RU2141158C1 - Face-mounted permanent-magnet torque motor - Google Patents
Face-mounted permanent-magnet torque motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141158C1 RU2141158C1 RU98114960A RU98114960A RU2141158C1 RU 2141158 C1 RU2141158 C1 RU 2141158C1 RU 98114960 A RU98114960 A RU 98114960A RU 98114960 A RU98114960 A RU 98114960A RU 2141158 C1 RU2141158 C1 RU 2141158C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnets
- rotor
- alternating
- control unit
- sections
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций обмоток статора в зависимости от положения ротора с помощью преобразователя частоты, т. е. к вентильным электродвигателям, получающим питание от источника постоянного тока. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electric machines with non-contact switching sections of the stator windings depending on the position of the rotor using a frequency converter, i.e., to valve motors powered by a direct current source.
Известны магнитоэлектрические моментные торцевые двигатели (ММТД), содержащие статор с обмоткой и ротор с постоянными магнитами, с неподвижной осью со ступицей и регулировочными кольцами, размещенными на оси, при этом тороидальные магнитопроводы выполнены с трапецеидальными зубьями (1). Known magnetoelectric torque end motors (MMTD), containing a stator with a winding and a rotor with permanent magnets, with a fixed axis with a hub and adjusting rings placed on the axis, while the toroidal magnetic circuits are made with trapezoidal teeth (1).
Известны ММТД постоянного тока с дисковыми якорями и магнитами, установленными на кольцевой обойме с двух ее противоположных сторон, с ферромагнитными кольцевыми обоймами, снижающими уровень помех коллекторных пульсаций двигателя (2). Known MMTD of direct current with disk anchors and magnets mounted on an annular yoke from its two opposite sides, with ferromagnetic annular yokes that reduce the noise level of the collector pulsations of the engine (2).
Существенными недостатками упомянутых устройств является низкая удельная мощность и значительные нагрузки на подшипники вала двигателя. Significant disadvantages of these devices are low power density and significant loads on the motor shaft bearings.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является "Якорь для вентильного электродвигателя торцевого типа" (3), содержащий статор с платой, на которой расположены соединенные в секции катушки квазикольцевой формы, блок управления, составленный из нескольких ветвей для периодического подключения секций к источнику питания, несколько датчиков Холла, размещенных во внутреннем пространстве секций, выходы которых соединены, соответственно, с управляющими входами ветвей блока управления, ротор с тороидальным магнитом, с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью. Недостатками устройства, как и аналогов, является низкая удельная мощность и большие нагрузки на подшипники вала, приводящие к снижению надежности двигателя. The closest in technical essence to the proposed technical solution is "Anchor for a gate type end-face electric motor" (3), containing a stator with a circuit board, on which are located a quasi-ring-shaped coil connected in a section, a control unit composed of several branches for periodically connecting the sections to the source power supply, several Hall sensors located in the internal space of the sections, the outputs of which are connected, respectively, with the control inputs of the branches of the control unit, the rotor with a toroid with an axial magnetization and alternating polarity. The disadvantages of the device, as well as analogues, is the low power density and high loads on the shaft bearings, leading to a decrease in engine reliability.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание ММТД с высокой удельной мощностью и повышенной надежностью за счет снижения нагрузки на подшипники вала. The objective of the invention is to eliminate these drawbacks and the creation of MMTD with high specific power and increased reliability by reducing the load on the shaft bearings.
Задача решается тем, что предлагаемый магнитоэлектрический моментный торцевой двигатель, содержащий статор с платой и соединенные в секции катушки квазикольцевой формы, блок управления, составленный из нескольких ветвей для периодического подключения секций к источнику питания, датчиков положения ротора, выводы которых соединены с управляющими входами ветвей блока управления, ротор с тороидальным магнитом с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, отличается тем, что двигатель снабжен дополнительными магнитами, закрепленными на втулках, сидящих на валу ротора, магнитопроводами, размещенными на торцах крайних магнитов, чередующимися с магнитами электрическими блоками, закрепленными между собой и со статором, содержащими плату и радиатор, в пазах которого установлены секции катушек и датчики положения ротора, при этом магниты установлены с образованием тороидальных рабочих зазоров, в пространстве которых размещены электрические блоки, причем чередующиеся магнитные поля магнитов направлены навстречу друг другу, а выводы датчиков положения ротора и секции катушек в рядах электрических блоков соединены последовательно, или параллельно, или параллельно-последовательно и подключены через внешние стороны электрических блоков к блоку питания. The problem is solved in that the proposed magnetoelectric torque end motor, comprising a stator with a circuit board and connected in a quasi-ring coil section, a control unit composed of several branches for periodically connecting the sections to a power source, rotor position sensors, the terminals of which are connected to the control inputs of the block branches control, the rotor with a toroidal magnet with axial magnetization and alternating polarity, characterized in that the motor is equipped with additional magnets, fixed mounted on the bushings sitting on the rotor shaft, magnetic cores located on the ends of the extreme magnets, alternating with magnets electrical units fixed to each other and with a stator containing a circuit board and a radiator, in the grooves of which are mounted coil sections and rotor position sensors, while the magnets are installed with the formation of toroidal working gaps, in the space of which electric blocks are placed, and the alternating magnetic fields of the magnets are directed towards each other, and the conclusions of the rotor position sensors and sec ii coils in series electrical units connected in series or in parallel, or in series and parallel-connected through the outer side of electric power supply to the blocks.
