UA65374A - Commutatorless electric machine - Google Patents

Abstract

The proposed commutatorless electric machine contains a stator and two rotors with a bar short-circuit winding. The rotors are installed at the common shaft and made of ferromagnetic material. The bars of each rotor winding are connected to the three contact rings. The contact rings, corresponding to the rotor windings, are connected to each other so that the currents in the corresponding winding bare are opposite in direction to each other. The stator is made of ferromagnetic material and contains permanent magnets forming the pole pairs of the excitation system of the electric machine.

Description

Винахід відноситься до електричних машин постійного струму і може використовуватися як двигуни і генератори постійного струму.The invention relates to DC electric machines and can be used as DC motors and generators.

Найбільш близьким технічним рішенням є безколекторні електричні двигуни і генератори. Прототипом може бути безколекторна машина постійного струму (патент 2003010018 України). Машина має статор з магнітними і немагнітними пластинами з полюсами з обмотками збудження. Два ротори розташовані на одному феромагнітному валу і мають обмотки стержневого типу, котрі з'єднані з треома контактними кільцями.The closest technical solution is brushless electric motors and generators. The prototype can be a DC collectorless machine (patent 2003010018 of Ukraine). The machine has a stator with magnetic and non-magnetic plates with poles with excitation windings. Two rotors are located on one ferromagnetic shaft and have rod-type windings connected to three contact rings.

Недоліком цієї машини є наявність на статорі полюсів з обмотками збудження.The disadvantage of this machine is the presence of poles with excitation windings on the stator.

В основу винаходу поставлена задача конструювання машини без полюсів з обмотками збудження.The invention is based on the task of designing a machine without poles with excitation windings.

Поставлена задача вирішується тим, що запропонована машина містить статор і два ротори на одному валу з феромагнітного матеріалу, що мають дві стержневі обмотки типу ,біляче колесо", стержні котрих з'єднані з трьома контактними кільцями, скомутованими у такий спосіб, що забезпечується зустрічний напрямок струму в стержнях двох обмоток ротора і, згідно з винаходом, на феромагнітній станині статора розташовані сталі магніти з протилежною орієнтацією магнітного поля, що забезпечує дію електромагнітного моменту у двох роторах в один і той же бік.The problem is solved by the fact that the proposed machine contains a stator and two rotors on one shaft made of ferromagnetic material, which have two rod windings of the "white wheel" type, the rods of which are connected to three contact rings, commutated in such a way that the opposite direction is ensured current in the cores of the two rotor windings and, according to the invention, on the ferromagnetic frame of the stator there are fixed magnets with the opposite orientation of the magnetic field, which ensures the action of the electromagnetic moment in the two rotors in the same direction.

Це дає змогу сконструювати машину без полюсів з обмотками збудження.This makes it possible to design a machine without poles with excitation windings.

На фіг.1 наведено поперечний переріз машини з боку лівого і правого роторів, а на фіг.2 - повздовжній її переріз.Fig. 1 shows a cross-section of the machine from the left and right rotors, and Fig. 2 shows its longitudinal section.

Сталі магніти кільцевої форми 1 розташовані у феромагнітній станині 2. На фіг.1 показано, що сталі магніти мають протилежну орієнтацію, тобто магнітний потік спрямований зсередини зовні, а другого - в середину машини.Ring-shaped steel magnets 1 are located in a ferromagnetic frame 2. Fig. 1 shows that the steel magnets have the opposite orientation, that is, the magnetic flux is directed from the inside to the outside, and the second - to the middle of the machine.

Два ротори З мають обмотки типу ,)біляче колесо" 4. Стержні обмоток електричне замкнені з двох боків і з'єднані з трьома контактними кільцями 5. Магнітні потоки 6 замикаються через станину 2, осердя роторів 7 і феромагнітний вал 8.Two rotors C have windings of the "white wheel" type 4. The core windings are electrically closed on two sides and connected to three contact rings 5. The magnetic fluxes 6 are closed through the frame 2, the cores of the rotors 7 and the ferromagnetic shaft 8.

Безколекторна машина працює таким чином. Сталі магніти статора 1 створюють магнітний потік 6, що приймає обидві обмотки роторів. Якщо машина працює двигуном, то, за допомогою контактних кілець і щіток, на обмотки подається постійна напруга, в стержнях протікає струм і виникають електромагнітні моменти. Тому що сталі магніти статора мають протилежну орієнтацію, то напрямок дії електромагнітних моментів збігається.A collectorless machine works like this. The permanent magnets of the stator 1 create a magnetic flux 6 that receives both rotor windings. If the machine is powered by a motor, then, with the help of contact rings and brushes, a constant voltage is applied to the windings, a current flows in the rods and electromagnetic moments arise. Because the permanent magnets of the stator have the opposite orientation, the direction of action of the electromagnetic moments coincides.

Якщо машина працює генератором, то вал 8 обертається сторонньою силою. Обмотки якоря перетинають магнітні потоки 6 і в них індукується постійна електрорушійна сила. За допомогою контактних кілець 5 і щіток знімається напруга.If the machine works as a generator, then the shaft 8 is rotated by an external force. The armature windings cross magnetic fluxes 6 and a constant electromotive force is induced in them. With the help of contact rings 5 and brushes, the voltage is removed.

Таким чином машина працює двигуном або генератором без полюсів з обмотками збудження. т, І Фш єIn this way, the machine works as a motor or generator without poles with excitation windings. t, and Fsh is

Лівий ротор Фіг Рравий ротою з 4 5 Сей етикет нт от 8.Left rotor Fig Rravy rota with 4 5 Sei label nt ot 8.

ПЕ й | іинккнлккіі; 3... Бв шк 0010 карихPE and | iinkknlkkii; 3... Bv shk 0010 brown

Й тет тв ртежтитк еВ тх сей ій но и пнY tet tv rtezhtitk eV th sei iy no i pn

Фіг 2Fig 2

Claims (1)

Безколекторна машина, котра містить статор і два ротори на спільному валу, виконаному з феромагнітного матеріалу, котрі мають дві стержневі обмотки типу ,біляче колесо", стержні котрих з'єднані з трьома контактними кільцями, скомутовані у такий спосіб, що забезпечується зустрічний напрямок струму в стержнях двох обмоток ротора, яка відрізняється тим, що на феромагнітній станині статора розташовані постійні магніти з протилежною орієнтацією магнітного поля.A collectorless machine, which contains a stator and two rotors on a common shaft made of ferromagnetic material, having two rod windings of the "white wheel" type, the rods of which are connected to three contact rings, commutated in such a way as to ensure the opposite direction of current in rods of two rotor windings, which differs in that permanent magnets with the opposite orientation of the magnetic field are located on the ferromagnetic stator frame.