RU2356154C1 - Electrical machine with double-pack inductor (versions) - Google Patents
Electrical machine with double-pack inductor (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2356154C1 RU2356154C1 RU2008114694/09A RU2008114694A RU2356154C1 RU 2356154 C1 RU2356154 C1 RU 2356154C1 RU 2008114694/09 A RU2008114694/09 A RU 2008114694/09A RU 2008114694 A RU2008114694 A RU 2008114694A RU 2356154 C1 RU2356154 C1 RU 2356154C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- armature
- inductor
- winding
- electric machine
- pack
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и высокочастотным электрическим генераторам.The invention relates to electrical engineering, in particular to low-speed high-torque electric motors, electric drives and high-frequency electric generators.
Известен синхронный электродвигатель (А.с. СССР SU №1345291 А1, МПК Н02К 19/02, Бюл. №38, 1987 г., автор А.Ф.Шевченко), содержащий статор с трехфазной обмоткой и активный ротор с чередующейся полярностью полюсов, статор выполнен с явно выраженными полюсами, причем числа полюсов статора ZS и ротора ZR выполнены в соотношении ZR=ZS±k, где ZS=3·k, a k=1, 2, 3, …, катушки обмотки статора, принадлежащие одной фазе и расположенные на полюсах, сдвинутых на 360 эл. град., включены встречно. Недостатком описанного устройства является сложность предложенной конструкции возбуждения. Кроме этого статор выполняется только с трехфазной обмоткой, что уменьшает возможные применения данного электродвигателя.A synchronous electric motor is known (AS USSR SU No. 1345291 A1, IPC Н02К 19/02, Bull. No. 38, 1987, author A.F. Shevchenko) containing a stator with a three-phase winding and an active rotor with alternating polarity of poles, the stator is made with distinct poles, and the number of poles of the stator Z S and the rotor Z R are made in the ratio Z R = Z S ± k, where Z S = 3 · k, ak = 1, 2, 3, ..., the stator winding coils, belonging to one phase and located at the poles shifted by 360 el. city., included counter. The disadvantage of the described device is the complexity of the proposed design of the excitation. In addition, the stator is made only with a three-phase winding, which reduces the possible applications of this electric motor.
Известны конструкции синхронных машин с трехфазной обмоткой якоря и обмоткой возбуждения индуктора (Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1980. - 928 с.). Якорь выполняется неявнополюсным, несущим трехфазную распределенную разноименнополюсную p-периодную обмотку, индуктор выполняется явнополюсным или неявнополюсным, несущим разноименнополюсную p-периодную обмотку возбуждения. Электрическая связь с источником питания осуществляется непосредственно и при помощи щеточно-контактного узла. Наибольшее распространение получили синхронные машины, у которых обмотка якоря подключается к нагрузке (в режиме генератора) или к источнику трехфазного напряжения (в режиме двигателя) непосредственно, а обмотка возбуждения индуктора соединена с контактными кольцами и подключается к постоянному источнику напряжения через скользящие контакты при помощи щеток. Синхронные машины малой мощности могут изготавливаться и в обращенном исполнении, когда электрический контакт с обмоткой возбуждения осуществляется непосредственно, а с обмоткой якоря - через щеточно-контактный узел. Недостатком этих электрических машин является сложность выполнения распределенной обмотки якоря и сосредоточенной на полюсах индуктора катушечной обмотки возбуждения. Кроме этого синхронные машины данного класса в режиме двигателя имеют малые пусковые моменты, и для пуска их в ход применяют специальные меры, что усложняет конструкцию. А применение в этих машинах распределенной обмотки якоря снижает надежность по сравнению с катушечной сосредоточенной обмоткой якоря.Known designs of synchronous machines with a three-phase winding of the armature and the excitation winding of the inductor (Ivanov-Smolensky A.V. Electric machines: Textbook for high schools. - M .: Energy, 1980. - 928 p.). The armature is carried out by an implicit pole carrying a three-phase distributed opposite pole p-period winding, the inductor is carried out by an explicit pole or non-polar pole carrying a opposite pole p-period field winding. Electrical communication with the power source is carried out directly and using a brush-contact unit. Synchronous machines are most widely used, in which the armature winding is connected to the load (in generator mode) or to a three-phase voltage source (in motor mode) directly, and the inductor excitation winding is connected to slip rings and connected to a constant voltage source through sliding contacts using brushes . Low-power synchronous machines can also be manufactured in reverse design, when electrical contact with the field winding is carried out directly, and with the armature winding through the brush-contact unit. The disadvantage of these electric machines is the difficulty of performing a distributed armature winding and focused on the poles of the inductor coil excitation winding. In addition, synchronous machines of this class in the engine mode have small starting torques, and special measures are used to launch them, which complicates the design. And the use of a distributed armature winding in these machines reduces reliability compared to a concentrated armature coil winding.
