RU2723297C1

RU2723297C1 - Motor stator

Info

Publication number: RU2723297C1
Application number: RU2020106010A
Authority: RU
Inventors: Олег Михайлович Тришин; Виктор Григорьевич Скоморох; Андрей Петрович Канюка
Original assignee: Олег Михайлович Тришин; Виктор Григорьевич Скоморох; Андрей Петрович Канюка
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2020-06-09
Also published as: WO2021158147A2; WO2021158147A3

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention is related to electric engineering, in particular to stators of AC motors. Stator of the electric motor includes a magnetic conductor in the form of a loop with teeth having a short-circuited turn, between which windings connected to an alternating current source are wound around the magnetic circuit of the magnetic circuit. Windings located on opposite sides relative to the tooth are connected in opposite directions to create differently directed magnetic flows. Magnetic conductor has even number of pairs of matched teeth. Each pair of teeth consists of a tooth directed inside the magnetic conductor circuit and a tooth directed outward of the magnetic circuit contour, with possibility of simultaneous arrangement of two rotors of electric motor: one rotor outside motor stator, and other rotor inside. Windings can be interconnected in counter-series or in counter-parallel.

EFFECT: increase of efficiency.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и машиностроению, в частности к электрическим машинам – статорам асинхронных и синхронных электродвигателей однофазного и многофазного переменного или однонаправленного импульсного тока с аппроксимацией синусоиды.The invention relates to electrical engineering and mechanical engineering, in particular to electric machines - stators of asynchronous and synchronous electric motors of single-phase and multiphase alternating or unidirectional pulse current with approximation of a sinusoid.

Основным элементом у асинхронных и синхронных электродвигателей однофазного и многофазного переменного или однонаправленного пульсирующего тока является статор, в отличие от двигателей постоянного тока, где основным элементом является ротор с коллектором, а статор играет роль постоянных электромагнитов. В настоящее время известны статоры, принцип действия которых описан в книгах по теории и проектированию электрических машин. Электрические машины с этими статорами являются обратимыми, так как согласно закону обратимости электрических машин Э.Х. Ленца из них можно получить электрический генератор. Основным недостатком всех этих статоров и содержащих их электродвигателей является то, что значительная часть подводимого к электродвигателю напряжения и мощности тратится на компенсацию генераторной ЭДС двигателя, так называемой противо-ЭДС.The main element of asynchronous and synchronous electric motors of single-phase and multiphase alternating or unidirectional pulsating current is the stator, in contrast to DC motors, where the main element is a rotor with a collector, and the stator plays the role of permanent electromagnets. Currently, stators are known whose operation principle is described in books on the theory and design of electrical machines. Electric machines with these stators are reversible, since according to the law of reversibility of electric machines E.Kh. Lenza of them can be obtained by an electric generator. The main disadvantage of all these stators and the electric motors containing them is that a significant part of the voltage and power supplied to the electric motor is spent on compensating the generator EMF of the engine, the so-called counter-EMF.

Известен первый аналог – широко распространенный статор асинхронного двигателя – Электротехника, учебное пособие для вузов, Пантюшин B.C., издание 2-е переработанное и дополненное, 1976 г., стр.413-415, представляющий из себя полый сердечник, набранный из отдельных листов, стали, имеющий пазы на внутренней поверхности, в которые уложены электромагнитные обмотки по всей его окружности.The first analogue is known - the widespread stator of an induction motor - Electrical Engineering, a textbook for high schools, Pantyushin BC, 2nd edition revised and supplemented, 1976, pp. 413-415, which is a hollow core composed of separate sheets of steel having grooves on the inner surface in which the electromagnetic windings are laid around its entire circumference.

Известен второй аналог – статор ротационной электрической машины – RU2664505, 01.11.2017, содержащий сердечник статора, содержащий ярмо и наружные и внутренние зубья, обмотку статора, выполненную вокруг ярма, между зубьями, статор расположен между внутренним ротором, закрепленном на валу и внешнем роторе, связанным с валом.The second analogue is known - the stator of a rotary electric machine - RU2664505, 01/01/2017, containing a stator core containing yoke and external and internal teeth, a stator winding made around the yoke, between the teeth, the stator is located between the internal rotor mounted on the shaft and the outer rotor, connected to the shaft.

