ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Производство двигателя постоянного тока.

Рекомендуемая область пременения

Машиностроение

Назначение, цели и задачи проекта

Предлагаемый проект направлен на повышение  производительности производства.

Создание наиболее экономичного и экологически безопасного производства.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Двигатели постоянного тока применяемые в настоящее время, обладают существенными недостатками – они тяжелы и поэтому недостаточна их удельная мощность, большой ток коммуникации в коммутирующей секции, что требует массивных дополнительных полюсов для изготовления которых требуется большое количество меди и стали и, наконец, наличие реакции якоря, для компенсации которой в мощных двигателях устанавливается компенсационная обмотка. Наличие компенсационной обмотки сильно увеличивает стоимость машины, вес и габарит.

При изготовлении двигателя полностью или частично устраняются указанные недостатки существующих двигателей  постоянного тока (аналогов).

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

В двигателях-аналогах «если щетки стоят на геометрической нейтрали, продольная размагничивающая М.Д.С. якоря отсутствует ( Fad = 0), но размагничивающее влияние поперечного поля якоря остается» Блашкин А.Т. «общая электротехника», издательство «Энергия», 1964г, стр. 430 техническим результатом данной разработки является превращение размагничивающего действия поперечного поля якоря в намагничивающее при расположении щеток на геометрической нейтрали.

В результате этого двойного превращения поперечного поля, резко увеличивается результирующий магнитный поток возбуждения двигателя при неизменных его параметрах, технический результат осуществляется за счет того, что статор двигателя представляет собой кольцевой магнитопровод цилиндрической формы, во внутренней поверхности, которого находятся пазы вдоль его оси с простой кольцевой обмоткой возбуждения двигателя.

Конструкция якоря остается традиционной.

При такой конструкции статора появятся возможность изменять направление замыкания потоков поперечного поля якоря по магнитопроводу статора,

на фиг. 1 показан продольный разрез двигателя,

на Фиг 2 показан вид двигателя со стороны коллектора,

на фиг 3 показаны линии замыкания поперечного магнитного поля якоря в двигателях-аналогах,

на фиг 4 показаны линии замыкания магнитных полей возбуждения статора и поперечного магнитного поля якоря в предлагаемом двигателе.

Двигатель работает следующим образом: для этого сначала рассмотрим как замыкаются магнитные линии поперечного поля якоря в двигателях-аналогах при расположении щеток 17 на линии геометрической нейтрали.

На фигуре 3 показаны магнитные линии 18 поперечного поля якоря 16, замыкающие вокруг своих проводников 20 через воздушный зазор и наконечники полюсов 15 при этом линии 18 не охватывают обмотку возбуждения 19, далее видим, что линии 18 охватывают проводники 20 с токами одинакового направления, в следствии чего, результирующая Э.Д.С. двигателя от поперечного поля равна нулю.

Теперь рассмотрим, как работает предлагаемый двигатель, на фигуре 4 показано взаимное расположение траектории замыкания магнитных линий 23 возбуждения и линии 24 поперечного поля.

Из фигуры 4 видно, что одноименные полюса магнитного потока возбуждения 23 и поперечного поля 24 расположены на одной стороне от линии геометрической нейтрали, значит оба потока создают результирующий поток возбуждения двигателя – Фо, т.к.

Е = С N  Фо или Е резул. = С  Nа  Фв + С  Nа  Фп, где

Ерез. – результирующий ЭДС двигателя,

С – постоянная конструкции,

Nа – скорость вращения ротора,

Фв – поток от обмоток возбуждения,

Фn – поток от поперечного поля.

Ррез. = Ерез  Ja = Eв  Ja + Eп Ja, где

Ррез. – полная мощность двигателя,

Ев – ЭДС двигателя от возбудителя,

Еп –ЭДС двигателя от поперечного поля,

Р доп = Еn  Ja – дополнительная мощность двигателя при неизмененных параметрах двигателя за счет поперечного потока Фn или

Рдоп. = С  Na ФnJa, где

Ja – ток якоря.

