RU2450410C1 - Reactive switched electrical machine with rotation symmetry - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: reactive switched electrical machine with rotation symmetry consists of stator 1 with even number of poles Zs and coils 2 located on them with polyphase winding and even number of phases, windingless rotor 3 with odd number of poles Zr. According to invention number of stator poles is calculated as per the formula: Zs = 6·n where n=1, 2, 3…, number of rotor poles Zr is calculated as per the formula Zr = Zs ± 3. At that adjoining phase windings of stator have alternate polarity; all phase coils within limits of one phase are connected in opposition, magnetic field of active phase is closed through other phases and it allows development of polyphase electrical machine with even number of phases which magnetic structure has rotation symmetry with angle of rotation equal to 120°.

EFFECT: reduction of converter costs.

Description

Изобретение относится к электромеханике, а точнее к электроприводам с реактивными электрическими машинами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и на электротранспорте в регулируемом электроприводе.The invention relates to electromechanics, and more specifically to electric drives with jet electric machines, and can be used in various industries and in electric transport in a controlled electric drive.

Известен реактивный коммутируемый электродвигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой и четным числом полюсов, безобмоточный ротор с четным числом полюсов, меньшим, чем у статора, при этом число полюсов статора равно 12 и разделено на 3 группы по 4 полюса в каждом, образуя три фазы обмотки, число полюсов ротора равно 8, а обмотки каждой группы соединены последовательно (Hendershot J.R. Вентильные реактивные двигатели. - Machine Design, 1989, 61, N 19, с.106-111).Known reactive switched electric motor containing a stator with a multiphase winding and an even number of poles, a windingless rotor with an even number of poles less than that of the stator, while the number of stator poles is 12 and is divided into 3 groups of 4 poles each, forming three phases of the winding , the number of rotor poles is 8, and the windings of each group are connected in series (Hendershot JR Jet Propulsion Motors. - Machine Design, 1989, 61, No. 19, pp. 106-111).

Недостаток этой конструкции заключается в том, что при коммутации в магнитопроводе выделяются значительные потери на гистерезис и вихревые токи, за счет того, что магнитный поток проходит достаточно длинный путь при замыкании через полюса ротора в каждой фазе, по 1/4 окружности спинки сердечника статора.The disadvantage of this design is that when switching in the magnetic circuit, significant losses are caused by hysteresis and eddy currents, due to the fact that the magnetic flux travels a rather long path when it closes through the poles of the rotor in each phase, 1/4 of the circumference of the back of the stator core.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является реактивный коммутируемый электродвигатель, который содержит статор с четным числом полюсов Zc и с нечетным числом фаз, безобмоточный ротор с четным числом полюсов Zp и коммутирующее устройство, причем число полюсов статора Zc больше числа полюсов ротора Zp и соответствует формуле Zc=2(2n+1), где n=2, 3, 4, 5, число полюсов ротора Zp определяется формулой Zp=4n и соседние фазные обмотки имеют чередующуюся полярность (Патент РФ №2089991 C1).The closest in technical essence to the invention is a jet switched electric motor, which contains a stator with an even number of poles Zc and an odd number of phases, a windingless rotor with an even number of poles Zp and a switching device, and the number of poles of the stator Zc is greater than the number of poles of the rotor Zp and corresponds to the formula Zc = 2 (2n + 1), where n = 2, 3, 4, 5, the number of poles of the rotor Zp is determined by the formula Zp = 4n and the adjacent phase windings have alternating polarity (RF Patent No. 2089991 C1).

Недостатками данного технического решения является то, что данная электрическая машина содержит многофазную обмотку только с нечетным числом фаз, для ее питания не подходят одноключевые схемы преобразователя, которые рассчитаны на питание машин с четным числом фаз.The disadvantages of this technical solution is that this electric machine contains a multiphase winding with only an odd number of phases; single-key converter circuits that are designed to power machines with an even number of phases are not suitable for its power supply.

Изобретением решается задача снижения стоимости преобразователя путем получения нового соотношения числа полюсов статора и ротора, обеспечивающего четное число фаз статора, а также обеспечения возможности применения ряда одноключевых схем питания, которые требуют четное число фаз статора.The invention solves the problem of reducing the cost of the Converter by obtaining a new ratio of the number of poles of the stator and the rotor, providing an even number of phases of the stator, as well as providing the possibility of using a number of single-key power circuits that require an even number of phases of the stator.