Известна принятая за прототип сверхпроводниковая вентильная индукторная машина (Патент RU 2178942 С1, МПК 7 Н02К 55/00, Н02К 55/02, авторы: Ковалев Л.К., Илюшин К.В., Полтавец В.И., Семенихин B.C., Пенкин В.Т., Ковалев К.Л., Егошкина Л.А., Ларионов А.Е., Конеев С.М.-А., Модестов К.А., Ларионов С.А.), содержащая статор с шихтованным сердечником, размещенную на его полюсных выступах многофазную катушечную обмотку, цилиндрический ротор, содержащий шихтованный сердечник с полюсными выступами, снабженная вторым статором с шихтованным сердечником, на полюсных выступах которого расположена многофазная катушечная обмотка, и вторым ротором, расположенным на одном валу с первым ротором, на валу между двумя роторами размещена цилиндрическая вставка из высокотемпературного сверхпроводникового (ВТСП) материала с «вмороженным» магнитным потоком, представляющая собой криомагнит, намагниченный в осевом направлении и обеспечивающий однополярность полюсных выступов первого и второго роторов, на статорах установлен соленоид, охватывающий вышеуказанную цилиндрическую вставку для «вмораживания» в нее магнитного потока, статоры соединены цилиндрическим магнитопроводом, а их многофазные катушечные обмотки снабжены коммутатором, обеспечивающим однополярность намагничивания полюсов каждого статора, разнополярность полюсов первого и второго статоров, совпадение направления магнитного потока в полюсах статоров с направлением магнитного потока вышеуказанной вставки, а также поочередность включения катушечных обмоток каждой фазы в заданной последовательности. Недостатком прототипа является сложность конструкции ротора, наличие двух статоров, каждый из которых имеет свою многофазную обмотку якоря, низкая ремонтопригодность при пробое какой-либо из обмоток из-за расположения всех обмоток (якоря и возбуждения) только на статоре.Known adopted for the prototype superconducting valve induction machine (Patent RU 2178942 C1, IPC 7 N02K 55/00, N02K 55/02, authors: Kovalev L.K., Ilyushin K.V., Poltavets V.I., Semenikhin BC, Penkin V.T., Kovalev K.L., Egoshkina L.A., Larionov A.E., Koneev S.M.-A., Modestov K.A., Larionov S.A.), containing a stator with a lined core a multiphase coil winding located on its pole protrusions, a cylindrical rotor containing a lined core with pole protrusions, equipped with a second stator with a lined core, a cat on the pole protrusions A multiphase coil winding is located, and a second rotor located on the same shaft as the first rotor, on the shaft between the two rotors is a cylindrical insert of high-temperature superconducting (HTSC) material with a “frozen-in” magnetic flux, which is a cryomagnet magnetized in the axial direction and providing unipolarity of the pole protrusions of the first and second rotors, a solenoid is installed on the stators, covering the above-mentioned cylindrical insert for “freezing” a magnetic flow, the stators are connected by a cylindrical magnetic circuit, and their multiphase coil windings are equipped with a switch that provides unipolar magnetization of the poles of each stator, different polarity of the poles of the first and second stators, the coincidence of the direction of the magnetic flux in the poles of the stators with the direction of the magnetic flux of the above insert, and the alternating turns of the coil windings of each phase in a given sequence. The disadvantage of the prototype is the complexity of the rotor design, the presence of two stators, each of which has its own multiphase armature winding, low maintainability when any of the windings is broken due to the location of all the windings (armature and excitation) only on the stator.
Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции при оптимальном соотношении зубцов якоря и индуктора за счет применения одного пакета якоря и соответственно одной многофазной сосредоточенной катушечной обмотки якоря, за счет применения двухпакетного индуктора и обмотки возбуждения, выполненной в форме кольца, или постоянного магнита, аксиально намагниченного и выполненного в форме кольца, или группы составных постоянных магнитов, аксиально намагниченных в одном направлении и образующих фигуру в виде разрезного кольца, расположенных между пакетами индуктора, улучшение ремонтопригодности при пробое какой-либо из обмоток, так как они разнесены на вращающуюся и стационарную части машины, улучшение виброакустических показателей за счет применения только одного пакета якоря (по технологическим соображениям).The aim of the present invention is to simplify the design with the optimal ratio of the teeth of the armature and the inductor due to the use of one package of the armature and, accordingly, one multiphase concentrated coil winding of the armature, through the use of a two-pack inductor and a field coil, made in the form of a ring, or a permanent magnet, axially magnetized and made in the form of a ring, or a group of composite permanent magnets, axially magnetized in one direction and forming a figure in the form of a split ring, aspolozhennyh between packets inductor, improving maintainability of the breakdown of any of the coils as they are separated by the rotating and stationary parts of the machine, improving the vibro-acoustic performance due to the use of only one armature packet (for technological reasons).
Кроме того, настоящее изобретение от прототипа отличается наличием щеточно-контактного узла, позволяющего питать вращающуюся часть электрической машины с двухпакетным индуктором значительным током и, таким образом, повысить удельную мощность, а также плавно регулировать выходными параметрами электрической машины.In addition, the present invention differs from the prototype by the presence of a brush-contact assembly, which allows the rotating part of the electric machine with a two-pack inductor to be supplied with significant current and, thus, increase the specific power, as well as continuously adjust the output parameters of the electric machine.
Следует отметить, что в настоящем изобретении, как и в большинстве электрических машин, магнитный поток возбуждения создается обмоткой (вариант 1) или постоянным магнитом (группой аксиально намагниченных в одном направлении постоянных магнитов) (вариант 2) индуктора, а обмотка якоря размещена на сердечнике якоря. Чаще всего индуктор является ротором, а якорь - статором. Однако для ряда применений возможно использование якоря в качестве ротора, а индуктора - в качестве статора, или якоря и индуктора - в качестве роторов, вращающихся друг относительно друга.It should be noted that in the present invention, as in most electric machines, the magnetic flux of the excitation is created by a winding (option 1) or a permanent magnet (a group of permanent magnets axially magnetized in one direction) (option 2) of the inductor, and the armature winding is placed on the core of the armature . Most often, the inductor is the rotor, and the anchor is the stator. However, for a number of applications it is possible to use an anchor as a rotor, and an inductor as a stator, or an armature and inductor as rotors rotating relative to each other.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - общий вид электрической машины с двухпакетным индуктором (вариант 1), т.е. якорь с обмоткой расположен снаружи, индуктор с обмоткой возбуждения - внутри, обмотка якоря подключена непосредственно к m-фазному источнику переменного напряжения, обмотка возбуждения соединена непосредственно с контактными кольцами и через скользящие контакты при помощи щеток подключена к источнику постоянного напряжения, количество контактных колец равно двум, количество щеток, прилегающих к каждому контактному кольцу, соответствует, т.е. две, якорь с обмоткой и щетки - неподвижны, индуктор с обмоткой возбуждения и контактные кольца - вращаются;figure 1 is a General view of an electric machine with a two-pack inductor (option 1), i.e. the armature with the winding is located outside, the inductor with the field winding is inside, the armature winding is connected directly to the m-phase AC voltage source, the field coil is connected directly to the contact rings and is connected to the DC voltage source via brush contacts, the number of contact rings is two , the number of brushes adjacent to each contact ring corresponds, i.e. two, the armature with the winding and brushes - motionless, the inductor with the field winding and slip rings - rotate;