Кроме того, двигатель отличается тем, что обмотки катушек выполнены из ленты, покрытой изоляцией, и изготовлены из электропроводного и магнитомягкого материала. In addition, the engine is characterized in that the windings of the coils are made of tape coated with insulation and are made of electrically conductive and soft magnetic material.
Конструкция и принцип работы двигателя поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 показан один из вариантов реализации ММТД, состоящий из трех тороидальных магнитов, установленных на втулках, закрепленных на валу ротора, с двумя электрическими блоками, закрепленными между собой и со статором;
- на фиг. 2 приведена схема электрическая, принципиальная ММТД с блоком управления, состоящим из силовых ключей, и блоком питания;
- на фиг. 3 - конструктивное исполнение электрического блока, содержащего печатную плату и радиатор, в пазах которого установлены ленточные катушки и датчики положения чередующегося поля ротора, например датчики Холла;
- на фиг. 4 - топология печатной платы, обеспечивающей электрическое соединение катушек в три секции и соединение датчиков положения ротора между собой и с другими блоками;
- на фиг. 5 - эпюры напряжений в электрических блоках в зависимости от положения секций катушек и чередующегося поля ротора.The design and principle of operation of the engine is illustrated by drawings, where:
- in FIG. 1 shows one of the embodiments of the MMTD, consisting of three toroidal magnets mounted on bushings mounted on the rotor shaft, with two electrical units fixed to each other and with a stator;
- in FIG. 2 shows the electric circuit diagram of the MMTD with a control unit consisting of power switches and a power supply;
- in FIG. 3 is a design of an electrical unit containing a printed circuit board and a radiator, in the grooves of which are mounted ribbon coils and position sensors of the alternating rotor field, for example, Hall sensors;
- in FIG. 4 - the topology of the printed circuit board, providing electrical connection of the coils in three sections and the connection of the rotor position sensors with each other and with other blocks;
- in FIG. 5 - voltage diagrams in electrical units depending on the position of the coil sections and the alternating rotor field.
Двигатель содержит три тороидальных магнита 1, закрепленных на втулках 2, сидящих на валу 3 ротора, два магнитопровода 4, размещенных на торцах крайних магнитов 1, чередующиеся с магнитами 1 два электрических блока 5, закрепленных между собой и со статором 6. Каждый электрический блок 5 содержит печатную плату 7, обеспечивающую электрическое соединение, и радиатор 8, в пазах которого установлены шесть катушек 9, соединенные в три секции, и три датчика положения 10 ротора. The engine contains three
Секции катушек 9 сдвинуты в плоскости радиатора 8 и относительно друг друга на 60o, а датчики положения 10 ротора на 120o.
Все магниты 1 установлены на втулках 2 с образованием двух тороидальных рабочих зазоров 11, в пространстве которых размещены электрические блоки 5, при этом, чередующиеся магнитные поля магнитов 1 (см. фиг. 5) направлены навстречу друг другу и замыкаются магнитопроводами 4, суммируются и взаимодействуют с электрическими полями секций катушек 9 электрических блоков 5. All
При выполнении катушек 9 из электропроводной, покрытой изоляцией ленты, изготовленной из магнитомягких материалов, например, из пермаллоя, магнитное сопротивление в зазоре уменьшается, а напряженность магнитного поля в нем увеличивается, соответственно, увеличивается мощность двигателя и мощность магнитной подушки. Это снижает нагрузку на подшипники вала двигателя. When the
Выводы датчиков положения 10 подключены к входам блока управления 12 и в процессе перемещения ротора формируют три группы сигналов управления тремя силовыми ключами 13, в коллекторные цепи которых подключены соответствующие секции катушек 9, другими концами соединенные с блоком питания 14. The findings of the
При этом варианте исполнения ММТД, секции катушек 9 в двух рядах электрических блоков 5 подключены параллельно к блоку питания 14. Возможно последовательное или последовательно-параллельное подключение секций катушек 9 к источнику питания и соответствующим силовым ключам 13. При этом получаем возможность регулировать и управлять параметрами двигателя. In this embodiment of MMTD, sections of
Управление переключениями секций катушек 9 дает возможность изменять параметры ММТД: мощность, число оборотов и направление вращения двигателя. Switching control sections of the
ММТД предлагаемого типа работает следующим образом. MMTD of the proposed type works as follows.
