EA040717B1

EA040717B1 - ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: EA040717B1
Application number: EA201992505
Authority: EA
Inventors: Алехандро Боско
Original assignee: Алехандро Боско
Priority date: 2017-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2022-07-20

Description

Настоящее изобретение направлено на создание электродвигателя с электромагнитными свойствами, улучшенными за счет использования новой схемы обмотки, которая снижает напряжение электрического тока, который вырабатывает указанная обмотка, и которая снижает сопротивление и индуктивность указанной обмотки во время работы. Это позволяет увеличивать производительность электродвигателя путем перевода его крутящего момента и частоты вращения и, следовательно, удельной мощности на более высокие уровни по сравнению со стандартным двигателем, использующим такой же источник питания, но не имеющим какого-либо усилителя мощности или каких-либо дополнительных компонентов. Поэтому возможность увеличения удельной мощности приводит к уменьшению размера и стоимости. В дополнение к вышеописанным особенностям в предложенном электродвигателе использован стандартный процесс изготовления, что делает его готовым к внедрению в промышленности. Настоящее изобретение также направлено на создание электродвигателя с возможностью резервирования, которая позволяет продолжать работать с последующим снижением мощности; даже в случае отказа в работе одного из компонентов в фазе указанный электродвигатель все равно будет выдавать мощность, достаточную для избежания катастрофического уровня высокой доли вероятности. Настоящее изобретение будет объяснено ниже более подробно со ссылками на чертежи, иллюстрирующие варианты осуществления настоящего изобретения, но не ограничивающие настоящее изобретение.The present invention is directed to a motor with electromagnetic properties improved by using a novel winding circuit which reduces the voltage of the electric current that said winding produces and which reduces the resistance and inductance of said winding during operation. This allows the performance of the motor to be increased by bringing its torque and speed, and hence the power density, to higher levels than a standard motor using the same power supply but without any power amplifier or any additional components. Therefore, the possibility of increasing the power density leads to a reduction in size and cost. In addition to the features described above, the proposed motor uses a standard manufacturing process, making it ready for industrial deployment. The present invention also aims to provide a redundant motor that allows continued operation with subsequent power reduction; even if one of the components in a phase fails, said motor will still deliver enough power to avoid a catastrophic high probability level. The present invention will be explained below in more detail with reference to the drawings illustrating embodiments of the present invention without limiting the present invention.

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к электродвигателю, в частности к электродивигателю с улучшенными рабочими характеристиками и функциональными возможностями.The present invention relates to an electric motor, in particular to an electric motor with improved performance and functionality.

Уровень техникиState of the art

Недавно были представлены усовершенствования современных электродвигателей и систем привода, внедренные отраслями электромобилей, переносного машинного оборудования, игрушек и т.д., которые испытывают потребность в более дешевых и обладающих более высокими эксплуатационными характеристиками устройствах. Подходы к обеспечению такого повышения энергии и производительности ведут к основным достижениям в области хранения и распределении энергия, а также к улучшению использования энергии устройствами. Непрекращающиеся усилия и достижения ученых в применении новейших передовых технологий в оборудовании и программном обеспечении электроники, материалах, технологиях и архитектуре позволяют точно управлять использованием и преобразованием электричества во всех упомянутых отраслях, но в результате эти решения дорогостоящие и скорее всего сложные. Результаты этих усилий по-прежнему не оправдывают ожидания промышленности касательно мощности. Существуют также особые представления по поводу реализации электродвигателей в областях применения, требующих специальной возможности резервирования для безопасного продолжения работы даже в условиях частичного отказа, которые не удовлетворяются современными электродвигателями. Это расхождение между потребностями рыночных отраслей и тем, что действительно предлагает технология, оставляет место для усовершенствования. В данной области были обнаружены различные документы известного уровня техники, основанные на методе изменения архитектуры обмотки для модифицирования или улучшения определенных характеристик электродвигателя-генератора.Recently, improvements in modern electric motors and drive systems have been introduced by the electric vehicle, portable machinery, toy, etc. industries, which are in need of cheaper and higher performance devices. Approaches to provide these energy and performance improvements are leading to major advances in energy storage and distribution, as well as improved energy utilization by devices. The ongoing efforts and achievements of scientists in applying the latest advanced technologies in electronics hardware and software, materials, technologies and architecture allow precise control of the use and transformation of electricity in all the industries mentioned, but as a result these solutions are costly and most likely complex. The results of these efforts continue to fall short of industry expectations for power. There are also special considerations regarding the implementation of electric motors in applications that require a special redundancy capability to safely continue operation even under partial failure conditions, which are not satisfied with modern electric motors. This discrepancy between the needs of market industries and what the technology actually offers leaves room for improvement. Various prior art documents have been found in the art based on a method of changing the winding architecture to modify or improve certain characteristics of a motor generator.