фиг.2 - общий вид электрической машины с двухпакетным индуктором (вариант 1), т.е. якорь с обмоткой расположен внутри, индуктор с обмоткой возбуждения - снаружи, обмотка якоря подключена непосредственно к m-фазному источнику переменного напряжения, обмотка возбуждения соединена непосредственно со щетками и через скользящие контакты при помощи контактных колец подключена к источнику постоянного напряжения, количество контактных колец равно двум, количество щеток, прилегающих к каждому контактному кольцу, - тоже две, якорь с обмоткой и контактные кольца - неподвижны, индуктор с обмоткой возбуждения и щетки - вращаются;figure 2 is a General view of an electric machine with a two-pack inductor (option 1), i.e. the armature with the winding is located inside, the inductor with the field winding is outside, the armature winding is connected directly to the m-phase AC voltage source, the field winding is connected directly to the brushes and is connected to the DC voltage source via slip rings, the number of contact rings is two , the number of brushes adjacent to each contact ring is also two, the armature with the winding and the contact rings are fixed, the inductor with the field winding and the brushes rotate;
фиг.3 - общий вид электрической машины с двухпакетным индуктором (вариант 2), т.е. якорь с обмоткой якоря расположен внутри, индуктор с постоянным магнитом, аксиально намагниченным и выполненным в форме кольца, или группой составных постоянных магнитов, аксиально намагниченных в одном направлении и образующих фигуру в виде разрезного кольца, - снаружи, обмотка якоря соединена непосредственно с контактными кольцами и через скользящие контакты при помощи щеток подключена к m-фазному источнику переменного напряжения, количество контактных колец равно числу фаз m, количество щеток, прилегающих к каждому контактному кольцу, такое же, якорь с обмоткой и контактные кольца - вращаются, индуктор с постоянным магнитом, аксиально намагниченным и выполненным в форме кольца, или группой составных постоянных магнитов, аксиально намагниченных в одном направлении и образующих фигуру в виде разрезного кольца, и щетки - неподвижны;figure 3 is a General view of an electric machine with a two-pack inductor (option 2), i.e. an armature with an armature winding is located inside, an inductor with a permanent magnet axially magnetized and made in the form of a ring, or a group of composite permanent magnets axially magnetized in one direction and forming a shape in the form of a split ring - on the outside, the armature winding is connected directly to the contact rings and is connected to the m-phase source of alternating voltage through sliding contacts using brushes, the number of contact rings is equal to the number of phases m, the number of brushes adjacent to each contact ring y, the same, the armature with the winding and slip rings rotate, the inductor with a permanent magnet axially magnetized and made in the form of a ring, or a group of composite permanent magnets axially magnetized in one direction and forming a figure in the form of a split ring, and the brushes are fixed ;
фиг.4 - общий вид электрической машины с двухпакетным индуктором (вариант 1), т.е. якорь с обмоткой расположен внутри, индуктор с обмоткой возбуждения - снаружи, обмотка якоря соединена непосредственно с контактными кольцами и через скользящие контакты при помощи щеток подключена к m-фазному источнику переменного напряжения, количество контактных колец равно числу фаз m, количество щеток, прилегающих к каждому контактному кольцу, такое же, якорь с обмоткой и контактные кольца - вращаются, индуктор с обмоткой возбуждения и щетки - неподвижны;4 is a General view of an electric machine with a two-pack inductor (option 1), i.e. the armature with the winding is located inside, the inductor with the field winding is outside, the armature winding is connected directly to the contact rings and through the sliding contacts using brushes it is connected to an m-phase AC voltage source, the number of contact rings is equal to the number of phases m, the number of brushes adjacent to each the contact ring, the same, the armature with the winding and the contact rings - rotate, the inductor with the field winding and brushes - are motionless;
