RU2562390C2 - Device to measure angular speed of magnetic field rotation - Google Patents

Device to measure angular speed of magnetic field rotation Download PDF

Info

Publication number
RU2562390C2
RU2562390C2 RU2014103872/28A RU2014103872A RU2562390C2 RU 2562390 C2 RU2562390 C2 RU 2562390C2 RU 2014103872/28 A RU2014103872/28 A RU 2014103872/28A RU 2014103872 A RU2014103872 A RU 2014103872A RU 2562390 C2 RU2562390 C2 RU 2562390C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
magnetic
rotation
magnetic field
Prior art date
Application number
RU2014103872/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014103872A (en
Inventor
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович Меньших
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2014103872/28A priority Critical patent/RU2562390C2/en
Publication of RU2014103872A publication Critical patent/RU2014103872A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2562390C2 publication Critical patent/RU2562390C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and is intended to measure the angular speed of magnetic field rotation. The device comprises a ferromagnetic rotor and a magnetically conducting stator, besides, the rotor is made in the form of a cylinder with an axis of rotation, in the middle part of which there is a rotor magnetisation winding, placed axisymmetrically and in a contactless manner, connected to an adjusted DC source measured by an ammeter; the magnetically conducting stator is made in the form of two cylinders, axes of which match the axis of the rotor rotation. On each stator there is a winding, besides, a part of each turn of the winding is located in a gap between the rotor and the stator. Specified parts of the turns are arranged at a certain distance from the stator inside the magnetic gap. The rotor is put in rotary motion with a synchronous AC motor with an adjusted frequency of rotation measured by a frequency meter, and the electromotive force of induction arising in the stator winding is measured by a recording voltmeter.
EFFECT: possibility to determine the speed of magnetic field rotation.
2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании многовитковых униполярных машин без скользящих контактов.The invention relates to measuring equipment and can be used in the design of multi-turn unipolar machines without sliding contacts.

В соответствии с законом электромагнитной индукции вращение намагниченного вдоль оси вращения ферромагнитного ротора в форме цилиндра относительно цилиндрического магнитопроводящего неподвижного статора, соосно установленного относительно ферромагнитного ротора, с цилиндрическим магнитным зазором между цилиндрическими ротором и статором приводит к вращению магнитного поля в магнитном зазоре относительно оси вращения ротора и способно возбуждать э.д.с. индукции в обмотке, тороидально намотанной на статоре, так что часть каждого из витков этой обмотки находится в магнитном зазоре. При длине l этой части витков с числом n витков в тороидальной обмотке величина суммарной э.д.с. E определяется выражением E=BlnωмR, где B - магнитная индукция в магнитном зазоре между намагниченным ротором и статором, ωм - угловая скорость вращения магнитного поля с индукцией B в цилиндрическом магнитном зазоре со средним радиусом зазора R, например, совпадающим с радиусом расположения отрезков l витков обмотки, ортогонально ориентированных векторам магнитной индукции B, расположенным радиально от оси вращения ротора. Из этого выражения видно, что э.д.с. E индукции линейно зависит от угловой скорости вращения ωм магнитного поля в магнитном зазоре при прочих неизменных параметрах B, l, n и R. При этом в случае, если ωм=const(t), то возникающая э.д.с. E=const(t) также является величиной постоянной в функции времени, и в нагрузке, связанной с обмоткой, будет протекать постоянный ток, и такое устройство будет представлять генератор постоянного тока.In accordance with the law of electromagnetic induction, the rotation of a cylindrical magnetized ferromagnetic rotor along the axis of rotation relative to a cylindrical magnetically conductive fixed stator coaxially mounted relative to the ferromagnetic rotor, with a cylindrical magnetic gap between the cylindrical rotor and the stator, rotates the magnetic field in the magnetic gap relative to the axis of rotation of the rotor and able to excite emf induction in the winding toroidally wound on the stator, so that part of each of the turns of this winding is in the magnetic gap. With the length l of this part of the turns with the number n of turns in the toroidal winding, the value of the total emf E is determined by the expression E = Blnω m R, where B is the magnetic induction in the magnetic gap between the magnetized rotor and the stator, ω m is the angular velocity of rotation of the magnetic field with induction B in the cylindrical magnetic gap with an average gap radius R, for example, coinciding with the radius of the arrangement segments l of winding turns orthogonally oriented to the magnetic induction vectors B, located radially from the axis of rotation of the rotor. From this expression it is seen that the emf E induction linearly depends on the angular velocity of rotation ω m of the magnetic field in the magnetic gap, with other parameters B, l, n and R remaining unchanged. Moreover, if ω m = const (t), then the resulting emf E = const (t) is also a constant value as a function of time, and a constant current will flow in the load associated with the winding, and such a device will represent a direct current generator.

