EA009822B1 - Gate electric motor - Google Patents
Gate electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- EA009822B1 EA009822B1 EA200701715A EA200701715A EA009822B1 EA 009822 B1 EA009822 B1 EA 009822B1 EA 200701715 A EA200701715 A EA 200701715A EA 200701715 A EA200701715 A EA 200701715A EA 009822 B1 EA009822 B1 EA 009822B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- rotor
- poles
- stator
- permanent magnets
- coils
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2786—Outer rotors
- H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электрическим машинам.The present invention relates to electrical engineering, namely to valve electric machines.
Уровень техникиState of the art
В электрических машинах традиционного исполнения с цилиндрическим ротором и активной зоной преобразования электромеханической энергии, образованной поверхностью магнитопровода ротора и коаксиальной поверхностью магнитопровода статора с распределенной по окружности в пазах магнитопровода фазной обмоткой, одним из недостатков является увеличение габаритной длины машины по сравнению с активной длиной ротора за счет длины вылетов лобовых частей обмотки статора. Другим недостатком указанного типа машин является наличие пазовой зоны магнитопровода статора, которая примерно в два раза уменьшает сечение стали, по которому проходит основной магнитный поток, тем самым ограничивая величину магнитной индукции поля возбуждения из-за насыщения магнитопровода зубцов пазовой зоны. Кроме того, выполнение распределенной обмотки для мощных электрических машин весьма трудоемко, т. к. требует пайки отдельных проводников с последующим нанесением изоляции в труднодоступной зоне предварительно уложенной в пазы обмотки.In traditionally manufactured electric machines with a cylindrical rotor and an electromechanical energy conversion zone formed by the surface of the rotor magnetic circuit and the coaxial surface of the stator magnetic circuit with phase winding distributed around the grooves of the magnetic circuit, one of the drawbacks is an increase in the overall length of the machine compared to the active rotor length due to the length of the departures of the frontal parts of the stator winding. Another disadvantage of this type of machine is the presence of the groove zone of the stator magnetic circuit, which approximately halves the cross-section of steel through which the main magnetic flux passes, thereby limiting the magnitude of the magnetic induction of the field of excitation due to saturation of the magnetic circuit of the teeth of the groove zone. In addition, the implementation of a distributed winding for powerful electric machines is very time-consuming, since it requires the soldering of individual conductors with subsequent application of insulation in a hard-to-reach zone previously laid in the grooves of the winding.
Указанные недостатки в принципе устранены в электрических машинах с сосредоточенной обмоткой на статоре, к которым относятся многофазные машины с явнополюсными статором и ротором, имеющие неравное количество полюсов статора и ротора. В таких машинах, как правило, отсутствует система возбуждения ротора. Характерной особенностью данных машин является путь прохождения магнитного потока статорных катушек поперек ротора по диаметральному направлению, создание электромагнитного момента в каждый момент времени в основном диаметрально противоположными полюсами статора.These drawbacks are, in principle, eliminated in electric machines with a concentrated winding on the stator, which include multiphase machines with an explicit pole stator and rotor, having an unequal number of stator and rotor poles. In such machines, as a rule, there is no rotor excitation system. A characteristic feature of these machines is the path of passage of the magnetic flux of the stator coils across the rotor in the diametrical direction, the creation of the electromagnetic moment at each moment of time is basically diametrically opposite poles of the stator.
В патенте И8 6949856 описана аналогичная многофазная электрическая машина, имеющая сосредоточенные катушки на статоре. Известная электрическая машина содержит явнополюсный цилиндрический ротор с четным числом полюсов и системой возбуждения и явнополюсный статор, расположенный коаксиально с ротором. Система возбуждения создает в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах противоположно. Число полюсов статора не равно числу полюсов ротора, а электрическое подключение катушек статора стандартно для трёхфазных электрических машин. Соседние по окружности катушки статора соединены последовательно, что приводит к уменьшению суммарного электромагнитного момента машины. Система возбуждения ротора выполнена на основе радиально намагниченных постоянных магнитов, что не позволяет получить достаточно большую индукцию магнитного поля в зазоре между ротором и статором.Patent I8 6949856 describes a similar multiphase electric machine having lumped coils on a stator. The known electric machine contains an explicitly polar cylindrical rotor with an even number of poles and an excitation system, and an explicitly polar stator located coaxially with the rotor. The excitation system creates a magnetic flux at the poles of the rotor, the direction of which is opposite in any adjacent poles. The number of stator poles is not equal to the number of rotor poles, and the electrical connection of the stator coils is standard for three-phase electric machines. The stator coils adjacent to the circumference are connected in series, which leads to a decrease in the total electromagnetic moment of the machine. The rotor excitation system is based on radially magnetized permanent magnets, which does not allow to obtain a sufficiently large magnetic field induction in the gap between the rotor and the stator.