Во-первых, в патенте JP H0622486 A главная идея изобретения заключается в повышении тока возбуждения через двигатель и, точнее говоря, в выравнивании этого тока через фазу во время ее нормального функционирования.First, in JP H0622486 A, the main idea of the invention is to increase the excitation current through the motor and, more precisely, to equalize this current through the phase during its normal operation.

Аналогичным образом, но с использованием другого подхода патент US 2014/0210297 А1 относится к получению выгоды от использования множества полюсов статора для одной фазы, сгруппированных в последовательные явные полюсы, где центральные полюсы полностью возбуждаются фазой, тогда как наружные полюсы группы перекрываются с катушками соседних фаз и в некоторых случаях сокращены в количестве витков провода катушки для борьбы с неравномерностью крутящего момента двигателя и сглаживания ее. Цель патента DE 10213743 А1 состоит в улучшении статора электродвигателя, чтобы можно было добиться возможности его простого, быстрого и потому в целом экономичного производства, особенно в отношении процесса намотки, чтобы достичь компактной конструкции, в частности, с малой длиной по оси, и пригодности для высоких токов двигателей.Similarly, but using a different approach, US 2014/0210297 A1 relates to benefiting from the use of multiple stator poles for one phase, grouped into successive salient poles, where the central poles are fully energized by the phase, while the outer poles of the group overlap with the coils of adjacent phases. and in some cases reduced in the number of turns of coil wire to combat and smooth out engine torque unevenness. The aim of DE 10213743 A1 is to improve the stator of an electric motor so that it can be produced easily, quickly and therefore generally economically, especially with regard to the winding process, in order to achieve a compact design, in particular with a small axial length, and suitability for high motor currents.

Также заслуживает внимания патент JP 2013-247714 А. Его целью является улучшение поведения частоты вращения и крутящего момента двигателя путем изменения двух или более наборов катушек разных типов или параллельных групп катушек для соединения их последовательно, таким образом используя фазу в катушке одного типа и изменяя конфигурацию фазы путем добавления или изъятия последовательности катушек других типов.Also noteworthy is JP 2013-247714 A. Its purpose is to improve the speed and torque behavior of an engine by changing two or more sets of coils of different types or parallel groups of coils to connect them in series, thus using the phase in a coil of the same type and changing the configuration phase by adding or removing a sequence of coils of other types.

И, наконец, документ DE 102006061699 А1, цель которого состоит в создании схемы обмотки статора для синхронного двигателя, в котором тормозящий момент, возникающий в случае коротких замыканий обмотки, может быть уменьшен без использования механического или электронного реле для отделения нейтральной точки звезды во избежание выхода из строя системы в целом. Кроме того, это не должно сказываться на поведении двигателя в нормальном режиме работы.And finally, DE 102006061699 A1, the purpose of which is to provide a stator winding circuit for a synchronous motor, in which the braking torque generated in the event of short circuits in the winding can be reduced without the use of a mechanical or electronic relay to separate the neutral point of the star in order to avoid an output failure of the system as a whole. In addition, this should not affect the behavior of the engine in normal operation.

Все вышеупомянутые предшествующие публикации сконцентрированы на множестве разных аспектов электродвигателя, причем в последней основное внимание уделяется конкретной функции безопасности для определенного типа отказа в определенного типа схеме соединения обмотки двигателя (на- 1 040717 пример, с соединением звездой), но все они не решают вопроса безопасности, поскольку все они имеют всего один входной и один выходной ток на фазу, где любой отказ в этой линии тока питания приведет к полному отказу фазы и даже хуже для тех двигателей, где линия тока питания используется совместно фазами, как в случае двигателей со схемой соединения треугольником.All of the above prior publications have focused on many different aspects of the motor, with the latter focusing on a specific safety function for a particular type of failure in a particular type of motor winding connection (for example, star connection), but they all do not address the issue of safety. , since they all have only one input and one output current per phase, where any failure in this supply current path will result in a complete failure of the phase and even worse for those motors where the supply current path is shared between the phases, as in the case of connected motors triangle.