В связи с указанным возникает вопрос, какова будет угловая скорость вращения ωм магнитного поля с индукцией B в цилиндрическом магнитном зазоре при угловой скорости ωp вращения намагниченного ротора в условиях неподвижности магнитопроводящего статора. Разрешение этого вопроса является целью заявляемого технического решения.In connection with the above, the question arises: what will be the angular velocity of rotation ω m of the magnetic field with induction B in the cylindrical magnetic gap at the angular velocity ω p of rotation of the magnetized rotor under conditions of immobility of the magnetically conducting stator. The resolution of this issue is the goal of the claimed technical solution.

Указанная цель достигается в устройстве для измерения угловой скорости вращения магнитного поля, содержащем вращающийся ферромагнитный ротор и неподвижный магнитопроводящий статор, отличающемся тем, что ферромагнитный ротор выполнен в форме цилиндра с осью вращения, в средней части которого осесимметрично размещена бесконтактно обмотка подмагничивания ротора, связанная с регулируемым источником постоянного тока, измеряемого амперметром, магнитопроводящий статор выполнен в форме двух соосно с ротором расположенных цилиндров, на которых выполнены соответственно две обмотки вблизи магнитных полюсов ротора в виде тороидов, часть каждого из витков которых расположена в цилиндрических магнитных зазорах между ротором и статором, и эти части витков расположены на некотором расстоянии от статора внутри магнитных зазоров, например по их середине или ближе к цилиндрической поверхности ротора, при этом ротор приводится во вращательное движение от синхронного двигателя переменного тока с регулируемой частотой вращения, измеряемой частотомером, а возникающая в статорной обмотке э.д.с. индукции измеряется регистрирующим вольтметром.This goal is achieved in a device for measuring the angular velocity of rotation of a magnetic field, containing a rotating ferromagnetic rotor and a stationary magnetically conductive stator, characterized in that the ferromagnetic rotor is made in the form of a cylinder with an axis of rotation, in the middle part of which is contactlessly mounted the magnetizing winding of the rotor associated with an adjustable a constant current source, measured by an ammeter, the magnetically conductive stator is made in the form of two coaxial rotors of cylinders located on respectively, two windings are made near the magnetic poles of the rotor in the form of toroids, part of each of which turns is located in cylindrical magnetic gaps between the rotor and the stator, and these parts of the turns are located at some distance from the stator inside the magnetic gaps, for example, in the middle or closer to the cylindrical the surface of the rotor, while the rotor is driven in rotational motion from a synchronous AC motor with an adjustable speed, as measured by a frequency meter, and arising in the stator bmotke emf induction is measured by a recording voltmeter.

Достижение цели изобретения в заявляемом устройстве объясняется «вмороженностью» магнитных силовых линий в оппозитно расположенные домены ферромагнитного вещества ротора и статора и вынужденным искривлением «вмороженных» магнитных силовых линий при вращении ротора относительно неподвижного статора с последующим перебросом магнитных силовых линий на близко расположенные друг к другу домены ротора и статора. Причем указанный переброс может происходить как в роторе, так и в статоре, например, с одинаковой вероятностью, и тогда угловая скорость вращения магнитного поля в магнитных зазорах равна половине от угловой скорости вращения ротора, то есть выполняется равенство ωм=0,5ωр. Структура заявляемого устройства представлена на рис.1 и содержит:Achieving the objective of the invention in the claimed device is explained by the “freezing-in” of magnetic field lines into the opposed domains of the ferromagnetic substance of the rotor and stator and the forced curvature of the “frozen-in” magnetic field lines when the rotor rotates relative to the stationary stator, followed by the transfer of the magnetic field lines to domains close to each other rotor and stator. Moreover, this transfer can occur both in the rotor and in the stator, for example, with the same probability, and then the angular velocity of rotation of the magnetic field in the magnetic gaps is equal to half the angular velocity of rotation of the rotor, i.e., the equality ω m = 0.5ω p is fulfilled. The structure of the claimed device is presented in Fig. 1 and contains:

1 - ферромагнитный цилиндрический ротор,1 - ferromagnetic cylindrical rotor,

2 - ось вращения ротора 1,2 - axis of rotation of the rotor 1,

3 - первый тороидальный статор с обмоткой,3 - the first toroidal stator with a winding,

4 - второй тороидальный статор с обмоткой,4 - the second toroidal stator with a winding,

5 - магнитопроводящий цилиндр статора,5 - magnetically conducting cylinder of the stator,

6 - катушка подмагничивания ротора 1, закрепленная ее каркасом на неподвижном статоре, бесконтактно к ротору,6 - magnetization coil of the rotor 1, mounted by its frame on a fixed stator, is contactless to the rotor,

7 - регулируемый источник постоянного тока,7 - adjustable direct current source,

8 - синхронный двигатель переменного тока, связанный с осью вращения ротора,8 - synchronous AC motor associated with the axis of rotation of the rotor,

9 - перестраиваемый по частоте генератор переменного тока,9 - frequency-tunable alternator

10 - регистрирующий вольтметр,10 - recording voltmeter,

11 - измеритель тока намагничивания ротора (амперметр),11 - meter magnetization current of the rotor (ammeter),

12 - частотомер.12 - frequency counter.

На рис.2 представлены графики зависимости э.д.с. индукции E от частоты F вращения ротора 1 при различных значениях тока IМ его намагничивания (линейные функции). Частота вращения ротора изменяется в заданных пределах - от FMIN до FMAX.Figure 2 shows the emf plots induction E from the frequency F of rotation of the rotor 1 at various values of the current I M of its magnetization (linear functions). The rotor speed varies within specified limits - from F MIN to F MAX .

Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.

Как известно, ферромагнитные вещества состоят из хаотически распределенных по их магнитным моментам доменов, которые могут выстраиваться вдоль внешнего магнитного поля. Каждый из доменов обладает собственным магнитным моментом, величина которого на порядки больше магнитных моментов отдельных атомов или молекул, что и определяет высокую магнитную восприимчивость ферромагнетиков по сравнению с магнитной восприимчивостью пара- и диамагнетиков. Поэтому логично говорить о выстраивании магнитных моментов доменов друг по отношению к другу и внешнему магнитному полю. Последнее в данном устройстве образуется постоянным током в катушке подмагничивания 6 от регулируемого по току источника постоянного тока 7, значение которого измеряется амперметром 11. В магнитных зазорах между намагниченным ротором и статором магнитные силовые линии, выходящие из каждого из пограничных доменов одного магнитного полюса, стремятся войти в оппозитно расположенные пограничные домены другого магнитного полюса по кратчайшему расстоянию, равному длине магнитного зазора между ротором и статором замкнутой магнитной системы. И эта силовая связь стремится сохраниться до некоторых пор при вращении ротора относительно неподвижного статора, что приводит к изгибу и удлинению связанных доменами противолежащих магнитных полюсов магнитных силовых линий, считающихся «вмороженными», в соответствующие пары доменов магнитных полюсов. Однако такая «вмороженность» разрушается при достаточно большом растяжении этих силовых линий, и происходит переброс магнитных силовых линий с одних доменов на другие, ближе расположенные [1, 2]. Важно отметить, что такой переброс может возникать как для доменов одного, так и другого магнитных полюсов, то есть для пограничных доменов ротора и статора, притом, возможно, с равной вероятностью. Если происходит срыв с доменов ротора, то магнитное поле, связанное с группой магнитных силовых линий таких доменов, не перемещается в магнитных зазорах. Если же срыв происходит в пограничных доменах статора, то магнитное поле движется в направлении вращения ротора. Поскольку вероятность срывов для пограничных доменов ротора и статора можно считать одинаковой, то угловая скорость вращения магнитного поля оказывается вдвое ниже угловой скорости вращения ротора, то есть тогда ωм=0,5 ωр.As you know, ferromagnetic substances consist of domains randomly distributed over their magnetic moments, which can line up along an external magnetic field. Each of the domains has its own magnetic moment, the magnitude of which is orders of magnitude greater than the magnetic moments of individual atoms or molecules, which determines the high magnetic susceptibility of ferromagnets in comparison with the magnetic susceptibility of para- and diamagnets. Therefore, it is logical to talk about aligning the magnetic moments of the domains with respect to each other and the external magnetic field. The latter in this device is formed by direct current in the magnetization coil 6 from a current-regulated DC source 7, the value of which is measured by an ammeter 11. In the magnetic gaps between the magnetized rotor and the stator, the magnetic field lines emerging from each of the boundary domains of one magnetic pole tend to enter to the opposite boundary domains of another magnetic pole along the shortest distance equal to the length of the magnetic gap between the rotor and stator of the closed magnetic system . And this force connection tends to remain for some time when the rotor rotates relative to the stationary stator, which leads to the bending and lengthening of the magnetic field lines, which are considered “frozen”, connected by domains of opposite magnetic poles, into the corresponding pairs of magnetic pole domains. However, such “freezing-in” is destroyed with a sufficiently large extension of these lines of force, and magnetic lines of force are transferred from one domain to another, closer located [1, 2]. It is important to note that such a transfer can occur both for the domains of one and the other magnetic poles, that is, for the boundary domains of the rotor and stator, moreover, possibly with equal probability. If a breakdown occurs from the rotor domains, then the magnetic field associated with the group of magnetic lines of force of such domains does not move in the magnetic gaps. If stall occurs in the stator boundary domains, then the magnetic field moves in the direction of rotation of the rotor. Since the probability of breakdowns for the boundary domains of the rotor and stator can be considered the same, the angular velocity of rotation of the magnetic field is half the angular velocity of rotation of the rotor, that is, then ω m = 0.5 ω p .