В некоторых предложениях, из которых наиболее близким к заявленному является решение, описанное в патенте И8 6917133, предлагается конфигурация постоянных магнитов в форме угла с раствором сторон, обращенных к рабочему воздушному зазору. В этих машинах железо магнитопровода ротора является одновременно конструктивным элементом для закрепления постоянных магнитов, запрессованных в вырубленные в листах железа ротора полости. По этой причине в роторе имеются замкнутые участки магнитопровода вокруг каждого постоянного магнита, по которым магнитный поток замыкается как между противоположными (Ν и 8) полюсами самого магнита, так и между соседними противоположными (Ν и 8) полюсами ротора внутри самого ротора. Таким образом, магнитопроводящие участки ротора, шунтирующие противоположные полюса самих постоянных магнитов и соседние противоположные полюса ротора внутри самого ротора, являются одним из основных недостатков данного типа машин; основной магнитный поток между ротором и статором, обуславливающий нормальное функционирование электрической машины, не будет замыкаться через статор до тех пор, пока эти участки ротора не насытятся потоками рассеяния до такой степени, что их сопротивление не станет соизмеримым с сопротивлением основному потоку через рабочий зазор. Исходя из этого основная часть патентных предложений связана с попытками уменьшить данные потоки рассеяния.In some proposals, of which the solution closest to the one claimed is described in I8 patent 6917133, a permanent magnet configuration is proposed in the form of an angle with a solution of the sides facing the working air gap. In these machines, the iron of the rotor magnetic circuit is at the same time a structural element for fixing the permanent magnets pressed into cavities cut into the sheets of iron of the rotor. For this reason, the rotor has closed sections of the magnetic circuit around each permanent magnet, along which the magnetic flux is closed both between opposite (Ν and 8) poles of the magnet itself, and between adjacent opposite (Ν and 8) poles of the rotor inside the rotor itself. Thus, the magnetically conducting sections of the rotor shunting the opposite poles of the permanent magnets themselves and adjacent opposite poles of the rotor inside the rotor itself are one of the main disadvantages of this type of machine; the main magnetic flux between the rotor and the stator, which determines the normal functioning of the electric machine, will not be closed through the stator until these sections of the rotor are saturated with scattering fluxes to such an extent that their resistance becomes comparable with the resistance to the main stream through the working gap. Based on this, the bulk of patent applications relates to attempts to reduce these scattering fluxes.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача настоящего изобретения состоит в создании электрической машины, более простой в конструктивном исполнении, в которой устранены указанные недостатки и обеспечен технический результат, заключающийся в увеличении электромагнитного момента и уменьшении амплитуды пульсирующего электромагнитного момента, а также ротора для такой машины.The objective of the present invention is to create an electric machine, simpler in design, which eliminates these disadvantages and provides a technical result, which consists in increasing the electromagnetic moment and reducing the amplitude of the pulsating electromagnetic moment, as well as the rotor for such a machine.
Для этой цели предлагается вентильная электрическая машина, содержащая явнополюсный ротор с четным числом полюсов и системой возбуждения, образованной постоянными магнитами и создающей в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах ротора противоположно, при этом система возбуждения каждого полюса ротора выполнена из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором, и явнополюсный статор, число полюсов которого отлично от числа полюсов ротора, причем каждый полюс статора окружен идентичной катушкой, т. е. статор имеет сосредоточенную обмотку.For this purpose, a valve electric machine is proposed, containing an explicitly polar rotor with an even number of poles and an excitation system formed by permanent magnets and creating a magnetic flux at the poles of the rotor, the direction of which is opposite in any adjacent poles of the rotor, while the excitation system of each rotor pole is made of two constant magnets located relative to each other at an angle facing the apex from the working gap between the rotor and the stator, and an explicit pole stator, the number of poles of which different from the number of poles of the rotor, and each pole of the stator is surrounded by an identical coil, i.e., the stator has a concentrated winding.