фиг.5-16 - примеры реализации изобретения в виде поперечных сечений, схем обмоток и диаграмм токов (МДС) - по любому из вариантов 1 и 2.5-16 - examples of the invention in the form of cross sections, winding circuits and current diagrams (MDC) according to any one of
В соответствии с настоящим изобретением число зубцов якоря Z1, число фаз m=2, 3, 4, 5, 6…, число модулей с=1, 2, 3, 4…, число зубцов якоря, приходящихся на один модуль, Z1m=1, 2, 3, 4…, на которых расположены катушки обмотки фазы якоря, число зубцов первого сердечника индуктора Z2S и число зубцов второго сердечника индуктора Z2N электрической машины с двухпакетным индуктором связаны соотношениями (1) и (2):In accordance with the present invention, the number of teeth of the armature Z 1 , the number of phases m = 2, 3, 4, 5, 6 ..., the number of modules c = 1, 2, 3, 4 ..., the number of teeth of the armature per module, Z 1m = 1, 2, 3, 4 ... on which the armature phase winding coils are located, the number of teeth of the first core of the inductor Z 2S and the number of teeth of the second core of the inductor Z 2N of an electric machine with a two-pack inductor are related by the relations (1) and (2):
Модулем бесконтактной электрической машины с двухпакетным индуктором является соотношение зубцов якоря и зубцов одного пакета индуктора «элементарной машины» в составе электрической машины с двухпакетным индуктором, число модулей может быть не менее одного. Модуль определяется соотношением: MZ=m·Z1m/(m·Z1m±1). Обозначать модуль удобно следующим образом, например для фиг.13 при соотношении числа зубцов якоря и числа зубцов первого сердечника индуктора Z1/Z2N=8/6, модуль МZ=4/3, число модулей с=2.The module of a contactless electric machine with a two-pack inductor is the ratio of the teeth of the armature and the teeth of one inductor package of the “elementary machine” as part of an electric machine with a two-pack inductor, the number of modules can be at least one. The modulus is determined by the relation: M Z = m · Z 1m / (m · Z 1m ± 1). It is convenient to designate a module as follows, for example, for FIG. 13, when the ratio of the number of teeth of the armature and the number of teeth of the first core of the inductor Z 1 / Z 2N = 8/6 , the module M Z = 4/3, the number of modules c = 2.
Катушки обмотки в фазе якоря должны быть соединены между собой таким образом (согласно или встречно), чтобы векторы наведенных в них ЭДС, геометрически складываясь, образовывали максимальную суммарную ЭДС фазы якоря электрической машины.The winding coils in the armature phase must be interconnected in such a way (according to or opposite) that the vectors of the emf induced in them, geometrically folding, form the maximum total emf of the armature phase of the electric machine.
Катушки обмотки фазы якоря разных модулей могут быть соединены между собой последовательно, параллельно, а при с=4, 6, 8, 10… - последовательно-параллельно, т.е. смешанно.The winding coils of the armature phase of different modules can be interconnected in series, in parallel, and with c = 4, 6, 8, 10 ... in series and parallel, i.e. mixed.
На фиг.5-16 представлены примеры реализации изобретения в соответствии с формулами (1) и (2) в виде поперечных сечений якоря и первого и второго сердечников индуктора электрической машины с двухпакетным индуктором и схем обмоток якоря. Соответствие фигур чертежей поперечных сечений и фигур схем обмоток якоря поясняется в таблице 1. Положение сердечников индуктора относительно сердечника якоря на фигуре соответствует моменту времени, при котором показано положение векторов токов на соответствующей фигуре схемы соединений обмотки якоря (таблица 1).Figure 5-16 presents examples of the invention in accordance with formulas (1) and (2) in the form of cross sections of the armature and the first and second cores of the inductor of an electric machine with a two-pack inductor and armature winding circuits. The correspondence of the figures of the cross-sectional drawings and the figures of the armature winding circuits is explained in Table 1. The position of the inductor cores relative to the armature core in the figure corresponds to the point in time at which the position of the current vectors on the corresponding figure of the armature winding connection diagram is shown (table 1).