Ротор 1 через ось вращения 2 соединен с синхронным двигателем переменного тока 8, подключенным к генератору переменного тока 9 с перестраиваемой частотой F, значение которой измеряется частотомером 12. Так что угловая скорость вращения ротора ωр=2πF. Тогда измеряемая вольтметром 10 э.д.с. индукции E равна E=BlnωмR=0,5 BlnωрR=f(F), так как BlnR=const при неизменном токе подмагничивания IМ от источника постоянного тока 7. Величина магнитной индукции B определяется током IМ и числом витков N в катушке подмагничивания 6 ротора 1 по формуле:The rotor 1 through the axis of rotation 2 is connected to a synchronous AC motor 8 connected to an alternator 9 with a tunable frequency F, the value of which is measured by the frequency meter 12. So the angular velocity of the rotor is ω p = 2πF. Then measured by a voltmeter 10 emf induction E is equal to E = Blnω m R = 0.5 Blnω p R = f (F), since BlnR = const at a constant magnetizing current I M from the direct current source 7. The magnitude of the magnetic induction B is determined by the current I M and the number of turns N in the magnetization coil 6 of the rotor 1 according to the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где µО=1,256∗10-6 Гн/м - магнитная постоянная, χ - магнитная восприимчивость ферромагнетика (ротора и статора), LЖ - длина ферромагнитного магнитопровода системы «ротор-статор» в метрах, LЗАЗ - длина воздушного магнитного зазора в метрах, равная удвоенной величине магнитного зазора между ротором и тороидами 3 и 4 статора, включающего магнитопроводящий цилиндр 5 статора. Магнитная индукция B измеряется в Тл=В∗с/м2. Таким образом, величина B линейно зависит от тока IМ намагничивания ротора и относительной магнитной проницаемости ферромагнетика ротора и статора µ=χ+1 (полагаем их одинаковыми, хотя это и необязательно так). В свою очередь, величина относительной магнитной проницаемости µ определяется напряженностью внешнего магнитного поля H=B/µО согласно известной кривой Столетова: она сначала возрастает с ростом тока IМ, достигает максимума, а затем с ростом тока подмагничивания падает, достигая минимальных величин при магнитном насыщении. Обычно для стали величина магнитной индукции может быть задана в пределах 1,2…1,5 Тл, а для ферритов эта величина обычно берется в пределах 0,3…0,5 Тл при соответствующем выборе произведения IМ N.where µ О = 1.256 ∗ 10 -6 GN / m is the magnetic constant, χ is the magnetic susceptibility of the ferromagnet (rotor and stator), L Ж is the length of the ferromagnetic magnetic circuit of the rotor-stator system in meters, L ZAZ is the length of the air magnetic gap in meters, equal to twice the magnitude of the magnetic gap between the rotor and the toroid 3 and 4 of the stator, including a magnetically conducting cylinder 5 of the stator. Magnetic induction B is measured in T = B * s / m 2 . Thus, the value of B linearly depends on the magnetization current I M of the rotor and the relative magnetic permeability of the ferromagnet of the rotor and stator μ = χ + 1 (we assume they are the same, although this is not necessary). In turn, the magnitude of the relative magnetic permeability μ is determined by the strength of the external magnetic field H = B / μ O according to the well-known Stoletov curve: it first increases with increasing current I M , reaches a maximum, and then decreases with increasing magnetization current, reaching minimum values with a magnetic saturation. Typically, for steel, the magnitude of the magnetic induction can be set within 1.2 ... 1.5 T, and for ferrites, this value is usually taken within 0.3 ... 0.5 T with an appropriate choice of the product I M N.