Соотношение чисел полюсов ротора и статора определяется следующим образом. Задается число фаз машины т. Им соответствуют т подряд идущих полюсов статора. Поскольку каждый полюс статораThe ratio of the numbers of poles of the rotor and stator is determined as follows. The number of phases of the machine m is set. They correspond to m consecutive stator poles. Since each pole of the stator
- 1 009822 окружен ровно одной катушкой, то эти катушки и будут представлять фазы машины. Затем выбирается число полюсов ротора п, которые будут взаимодействовать с сектором, образованным ранее выбранным числом т подряд идущих полюсов статора. Это число п должно быть целым, и не иметь общих делителей с числом фаз т. Затем выбирается количество групп катушек или, что то же самое, количество групп полюсов статора (ротора) р таким образом, чтобы общее число полюсов ротора Νρ = пр было четным.- 1 009822 is surrounded by exactly one coil, these coils will represent the phases of the machine. Then, the number of poles of the rotor n is selected, which will interact with the sector formed by the previously selected number m of consecutive stator poles. This number n must be integer, and not have common divisors with the number of phases m. Then the number of coil groups or, which is the same, the number of stator (rotor) pole groups p is chosen so that the total number of rotor poles Ν ρ = pr is even.
Соответственно, изобретение предлагает объединение последовательно расположенных катушек статора в идентичные группы таким образом, чтобы все катушки каждой группы принадлежали к разным фазам, а полярности полюсов статора, создаваемые катушками каждой группы, чередовались. Последнее достигается за счет изменения направления тока на противоположное в соседних катушках внутри каждой группы.Accordingly, the invention proposes combining successively arranged stator coils into identical groups so that all coils of each group belong to different phases, and the polarities of the stator poles created by the coils of each group are alternated. The latter is achieved by reversing the direction of the current in adjacent coils within each group.
Идентичность магнитного состояния групп катушек статора определяется двумя факторами: идентичностью взаимного расположения полюсов ротора и статора в пределах каждой группы катушек статора, и выбором направления тока в катушках одноименных фаз разных групп, в то время как по величине токи одноименных фаз в разных группах равны.The identity of the magnetic state of the groups of stator coils is determined by two factors: the identity of the relative positions of the poles of the rotor and stator within each group of stator coils, and the choice of the direction of the current in the coils of the same phases of different groups, while the magnitude of the currents of the same phases in different groups are equal.
Для выполнения второго условия используются следующие правила выбора направления токов в идентичных фазах соседних групп.To fulfill the second condition, the following rules are used to select the direction of currents in identical phases of neighboring groups.
Если количество полюсов ротора п, взаимодействующих с одной группой катушек статора, является четным, то магнитные потоки поля в одинаковых катушках разных групп равны по знаку, направления тока в таких катушках совпадают, следовательно обращенные к ротору полярности полюсов статора, создаваемые этими катушками, одноименны.If the number of poles of the rotor n interacting with one group of stator coils is even, then the magnetic fluxes of the fields in the same coils of different groups are identical in sign, the current directions in such coils coincide, therefore the polarity of the stator poles created by these coils facing the rotor is of the same name.
Если же количество полюсов ротора п, взаимодействующих с одной группой катушек статора, является нечетным, то магнитные потоки поля в одинаковых катушках соседних групп противоположны по знаку. В этом случае для идентичности магнитного состояния токи в одинаковых катушках соседних групп должны быть противоположны по знаку, чтобы полярности полюсов статора, создаваемые этими катушками, были разноименны.If the number of rotor poles n interacting with one group of stator coils is odd, then the magnetic fluxes of the field in identical coils of neighboring groups are opposite in sign. In this case, for the magnetic state to be identical, the currents in identical coils of neighboring groups must be opposite in sign so that the polarities of the stator poles created by these coils are different.
Подобный выбор соотношения чисел полюсов ротора и статора можно обосновать в предположении синусоидальности распределения магнитного поля исходя из следующих выражений:A similar choice of the ratio of the numbers of poles of the rotor and stator can be justified assuming a sinusoidal distribution of the magnetic field based on the following expressions:
и, = {/0 З1п(й)(/ - μ)) = ио 8ΐη(а>( -φ.),u, = (/ 0 3nn (d) (/ - μ)) = and o 8n (a> (-φ.),
ω ®мех , ( 2^-1)ω ®mech, ( 2 ^ -1)
Ν, φί = = ——#(/-1), где ί - номер катушки, Ν, φ ί = = - # (/ - 1), where the t - coil number
Ио - амплитуда напряжения, и1 - напряжение на катушке с номером ί, £ мех - механическая частота, ω - электрическая частота,Io is the voltage amplitude, and 1 is the voltage on the coil with the number ί, £ mech is the mechanical frequency, ω is the electric frequency,
Т - электрический период, <вмех - циклическая механическая частота,T - electric period, <in the fur - cyclic mechanical frequency,
Νρ - число полюсов ротора,Ν ρ is the number of poles of the rotor,
Νο - число полюсов статора, ΐ1 - время сдвига полюса ротора от первого полюса статора до полюса с номером ί, φ1 - электрический сдвиг фазы напряжения на катушке с номером ί.Ν ο is the number of stator poles, ΐ 1 is the rotor pole shift time from the first stator pole to the pole with number ί, φ 1 is the electric phase shift of the voltage on the coil with number ί.