Первым недостатком аналогов является малый коэффициент преобразования электрической мощности в механическую мощность. Это означает, что аналоги и прототип являются неэкономичными для пользователя, которому необходимо получать из электрической сети большое количество электрической мощности для эксплуатирования двигателей, имеющих такие статоры. Этот недостаток обусловлен значительным потреблением реактивной мощности в режиме малых нагрузок и наличием генераторной ЭДС. Реактивная мощность является частью полной мощности, потребляемой из сети, и обусловлена наличием индуктивной нагрузки на обмотках. Она не расходуется на совершение полезной работы. Генераторная ЭДС наводится в обмотке статора вращающимся электромагнитным полем ротора. Вторым недостатком аналогов является ограниченный диапазон регулирования частоты вращения.The first disadvantage of analogues is the low coefficient of conversion of electrical power into mechanical power. This means that the analogues and prototype are uneconomical for the user who needs to receive a large amount of electric power from the electric network to operate motors having such stators. This disadvantage is due to the significant consumption of reactive power in the mode of low loads and the presence of generator EMF. Reactive power is part of the total power consumed from the network and is due to the inductive load on the windings. It is not spent on useful work. The generator EMF is induced in the stator winding by the rotating electromagnetic field of the rotor. The second disadvantage of analogues is the limited range of speed control.

Более близким аналогом к предлагаемому техническому решению является статор электродвигателя – заявка на изобретение RU2019140176 от 07.12.2019, принятый в качестве прототипа, содержащий магнитопровод в виде контура с зубьями, имеющими короткозамкнутый виток, между которыми вокруг магнитопровода намотаны обмотки, подключенные к источнику переменного тока, магнитопровод имеет чётное количество зубьев, расположенные по разные стороны относительно каждого зуба обмотки соединены встречно с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков. A closer analogue to the proposed technical solution is an electric motor stator - patent application RU2019140176 dated 12/07/2019, adopted as a prototype, containing a magnetic circuit in the form of a contour with teeth having a short-circuited coil, between which windings connected to an alternating current source are wound around the magnetic circuit, the magnetic circuit has an even number of teeth, located on opposite sides relative to each tooth of the winding, connected counter-with the possibility of creating multidirectional magnetic fluxes.

Недостатком прототипа является малый коэффициент преобразования электрической мощности в механическую мощность. Это обусловлено тем, что большую часть магнитной индукции, получаемой на корне зубьев статора, приходится замыкать через специальные металлические контуры.The disadvantage of the prototype is the small coefficient of conversion of electrical power into mechanical power. This is due to the fact that most of the magnetic induction obtained at the root of the stator teeth has to be closed through special metal circuits.

Технической задачей изобретения является повышение экономичности электродвигателя.An object of the invention is to increase the efficiency of the electric motor.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении коэффициента преобразования электрической мощности в механическую мощность.The technical result of the invention is to increase the coefficient of conversion of electrical power to mechanical power.

Технический результат достигается в статоре электродвигателя, содержащем магнитопровод в виде контура с зубьями, имеющими короткозамкнутый виток, между которыми вокруг контура магнитопровода намотаны обмотки, подключенные к источнику переменного тока, обмотки расположенные по разные стороны относительно зуба соединены встречно с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков, контур магнитопровода имеет форму окружности, магнитопровод имеет четное количество пар совмещенных друг с другом зубьев, каждая пара зубьев состоит из зуба, направленного внутрь контура магнитопровода и зуба, направленного наружу контура магнитопровода, с обеспечением возможности одновременного расположения двух роторов электродвигателя – одного ротора снаружи статора электродвигателя, а другого ротора внутри.The technical result is achieved in an electric motor stator containing a magnetic circuit in the form of a circuit with teeth having a short-circuited coil, between which windings connected to an AC source are wound around the magnetic circuit, windings located on opposite sides of the tooth are connected in opposite directions with the possibility of creating multidirectional magnetic fluxes, circuit the magnetic circuit has the shape of a circle, the magnetic circuit has an even number of pairs of teeth aligned with each other, each pair of teeth consists of a tooth directed inside the circuit of the magnetic circuit and a tooth directed outside the circuit of the magnetic circuit, with the possibility of simultaneous arrangement of two rotors of the electric motor - one rotor outside the stator of the electric motor, and another rotor inside.