Соответствие фигур чертежей поперечных сечений якоря, первого и второго сердечников индуктора, а также фигур схем соединений обмоток якоряTable 1
Correspondence of the drawings of the cross sections of the armature, the first and second cores of the inductor, as well as the figures of the connection diagrams of the armature windings
Рассмотрим конструкцию электрической машины с внешним якорем и внутренним индуктором в соответствии с вариантом 1 настоящего изобретения (фиг.1). Сердечник 1 якоря, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью, электрической машины размещен в магнитопроводе 2, также выполненном из материала с высокой магнитной проницаемостью. На каждом из зубцов якоря размещена катушечная обмотка 3 якоря. Индуктор при помощи подшипников 4, вала 5 и подшипниковых щитов 6 позиционирован относительно якоря. Вал 5 выполнен из магнитной или немагнитной стали. Если вал 5 немагнитный, то на нем закреплен магнитопровод индуктора 7, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью. Если вал 5 магнитный, то между ним и магнитопроводом индуктора 7 устанавливается немагнитная втулка или применяются подшипниковые щиты 6 из немагнитного материала (например, из сплавов алюминия). Активная часть индуктора состоит из первого сердечника 8, второго сердечника 9, обмотки возбуждения 10, изоляционной неэлектропроводной втулки 11, контактных колец 12 и щеточно-пружинного узла 13. Первый 8 и второй 9 сердечники выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью. Перемагничиваемый с высокой частотой сердечник 7 якоря должен быть выполнен шихтованным из электротехнической стали. Сердечники 8 и 9 могут быть выполнены шихтованными из электротехнической стали. С целью удешевления конструкции сердечники 8 и 9 могут быть выполнены металлообработкой из цельных кусков стали с высокой магнитной проницаемостью. Обмотка возбуждения 10 выполнена в форме кольца. Первый 8 и второй 9 сердечники индуктора расположены друг относительно друга таким образом, что ось каждого зубца первого сердечника 8 совпадает с осью каждого паза второго сердечника 9 индуктора. Таким образом, для направления намотки обмотки возбуждения (фиг.1) и соответствующего ему направления тока зубцы первого сердечника 8 индуктора намагничены как южные «S» полюса, а зубцы второго сердечника 9 индуктора намагничены как северные «N» полюса. Магнитный поток индуктора, вызванный протекающим по обмотке возбуждения 10 постоянным электрическим током, проходит через магнитную втулку 7, второй сердечник 9 индуктора, воздушный зазор между якорем и индуктором, сердечник 1 якоря, магнитопровод 2 якоря в аксиальном направлении, сердечник 1 якоря, воздушный зазор между якорем и индуктором, первый сердечник 8 индуктора и замыкается в магнитной втулке 7.Consider the design of an electric machine with an external armature and an internal inductor in accordance with
В изобретении по варианту 2 (фиг.3) основной магнитный поток возбуждения создается постоянным магнитом 14, аксиально намагниченным и выполненным в форме кольца. Для магнитоэлектрических машин с большими диаметрами индукторов целесообразно применение группы составных постоянных магнитов, аксиально намагниченных в одном направлении и собранных в виде разрезного кольца (разрезного постоянного магнита в форме кольца) таким образом, чтобы с одной стороны индуктора образовывались только южные «S» полюса, а с другой стороны - только северные «N» полюса. Принцип работы электрической машины с двухпакетным индуктором по второму варианту идентичен принципу работы по первому варианту. Для того чтобы магнитный поток возбуждения, созданный постоянным магнитом 14 или группой постоянных магнитов, не замыкался сам на себя, втулка 15 выполняется из немагнитного материала.In the invention of embodiment 2 (FIG. 3), the main magnetic field flux is generated by a
Число пар полюсов р индуктора определяется р=Z2N=Z2S, где Z2N=Z2S - число зубцов на любом («северном» или «южном») сердечнике индуктора.The number of pole pairs p of the inductor is determined by p = Z 2N = Z 2S , where Z 2N = Z 2S is the number of teeth on any (“north” or “south”) core of the inductor.
Электрическая машина с двухпакетным индуктором работает в двигательном и генераторном режимах. Питание обмотки якоря электрической машины в двигательном режиме осуществляется от источника переменного напряжения постоянной или регулируемой частоты, а также от источника постоянного напряжения посредством инвертора, включающего фазы обмотки якоря в зависимости от показаний датчика углового положения ротора с целью достижения максимального вращающего момента (режим вентильного двигателя). Питание обмотки индуктора осуществляется от источника постоянного напряжения.An electric machine with a two-pack inductor operates in motor and generator modes. The armature winding of an electric machine in the motor mode is supplied from an alternating voltage source of constant or adjustable frequency, as well as from a constant voltage source through an inverter, including the armature winding phase depending on the readings of the rotor angular position sensor in order to achieve maximum torque (valve motor mode) . The inductor winding is supplied from a constant voltage source.