Пользуясь приведенными соотношениями, нужно определить, какие катушки будут синфазными, т.е. у каких катушек разность фаз напряжения будет кратна π радианам или, что то же самое, 180 электрическим градусам. Разность номеров этих катушек можно определить следующим образом:Using the above relations, it is necessary to determine which coils will be in-phase, i.e. on which coils the voltage phase difference will be a multiple of π radians or, equivalently, 180 electrical degrees. The difference in numbers between these coils can be determined as follows:
- 2 009822 φί —φ, =π{ϊ-\')—-π{}-\')—-η{ϊ-/)— = як,к = 0,1,2,3..., отсюда Ν( Ν. Ν.- 2 009822 φ ί -φ, = π {ϊ - \ ') - π {} - \') - η {ϊ - /) - = yak, k = 0,1,2,3 ... from here Ν ( Ν. Ν.
Ν„ (ί-;ν = Μ = 0,1,2,3...Ν „(ί-; ν = Μ = 0,1,2,3 ...
Ν<: Ν <:
Поскольку Νρ = ηρ, а Λ', = тр, то (ί - /) А = к,к = 0,1,2,3,..Since Ν ρ = ηρ, and Λ '= tr, then (ί - /) A = k, k = 0,1,2,3, ..
тt
Если числа т и η не имеют общих делителей, то синфазными будут катушки с разницей номеров, равной т, т.е. катушки с номерами ί, ί + т +1, ί + 2т + 1 и так далее, в зависимости от числа групп катушек статора. Если же общий делитель у чисел т и η имеется, то внутри группы также появятся синфазные катушки. В самом деле, пусть т = т18, η = Щ8, где 8 - целое число больше единицы. Тогда синфазными будут катушки с разницей номеров, равной т1. Поскольку т1 < т, то эти катушки будут принадлежать одной группе.If the numbers m and η do not have common divisors, then coils with a difference of numbers equal to m will be in-phase. coils with numbers ί, ί + t +1, ί + 2t + 1, and so on, depending on the number of groups of stator coils. If the numbers m and η have a common factor, then in-phase coils will also appear inside the group. In fact, let m = m 1 8, η = Щ8, where 8 is an integer greater than one. Then coils with a difference of numbers equal to t 1 will be in-phase. Since m 1 <m, then these coils will belong to one group.
Из выражения (!-])- = к,к =0,1,2,3...From the expression (! -]) - = k, k = 0,1,2,3 ...
т следует также, каким образом должны чередоваться полярности полюсов статора, окруженных идентичными катушками соседних групп. Для таких катушек разница номеров составляет т, и разность фаз будет равна η·180 электрических градусов. Если η четно, то эта разница кратна 360 электрических градусов, т.е. идентичные катушки находятся в фазе, и полярности полюсов статора совпадают, а если нечетно, идентичные катушки находятся в противофазе, и полярности полюсов статора противоположны.It also follows how the polarities of the stator poles should be alternated, surrounded by identical coils of neighboring groups. For such coils, the difference in numbers is t, and the phase difference will be η · 180 electrical degrees. If η is even, then this difference is a multiple of 360 electrical degrees, i.e. identical coils are in phase, and the polarities of the stator poles are the same, and if odd, identical coils are out of phase, and the polarities of the stator poles are opposite.
Видно, что при данном выборе соотношения числа полюсов ротора и статора все фазы внутри группы будут различны, и по окружности статора будет иметься р идентичных групп катушек статора.It is seen that with this choice of the ratio of the number of poles of the rotor and stator, all phases within the group will be different, and there will be p identical groups of stator coils around the stator circumference.
Катушки статора, принадлежащие к одной фазе, могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно в зависимости от нужд конкретной реализации.Stator coils belonging to one phase can be connected either in series or in parallel, depending on the needs of a particular implementation.