Обмотки могут быть соединены встречно-последовательно.The windings can be connected in counter-series.

Обмотки могут быть соединены встречно-параллельно.Windings can be connected in counter-parallel.

На фиг.1 изображён статор электродвигателя.Figure 1 shows the stator of the electric motor.

На фиг.2 изображён пример реализации статора в составе электродвигателя с двумя роторами. Обмотки изображены в сечении условно.Figure 2 shows an example implementation of a stator as part of an electric motor with two rotors. The windings are shown in section conditionally.

На фиг.3 изображено поперечное сечение статора в составе электродвигателя с двумя роторами.Figure 3 shows the cross section of the stator as part of an electric motor with two rotors.

Cтатор электродвигателя содержит магнитопровод 1, как показано на фиг.1, в виде контура 2 с зубьями 3, 4 между которыми вокруг контура 2 магнитопровода 1 намотаны обмотки 5, 6, подключенные к источнику переменного тока, обмотки расположенные по разные стороны относительно зуба 3 соединены встречно с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков 7 и 8, контур 2 магнитопровода 1 имеет форму окружности, магнитопровод 1 имеет четное количество пар совмещенных друг с другом зубьев 3 и 4, каждая пара 3 и 4 зубьев состоит из зуба 3, направленного внутрь контура 2 магнитопровода 1 и зуба 4, направленного наружу контура 2 магнитопровода 1, с обеспечением возможности одновременного расположения одного ротора 9 снаружи статора электродвигателя, как показано на фиг.2, а другого ротора 10 внутри.The motor stator contains a magnetic circuit 1, as shown in Fig. 1, in the form of a circuit 2 with teeth 3, 4 between which windings 5, 6 are wound around the circuit 2 of the magnetic circuit 1, connected to an AC source, the windings located on opposite sides relative to tooth 3 are connected counter with the possibility of creating multidirectional magnetic fluxes 7 and 8, the circuit 2 of the magnetic circuit 1 has a circle shape, the magnetic circuit 1 has an even number of pairs of combined teeth 3 and 4, each pair of 3 and 4 teeth consists of a tooth 3 directed inside the circuit 2 of the magnetic circuit 1 and tooth 4, directed outward of the circuit 2 of the magnetic circuit 1, with the possibility of the simultaneous location of one rotor 9 outside the stator of the electric motor, as shown in figure 2, and the other rotor 10 inside.

