов, большегрузых карьерных автосамосвалов, шагающих экскаваторов и т.д. вместо дорогостоящих и быстро изнашивающихся двигателей постоянного тока. - достоинством двигателя является простота и дешевизна конструкции, из-за отсутствия в нем электронных устройств. - уникальность двигателя заключается в новизне конструкции и в принципе его действия. - отсутствие потери меди, которая имеет место в существующих электродвигателях, например, потери в лобовых соединениях обмоток статора и якоря, потери на изготовление обмоток полюсов и т.д. - двигатель может работать от сетей однофазного, двухфазного, трехфазного токов при этом номинальная его мощность остается неизменной. Аналоги УБЭПТ за рубежом отсутствуют. Поэтому предложение на рынок такого бесколлекторного двигателя переменного тока непременно выявило интерес к нему со стороны предприятий транспортного машиностроения.

Срок окупаемости (в месяцах)

60

Дата поступления материала

27.03.2007