CZ252198A3

CZ252198A3 - Switching reluctance electric motor

Info

Publication number: CZ252198A3
Application number: CZ19982521A
Authority: CZ
Inventors: Petr Ing. Csc. Tušla
Original assignee: Petr Ing. Csc. Tušla
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-02-16
Also published as: CZ286373B6

Abstract

No information given.

Description

Spínaný reluktanční elektromotorSwitching reluctance electric motor

Oblast technikyTechnical field

Předkládaný vynález se týká konstrukce spínaného reluktančního elektromotoru, který pro svou činnost využívá axiální magnetický tok.The present invention relates to the construction of a switched reluctance electric motor which uses axial flux for its operation.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosud užívané konstrukce spínaného reluktančního elektromotoru využívají radiálního a tangenciálního magnetického toku, podobně jako je tomu u klasických elektrických motorů- Nevýhodou této konstrukce je, že tato řešení neumožňují další zvýšení využití aktivních částí, tedy magnetického obvodu a budícího vinutí, to znamená, že neumožňují zvýšení výkonu v poměru k hmotnostiPodstata vynálezuThe current design of the switched reluctance electric motor uses radial and tangential magnetic flux, as is the case with conventional electric motors. The disadvantage of this design is that these solutions do not allow further increase in the utilization of active parts, ie magnetic circuit and excitation winding. performance in proportion to weight

Výše uvedené nevýhody odstraňuje z velké části spínaný reluktanční elektromotor podle předkládaného řešení, který sestává ze statoru a rotoru. Jeho podstatou je, že stator je tvořen minimálně dvěma paralelními sekcemi, z nichž každá je tvořena kruhovou budicí cívkou, na které je nasazen alespoň jeden magnetický obvod ve tvaru hřebene z magneticky měkkého materiálu. Tangenciální vzdálenost hřebenů je v mezeře mezi statorem a rotorem rovna nejméně jejích tlouštce. Magnetický obvod rotoru je tvořen soustavou hranolů z magneticky měkkého materiálu, které zasahují dovnitř hřebenů a jsou uspořádány po celém obvodu rotoru. Uhlová vzdálenost hřebenů statoru i hranolů rotoru je 2-n/Nz, kde Nz je počet hranolů hřebenů staborů^m&^e^w-The above-mentioned disadvantages are overcome largely by the switched reluctance electric motor according to the present invention, which consists of a stator and a rotor. Its essence is that the stator is formed of at least two parallel sections, each of which is formed by a circular excitation coil, on which at least one magnetic circuit in the form of a comb made of magnetically soft material is mounted. The tangential distance of the ridges in the gap between the stator and the rotor is at least equal to its thickness. The magnetic circuit of the rotor consists of a system of prisms of magnetically soft material which extends inside the ridges and are arranged along the entire periphery of the rotor. The angular distance of the stator ridges and the prisms of the rotor is 2-n / Nz, where Nz is the number of prisms of the stab ridges ^ m & ^ e ^ w-

sekce rotoru jsou vůči sobě pootočeny o úhel β = cc/Ns, kde Ns je počet sekcí <dvě nebo více). ,the rotor sections are rotated relative to each other by an angle β = cc / Ns, where Ns is the number of sections (two or more). ,

r řr ř

- 2 Výhoda uvedeného řešení spočívá ve větším měrném výkonu při použití elektromotoru. V důsledku vytvoření statoru ze sekcí, tvořených kruhovou cívkou a segmentem ve tvaru hřebenu, dochází k poměrně výraznému snížení hmotnosti. V daném případě mají segmenty í cívka více chladicích ploch, což má za následek velmi účinné chlazení.The advantage of said solution lies in the higher specific power when using an electric motor. Due to the formation of the stator from the sections formed by the circular coil and the segment in the form of a comb, the weight is relatively greatly reduced. In this case, the coil segments have multiple cooling surfaces, resulting in a very efficient cooling.