Таким образом, измеряемые значения э.д.с. E регистрирующим вольтметром 10 и частоты F вращения ротора 1 позволяют оценить значения угловой скорости вращения магнитного поля ωм и сравнить их с угловой скоростью вращения ротора ωр. Это позволит, во-первых, доказать фактор «вмороженности» магнитных силовых линий в совокупность пограничных доменов на магнитных полюсах ротора и статора, и рассматривать магнитное поле как некую группу невесомых микрочастиц, как это согласуется с позициями квантовой электродинамики, а во-вторых, установить вероятностную связь перебросов магнитных силовых линий с домена на домен приграничных зон ротора и статора - является ли эта вероятность одинаковой для перебросов на роторе и статоре, или она различна. В частности, такое различие может иметь место для разных по величине магнитных восприимчивостей ферроматериалов ротора и статора.Thus, the measured values of the emf E with a recording voltmeter 10 and rotational speed F of rotor 1, we can estimate the angular velocity of rotation of the magnetic field ω m and compare them with the angular velocity of rotation of the rotor ω r . This will allow, firstly, to prove the “frozen-in” factor of magnetic field lines into the set of boundary domains at the magnetic poles of the rotor and stator, and to consider the magnetic field as a certain group of weightless microparticles, as this is consistent with the positions of quantum electrodynamics, and secondly, to establish the probabilistic relationship of the transfer of magnetic field lines from domain to domain of the boundary zones of the rotor and stator - is this probability the same for transfers on the rotor and stator, or is it different. In particular, such a difference can occur for magnetic susceptibilities of rotor and stator ferromaterials of different magnitude.

Общее выражение для угловой скорости ωм вращения магнитного поля в магнитном зазоре между ротором 1 и тороидальными статорами 3 и 4 с их последовательно соединенными обмотками имеет вид:The general expression for the angular velocity ω m of rotation of the magnetic field in the magnetic gap between the rotor 1 and the toroidal stators 3 and 4 with their series-connected windings has the form:

Figure 00000002
Figure 00000002

Имея в виду, что ωм=kωр=2πkF, где k=ωмр≈0,5 выражение (1) принимает вид:Bearing in mind that ω m = kω p = 2πkF, where k = ω m / ω p ≈ 0.5, expression (1) takes the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

Соответствующие графики линейных функций E(F) приведены на рис.2 для различных значений тока подмагничивания ротора IМ1>IМ2>IМ3, которые из (2) определены выражением:The corresponding graphs of linear functions E (F) are shown in Fig. 2 for different values of the magnetization current of the rotor I М1 > I М2 > I М3 , which are determined from (2) by the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

Из выражения (3) видно, что функция E(F) остается линейной по переменной F при заданном значении тока подмагничивания ротора IМ, если не изменяется значение магнитной восприимчивости χ ферромагнетика, из которого выполнен ротор и статор. Однако, если этот параметр изменяется при изменении тока IМ, то зависимость E(F) оказывается нелинейной.From the expression (3) shows that the function E (F) is linear in the variable F for a given value of current I M of the rotor magnetization, if the value does not change the magnetic susceptibility χ ferromagnetic material from which the rotor and stator. However, if this parameter changes with a change in current I M , then the dependence E (F) is nonlinear.