Рассмотрим пример конкретной реализации статора электродвигателя. В примере конкретной реализации статор применяется в составе электродвигателя с двумя короткозамкнутыми роторами 9, 10, как показано на фиг.2, 3. Магнитопровод 1 изготавливается из изолированных листов шихтованной стали. Магнитопровод 1 может быть изготовлен и с применением технологии порошковой металлургии. Форма магнитопровода 1 классическая стержневая и имеет восемь зубьев, которые размещены попарно (3, 4), как показано на фиг.1, 2. Количество зубьев может быть различным, кратным четырем. При такой форме магнитопровода 1 в промежутке между парами совмещенных направленных в разную сторону зубьев наматываются обмотки 5, 6, которые соединены встречно (последовательно или параллельно) с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков 7 и 8. Это означает, что обмотка 5 с одной стороны относительно пары совмещенных зубьев 3 и 4 создает магнитный поток 7, который направлен противоположно относительно магнитного потока 8, создаваемого обмоткой 6, расположенной с другой стороны пары совмещенных зубьев 3, 4. Обмотки 5, 6 являются электромагнитными катушками, создающими магнитные потоки 7, 8. В зависимости от способа соединения обмоток - встречно-параллельного или встречно-последовательного - меняются входные параметры мощности электричества, подводимого к двигателю. При встречно-параллельном соединении с более высоким напряжением питания ток меньше по сравнению со встречно-последовательным, при котором напряжение ниже, а подводимый к двигателю ток выше. Благодаря описанному соединению обмоток 5, 6 пары зубьев 3, 4 магнитопровода 1 являются явно выраженным магнитными полюсами северной N и южной S полярностей, меняющими свою полярность во времени по переменной синусоиде или по близкой к ней аппроксимации. Роторы 9, 10 в электродвигателе с рассматриваемым статором размещаются один снаружи (9) статора электродвигателя, как показано на фиг.2, а другой (10) внутри. Consider an example of a specific implementation of a motor stator. In an example of a specific implementation, the stator is used as part of an electric motor with two squirrel-cage rotors 9, 10, as shown in FIGS. 2, 3. The magnetic circuit 1 is made of insulated steel sheets. Magnetic core 1 can also be manufactured using powder metallurgy technology. The shape of the magnetic circuit 1 is a classical rod and has eight teeth, which are placed in pairs (3, 4), as shown in figures 1, 2. The number of teeth can be different, a multiple of four. With this form of the magnetic circuit 1, in the interval between pairs of aligned teeth pointing in different directions, windings 5, 6 are wound, which are connected in the opposite direction (in series or in parallel) with the possibility of creating multidirectional magnetic fluxes 7 and 8. This means that the winding 5 is on one side relative to the pair combined teeth 3 and 4 creates a magnetic flux 7, which is directed opposite to the magnetic flux 8 created by the winding 6 located on the other side of the pair of aligned teeth 3, 4. The windings 5, 6 are electromagnetic coils that create magnetic fluxes 7, 8. Depending on from the method of connecting the windings - counter-parallel or counter-serial - the input parameters of the power of electricity supplied to the motor change. With an in-parallel connection with a higher supply voltage, the current is less than the in-series connection, in which the voltage is lower and the current supplied to the motor is higher. Due to the described connection of the windings 5, 6, the pairs of teeth 3, 4 of the magnetic circuit 1 are the pronounced magnetic poles of the north N and south S polarities, changing their polarity in time with respect to a variable sinusoid or approximation close to it. The rotors 9, 10 in the electric motor with the stator in question are placed one outside (9) of the stator of the electric motor, as shown in figure 2, and the other (10) inside.