В предлагаемом двигателе присутствует облегченное условие коммутации за счет уменьшения тока коммутации в к.з. секции.

Это происходит из-за того, что (см. фиг.4) поток 24 поперечного поля пронизывает обмотки возбуждения 2 статора. В потоке 24 присутствует переменный магнитный поток, образующийся в результате коммутации в к.з. секции якоря, поэтому в обмотке 2 появляется переменный ток, индуктированный этим переменным потоком, после выпрямления этот ток служит для дополнительного возбуждения двигателя. Таким образом большая часть электромагнитной энергии переменного потока коммутирующей секции затрачивается на создание дополнительного тока возбуждения, а остальная часть энергии этого потока идет на коммутационный ток, так происходит существенное уменьшение тока коммутации в коммутирующей секции.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Экономическая и конструктивная привлекательность изготовления двигателя заключается в высокой удельной мощности его, облегченным условием процесса коммутации, с отсутствием реакции якоря, что исключает компенсационную обмотку из конструкции двигателей.

Эти показатели при производстве двигателей приводят к значительной экономии меди, стали и других материалов, к уменьшению трудозатрат, к упрощению конструкции двигателя и уменьшению его себестоимости. Удельная мощность на 20-30 % больше, чем у двигателя аналога такой же мощности.

Объем инвестиций  70 000 000 руб. расходуется  в течение первого года производства:

1. на оснастку расходуется 10 млн. руб.: изготовление литейных форм, штампов для вырубки, пресс для запрессовки вала в магнитопровод ротора и запрессовки статорного магнитопровода в корпус двигателя, приобретение оправки для намотки, пропиточной ванны, намоточного станка и др.

2. для приобретения токарного, фрезерного станков с программным управлением, сварочного оборудования расходуется 40 млн. руб.

3.сырье и материаля-20 млн. руб.

Удельная стоимость двигателя составит 6-7 тыс. руб. /1квт.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Применение данного двигателя в различных механизмах приводит их к высокой конкурентноспособности из-за большой мощности при малом весе и габарите двигателя и низкой себестоимости. При производстве данного двигателя значительно меньше расходуется меди, стали и других материалов из-за отсутствия компенсационной обмотки, уменьшения веса дополнительных полюсов, уменьшения обмотки в основных полюсах возбуждения. Отсюда и экономия трудо - энерго- затрат.

Новые потребительские свойства продукции

Разработанный нами двигатель постоянного тока отличается от аналога высокой удельной мощностью, отсутствием компенсационной обмотки, облегченным условием коммутации тока.
Эти свойства делают двигатель на 20-30% легче, чем аналог при одинаковой мощности с ним. Соответственно уменьшается габарит, расход материалов, трудозатрат, себестоимость, увеличивается КПД. Предлагаемый двигатель будет иметь спрос, прежде всего, на тех оборудованиях и машинах где необходимы большая мощность двигателя при малом его весе и габарите , высокой надежности и КПД.
Это авиационная промышленность, электрофицированный ж.д. и наземный транспорт, может находить применение в качестве привода гребных винтов в морских судах различного назначения, в тяжелых горно-добывающих машинах, работающих в разработках открытым способом и т.д.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

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

Стадия и уровень разработки

Изготовлен и испытан опытный образец двигателя в производственных условиях ООО «НФЛ» г. Воронеж, подтверждающий обоснованность заложенной в конструкции технической идеи.

Предлагаемые инвестиции

70 млн. руб.

Рынки сбыта

Рынками сбыта изделия могут стать как Россия, так и зарубежные страны.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемый двигатель постоянного тока не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг. Имеется возможность дальнейшего патенования по конструкции двигателя.

Возможность выхода на мировой рынок

В мировой практике аналогов нет. Осуществляются переговоры по производству двигателей в Ю.Корее, Германии.

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

21.08.2007