Указанное обстоятельство важно учитывать при построении многовитковых униполярных машин без скользящих контактов. Так, если в представленном на рис.1 устройстве соединить последовательно все обмотки - тороидальных статоров 3 и 4 и обмотку катушки подмагничивания 6 ротора 1, а также подключить эти обмотки к источнику постоянного тока, то образуется многовитковая униполярная машина - двигатель постоянного тока без скользящих контактов, и в статорных тороидальных обмотках 3 и 4 будет протекать постоянный ток достаточно большой величины, что приведет к намагничиванию статорных магнитопроводящих тороидов 3 и 4 и, следовательно, изменит относительную магнитную проницаемость этих рабочих частей статора. Часть доменов в тороидах 3 и 4 будет ориентирована по кругу, то есть вдоль образующей тороидов (в противоположных направлениях), а другая часть доменов будет выстраиваться вдоль магнитного поля в магнитном зазоре между ротором 1 и статорными тороидами 3 и 4. Следовательно, не все домены будут ориентированы по магнитному полю в магнитном зазоре, что и отразится на значении относительной магнитной проницаемости магнитопровода элементов 3 и 4 в направлении векторов магнитной индукции в двух магнитных зазорах (в противоположных направлениях). Это также может привести к нарушению равной вероятности перебросов магнитных силовых линий с пограничных доменов ротора и статора, то есть к изменению величины k относительно k=ωмр≈0,5. Это, в свою очередь, приведет к нелинейности характеристик E(F).This circumstance is important to consider when building multi-turn unipolar machines without sliding contacts. So, if in the device shown in Fig. 1, all windings are connected in series - toroidal stators 3 and 4 and the winding of the magnetization coil 6 of rotor 1, and also these windings are connected to a direct current source, then a multi-turn unipolar machine is formed - a direct current motor without sliding contacts , and in the stator toroidal windings 3 and 4, a direct current of sufficiently large magnitude will flow, which will lead to the magnetization of the stator magnetically conductive toroids 3 and 4 and, therefore, will change the relative th permeability of the working parts of the stator. Some of the domains in toroids 3 and 4 will be oriented in a circle, that is, along the generatrix of the toroids (in opposite directions), and the other part of the domains will line up along the magnetic field in the magnetic gap between rotor 1 and stator toroids 3 and 4. Therefore, not all domains will be oriented according to the magnetic field in the magnetic gap, which will affect the value of the relative magnetic permeability of the magnetic circuit of elements 3 and 4 in the direction of the magnetic induction vectors in two magnetic gaps (in opposite directions). This can also lead to a violation of the equal probability of magnetic field line transfers from the boundary domains of the rotor and stator, that is, to a change in the value of k relative to k = ω m / ω p ≈ 0.5. This, in turn, will lead to nonlinearity of the characteristics of E (F).

С помощью заявляемого устройства можно оценить влияние тока подмагничивания тороидальных статоров 3 и 4, которым определяется величина вращательного момента ротора при работе униполярной машины в качестве двигателя постоянного тока, на характер изменения коэффициента k, определяющего замедление угловой скорости вращения магнитного поля в магнитном цилиндрическом зазоре относительно скорости вращения ротора под действием совокупной силы Лоренца, приложенной между рабочими частями витков, намотанных на тороидальных статорах 3 и 4 и расположенных в магнитном зазоре ортогонально вектору магнитной индукции B, и магнитными полюсами - роторными и статорными. При этом составляющая сил Лоренца, приложенная к тороидальным статорам 3 и 4, работы не производит в силу их неподвижности, а составляющая сил Лоренца, приложенная по касательной к поверхности ротора 1, вызывает его вращение по правилу «правой руки». Отметим, что рабочие части витков тороидальных статоров 3 и 4 должны располагаться с отступом от магнитопроводящей поверхности статоров, возможно ближе к поверхности ротора 1, чтобы составляющая силы Лоренца максимально распределялась в направлении к ротору. С этой целью в устройстве тороидальных статоров 3 и 4 использованы цилиндрические немагнитные вкладыши, на которые производится намотка проводника (на рис.1 это показано цилиндрами-вкладышами светлого тона).Using the inventive device, you can evaluate the effect of the bias current of toroidal stators 3 and 4, which determines the magnitude of the rotational moment of the rotor when the unipolar machine operates as a DC motor, on the nature of the change in the coefficient k, which determines the deceleration of the angular velocity of rotation of the magnetic field in the magnetic cylindrical gap relative to the speed rotor rotation under the action of the combined Lorentz force applied between the working parts of the coils wound on toroidal stators 3 and 4 and position in the magnetic gap of the magnetic induction vector orthogonally B, and the magnetic pole - rotor and stator. In this case, the component of the Lorentz forces applied to the toroidal stators 3 and 4 does not work due to their immobility, and the component of the Lorentz forces applied tangentially to the surface of the rotor 1 causes it to rotate according to the “right hand” rule. Note that the working parts of the turns of toroidal stators 3 and 4 should be indented from the magnetically conductive surface of the stators, possibly closer to the surface of the rotor 1, so that the Lorentz force component is distributed as much as possible towards the rotor. For this purpose, cylindrical non-magnetic inserts are used in the arrangement of toroidal stators 3 and 4, on which the conductor is wound (in Fig. 1 this is shown by light-tone cylinders).