За счет принадлежности катушек каждой группы различным фазам имеет место сдвиг фаз, и гармоники пульсирующего магнитного момента каждой из фаз складываются таким образом, что в результирующем пульсирующем моменте остаются только гармоники высших порядков, амплитуда которых достаточно мала, а нулевые гармоники момента складываются, образуя постоянный вращающий момент. Таким образом, уменьшается амплитуда пульсирующего электромагнитного момента.Due to the belonging of the coils of each group to different phases, a phase shift occurs, and the harmonics of the pulsating magnetic moment of each phase are added so that only higher-order harmonics remain in the resulting pulsating moment, whose amplitude is small enough, and the zero moment harmonics add up, forming a constant rotational moment. Thus, the amplitude of the pulsating electromagnetic moment decreases.
Система питания данной машины должна обеспечить протекание в фазах симметричной знакопеременной многофазной системы токов. Реализации системы питания могут быть различными, например, это может быть вентильный преобразователь.The power supply system of this machine must ensure the flow in phases of a symmetric alternating multiphase system of currents. Implementations of the power system can be different, for example, it can be a valve converter.
Изложенные признаки не ограничивают осуществление заявленного изобретения только в качестве электрического двигателя или генератора тока с цилиндрическим ротором, расположенным коаксиально со статором. Вполне возможно также осуществление данной машины как линейного электрического двигателя.The foregoing features do not limit the implementation of the claimed invention only as an electric motor or current generator with a cylindrical rotor located coaxially with the stator. It is also possible to implement this machine as a linear electric motor.
Для увеличения электромагнитного момента необходимо задействовать в каждый момент времени по возможности все полюса статора, а не только диаметрально противоположные, как в известных решениях. Для достижения этого необходимо, чтобы магнитный поток каждого полюса ротора взаимодействовал только с ближайшими к нему полюсами статора, что обеспечивает максимальную амплитуду магнитного поля.To increase the electromagnetic moment, it is necessary to use at every moment of time all possible poles of the stator, and not just diametrically opposite ones, as in the known solutions. To achieve this, it is necessary that the magnetic flux of each pole of the rotor interacts only with the stator poles nearest to it, which ensures the maximum amplitude of the magnetic field.
Система возбуждения ротора может выполняться на основе постоянных магнитов, размещенных в радиальных разрезах магнитопровода ротора. Однако из-за неравенства числа полюсов ротора и статора возникает азимутальная вариация магнитного сопротивления с кратной этой разности полюсов периодичностью, обуславливающая пульсацию магнитных потоков рассеяния на удаленной от рабочего зазора стороне ротора.The rotor excitation system can be performed on the basis of permanent magnets located in radial sections of the rotor magnetic circuit. However, due to the inequality of the number of poles of the rotor and stator, an azimuthal variation of the magnetic resistance arises with a frequency that is a multiple of this difference of the poles, causing pulsation of the magnetic fluxes of scattering on the side of the rotor remote from the working gap.
Для уменьшения магнитных потоков рассеяния и их пульсации на удаленной от рабочего зазора стороне ротора предлагается блок постоянных магнитов каждого полюса ротора выполнить из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором. Постоянные магниты каждого полюса, по существу, соприкасаются ребрами однополярных граней, при этом угол между постоянными магнитами составляет порядка девяноста градусов, а участки ротора, примыкающие к граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности и обращенным от рабочего зазора, а также участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, выполнены из немагнитного материала. Как следует из результатов, полученных в результате численного моделирования, а также предыдущего опыта участкиTo reduce the magnetic fluxes of scattering and their pulsation on the side of the rotor remote from the working gap, it is proposed that the block of permanent magnets of each pole of the rotor be made of two permanent magnets located relative to each other at an angle facing the apex of the working gap between the rotor and the stator. The permanent magnets of each pole are essentially in contact with the ribs of unipolar faces, the angle between the permanent magnets being about ninety degrees, and the sections of the rotor adjacent to the faces of the permanent magnets parallel to the direction of magnetization and facing away from the working gap, as well as sections of the rotor between adjacent poles rotors adjacent to the faces of the permanent magnets facing the working gap parallel to the direction of magnetization are made of non-magnetic material. As follows from the results obtained as a result of numerical modeling, as well as previous experience plots