Статор обладает существенными отличиями от аналогов. Отличием от первого аналога является то, что обмотки 5, 6 не укладываются в пазы многополюсного барабанного статора по всей его окружности. Отличием от второго аналога является то, что обмотки, расположенные по разные стороны относительно зуба 3 соединены встречно с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков 7 и 8. Намотка обмоток 5 и 6 производится между парами зубьев 3, 4. Стрелками показано движение электронов по часовой стрелке (в верхнем полупериоде графика синусоиды). При движении электронов в другую сторону (в нижнем полупериоде графика синусоиды) полюса N и S поменяют полярность на противоположную S и N. Встречное соединение обмоток позволяет получить на магнитопроводе 1 между обмотками 5 и 6 встречную магнитную индукцию одной и той же полярности (встречные магнитные потоки - N-N или S-S). Участок магнитопровода 1 между двумя встречно-соединенными электромагнитными обмотками 5, 6, состоящий из корня 11 зубьев 3, 4 (Фиг.1) имеет одну полярность – например N. Второй корень зуба 12 и зубья имеют противоположную полярность магнитного поля S. Так как на обмотки 5, 6 подается однофазный или многофазный переменный ток с формой электрической синусоиды или однонаправленный пульсирующий ток с аппроксимацией синусоиды, то на зубьях будет переменное магнитное поле с изменением магнитной индукции в соответствии с четвертым уравнением Максвелла. Намотка обмоток 5, 6 между парами зубьев 3, 4 магнитопровода 1, то есть на контур 2 магнитопровода 1, позволяет более полно использовать статорное железо для получения соответствующего магнитного потока электромагнитов и сместить магнитные характеристики по петле гистерезиса практически до зоны полного магнитного насыщения статорного железа.The stator has significant differences from analogues. The difference from the first analogue is that the windings 5, 6 do not fit into the grooves of the multipolar drum stator around its entire circumference. The difference from the second analogue is that the windings located on opposite sides relative to the tooth 3 are connected counterclockwise with the possibility of creating multidirectional magnetic fluxes 7 and 8. The windings of windings 5 and 6 are made between pairs of teeth 3, 4. The arrows show the electrons in a clockwise direction ( in the upper half-period of the graph of the sinusoid). When electrons move in the opposite direction (in the lower half-period of the sinusoidal graph), the N and S poles will reverse the polarity to the opposite S and N. The counter-connection of the windings allows one to obtain a counter magnetic induction of the same polarity on the magnetic circuit 1 between windings 5 and 6 (counter magnetic fluxes - NN or SS). The section of the magnetic circuit 1 between two counter-connected electromagnetic windings 5, 6, consisting of the root 11 of the teeth 3, 4 (Fig. 1) has one polarity — for example, N. The second root of the tooth 12 and the teeth have the opposite polarity of the magnetic field S. Since If windings 5, 6 are supplied with a single-phase or multiphase alternating current with the shape of an electric sinusoid or a unidirectional pulsating current with approximation of a sinusoid, then the teeth will have an alternating magnetic field with a change in magnetic induction in accordance with the fourth Maxwell equation. Winding the windings 5, 6 between pairs of teeth 3, 4 of the magnetic circuit 1, that is, on the circuit 2 of the magnetic circuit 1, makes it possible to more fully use the stator iron to obtain the corresponding magnetic flux of electromagnets and shift the magnetic characteristics along the hysteresis loop almost to the zone of complete magnetic saturation of the stator iron.

Отличием от прототипа является то, что зубья расположены попарно, один из которых 3 направлен внутрь контура 2 магнитопровода 1, второй 4 наружу. Благодаря этому обеспечивается формирование магнитного потока, обеспечивающего воздействие на два ротора – наружный 9 и внутренний 10. Благодаря этому создаваемый магнитный поток используется более эффективно и повышается коэффициента преобразования электрической мощности в механическую мощность.The difference from the prototype is that the teeth are arranged in pairs, one of which 3 is directed inside the circuit 2 of the magnetic circuit 1, the second 4 out. This ensures the formation of a magnetic flux that provides an impact on two rotors - external 9 and internal 10. Due to this, the generated magnetic flux is used more efficiently and the coefficient of conversion of electric power to mechanical power is increased.

Выходной вал 13, как показано на фиг.2, 3, устанавливается внутри корпуса 14 электродвигателя, закрытого с торца боковой крышкой 15. Вал 13 установлен на подшипниках 16, закрытых с наружи крышками 17. На валу 13 жестко закреплен внутренний короткозамкнутый ротор 10. Наружный короткозамкнутый ротор 9 закреплен жестко на валу 13 через фланец 18. Оба ротора установлены с возможностью синхронного вращения на валу 13 двигателя. Статор двигателя неподвижен и находится между двумя роторами 9 и 10. Крепление статора и его центровка обеспечиваются через оси 19, расположенные на боковой крышке 15. Неподвижное расположение боковой крышки 15 в корпусе 14 и фиксация на ней неподвижного статора позволяют свободно вывести соединительные электрические провода от электромагнитных катушек 5, 6. Соединительная электрическая коробка может располагаться как на корпусе 14, так и на боковой крышке 15.The output shaft 13, as shown in FIGS. 2, 3, is installed inside the motor housing 14, which is closed from the end by the side cover 15. The shaft 13 is mounted on bearings 16, which are closed from the outside by the covers 17. An internal short-circuited rotor 10 is rigidly fixed to the shaft 13. the squirrel-cage rotor 9 is fixed rigidly to the shaft 13 through the flange 18. Both rotors are mounted with the possibility of synchronous rotation on the shaft 13 of the engine. The stator of the motor is stationary and is located between two rotors 9 and 10. The stator is fixed and centered through the axes 19 located on the side cover 15. The fixed location of the side cover 15 in the housing 14 and the fixation of the fixed stator on it allow freely connecting electrical wires from electromagnetic coils 5, 6. The connecting electrical box can be located both on the housing 14 and on the side cover 15.