Рассмотрим двигательный режим (фиг.1). На фазы обмотки 3 якоря из внешней цепи - цепи питания непосредственно подают переменное напряжение, по обмотке протекает переменный ток, наводящий переменную во времени МДС якоря. На фигурах 6, 8, 10, 12, 14, 16 представлены векторные диаграммы токов 16 для соответствующих многофазных обмоток, представленных на этих же фигурах. Симметричные многофазные напряжения, поданные на зажимы этих обмоток, изменяются во времени, и вектора токов 16 поворачиваются в осях координат ху. Рассмотрим момент времени, когда токи проецируются на ось ординат. Катушки обмотки 3 якоря названы буквой, обозначающей принадлежность к соответствующей фазе, и цифрой, обозначающей номер зубца сердечника 1 якоря. Например, катушка С3 - катушка фазы С, расположенная на третьем зубце сердечника 1 якоря. На фиг.6, 8, 10, 12, 14, 16 обозначены направления токов в катушках в соответствии с проекцией векторов токов на ось у. При этом зубцы якоря, на которых расположены катушки обмотки якоря, образуют южные полюса «S» и северные полюса «N». Вследствие взаимодействия переменной МДС якоря с постоянной МДС индуктора, созданной протекающим по обмотке возбуждения постоянным током или постоянным магнитом 14 или группой постоянных магнитов, к ротору приложен вращающий момент, т.е. при изменении питающих напряжений, поданных на обмотку якоря с частотой f (Гц), ротор вращается с синхронной частотой вращения n=60·f/p (об/мин).Consider the motor mode (figure 1). An alternating voltage is directly applied to the winding phases of the 3 armature from the external circuit — the power supply circuit, an alternating current flows through the winding, inducing a time-varying MDS of the armature. In figures 6, 8, 10, 12, 14, 16 presents vector diagrams of
Техническим результатом настоящего изобретения является получение большого удельного вращающего момента при низких частотах вращения в двигательном режиме и больших удельных мощностей при высоких частотах в генераторном режиме, простота конструкции, высокая ремонтопригодность, улучшенные виброакустические показатели.The technical result of the present invention is to obtain a large specific torque at low speeds in the motor mode and large specific power at high frequencies in the generator mode, simplicity of design, high maintainability, improved vibroacoustic performance.
При работе в двигательном режиме при соответствующем выборе числа витков обмотки возбуждения (вариант 1), размеров постоянного магнита (вариант 2) и числа витков обмотки якоря электрическая машина с двухпакетным индуктором может являться синхронным компенсатором реактивной мощности. Питание обмотки якоря в двигательном режиме может осуществляться от источника переменного напряжения постоянной частоты, от источника переменного напряжения регулируемой частоты, а также от источника постоянного напряжения посредством управляемого инвертора, подающего напряжение на фазы обмотки якоря в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.When operating in motor mode with an appropriate choice of the number of turns of the field winding (option 1), the dimensions of the permanent magnet (option 2) and the number of turns of the armature winding, an electric machine with a two-pack inductor can be a synchronous reactive power compensator. The power of the armature winding in the motor mode can be carried out from an alternating voltage source of constant frequency, from an alternating voltage source of adjustable frequency, as well as from a constant voltage source through a controlled inverter supplying voltage to the phases of the armature winding depending on the readings of the rotor angular position sensor to achieve maximum rotational moment.
Рассмотрим генераторный режим (фиг.1). При вращении возбужденного индуктора сторонним источником момента с частотой вращения n в направлении, указанном стрелкой, поток индуктора пересекает витки катушек обмотки 3 якоря, в которых наводится ЭДС. Если внешняя цепь - цепь нагрузки замкнута, то по обмотке якоря протекает ток, электрическая мощность отдается потребителю. Связь обмотки возбуждения индуктора с внешней цепью осуществляется посредством щеток и контактных колец.Consider the generator mode (figure 1). When the excited inductor is rotated by a third-party source of torque with a rotation frequency n in the direction indicated by the arrow, the inductor flux crosses the coils of the windings of the
Фазы обмотки якоря могут быть соединены в звезду, а также в многоугольник (при m>2). Катушки обмотки фазы якоря разных модулей могут быть соединены между собой последовательно, параллельно, а при с=4, 6, 8, 10… - последовательно-параллельно, т.е. смешанно.The phases of the armature winding can be connected into a star, as well as into a polygon (for m> 2). The winding coils of the armature phase of different modules can be interconnected in series, in parallel, and with c = 4, 6, 8, 10 ... in series and parallel, i.e. mixed.