При работе с заявляемым устройством измеряемыми являются частота F вращения ротора 1, э.д.с. индукции E и ток намагничивания IМ ротора, что согласно выражению (3) позволяет рассчитать параметры χ и k при заданных постоянных величинах N, l, n, R, LЖ и LЗАЗ. Это будет способствовать правильному проектированию многовитковых униполярных машин - двигателей постоянного тока без скользящих контактов с отсутствующими при их работе переходными процессами (так как ток в обмотках постоянный), характерных для коллекторных или вентильных двигателей постоянного тока. Последнее повышает быстродействие таких двигателей, повышает их надежность и срок действия, а также повышает удельную мощность на единицу объема двигателя. Такие двигатели могут найти широкое применение, в частности, в электромобилях и на железнодорожном электротранспорте, а также в гироскопии.When working with the inventive device measured are the frequency F of rotation of the rotor 1, emf induction E and the magnetization current I M of the rotor, which according to expression (3) allows us to calculate the parameters χ and k for given constant values of N, l, n, R, L Ж and L ZAZ . This will contribute to the correct design of multi-turn unipolar machines - DC motors without sliding contacts with transients that are absent during their operation (since the current in the windings is constant), which are typical for collector or DC valve motors. The latter increases the speed of such engines, increases their reliability and duration, and also increases the specific power per unit volume of the engine. Such engines can be widely used, in particular, in electric vehicles and railway electric vehicles, as well as in gyroscopy.

ЛитератураLiterature

1. Меньших О.Ф. Магнитопараметрический генератор. Патент РФ №2359397, опубл. в бюлл. №17 от 20.06.2009;1. Smaller O.F. Magnetoparametric generator. RF patent No. 2359397, publ. in the bull. No. 17 dated 06/20/2009;

2. Меньших О.Ф. Прибор для измерения спектра сигнала индукции в магнитно-связанной системе. Патент РФ №2467464, опубл. в бюлл. №32 от 20.11.2012.2. Smaller O.F. A device for measuring the spectrum of an induction signal in a magnetically coupled system. RF patent No. 2467464, publ. in the bull. No 32 on 11/20/2012.

Claims (1)

Устройство для измерения угловой скорости вращения магнитного поля, содержащее вращающийся ферромагнитный ротор и неподвижный магнитопроводящий статор, отличающееся тем, что ферромагнитный ротор выполнен в форме цилиндра с осью вращения, в средней части которого осесимметрично размещена бесконтактно обмотка подмагничивания ротора, связанная с регулируемым источником постоянного тока, измеряемым амперметром, магнитопроводящий статор выполнен в форме двух соосно с ротором расположенных цилиндров, на которых выполнены соответственно две обмотки вблизи магнитных полюсов ротора в виде тороидов, часть каждого из витков которых расположена в цилиндрических магнитных зазорах между ротором и статором, и эти части витков расположены на некотором расстоянии от статора внутри магнитных зазоров, например, по их середине или ближе к цилиндрической поверхности ротора, при этом ротор приводится во вращательное движение от синхронного двигателя переменного тока с регулируемой частотой вращения, измеряемой частотомером, а возникающая в статорной обмотке э.д.с. индукции измеряется регистрирующим вольтметром. A device for measuring the angular velocity of rotation of a magnetic field, containing a rotating ferromagnetic rotor and a stationary magnetically conductive stator, characterized in that the ferromagnetic rotor is made in the form of a cylinder with an axis of rotation, in the middle part of which is contactless the magnetizing winding of the rotor, connected with an adjustable constant current source, measured by an ammeter, the magnetically conductive stator is made in the form of two cylinders coaxial with the rotor, on which are made respectively two windings near the magnetic poles of the rotor in the form of toroids, part of each of which turns is located in cylindrical magnetic gaps between the rotor and the stator, and these parts of the turns are located at some distance from the stator inside the magnetic gaps, for example, along their middle or closer to the cylindrical surface the rotor, while the rotor is driven in rotational motion from a synchronous alternating current motor with an adjustable speed, as measured by a frequency meter, and the emf arising in the stator winding induction is measured by a recording voltmeter.
RU2014103872/28A 2014-02-04 2014-02-04 Device to measure angular speed of magnetic field rotation RU2562390C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103872/28A RU2562390C2 (en) 2014-02-04 2014-02-04 Device to measure angular speed of magnetic field rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103872/28A RU2562390C2 (en) 2014-02-04 2014-02-04 Device to measure angular speed of magnetic field rotation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014103872A RU2014103872A (en) 2015-08-10
RU2562390C2 true RU2562390C2 (en) 2015-09-10