Техническая проблемаTechnical problem

Одним из основных ограничений, с которыми сталкиваются в обычных электродвигателях, является то, что во время работы генерируемый им электрический ток течет в некотором смысле против подаваемого тока. Это ограничивает количество тока, которое система в состоянии пропускать. Максимальный возможный ток выражается в мгновенной разнице между напряжением, подаваемым на двигатель, и напряжением, генерируем двигателем, и тем самым определяет его максимальный крутящий момент и частоту вращения. Поскольку мощность двигателя определяется произведением крутящего момента на частоту вращения, этим также устанавливается удельная мощность данного двигателя. Удельная мощность - это соотношение между размером и мощностью. Создание более крупного двигателя для удовлетворения потребностей промышленности в мощности не приведет ни к снижению затрат, ни к улучшенному использованию энергии, так как этот двигатель сохранит те же самые эффективность и удельную мощность. Обычный подход к преодолению вышеупомянутого ограничения и получению более высоких крутящего момента и частоты вращения и, следовательно, удельной мощности при том же размере двигателя заключается в том, чтобы оставить двигатель без изменений и увеличить напряжение источника питания. Для получения этого приращения напряжения от источника питания используют повышающий преобразователь. Данное решение позволяет повысить удельную мощность двигателя. Однако оно не в состоянии снизить расходы, поскольку требует добавления в систему еще одного компонента, причем этот компонент обычно бывает сложным и дорогостоящим, поскольку он должен доводить до нужного состояния всю энергию, поступающую из источника питания в двигатель. Указанный подход также не может обеспечить эффективного использования энергии, так как такой повышающий преобразователь между источником питания и двигателем представляет электрическое сопротивление и аккумуляцию, что приводит к некоторым потерям энергии, отрицательно сказывающимся на эффективности системы в целом. Такой результат оказывает отрицательное влияние с точки зрения мира электродвигателей, поскольку современные двигатели действительно обладают высоким уровнем эффективности, но он нивелируется вышеупомянутыми подходами, которые ухудшают эффективность системы в целом.One of the main limitations encountered in conventional electric motors is that during operation, the electrical current it generates flows in some sense against the supplied current. This limits the amount of current the system is able to pass. The maximum possible current is expressed as the instantaneous difference between the voltage applied to the motor and the voltage generated by the motor, and thus determines its maximum torque and speed. Since the engine power is determined by the product of torque and speed, this also sets the specific power of this engine. Power density is the ratio between size and power. Creating a larger engine to meet the power needs of the industry will not lead to cost savings or improved energy utilization, as this engine will retain the same efficiency and power density. The usual approach to overcome the aforementioned limitation and obtain higher torque and RPM and hence power density for the same motor size is to leave the motor unchanged and increase the power supply voltage. A boost converter is used to obtain this voltage increment from the power supply. This solution allows to increase the specific power of the engine. However, it fails to reduce costs because it requires the addition of another component to the system, and this component is usually complex and expensive, since it must bring all the energy from the power source to the motor to the desired state. This approach also cannot ensure efficient use of energy, since such a boost converter between the power supply and the motor introduces electrical resistance and accumulation, which leads to some energy losses that adversely affect the efficiency of the system as a whole. This result has a negative impact from the point of view of the electric motor world, since modern motors do have a high level of efficiency, but it is offset by the above approaches, which degrade the efficiency of the system as a whole.

Решение проблемыSolution

Так как напряжение, генерируемое двигателем, пропорционально количеству витков в обмотке фазы, что ограничивает частоту вращения и ток двигателя, то можно сказать, что при разбиении поровну количества витков фазы на несколько подкатушек, напряжение в каждой подкатушке прямо пропорционально разбиению. Использование нового способа намотки и вышеупомянутой схемы в равномерно распределенных электрических соединениях последовательно параллельных наборов или просто параллельных наборов позволяет снижать генерируемое напряжение, а также сопротивление и индуктивность формируемой фазы.Since the voltage generated by the motor is proportional to the number of turns in the phase winding, which limits the speed and current of the motor, it can be said that when the number of phase turns is divided equally into several sub-coils, the voltage in each sub-coil is directly proportional to the split. The use of the new winding method and the aforementioned circuit in uniformly distributed electrical connections of series-parallel sets or simply parallel sets makes it possible to reduce the generated voltage, as well as the resistance and inductance of the formed phase.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

Новая схема обмотки двигателя открывает совершенно новую область в управлении электродвигателем, поскольку можно управлять разными подкатушками по отдельности и/или с использованием разных настроек последовательностей переключения, которые изменяют электрические характеристики двигателя.The new motor winding layout opens up a whole new field in motor control, as different subcoils can be controlled individually and/or using different switching sequence settings that change the electrical characteristics of the motor.