- 3 009822 ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, предпочтительно имеют со стороны рабочего зазора глубину порядка удвоенной толщины постоянных магнитов. Такое выполнение обеспечивает исключение вокруг каждого постоянного магнита замкнутых участков магнитопровода, шунтирующих противоположные полюса самих постоянных магнитов, и участков магнитопровода, шунтирующих противоположные соседние полюса ротора внутри магнитной системы самого ротора. В результате увеличивается магнитное сопротивление потокам рассеяния как между противоположными (Ν и 3) полюсами самих постоянных магнитов, так и между противоположными (Ν и 3) соседними полюсами ротора внутри магнитной системы самого ротора. Полярности любых соседних полюсов ротора при этом остаются противоположными, а участки магнитопровода ротора, расположенные с наружной по отношению к воздушному зазору стороны от постоянных магнитов, имеют непрерывный контур вдоль силового бандажного цилиндра толщиной, не превышающей толщину насыщения магнитопровода ротора потоками рассеяния, т.е. не более единиц процентов радиальной толщины активной зоны ротора; в контуре магнитопровода ротора вдоль силового бандажного цилиндра допускаются разрывы, ширина которых не превосходит наименьший радиальный размер магнитопровода, поскольку под действием центробежных сил возможно некоторое увеличение радиуса ротора и длины его окружности.- 3 009822 rotors between adjacent poles of the rotor adjacent to the faces of the permanent magnets facing the working gap parallel to the direction of magnetization, preferably have a depth of the order of twice the thickness of the permanent magnets on the side of the working gap. This embodiment ensures the exclusion around each permanent magnet of closed sections of the magnetic circuit, shunting the opposite poles of the permanent magnets themselves, and sections of the magnetic circuit, shunting the opposite adjacent poles of the rotor inside the magnetic system of the rotor itself. As a result, the magnetic resistance increases to the scattering fluxes both between opposite (Ν and 3) poles of the permanent magnets themselves, and between opposite (Ν and 3) neighboring poles of the rotor inside the magnetic system of the rotor itself. In this case, the polarities of any adjacent rotor poles remain opposite, and the sections of the rotor magnetic circuit located on the side external to the air gap from the permanent magnets have a continuous contour along the power retaining cylinder with a thickness not exceeding the saturation thickness of the rotor magnetic circuit with scattering fluxes, i.e. not more than units of percent of the radial thickness of the rotor core; discontinuities are allowed in the circuit of the rotor magnetic circuit along the power retaining cylinder, the width of which does not exceed the smallest radial size of the magnetic circuit, since under the action of centrifugal forces a slight increase in the radius of the rotor and its circumference is possible.
Подобное выполнение магнитной системы ротора обеспечивает увеличение электромагнитного момента, достигаемое за счет задействования в каждый момент времени по возможности всех полюсов машины, когда магнитный поток каждого полюса ротора взаимодействует только с ближайшими к нему полюсами статора, обеспечивая локализацию магнитного потока и увеличение амплитуды магнитного поля в рабочем зазоре. Дополнительно такая конструкция обеспечивает дополнительное увеличение электромагнитного момента за счет концентрации магнитного потока в полюсах ротора, обусловленной конфигурацией постоянных магнитов под углом между их рабочими гранями порядка девяноста градусов. Постоянные магниты, практически соприкасающиеся по длине ротора однополярными гранями, образуют конфигурацию, уменьшающую поток рассеяния с внешней по отношению к рабочему зазору стороны ротора и обусловленные ими потери в зоне силового бандажного цилиндра ротора.Such a design of the rotor magnetic system provides an increase in the electromagnetic moment, achieved by engaging at all times the poles of the machine whenever possible, when the magnetic flux of each rotor pole interacts only with the stator poles closest to it, providing localization of the magnetic flux and increasing the amplitude of the magnetic field in the working the gap. Additionally, this design provides an additional increase in electromagnetic moment due to the concentration of magnetic flux in the poles of the rotor, due to the configuration of permanent magnets at an angle between their working faces of the order of ninety degrees. Permanent magnets, practically touching along the length of the rotor with unipolar faces, form a configuration that reduces the scattering flux from the side of the rotor external to the working gap and the losses resulting from them in the area of the rotor retaining cylinder.
Предпочтительно участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, представляют собой полости, заполненные воздухом.Preferably, the rotor portions between adjacent rotor poles adjacent to the faces of the permanent magnets facing the working gap parallel to the direction of magnetization are cavities filled with air.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлен пример осуществления электрической машины с обращенной геометрией, когда ротор расположен коаксиально со статором снаружи статора.In FIG. 1 shows an example embodiment of an electric machine with reversed geometry when the rotor is coaxial with the stator outside the stator.