На зубьях 3, 4 расположен короткозамкнутая медная обмотка (виток) 20. У однофазных асинхронных или синхронных переменного тока или однонаправленного импульсного тока с аппроксимацией напряжения электрических двигателей с явно выраженными полюсами для создания пускового момента используется короткозамкнутая обмотка (виток) 20, называемый экраном. Каждый полюс на магнитопроводе как бы расщепляют на две или больше частей. Одна часть полюса остаётся неэкранированной, а на остальные надевается короткозамкнутый виток (экран) в виде медного или алюминиевого кольца и находится на зубе за полюсным наконечником. При включении обмотки статора в сеть пульсирующий поток наводит в короткозамкнутом витке (экране) ток, препятствующий нарастанию магнитного потока и вызывающий фазовый сдвиг потока в этой части полюса. В результате потоки в обеих частях каждого полюса оказываются сдвинутыми по фазе относительно друг друга, что, в свою очередь, приводит к образованию в двигателе вращающегося магнитного поля. Часто для улучшения пусковых и рабочих характеристик двигателя между полюсами помещают магнитные шунты в виде стальных пластинок, замыкающих края полюсных наконечников полюсов статора. Асинхронные двигатели с экранированными полюсами нереверсивные -ротор всегда вращается в направлении от неэкранированной части полюса к экранированной. Поэтому валы с такими роторами часто имеют два рабочих конца. Это техническое решение широко известно (Кацман М.М. Электрические машины. -М.: Высшая школа, 1990. -С. 216-217. -464 с. -100 000 экз. § 16.4. Однофазный двигатель с экранированными полюсами). На чертежах не показано возможное применение магнитного шунта, в виде стальных пластинок, замыкающих края полюсных наконечников полюсов статора, так как это не влияет на технический результат по данному изобретению.On teeth 3, 4 there is a short-circuited copper winding (coil) 20. For single-phase asynchronous or synchronous alternating current or unidirectional pulse current with approximating the voltage of electric motors with distinct poles, a short-circuited winding (coil) 20, called a screen, is used to create a starting moment. Each pole on the magnetic circuit is as if split into two or more parts. One part of the pole remains unshielded, and a short-circuited coil (screen) is put on the rest in the form of a copper or aluminum ring and is located on the tooth behind the pole tip. When the stator winding is connected to the network, the pulsating flow induces a current in the short-circuited turn (screen), which prevents the magnetic flux from growing and causes a phase shift of the flux in this part of the pole. As a result, the flows in both parts of each pole turn out to be phase shifted relative to each other, which, in turn, leads to the formation of a rotating magnetic field in the engine. Often, to improve the starting and operating characteristics of the motor, magnetic shunts are placed between the poles in the form of steel plates closing the edges of the pole tips of the stator poles. Induction motors with shielded poles are non-reversible - the rotor always rotates in the direction from the unshielded part of the pole to the shielded one. Therefore, shafts with such rotors often have two working ends. This technical solution is widely known (Katsman M.M. Electric Machines. -M .: Higher School, 1990. -S. 216-217. -464 pp. -100,000 copies. § 16.4. Single-phase motor with shielded poles). The drawings do not show the possible use of a magnetic shunt, in the form of steel plates, closing the edges of the pole tips of the stator poles, since this does not affect the technical result of this invention.

