RU2816929C1

RU2816929C1 - Valve-inductor machine

Info

Publication number: RU2816929C1
Application number: RU2022132914A
Authority: RU
Inventors: Владимир Кириллович Санин; Алексей Рифкатович Шайхиев
Original assignee: Владимир Кириллович Санин; Алексей Рифкатович Шайхиев
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2024-04-08

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: valve-inductor machine includes coaxially located in the housing a stator and a rotor connected through a shaft and a thrust bearing. Stator consists of a non-magnetic body in the form of a disc, U-shaped segments of the stator magnet drive from magnetic material are uniformly distributed along the diameter of the plane relative to the center, in the slots of which a circular winding is rigidly fixed. Rotor consists of a non-magnetic skeleton in the form of a disc, along the diameter of the plane of which the segments of the magnetic drive of the rotor are uniformly distributed from a magnetic material.

EFFECT: higher efficiency of valve-inductor machine.

1 cl, 3 dwg

Description

Устройство относится к области машиностроения, в частности к электродвигателям.The device relates to the field of mechanical engineering, in particular to electric motors.

Известен торпедный дисковый вентильный электродвигатель [Патент RU №2571139, МПК F42B 19/24, опубл. 20.09.2015], содержащий последовательно сочлененные дисковые вентильные электрические двигательные модули, выполненные в виде неподвижного статора с закрепленными по окружности П-образными сердечниками и роторов с магнитными вставками, отличающийся тем, что вентильные электрические двигательные модули оснащены торцевыми полостями-теплообменниками и насосом для прокачки забортной воды, роторы выполнены в виде дисков со сменными магнитными вставками, размеры и место крепления которых определяются толщиной набора съемных П-образных сердечников с обмотками и расстоянием между центрами торцов набора сердечников.A known torpedo disk valve electric motor [Patent RU No. 2571139, IPC F42B 19/24, publ. 09.20.2015], containing sequentially articulated disk valve electric motor modules, made in the form of a stationary stator with U-shaped cores fixed around the circumference and rotors with magnetic inserts, characterized in that the valve electric motor modules are equipped with end heat exchanger cavities and a pump for pumping sea water, the rotors are made in the form of disks with replaceable magnetic inserts, the dimensions and mounting location of which are determined by the thickness of the set of removable U-shaped cores with windings and the distance between the centers of the ends of the set of cores.

Недостатком изобретения является - на каждом П-образном сердечнике две катушки. Общее кол-во катушек в два раза больше количества П-образных сердечников, что влечет увеличение массы конструкции и повышение затрат на производство.The disadvantage of the invention is that there are two coils on each U-shaped core. The total number of coils is twice the number of U-shaped cores, which entails an increase in the weight of the structure and an increase in production costs.

В существующих аналогах в одной фазе две, или более, катушек. Их количество тем больше, чем больше полюсов одной фазы. В предлагаемой конструкции одна фаза содержит только одну катушку, независимо от числа полюсов на одну фазу.In existing analogues, there are two or more coils in one phase. Their number is greater, the more poles of one phase there are. In the proposed design, one phase contains only one coil, regardless of the number of poles per phase.

Техническим результатом является повышение КПД вентильно-индукторной машины.The technical result is to increase the efficiency of the switched reluctance machine.

Технический результат достигается за счет того, что вентильно-индукторная машина включает расположенные соосно в корпусе статор и размещенный в нем ротор, соединенные через вал и упорный подшипник, причем статор состоит из немагнитного остова в форме диска, по диаметру плоскости которого, относительно центра равномерно распределены П-образные сегменты магнитопривода статора из магнитного материала, в пазах которых жестко закреплена кольцевая обмотка, а ротор состоит из немагнитного остова в форме диска, по диаметру плоскости которого, относительно центра равномерно распределены сегменты магнитопривода ротора из магнитного материала.The technical result is achieved due to the fact that the switched reluctance machine includes a stator located coaxially in the housing and a rotor located in it, connected through a shaft and a thrust bearing, and the stator consists of a non-magnetic frame in the shape of a disk, the diameter of which planes are uniformly distributed relative to the center U-shaped segments of the stator magnetic drive made of magnetic material, in the grooves of which the annular winding is rigidly fixed, and the rotor consists of a non-magnetic frame in the shape of a disk, along the diameter of the plane of which, relative to the center, segments of the rotor magnetic drive made of magnetic material are evenly distributed.

На Фиг. 1 представлен статор.In FIG. 1 shows the stator.

На Фиг. 2 представлен ротор.In FIG. 2 shows the rotor.

На Фиг. 3 представлена вентильно-индукторная машина в разрезе.In FIG. Figure 3 shows a cross-section of a switched reluctance machine.

Вентильно-индукторная машина состоит из статора (на фиг. не обозначен), размещенного в нем ротора (на фиг. не обозначен), которые соединены между собой через вал 7 и упорный подшипник (на фиг. не обозначен). Установлены статор и ротор в корпус 6.The switched reluctance machine consists of a stator (not indicated in the figure), a rotor placed in it (not indicated in the figure), which are connected to each other through a shaft 7 and a thrust bearing (not indicated in the figure). The stator and rotor are installed in housing 6.

Статор состоит из немагнитного остова 3 в форме диска, по диаметру плоскости которого, относительно центра равномерно распределены П-образные сегменты 1 магнитопривода статора из магнитного материала, в пазах которых жестко закреплена (при помощи клиньев или клея) кольцевая обмотка 2, таким образом, чтобы каждый сегмент магнитопровода 1 статора охватывал обмотку 2 с трех сторон.The stator consists of a non-magnetic frame 3 in the shape of a disk, along the diameter of the plane of which, relative to the center, U-shaped segments 1 of the stator magnetic drive made of magnetic material are evenly distributed, in the grooves of which the ring winding 2 is rigidly fixed (using wedges or glue), so that Each segment of the stator magnetic circuit 1 covered the winding 2 on three sides.