На фиг. 2 представлена типичная картина магнитного поля в электрической машине, соответствующей примеру на фиг. 1.In FIG. 2 shows a typical picture of a magnetic field in an electric machine, corresponding to the example in FIG. one.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг. 1 представлен пример осуществления многофазной электрической машины с цилиндрическим ротором 2, расположенным снаружи статора 1. Магнитная система статора 1 состоит из двух групп 7а и 7б катушек статора, всего имеется двенадцать полюсов 3 статора, равномерно расположенных по окружности статора 1 и объединенных общим магнитопроводом - спинкой статора 8. Каждый из этих полюсов окружен катушкой статорной обмотки 7, то есть статор является явнополюсным. Все катушки 7 выполнены идентичными. Число различных фаз в данном осуществлении электрической машины равно шести.In FIG. 1 shows an example of a multiphase electric machine with a cylindrical rotor 2 located outside the stator 1. The magnetic system of the stator 1 consists of two groups 7a and 7b of stator coils, in total there are twelve poles 3 of the stator, evenly spaced around the circumference of the stator 1 and united by a common magnetic circuit - the back stator 8. Each of these poles is surrounded by a coil of stator winding 7, that is, the stator is clearly pole. All coils 7 are made identical. The number of different phases in this embodiment of an electric machine is six.
Катушки статора одноименных фаз можно соединить как последовательно, так и параллельно с учетом соблюдения полярности тока в катушках.The stator coils of the same phases can be connected both in series and in parallel, taking into account the polarity of the current in the coils.
Ротор 2 машины состоит из силовой конструкции 9, на которой крепится магнитная система, состоящая из полюсов 4 ротора и постоянных магнитов 6 системы возбуждения. Силовая конструкция обеспечивает удержание центробежных сил, воздействующих на магнитную систему ротора, и передачу вращающего момента на вал машины. Постоянные магниты 6 размещены в межполюсных разрезах 5 ротора, причем каждая пара постоянных магнитов симметрична относительно радиальной оси своего полюса, имея на этой оси точку сопряжения практически соприкасающихся по длине машины ребер однополярных граней и угол между этими гранями порядка девяноста градусов, при этом полярности любых соседних полюсов ротора противоположны.The rotor 2 of the machine consists of a power structure 9, on which a magnetic system is mounted, consisting of poles 4 of the rotor and permanent magnets 6 of the excitation system. The power structure ensures the retention of centrifugal forces acting on the rotor magnetic system and the transmission of torque to the machine shaft. Permanent magnets 6 are placed in the interpolar sections of the rotor 5, each pair of permanent magnets being symmetrical about the radial axis of its pole, having on this axis the conjugation point of the ribs of unipolar faces practically touching along the length of the machine and the angle between these faces of the order of ninety degrees, with the polarity of any neighboring the rotor poles are opposite.
На фиг. 2 приведена картина магнитного поля в заявленной машине в некоторый произвольно выбранный момент времени. Наглядно проиллюстрировано отсутствие магнитного потока между полюсами статора, окруженными катушками одноименных фаз различных групп, в данном случае между диаметрально противоположными полюсами, а также отсутствие магнитного потока рассеяния в области сопряжения постоянных магнитов в зоне силового бандажного цилиндра ротора.In FIG. 2 shows a picture of the magnetic field in the claimed machine at some arbitrarily selected instant. The absence of a magnetic flux between the stator poles surrounded by coils of the same phases of different groups, in this case between diametrically opposite poles, as well as the absence of a scattering magnetic flux in the area of coupling of permanent magnets in the area of the rotor power retaining cylinder is clearly illustrated.