Разбиение фазы на части открывает возможность использования кремниевых переключателей, которые меньше, быстрее и с меньшими потерями на заряд затвора. Предлагаемый новый электродвигатель предназначен для создания системы, в которой источник питания от батарей может питать двигатель без помощи каких-либо других компонентов, кроме драйвера двигателя для модулирования подаваемого тока, что избавляет от всякого устройства для кондиционирования разностей электрических потенциалов.Breaking the phase apart opens up the possibility of using silicon switches that are smaller, faster, and with less loss per gate charge. The proposed new electric motor is designed to provide a system where a battery power supply can power the motor without the aid of any other components than a motor driver to modulate the supplied current, thus eliminating any device for conditioning electrical potential differences.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На следующих фигурах в целях объяснения, но не ограничения ими, представлены различные схемы варианта осуществления настоящего изобретения.In the following figures, for purposes of explanation, but not limitation, various diagrams of an embodiment of the present invention are presented.

На фиг. 1 показан пример распределения обмотки, где подкатушки намотаны с перекрытием. Как и во всех других случаях магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.In FIG. 1 shows an example of a winding distribution where the subcoils are wound with overlap. As in all other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 2 показано, как фазу двигателя наматывают вокруг четырех явных полюсов 110, 111, 112, 113, причем каждый явный полюс имеет равное количество витков, образующих подкатушки 200, 210, 220, 230; эти подкатушки сделаны из одного провода или соединены последовательно с образованием одной катушки с выводами 130, 131. В данном примере при подаче электроэнергии два явных полюса 110, 111 соединены магнитным потоком 120, а явные полюсы 112, 113 соединены магнитным потоком 121.In FIG. 2 shows how a motor phase is wound around four salient poles 110, 111, 112, 113, each salient pole having an equal number of turns forming subcoils 200, 210, 220, 230; these subcoils are made of a single wire or connected in series to form a single coil with terminals 130, 131. In this example, when power is applied, two salient poles 110, 111 are connected by magnetic flux 120, and salient poles 112, 113 are connected by magnetic flux 121.

На фиг. 3 показано разбиение однокатушечной фазы, изображенной на фиг. 2 (известный уровень техники), на две равные группы из двух подкатушек каждая. Первая полуфаза, созданная группой, образованной двумя подкатушками 200, 210, намотана вокруг явных полюсов 110 и 111 соответственно, ко- 2 040717 торые связаны магнитным потоком 120, имеет выводы 130, 131. Другая полуфаза, созданная группой, образованной подкатушками 220, 230, намотанными вокруг явных полюсов 112 и 113 соответственно, которые связаны магнитным потоком 121, имеет выводы 132 и 133.In FIG. 3 shows a breakdown of the single-coil phase shown in FIG. 2 (prior art), into two equal groups of two subcoils each. The first half-phase, created by a group formed by two subcoils 200, 210, is wound around explicit poles 110 and 111, respectively, which are connected by a magnetic flux 120, has terminals 130, 131. Another half-phase, created by a group formed by subcoils 220, 230, wound around explicit poles 112 and 113, respectively, which are connected by magnetic flux 121, has terminals 132 and 133.