Ротор состоит из немагнитного остова 5 в форме диска, по диаметру плоскости которого, относительно центра равномерно распределены сегменты 4 магнитопривода ротора из магнитного материала.The rotor consists of a non-magnetic frame 5 in the shape of a disk, along the diameter of the plane of which, relative to the center, segments 4 of the rotor magnetic drive made of magnetic material are evenly distributed.

Статор и ротор расположены соосно. Воздушный зазор между сегментами статора и ротора обеспечивается упорным подшипником, в кольца которого упираются остовы статора и ротора.The stator and rotor are located coaxially. The air gap between the stator and rotor segments is provided by a thrust bearing, into the rings of which the stator and rotor frames rest.

Сегменты магнитопроводов статора к остову статора, также, как и сегменты магнитопроводов ротора к остову ротора, крепятся любым способом, обеспечивающим неподвижное разъемное или неразъемное соединение, например, при помощи клиньев (разъемное), клеевого соединения (неразъемное). Возможное применение и клиньев, и клеевого соединения позволяет сделать технологичным процесс изготовления.Segments of the stator magnetic cores to the stator frame, as well as segments of the rotor magnetic cores to the rotor frame, are attached in any way that provides a fixed detachable or permanent connection, for example, using wedges (detachable), adhesive connection (permanent). The possible use of both wedges and adhesive joints makes the manufacturing process more technologically advanced.

Вентильно-индукторная машина работает следующим образом.A switched reluctance machine works as follows.

Опишем пример сборки машины. Остов 5 (диск) ротора, с установленными сегментами 4 магнитопровода ротора, напрессовывается на вал 7 таким образом, чтобы диск 5 ротора и вал 7 были взаимно неподвижны. Диск 3 статора, с установленными сегментами 1 магнитопровода статора и обмоткой 2, запрессовывается в корпус 6. Ротор помещается в статор соосно с диском 3 статора. Чтобы ротор мог вращаться относительно статора и не касаться его, между ними установлен упорный подшипник.Let's describe an example of assembling a machine. The core 5 (disk) of the rotor, with the installed segments 4 of the rotor magnetic circuit, is pressed onto the shaft 7 so that the rotor disk 5 and shaft 7 are mutually stationary. Stator disk 3, with installed segments 1 of the stator magnetic circuit and winding 2, is pressed into housing 6. The rotor is placed in the stator coaxially with stator disk 3. So that the rotor can rotate relative to the stator and not touch it, a thrust bearing is installed between them.

Обмотка 2 питается импульсами тока от электронного или механического коммутатора. Импульс тока в обмотку 2 подается, когда ротор повернут относительно статора так, что ось полюсов ротора не совпадает с осью полюсов статора. При этом создается вращающий момент, который стремится повернуть ротор так, чтобы полюса ротора расположились напротив полюсов статора. Вращающий момент, создаваемый одной фазой, может провернуть ротор на угол α=Z/2, где Z - число полюсов (сегментов) ротора. После того как ротор повернулся и полюса ротора расположились напротив полюсов статора, обмотка 2 отключается от источника и дальше ротор вращается по инерции до следующего цикла коммутации, который начнется после поворота ротора на угол α. Чтобы создавать вращающий момент при любом положении ротора число фаз m должно быть больше 2. При этом число дисков статора и ротора равно числу фаз. Диски статора или ротора разных фаз должны быть провернуты относительно друг друга на угол β=360/(α*m).Winding 2 is powered by current pulses from an electronic or mechanical switch. A current pulse is supplied to winding 2 when the rotor is rotated relative to the stator so that the axis of the rotor poles does not coincide with the axis of the stator poles. This creates a torque that tends to rotate the rotor so that the rotor poles are located opposite the stator poles. The torque created by one phase can rotate the rotor at an angle α=Z/2, where Z is the number of poles (segments) of the rotor. After the rotor has turned and the rotor poles are located opposite the stator poles, winding 2 is disconnected from the source and then the rotor rotates by inertia until the next switching cycle, which begins after the rotor is rotated through an angle α. To create torque at any rotor position, the number of phases m must be greater than 2. In this case, the number of stator and rotor disks is equal to the number of phases. The stator or rotor disks of different phases must be rotated relative to each other at an angle β=360/(α*m).

Если сегменты 4 магнитопровода ротора повернуты относительно сегментов 1 магнитопровода статора таким образом, что их оси не совпадают и в кольцевой обмотке 2 протекает ток, то создается вращающий момент стремящийся повернуть ротор таким образом, чтобы сегменты 4 магнитопровода ротора расположились на одной оси с сегментами 1 магнитопровода статора.If segments 4 of the rotor magnetic circuit are rotated relative to segments 1 of the stator magnetic circuit in such a way that their axes do not coincide and current flows in the ring winding 2, then a torque is created tending to rotate the rotor so that segments 4 of the rotor magnetic circuit are located on the same axis with segments 1 of the magnetic circuit stator.

Claims

A switched-reluctance machine, including a stator located coaxially in a housing and a rotor placed in it, connected through a shaft and a thrust bearing, wherein the stator consists of a non-magnetic frame in the shape of a disk, along the diameter of the plane of which relative to the center U-shaped segments of the stator magnetic drive made of magnetic material, in the grooves of which the annular winding is rigidly fixed, and the rotor consists of a non-magnetic frame in the shape of a disk, along the diameter of the plane of which relative to the center the segments of the rotor magnetic drive made of magnetic material are evenly distributed.