Указанная цель достигается тем, что реактивная коммутируемая электрическая машина с поворотной симметрией, содержащая статор с четным числом полюсов Zc, согласно изобретению содержит число полюсов статора, вычисляемое по формуле: Zc=6·n, где n=1, 2, 3 …, многофазную обмотку с четным числом фаз и безобмоточный ротор с нечетным числом полюсов Zp, вычисляемым по формуле Zp=Zc±3, соседние фазные обмотки статора имеют чередующуюся полярность, все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно, магнитное поле активной фазы замыкается через другие фазы и это позволяет получить многофазную электрическую машину с четным числом фаз, магнитная система которой имеет поворотную симметрию с углом поворота, равным 120°.This goal is achieved by the fact that a reactive switched electric machine with rotational symmetry, containing a stator with an even number of poles Zc, according to the invention contains the number of poles of the stator, calculated by the formula: Zc = 6 · n, where n = 1, 2, 3 ..., multiphase a winding with an even number of phases and a windingless rotor with an odd number of poles Zp calculated by the formula Zp = Zc ± 3, adjacent phase stator windings have alternating polarity, all phase coils within one phase are switched in the opposite direction, the magnetic field of the active phase is closed through other e phase and this allows you to get a multiphase electric machine with an even number of phases, the magnetic system of which has rotational symmetry with a rotation angle of 120 °.

В сравнении с прототипом предлагаемая реактивная коммутируемая электрическая машина отличается от прототипа такими существенными отличительными признаками, как соотношение числа полюсов ротора и статора, обеспечивающее возможность применение одноключевых схем и обеспечивающее поворотную симметрию, с углом поворота, равным 120°.In comparison with the prototype, the proposed reactive switched electric machine differs from the prototype in such significant distinguishing features as the ratio of the number of poles of the rotor and stator, which makes it possible to use single-key circuits and provides rotational symmetry, with a rotation angle of 120 °.

Изобретение поясняется графически.The invention is illustrated graphically.

На фиг.1-6 схематично показаны первые шесть из всех возможных вариантов конструкций реактивной коммутируемой электрической машины с числом зубцов статора и ротора, вычисляемых по формулам: Zc=6·n, Zp=Zc±3, при n=1, 2 и 3.Figure 1-6 schematically shows the first six of all possible designs of a reactive switched electric machine with the number of stator and rotor teeth, calculated by the formulas: Zc = 6 · n, Zp = Zc ± 3, with n = 1, 2 and 3 .

Реактивная коммутируемая электрическая машина содержит зубчатый статор 1 с числом полюсов (зубцов), вычисляемым по формуле Zc=6·n, и расположенными на них катушками 2, зубчатый ротор 3 с числом полюсов (зубцов), вычисляемым по формуле Zp=Zc±3. Все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно и питаются от коммутирующего устройства (не показано).A reactive switched electric machine contains a gear stator 1 with the number of poles (teeth), calculated by the formula Zc = 6 · n, and coils 2 located on them, a gear rotor 3 with the number of poles (teeth), calculated by the formula Zp = Zc ± 3. All phase coils within the same phase are turned on and powered by a switching device (not shown).

Предлагаемая реактивная коммутируемая электрическая машина может иметь обращенную конструкцию, т.е. безобмоточный ротор может быть внешней частью машины, а статор с обмоткой - внутренней частью машины.The proposed reactive switched electric machine may have a reversed design, i.e. a windingless rotor can be the outer part of the machine, and a stator with a winding can be the inside of the machine.

Claims (1)

Реактивная коммутируемая электрическая машина с безобмоточным ротором и статором с четным числом полюсов, отличающаяся тем, что содержит число полюсов статора, вычисляемое по формуле: Zc=6·n, где n=1, 2, 3 …, и безобмоточный ротор с нечетным числом полюсов Zp, вычисляемым по формуле Zp=Zc±3, при этом многофазная обмотка содержит четное число фаз, а реактивная коммутируемая электрическая машина имеет поворотную симметрию с углом поворота 120°. A reactive switched electric machine with an windingless rotor and a stator with an even number of poles, characterized in that it contains the number of stator poles calculated by the formula: Zc = 6 · n, where n = 1, 2, 3 ..., and a windingless rotor with an odd number of poles Zp calculated by the formula Zp = Zc ± 3, while the multiphase winding contains an even number of phases, and the reactive switched electric machine has rotational symmetry with a rotation angle of 120 °.

Images