Family

ID=53795791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103872/28A RU2562390C2 (en) 2014-02-04 2014-02-04 Device to measure angular speed of magnetic field rotation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2562390C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU765765A1 (en) * 1978-03-03 1980-09-23 Предприятие П/Я Г-4605 Device for measuring magnetic flux increment
SU1041941A1 (en) * 1982-02-26 1983-09-15 Salov Vladimir A Method of measuring eddy current in ferromagnetic body
RU2207578C2 (en) * 2001-03-01 2003-06-27 Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники Procedure determining emf of rotor of synchronous and current of rotor of asynchronous electric motors (variants)
UA20282U (en) * 2006-07-20 2007-01-15 Inst Chemistry High Molecular Compounds Nas Ukraine BACTERICIDE FOAM-POLYURETHANE DRESSING ôSMS-PUR-DERMö FOR MEDICAL PURPOSES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU765765A1 (en) * 1978-03-03 1980-09-23 Предприятие П/Я Г-4605 Device for measuring magnetic flux increment
SU1041941A1 (en) * 1982-02-26 1983-09-15 Salov Vladimir A Method of measuring eddy current in ferromagnetic body
RU2207578C2 (en) * 2001-03-01 2003-06-27 Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники Procedure determining emf of rotor of synchronous and current of rotor of asynchronous electric motors (variants)
UA20282U (en) * 2006-07-20 2007-01-15 Inst Chemistry High Molecular Compounds Nas Ukraine BACTERICIDE FOAM-POLYURETHANE DRESSING ôSMS-PUR-DERMö FOR MEDICAL PURPOSES

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014103872A (en) 2015-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105634235B (en) Axle sleeve generator that is a kind of while measuring angular velocity of rotation, angular acceleration
CN105471211A (en) Generator capable of simultaneously measuring rotating angular velocity and angular acceleration
CA2905668C (en) Method and system for determining core losses in a permanent magnet synchronous motor
CN105610289B (en) A kind of AC and DC tachometer generator
Hsieh et al. Modeling and effects of in situ magnetization of isotropic ferrite magnet motors
Mitterhofer et al. Analytical and experimental loss examination of a high speed bearingless drive
Chen et al. An experimental study on unipolar induction
Chadebec et al. Rotor fault detection of electrical machines by low frequency magnetic stray field analysis
Dirani et al. Finite element simulation of hydro generators with rotor inter turn short circuit
RU2562390C2 (en) Device to measure angular speed of magnetic field rotation
CN106526333B (en) A method of obtaining permanent magnet synchronous motor quadrature axis and d-axis inductance
CN105242117B (en) A kind of permanent magnet synchronous motor d-axis inductance and quadrature axis inductance test method
RU2467464C1 (en) Instrument for measurement of spectrum of induction signal in magnetically linked system
Dobrodeyev et al. Method for detection of broken bars in induction motors
RU2561143C1 (en) Bridge diagram for check of rotational magnetodynamic effect
Yanawati et al. Efficiency increment on 0.35 mm and 0.50 mm thicknesses of non-oriented steel sheets for 0.5 hp induction motor
JP2015152473A (en) Detector
RU2642129C2 (en) Device for investigating electric curl field
RU2539290C2 (en) Magnetic friction study device
RU2421747C1 (en) Device for examination of magnetic force interaction
JP2017078687A (en) Measuring method and measuring device for no-load loss of permanent magnet type rotary electric machine
Qiao et al. Analysis of Magnetic Properties of AlNiCo and Methods of Mitigating Dynamic Voltage Limits in the Combined-Magnetic-Pole Memory Motor
RU2528435C2 (en) Direct current generator
RU2513986C1 (en) Single-phase generator with annular armature winding
Carpenter et al. Parameter determination of synchrnous machine with radial permanent magnets using analytical calculation and standstill tests