При подключении блока питания 14 ротор двигателя приходит во вращение, поскольку предлагаемое чередующееся расположение электрических блоков 5 в тороидальном магнитном поле с чередующейся полярностью вызывает срабатывание датчиков положения 10 ротора и, соответственно, происходит последовательное срабатывание силовых ключей 13, которые создают импульсные токи I1, I2, I3 в подключенных обмотках секций катушек 9.When the
При этом возникает сила, действующая между секциями катушек 9 и магнитным полем тороидального рабочего зазора 11, в результате ротор двигателя приходит во вращение. When this occurs, the force acting between the sections of the
Тороидальные магниты 1, установленные на втулках 2 с помощью магнитопроводов 4, обеспечивают формирование магнитной подушки в тороидальных рабочих зазорах 11, в которых размещены два электрических блока 5, взаимодействие полей катушек которых дает снижение нагрузок на подшипники вала двигателя (фиг. 5).
Потокосцепление магнитных полей магнитов 4 с электрическими полями секций катушек 9, при прохождении через них токов изменяется в зависимости от положения ротора, определяющего возникновение в обмотках электродвижущей силы ψ1, ψ2, ψ3. Это приводит к взаимодействию магнитоэлектрических сил в каждом тороидальном рабочем зазоре 11, обеспечивающих создание вращающего момента на роторе при автоматическом переключении обмоток катушек 9 с помощью датчиков положения 10 ротора двигателя.The flux linkage of the magnetic fields of the
Суммирование в тороидальных рабочих зазорах 11 напряженности магнитных полей нескольких тороидальных магнитов 4 и электрических полей нескольких электрических блоков 5 позволяет получить высокую удельную мощность, а электромагнитная подушка, возникающая при этом между статором и ротором, значительно снижает нагрузки на подшипники вала, в целом это позволяет значительно увеличить надежность ММТД. The summation in the toroidal working gaps 11 of the magnetic field strengths of several
Изобретение дает возможность суммировать напряженности магнитных и электрических полей в тороидальных рабочих зазорах двигателя путем набора необходимого количества стандартных электрических блоков и тороидальных магнитов и таким образом создавать двигатели с необходимыми параметрами при высоком уровне унификации узлов и деталей. The invention makes it possible to summarize the strengths of magnetic and electric fields in the toroidal working gaps of the engine by recruiting the required number of standard electrical units and toroidal magnets and thus create motors with the necessary parameters with a high level of unification of units and parts.
Литература:
1. Авт. свид. СССР N 1775807, кл. H 02 К 23/54, Би 13, 91.Literature:
1. Auth. testimonial. USSR N 1775807, class H 02 K 23/54, Bi 13, 91.
2. Авт. свид. СССР N 1640797, кл. H 02 К 23/54, Би 42, 92. 2. Auth. testimonial. USSR N 1640797, class H 02 K 23/54, Bi 42, 92.
3. Патент России N 1813229, кл. H 02 К 29/06, Би 16, 93. 3. Patent of Russia N 1813229, cl. H 02 K 29/06, Bi 16, 93.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114960A RU2141158C1 (en) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Face-mounted permanent-magnet torque motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114960A RU2141158C1 (en) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Face-mounted permanent-magnet torque motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2141158C1 true RU2141158C1 (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=20209292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98114960A RU2141158C1 (en) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Face-mounted permanent-magnet torque motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2141158C1 (en) |
-
1998
- 1998-07-30 RU RU98114960A patent/RU2141158C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11784523B2 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator | |
US11309778B2 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator | |
US20200007016A1 (en) | Brushless electric motor/generator | |
US10263480B2 (en) | Brushless electric motor/generator | |
US4645961A (en) | Dynamoelectric machine having a large magnetic gap and flexible printed circuit phase winding | |
US7898135B2 (en) | Hybrid permanent magnet motor | |
EP1461854B1 (en) | Electrical machine | |
US7608965B2 (en) | Field controlled axial flux permanent magnet electrical machine | |
CN107710569B (en) | Improved multi-channel electric motor/generator | |
US4276490A (en) | Brushless DC motor with rare-earth magnet rotor and segmented stator | |
US20170133897A1 (en) | Axial Flux Electric Machine | |
US12021467B2 (en) | Reluctance synchronous machines without permanent magnets | |
JPS61180019A (en) | Magnetic bearing | |
US9831753B2 (en) | Switched reluctance permanent magnet motor | |
RU2156191C2 (en) | Motorized wheel | |
RU2147155C1 (en) | Current generator | |
RU2141158C1 (en) | Face-mounted permanent-magnet torque motor | |
RU2141159C1 (en) | Permanent-magnet torque motor | |
RU2146849C1 (en) | Overhung current generator | |
RU2216843C2 (en) | Valve-type electric motor | |
RU2771993C2 (en) | Electric machine with rotor created according to halbach scheme | |
US20230412023A1 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator | |
US5367215A (en) | Magnetic pole stator DC motor assembly | |
KR20050048436A (en) | Generator with high efficiency | |
SU1453540A1 (en) | Thyratron motor |