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200701715A EA009822B1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Gate electric motor |
| PCT/EA2008/000004 WO2008148398A1 (en) | 2007-06-04 | 2008-04-18 | Valve-type electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200701715A EA009822B1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Gate electric motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200701715A1 EA200701715A1 (en) | 2008-04-28 |
| EA009822B1 true EA009822B1 (en) | 2008-04-28 |
Family
ID=40093206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200701715A EA009822B1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Gate electric motor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA009822B1 (en) |
| WO (1) | WO2008148398A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA014511B1 (en) * | 2010-04-07 | 2010-12-30 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Русский Электропривод" | Electrical machine |
| RU2537966C2 (en) * | 2012-12-14 | 2015-01-10 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Submerged motor rotor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2522021B (en) * | 2014-01-08 | 2018-02-07 | Protean Electric Ltd | A rotor for an electric motor or generator |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1243064A1 (en) * | 1984-03-06 | 1986-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения | Rotor of electric machine |
| US4689973A (en) * | 1979-09-21 | 1987-09-01 | General Electric Company | Laundry machine drive |
| SU1356139A1 (en) * | 1983-08-11 | 1987-11-30 | Рижский Электромеханический Завод Производственного Объединения "Радиотехника" | D.c.linear motor |
| RU2143777C1 (en) * | 1998-10-06 | 1999-12-27 | Закрытое Акционерное Общество Проектно-Производственно-Технологическая Фирма "ЭЛМА-Ко" | Contactless permanent-magnet machine |
| WO2005117235A1 (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Abb Oy | Rotor for an electric machine |
| WO2006025444A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Asmo Co., Ltd. | Motor |
| RU53828U1 (en) * | 2005-05-03 | 2006-05-27 | Новосибирский государственный технический университет | MULTIPLE MAGNETIC ELECTRIC MACHINE |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1115172A1 (en) * | 1983-05-20 | 1984-09-23 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения | Field structure for electric machine |
| US6909216B2 (en) * | 2002-05-29 | 2005-06-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Motor generator |
| RU2316103C2 (en) * | 2005-07-14 | 2008-01-27 | "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") | Magnetic system of rotor |
-
2007
- 2007-06-04 EA EA200701715A patent/EA009822B1/en not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-04-18 WO PCT/EA2008/000004 patent/WO2008148398A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4689973A (en) * | 1979-09-21 | 1987-09-01 | General Electric Company | Laundry machine drive |
| SU1356139A1 (en) * | 1983-08-11 | 1987-11-30 | Рижский Электромеханический Завод Производственного Объединения "Радиотехника" | D.c.linear motor |
| SU1243064A1 (en) * | 1984-03-06 | 1986-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения | Rotor of electric machine |
| RU2143777C1 (en) * | 1998-10-06 | 1999-12-27 | Закрытое Акционерное Общество Проектно-Производственно-Технологическая Фирма "ЭЛМА-Ко" | Contactless permanent-magnet machine |
| WO2005117235A1 (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Abb Oy | Rotor for an electric machine |
| WO2006025444A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Asmo Co., Ltd. | Motor |
| RU53828U1 (en) * | 2005-05-03 | 2006-05-27 | Новосибирский государственный технический университет | MULTIPLE MAGNETIC ELECTRIC MACHINE |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA014511B1 (en) * | 2010-04-07 | 2010-12-30 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Русский Электропривод" | Electrical machine |
| WO2011124232A1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Русский Электропривод" | Electrical machine |
| RU2537966C2 (en) * | 2012-12-14 | 2015-01-10 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Submerged motor rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200701715A1 (en) | 2008-04-28 |
| WO2008148398A1 (en) | 2008-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109309414B (en) | Rotor structure, asynchronous starting synchronous reluctance motor and compressor | |
| US9419483B2 (en) | DC electric motor/generator with enhanced permanent magnet flux densities | |
| JP5719369B2 (en) | Multiphase stator device | |
| US10749390B2 (en) | Line-start synchronous reluctance motor with improved performance | |
| CN109687616B (en) | Novel permanent magnet magnetism-assisted synchronous reluctance motor | |
| US9362789B2 (en) | Magnetic field-modulated transverse flux multiphase permanent magnet motor | |
| CN105958763A (en) | Partitioned stator type hybrid excitation motor | |
| RU2541513C2 (en) | Synchronous machine with anisotropic magnetic conductivity of rotor | |
| RU2494520C2 (en) | Electromagnetic generator | |
| JP2008067561A (en) | Permanent-magnet electromotor | |
| RU2437201C1 (en) | Non-contact electric machine with axial excitation | |
| EA009822B1 (en) | Gate electric motor | |
| RU2524144C2 (en) | Single-phase electrical machine | |
| RU2006106463A (en) | ROTARY MACHINE AND ELECTROMAGNETIC MACHINE | |
| US20220085674A1 (en) | Rotary electric machine | |
| EP4068573A1 (en) | A cogging electric machine and a method of operating the cogging electric machine | |
| US1160087A (en) | Dynamo-electric machine. | |
| JPWO2011089797A1 (en) | Rotor, rotating electric machine and generator using the same | |
| RU2393615C1 (en) | Single-phase contact-free electromagnetic generator | |
| CN111740515B (en) | Rotor modular hybrid excitation switched reluctance motor | |
| CN108155775A (en) | A kind of double permanent magnetism mixing excitation switch magnetic linkage straight line motors of asymmetry double-flanged end | |
| EA008613B1 (en) | Polyphase electrical machine | |
| RU2526846C2 (en) | Brushless electric machine | |
| RU2771993C2 (en) | Electric machine with rotor created according to halbach scheme | |
| RU2704491C1 (en) | Synchronous electric motor with magnetic reduction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ RU |