Přehled obrázků na výkresuOverview of the drawings

Konstrukce spínaného reluktančního elektromotoru bude podrobněji popsána pomocí přiloženého výkresu. Obr-1 znázorňuje podélný řez motorem vlevo nahoře, vpravo je uveden schematický pohled na v příčném řezu a vlevo dole pak pohled segment a okamžitou polohu hranolu rotoru.The construction of the switched reluctance electric motor will be described in more detail by means of the attached drawing. Fig. 1 shows a longitudinal section of the engine at the top left, a schematic cross-sectional view of the engine on the right, and a segment view and the current position of the rotor prism in the bottom left.

stator a rotor shora na jedenstator and rotor from above to one

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Stator elektromotoru podle předkládaného řešení sestává minimálně ze dvou sekcí, které se skládají z kruhové cívky 3, která je upevněna pod nosný kruh 2. Na tento kruh 2 je nasazen alespoň jeden magnetický obvod 1 ve tvaru hřebene. V daném případě je zobrazeno pět sekcí. Magnetický obvod rotoru je tvořen soustavou hranolů 4.1.1 až 4-Nz.Ns, kde Nz je počet hranolů v jedné sekci a Ns je počet sekcí, upevněných na nosném válci 5. Těchto soustav je tolik, kolik je sekcí na statoru. Magnetické hranoly rotoru jsou v jednotlivých sekcích upevněny tak, aby vcházely do záběru s magnetickým obvodem statoru 1 postupně, jak je patrno z obr.l vlevo dole.The stator of the electric motor according to the present invention consists of at least two sections, which consist of a circular coil 3 which is fixed below the support ring 2. At least one ridge-shaped magnetic circuit 1 is mounted on this ring 2. In this case, five sections are displayed. The magnetic circuit of the rotor consists of a set of prisms 4.1.1 to 4-Nz.Ns, where Nz is the number of prisms in one section and Ns is the number of sections mounted on the support cylinder 5. These systems are as many as the sections on the stator. The magnetic prisms of the rotor are fixed in the individual sections so that they engage the magnetic circuit of the stator 1 gradually, as shown in FIG.

Magnetický obvod statoru a rotoru je z magneticky měkkého materiálu a je například složen z plechů nebo je vyroben z magneticky měkkého feritu.The magnetic circuit of the stator and rotor is made of a magnetically soft material and is, for example, composed of sheet metal or made of a magnetically soft ferrite.

V daném uspořádání magnetický tok statoru prochází axiálně a radiálně magnetickým obvodem 1, prochází vzduchovou mezerou do magnetického obvodu 4.1.1. pokračuje druhou vzduchovou mezerou zpět do magnetického obvodu staι· <* r toru. Vybuzení magnetického toku obstarává kruhová budicí cívka 3. Froud se do této cívky zapne vždy v okamžiku, kdy hranol 4.1.1 magnetického obvodu rotoru začíná / vstupovat mezí póly 9 statoru 1. Tím dochází k jeho vtahování mezí póly. V okamžiku, kdy je hranol 4.1.1 plně ’ mezi póly 9 statoru, je proud vypnut a rotorový hranolIn a given arrangement, the magnetic flux of the stator passes axially and radially through the magnetic circuit 1, passing through the air gap into the magnetic circuit 4.1.1. continues through the second air gap back to the magnetic circuit of the stator. The excitation of the magnetic flux is provided by the ring excitation coil 3. The froud is always switched on at this moment when the prism 4.1.1 of the rotor magnetic circuit starts / enters between the poles 9 of the stator 1. This pulls it into the poles. When the prism 4.1.1 is fully mezi between the stator poles 9, the current is switched off and the rotor prism