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114694/09A RU2356154C1 (en) | 2008-04-17 | 2008-04-17 | Electrical machine with double-pack inductor (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114694/09A RU2356154C1 (en) | 2008-04-17 | 2008-04-17 | Electrical machine with double-pack inductor (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2356154C1 true RU2356154C1 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008114694/09A RU2356154C1 (en) | 2008-04-17 | 2008-04-17 | Electrical machine with double-pack inductor (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2356154C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520610C2 (en) * | 2012-06-18 | 2014-06-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Axial inductor electric machine with electromagnet excitation |
| RU2657291C2 (en) * | 2012-11-28 | 2018-06-13 | Сафран Электроникс Энд Дифенс | Rotor of electric motor, with outer sleeve formed by winding, method for producing such rotor and electric motor comprising such rotor |
| RU2696273C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Two-pack inductor electric machine with combined excitation (versions) |
| RU2727956C1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-07-28 | Михаил Иванович Новиков | Electric motor |
| RU2733627C1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-10-05 | Валерий Федорович Коваленко | Low-voltage direct current motor |
-
2008
- 2008-04-17 RU RU2008114694/09A patent/RU2356154C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИВАНОВ-СМОЛЕНСКИЙ А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с.676-687. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520610C2 (en) * | 2012-06-18 | 2014-06-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Axial inductor electric machine with electromagnet excitation |
| RU2657291C2 (en) * | 2012-11-28 | 2018-06-13 | Сафран Электроникс Энд Дифенс | Rotor of electric motor, with outer sleeve formed by winding, method for producing such rotor and electric motor comprising such rotor |
| RU2696273C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Two-pack inductor electric machine with combined excitation (versions) |
| RU2727956C1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-07-28 | Михаил Иванович Новиков | Electric motor |
| RU2733627C1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-10-05 | Валерий Федорович Коваленко | Low-voltage direct current motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20190356251A1 (en) | Control system for an electric motor/generator | |
| US11387692B2 (en) | Brushed electric motor/generator | |
| US9543876B2 (en) | Three phase flux switching generator in a three stage wound field synchronous machine | |
| US7134180B2 (en) | Method for providing slip energy control in permanent magnet electrical machines | |
| JP2010172048A (en) | Electric motor | |
| RU2356154C1 (en) | Electrical machine with double-pack inductor (versions) | |
| US20180358877A1 (en) | Three phase flux switching electric machine with orthogonally oriented magnets | |
| RU2407135C2 (en) | Contactless reducer electromagnetic machine | |
| RU2390086C1 (en) | Contactless reductor electric machine with combined excitation | |
| RU2354032C1 (en) | Contactless electromagnetic machine | |
| RU2392724C1 (en) | Single-phased electric generator | |
| RU2414039C1 (en) | Modular synchronous electric machine | |
| RU2339147C1 (en) | Electrical machine | |
| RU2416858C1 (en) | Electric reduction machine with salient-pole armature | |
| RU2437200C1 (en) | Non-contact reduction machine with axial excitation | |
| RU2414793C1 (en) | Non-contact modular magnetoelectric machine | |
| RU2380814C1 (en) | Contactless electromagnetic machine | |
| RU2392723C1 (en) | Contactless reductor magnetoelectric machine with pole geared inductor | |
| RU2437198C1 (en) | Electric reduction machine with axial excitation | |
| RU2771993C2 (en) | Electric machine with rotor created according to halbach scheme | |
| RU2541427C1 (en) | Terminal electric machine (versions) | |
| RU2416860C1 (en) | Non-contact magnetic electric reduction machine with salient-pole armature | |
| RU2279173C2 (en) | Inductor engine (variants) | |
| RU2407134C2 (en) | Contactless reducer electric machine with electromagnet excitation | |
| CN103219847B (en) | A kind of composite excitation permanent magnet synchronous motor of brushless exciterless harmonic exitation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120418 |