RU2528983C1 - Brushless rotary electric motor - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: motor stator is made as a toroid with external coil winding. A rotor rotates on bearings inside the stator and is fitted by permanent magnets in the form of cylinders set at a tangent to the rotor.

EFFECT: increased thrust moment of an electric motor to facilitate its start and improved efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of general industrial mechanisms.

В основе действия известных электрических генераторов и двигателей лежит закон Фарадея об электромагнитной индукции, определяющий возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике с током, находящимся в поперечном магнитном поле, либо возникновение в таком проводнике ЭДС индукции в случае движения проводника в поперечном магнитном поле (Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Дж. Джексон, Классическая электродинамика, пер. с англ., М., 1965; Д.В. Сивухин, Общий курс физики, 2 изд., т.3, Электричество, М., 1983).The action of known electric generators and motors is based on the Faraday law on electromagnetic induction, which determines the occurrence of an electromotive force (EMF) in a conductor with a current in a transverse magnetic field, or the appearance of induction EMF in such a conductor in the case of a conductor moving in a transverse magnetic field (L .D. Landau, EM Lifshits, Continuous Electrodynamics, 2nd ed., Moscow, 1982; J. Jackson, Classical electrodynamics, transl. From English, Moscow, 1965; DV Sivukhin, General course Physics, 2nd ed., vol. 3, Electricity, M., 1983).

В электрических двигателях и генераторах постоянного тока используются статоры на основе постоянных магнитов и электромагнитов постоянного тока и роторы, обмотка которых соединена с коллектором, к ламелям которого через скользящие контакты (как правило, угольные или медно-угольные щетки) подключены проводники, связанные либо с источником постоянного тока при работе устройства в качестве мотора, либо с электрической нагрузкой при работе этого устройства в качестве генератора постоянного тока.In electric motors and DC generators, stators based on permanent magnets and DC electromagnets and rotors are used, the winding of which is connected to a collector, to the lamellas of which, through sliding contacts (usually carbon or copper-carbon brushes), conductors connected either to the source are connected direct current when the device is operating as a motor, or with an electrical load when the device is operating as a direct current generator.

Недостатком известных устройств является необходимость использования в них коллекторов (или контактных колец) и скользящих контактов, снижающих надежность таких электродвигателей и генераторов постоянного тока.A disadvantage of the known devices is the necessity of using collectors (or slip rings) and sliding contacts in them, which reduce the reliability of such electric motors and DC generators.

Из известных наиболее близким по технической сущности является электрический двигатель, включающий ротор и статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопровода, внутри которого размещены две секции из нескольких кольцевых магнитопроводов каждая, в первой секции закреплен первый, а во второй секции - второй ребристо-цилиндрические электропроводники, выполненные из медной фольги, внутренние концы первого и второго ребристо-цилиндрических магнитопроводников электрически соединены с внутренними медными кольцевыми электродами, а их внешние концы - с внешними медными кольцевыми электродами, ротор выполнен в виде ребристо-цилиндрического электромагнита, кольцевые ребра которого входят в пазы первого и второго электропроводников, в средней части ротора размещена катушка подмагничивания, один конец которой соединен с электродом первого электропроводника, а второй - к внешнему электроду второго электропроводника; кроме того, вместо электромагнита в роторе можно использовать постоянный магнит с большим значением коэрцитивной силы (Патент RU №2391761, МПК H02K 31/00 от 10.06.10 г.).Of the known closest in technical essence is an electric motor, including a rotor and a stator, made in the form of a cylindrical magnetic circuit, inside of which are placed two sections of several circular magnetic circuits each, the first is fixed in the first section, and the second rib-cylindrical electric conductors are fixed in the second section, made of copper foil, the inner ends of the first and second ribbed-cylindrical magnetic conductors are electrically connected to the inner copper ring electrodes, and x outer ends - with external copper ring electrodes, the rotor is made in the form of a rib-cylindrical electromagnet, the ring ribs of which are included in the grooves of the first and second electrical conductors, a magnetization coil is placed in the middle of the rotor, one end of which is connected to the electrode of the first electrical conductor, and the second to the external electrode of the second electrical conductor; in addition, instead of an electromagnet in the rotor, you can use a permanent magnet with a large value of the coercive force (Patent RU No. 2391761, IPC H02K 31/00 from 10.06.10).

Недостатком является сложная конструкция низкий силовой момент и КПД двигателя.The disadvantage is the complex design of low power torque and engine efficiency.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение момента силы тяги электродвигателя для облегчения его запуска. Это достигается вращением цилиндрических магнитов ротора в магнитном поле внешней обмотки тороида при подключении к источнику питания.The present invention is aimed at increasing the moment of traction of the electric motor to facilitate its launch. This is achieved by rotating the cylindrical rotor magnets in the magnetic field of the external toroid winding when connected to a power source.

На фиг.1 изображена схема бесколлекторного роторного электрического двигателя. Двигатель содержит: тороидальный статор 1, на корпусе которого размещена проволочная обмотка 2, представляющая замкнутый соленоид-тороид. Внутри статора расположен ротор 3, вращающийся на подшипниках 4, на котором закреплены цилиндрические магниты 5.Figure 1 shows a diagram of a brushless rotary electric motor. The engine contains: a toroidal stator 1, on the housing of which a wire winding 2 is placed, representing a closed solenoid-toroid. Inside the stator is a rotor 3, rotating on bearings 4, on which cylindrical magnets 5 are fixed.

Работа двигателя состоит в следующем. При подаче напряжения на тороидальные обмотки статора внутри корпуса возникает направленный магнитный поток, который воздействует на цилиндрические магниты ротора. Под действием возникающей магнитной силы от взаимодействия магнитных полей тороида статора и цилиндрических магнитов ротора, последний вращается, поворачиваясь в подшипниках, где установлен вал ротора. Вращающий момент, а следовательно, и скорость вращения вала зависит от напряжения на обмотках статора.The operation of the engine is as follows. When voltage is applied to the toroidal stator windings inside the housing, a directional magnetic flux arises that acts on the cylindrical rotor magnets. Under the action of the arising magnetic force from the interaction of the magnetic fields of the stator toroid and the cylindrical magnets of the rotor, the latter rotates, turning in bearings, where the rotor shaft is installed. The torque, and therefore the shaft rotation speed, depends on the voltage across the stator windings.

Применение бесколлекторного роторного электрического двигателя позволит увеличить вращающий момент на валу двигателя, обеспечить повышение его КПД за счет малого рассеивания магнитного поля в тороиде.The use of a brushless rotary electric motor will increase the torque on the motor shaft, provide an increase in its efficiency due to the small dispersion of the magnetic field in the toroid.

Технический результат данного изобретения достигается за счет того, что статор выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки, а ротор, вращающийся внутри статора на подшипниках, имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательным к ротору.The technical result of this invention is achieved due to the fact that the stator is made in the form of a toroid with external winding of the coil, and the rotor rotating inside the stator on bearings has permanent magnets in the form of cylinders located tangent to the rotor.

Claims (1)

Бесколлекторный роторный электрический двигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор, вращающийся на подшипниках, отличающийся тем, что статор выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки, а ротор, вращающийся внутри статора на подшипниках, имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательным к ротору. A brushless rotary electric motor containing a stator with a winding and a rotor rotating on bearings, characterized in that the stator is made in the form of a toroid with external winding of the coil, and the rotor rotating inside the stator on bearings has permanent magnets in the form of cylinders tangential to rotor.