4.1.1 se pohybuje volně dále. V době, kdy je proud nulový a tím i točivý moment dané sekce je nulový, jsou zapnuty jiné sekce, na př. sekce s hranolem 4.1.2 tak, aby výsledný moment celé soustavy byl vždy kladný. To je zabezpečeno vzájemným pootočením sekcí na rotoru a spínáním jejich cívek tak, aby každá cívka byla zapnuta v okamžiku, kdy hranol rotoru vstupuje pod póly statoru. Toto je vidět vlevo dole.Protože každý hřeben magnetického obvodu statoru zabere jen malý úhel obvodu stroje, jak je vidět vpravo nahoře, je výhodné uspořádat více statorových segmentů po obvodu stroje, čímž se výsledný točivý moment vynásobí. Na obrázku jsou tyto segmenty znázorněny dva.4.1.1. At the time when the current is zero and thus the torque of the given section is zero, other sections are switched on, eg the prism section 4.1.2 so that the resulting moment of the whole system is always positive. This is ensured by turning the sections on the rotor relative to each other and switching their coils so that each coil is switched on when the rotor prism enters below the stator poles. This is seen at the bottom left. Since each ridge of the stator magnetic circuit takes up only a small angle of the periphery of the machine, as seen at the top right, it is advantageous to arrange multiple stator segments around the periphery of the machine, thereby multiplying the resulting torque. Two segments are shown in the figure.

Aby točivý moment byl vždy nenulový a kladný, uspořádá se více paralelních sekcí, jak je vidět z podélného řezu na obr.l, kde těchto sekcí je pět. Cím více sekcí, tím jsou menší pulsace výsledného momentu. Protože proudy v sousedních sekcích jsou fázově posunuté a jejich účinky v pólech 9 působí částečně proti sobě, je výsledný magnetický tok ve vnitřních pólech 9 menší než ve jhu 10. Toto umožňuje zmenšit šířku pólů 9, jak je vidět na obr.l a tím ušetřit na hmotnosti stroje.To ensure that the torque is always non-zero and positive, a plurality of parallel sections are arranged, as seen from the longitudinal section in Figure 1, where these sections are five. The more sections, the smaller the momentum pulsations are. Since the currents in the adjacent sections are phase shifted and their effects in the poles 9 partially counteract each other, the resulting magnetic flux in the inner poles 9 is less than in the yoke 10. This makes it possible to reduce the width of the poles 9 as shown in FIG. weight of the machine.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předkládaná konstrukce spínaného reluktancního elektromotoru je všude tam, kde je požadována nízká hmotnost motoru. Vzhledem k tomu, že elektromotor podle předkládaného řešení nemá žádný kluzný kontakt, vykazuje nízkou poruchovost. Regulaci momentu a případně otáček lze provést regulací proudů v cívkách.The present design of a switched reluctance electric motor is wherever a low motor weight is required. Since the electric motor according to the present invention has no sliding contact, it exhibits a low failure rate. Torque and / or speed can be controlled by regulating the coil currents.

Claims

PATENT Ν A R ϋ Κ ¥

A switched reluctance electric motor, comprising a stator and a rotor, characterized in that the stator comprises at least two parallel sections, each comprising a circular excitation coil (3) on which at least one segment (1) of a magnetic circuit and a magnetic circuit are mounted. The rotor consists of a set of prisms C4.1.1, to 4.Nz.Ns> of magnetically soft material, located on the periphery of the rotor, the gap between these prisms on the circumference of the support cylinder C5) must be equal to or greater than their width

The angular distance Ca) of the segments C1) is equal to the angular distance of the prisms of the rotor α = 2tt / Nz, or an integral multiple thereof, where Nz is the number of the prisms of the rotor over the entire circumference of one section / rotor prisms C4. 1.1 to 4-1.Ns) in the individual sections are rotated relative to each other by an angle of O = a / Ns, where Ns is the number of sections.

2. The switched reluctance electric motor of claim 1, wherein the magnetic circuit of the stator and rotor are composed of sheets.

3. The switched reluctance electric motor of claim 1, wherein the magnetic circuit of the stator and rotor are of a soft magnetic material.