В связи с тем, что обмотки электромагнитных катушек статора жестко располагаются на магнитопроводе статора (боковой стержень, спинка статора или ярмо), то в результате магнитного взаимодействия магнитных потоков, возникающих в обмотках 5, 6, в корне зуба магнитопровода 1 происходит магнитное сцепление однополярных магнитных полюсов с коэффициентом магнитного сцепления М, обусловленным встречными магнитными потоками одной полярности на корне зубьев магнитопровода и являющимся общим для обеих электромагнитных обмоток 5, 6. При расчете общей индуктивности статора коэффициент магнитного сцепления М обмоток 5, 6 учитывается со знаком минус, так как электрический ток в обмотках 5, 6 течет в разном направлении. А при расчете магнитного потока на зубьях 3, 4 статора коэффициент магнитного сцепления М учитывается со знаком плюс, так как магнитные потоки 7, 8 направлены навстречу друг другу, а значит их магнитное поле усиливается. Уменьшение индуктивности статора значительно снижает реактивную мощность электродвигателя. Встречное соединение обмоток 5, 6 с уменьшенной индуктивностью значительно уменьшает противо-ЭДС, возникающую в обмотках 5, 6 статора по сравнению с аналогами. При встречном соединении электромагнитных обмоток 5, 6 их общая электрическая индукция будет очень маленькой, следовательно маленьким будет и собственное индукционное сопротивление. Благодаря этому уменьшается напряжение питания и мощность электричества, подводимого к электродвигателю, тем самым снижаются нагрузки на электрическую сеть.Due to the fact that the windings of the electromagnetic stator coils are rigidly located on the stator magnetic circuit (side rod, stator back or yoke), as a result of magnetic interaction of magnetic fluxes arising in the windings 5, 6, magnetic coupling of unipolar magnetic occurs in the root of the tooth of magnetic circuit 1 poles with a magnetic coupling coefficient M due to counter magnetic fluxes of the same polarity at the root of the teeth of the magnetic circuit and common to both electromagnetic windings 5, 6. When calculating the total stator inductance, the magnetic coupling coefficient M of windings 5, 6 is taken into account with a minus sign, since the electric current in windings 5, 6 flows in a different direction. And when calculating the magnetic flux on the teeth 3, 4 of the stator, the magnetic cohesion coefficient M is taken into account with a plus sign, since the magnetic fluxes 7, 8 are directed towards each other, which means that their magnetic field is amplified. Reducing the stator inductance significantly reduces the reactive power of the electric motor. The counter connection of windings 5, 6 with reduced inductance significantly reduces the counter-EMF that occurs in the stator windings 5, 6 in comparison with analogues. With the opposite connection of the electromagnetic windings 5, 6, their total electrical induction will be very small, therefore their own inductive resistance will also be small. Due to this, the supply voltage and the power of the electricity supplied to the electric motor are reduced, thereby reducing the load on the electrical network.

Рассмотрим статор электродвигателя в работе. Работа статора в составе электродвигателя основано в строгом соответствии с законами Кирхгофа, Ома, Максвелла. А также со вторым законом Кулона о магнитных полюсах, согласно которому два магнитных полюса взаимодействуют с силой, пропорциональной произведению их количеств магнетизма, и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Согласно тому же закону, как и электрические заряды, одноименные магнитные полюса S-S и N-N отталкиваются, разноименные S-N притягиваются. С учетом того, что электромагниты статора и ротора относительно друг друга располагаются по окружности, одна из которых неподвижна (статор), а вторая совершает вращательные движения (ротор), одноименные полюса выталкивают ротор, а разноименные втягивают. При этом в предлагаемом устройстве максимально используется магнитное поле статорных электромагнитов и короткозамкнутого ротора и значительно уменьшена возникающая в обмотках 5, 6 статора генераторная ЭДС двигателя и уменьшена его реактивная мощность.Consider the stator of an electric motor in operation. The operation of the stator as part of an electric motor is based in strict accordance with the laws of Kirchhoff, Ohm, and Maxwell. And also with the second law of Coulomb on magnetic poles, according to which two magnetic poles interact with a force proportional to the product of their quantities of magnetism, and inversely proportional to the square of the distance between them. According to the same law, as well as electric charges, the magnetic poles of the same name S-S and N-N repel, the opposite S-N are attracted. Given the fact that the electromagnets of the stator and rotor are located relative to each other in a circle, one of which is stationary (stator), and the second makes rotational movements (rotor), the poles of the same name push the rotor, and the opposite ones pull it. Moreover, in the proposed device, the magnetic field of the stator electromagnets and squirrel-cage rotor is used to the maximum and the generator emf of the motor that occurs in the windings 5, 6 of the stator is significantly reduced and its reactive power is reduced.

Питание электродвигателя переменного тока осуществляется от сети переменного тока через блоки питания (понижающие трансформаторы) или аккумуляторы с дальнейшим применением преобразователей постоянного напряжения в переменное AC/DC. Питание асинхронного однофазного электромагнитного двигателя однонаправленным импульсным током с аппроксимацией синусоиды осуществляется от сети постоянного тока или аккумулятора, или через устройства импульсного управления двигателем.The AC electric motor is powered from the AC network through power supplies (step-down transformers) or batteries with the further use of DC / AC converters. The asynchronous single-phase electromagnetic motor is supplied with a unidirectional pulse current with an approximation of a sinusoid from a DC network or a battery, or through a pulse motor control device.

Эффективность изобретения подтверждена испытанием опытных образцов статоров в составе электродвигателей одно и многофазного переменного тока, и однонаправленного импульсного тока с аппроксимацией синусоиды с уменьшенной генераторной ЭДС. The effectiveness of the invention is confirmed by testing prototypes of stators as part of electric motors of single and multiphase alternating current, and unidirectional pulse current with approximation of a sinusoid with a reduced generator EMF.

Предлагаемый статор электродвигателя имеет более высокий по сравнению с аналогами и прототипом коэффициент преобразования электрической мощности в механическую мощность, через магнитные мощности ротора и статора. Электрические и магнитные параметры устройства благоприятно сказываются на температурном режиме работы статора. The proposed stator of the electric motor has a higher coefficient of conversion of electric power into mechanical power, compared with analogues and prototype, through the magnetic power of the rotor and stator. Electrical and magnetic parameters of the device favorably affect the temperature mode of the stator.

Claims

1. Статор электродвигателя, содержащий магнитопровод в виде контура с зубьями, имеющими короткозамкнутый виток, между которыми вокруг контура магнитопровода намотаны обмотки, подключенные к источнику переменного тока, обмотки, расположенные по разные стороны относительно зуба, соединены встречно с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков, отличающийся тем, что контур магнитопровода имеет форму окружности, магнитопровод имеет четное количество пар совмещенных друг с другом зубьев, каждая пара зубьев состоит из зуба, направленного внутрь контура магнитопровода, и зуба, направленного наружу контура магнитопровода, с обеспечением возможности одновременного расположения двух роторов электродвигателя - одного ротора снаружи статора электродвигателя, а другого ротора внутри.1. The stator of an electric motor containing a magnetic circuit in the form of a circuit with teeth having a short-circuited coil, between which windings connected to an AC source are wound around the magnetic circuit, windings located on opposite sides of the tooth are connected in opposite directions with the possibility of creating multidirectional magnetic fluxes, different the fact that the magnetic circuit has a circle shape, the magnetic circuit has an even number of pairs of teeth aligned with each other, each tooth pair consists of a tooth directed inside the magnetic circuit and a tooth directed outside the magnetic circuit, with the possibility of simultaneous arrangement of two rotors of the electric motor - one the rotor outside the stator of the electric motor, and the other rotor inside.

2. Статор электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что обмотки соединены встречно-последовательно.2. The stator of an electric motor according to claim 1, characterized in that the windings are connected counter-in series.

3. Статор электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что обмотки соединены встречно-параллельно.3. The stator of an electric motor according to claim 1, characterized in that the windings are connected counter-parallel.