На фиг. 4 первая схема 102 соединения показывает разбиение однокатушечной фазы, изображенной на фиг. 2 (известный уровень техники), на две равные группы из четырех подкатушек каждая. Первая группа подкатушек 201, 211, 221, 231 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет выводы 130, 131. Вторая группа подкатушек 200, 210, 220, 230 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет выводы 132, 133. В представленной схеме подкатушки намотаны парами, которые образуют по одной подкатушке из каждой группы, приходящейся на явный полюс. Первые подкатушки 201, 200 каждой группы намотаны вокруг явного полюса 110 и продолжаются подкатушками 211,210, намотанными вокруг явного полюса 111, за которыми следуют подкатушки 221, 220, намотанные вокруг явного полюса 112, и, наконец, подкатушки 231, 230, намотанные вокруг явного полюса 113. Пара подкатушек из каждой группы намотана либо с перекрытием, либо с разделением на секции. Как и во всех других случаях, магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.In FIG. 4, the first connection diagram 102 shows a breakdown of the single-coil phase shown in FIG. 2 (prior art), into two equal groups of four subcoils each. The first group of subcoils 201, 211, 221, 231 is made from one wire or connected in series and has leads 130, 131. In the scheme, the subcoils are wound in pairs, which form one subcoil from each group per explicit pole. The first subcoils 201, 200 of each group are wound around a salient pole 110 and continue with subcoils 211,210 wound around a salient pole 111, followed by subcoils 221, 220 wound around a salient pole 112, and finally subcoils 231, 230 wound around a salient pole 113. A pair of subcoils from each group is wound either overlapped or divided into sections. As in all other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 4 вторая схема 103 показывает более глубокое разбиение на четыре равные части, образующие четыре группы из двух подкатушек каждая. Первая группа подкатушек 201, 211 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет выводы 130, 131. Вторая группа подкатушек 200, 210 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет выводы 132, 133. Третья группа подкатушек 221, 231 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет выводы 134, 135. Четвертая группа подкатушек 220, 230 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет выводы 136, 137. В представленной схеме подкатушки намотаны парами, которые образуют по одной подкатушке из двух групп, приходящихся на явный полюс. Подкатушки 201, 200 намотаны вокруг явного полюса 110 и продолжаются подкатушками 211, 210, намотанными вокруг явного полюса 111. Подкатушки 221, 220 намотаны вокруг явного полюса 112, за которыми следуют подкатушки 231, 230, намотанные вокруг явного полюса 113. Пары подкатушек намотаны либо с перекрытием, либо с разделением на секции. Как и во всех других случаях, магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.In FIG. 4, the second diagram 103 shows a deeper division into four equal parts, forming four groups of two subcoils each. The first group of subcoils 201, 211 is made from a single wire or connected in series and has terminals 130, 131. The second group of subcoils 200, 210 is made from a single wire or connected in series and has terminals 132, 133. The third group of subcoils 221, 231 is made from a single wire or connected in series and has terminals 134, 135. The fourth group of subcoils 220, 230 is made of a single wire or connected in series and has terminals 136, 137. . Subcoils 201, 200 are wound around salient pole 110 and continue with subcoils 211, 210 wound around salient pole 111. Subcoils 221, 220 are wound around salient pole 112, followed by subcoils 231, 230 wound around salient pole 113. with overlapping, or with division into sections. As in all other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 4 третья схема 104 показывает другое разбиение на четыре равные группы из двух подкатушек каждая. Первая группа состоит из подкатушек 201, 200, у каждой из которых свои выводы, 130, 131 - для подкатушки 201 и 132, 133 - для подкатушки 200. Вторая группа подкатушек состоит из подкатушек 211, 210, у каждой из которых свои выводы, 134, 135 - для подкатушки 211 и 136, 137 - для подкатушки 210. Третья группа состоит из подкатушек 221, 220, у каждой из которых свои выводы, 138, 139 для подкатушки 221 и 140, 141 для подкатушки 220. Четвертая группа состоит из подкатушек 231, 230, у каждой из которых свои выводы, 142, 143 - для подкатушки 231 и 144, 145 - для подкатушки 230. В настоящей схеме пары подкатушек группы намотаны на явный полюс. Подкатушки 201, 200 намотаны вокруг явного полюса 110, подкатушки 211, 210 намотаны вокруг явного полюса 111. Подкатушки 221, 220 намотаны вокруг явного полюса 112, подкатушки 231, 230, намотаны вокруг явного полюса 113. Пары подкатушек намотаны либо с перекрытием, либо с разделением на секции. Как и во всех других случаях, магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.In FIG. 4, the third diagram 104 shows another partition into four equal groups of two subcoils each. The first group consists of subcoils 201, 200, each of which has its own conclusions, 130, 131 - for subcoil 201 and 132, 133 - for subcoil 200. The second group of subcoils consists of subcoils 211, 210, each of which has its own conclusions, 134 , 135 - for subcoil 211 and 136, 137 - for subcoil 210. The third group consists of subcoils 221, 220, each of which has its own conclusions, 138, 139 for subcoil 221 and 140, 141 for subcoil 220. The fourth group consists of subcoils 231, 230, each of which has its own conclusions, 142, 143 - for the sub-coil 231 and 144, 145 - for the sub-coil 230. In the present scheme, the pairs of sub-coils of the group are wound on an explicit pole. Subcoils 201, 200 are wound around a salient pole 110; subcoils 211, 210 are wound around a salient pole 111. Subcoils 221, 220 are wound around a salient pole 112; subcoils 231, 230 are wound around a salient pole 113. division into sections. As in all other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 5 первая схема 105 соединения показывает другое разбиение однокатушечной фазы, изображенной на фиг. 2 (известный уровень техники), на четыре равные группы из двух подкатушек каждая. Первая группа из подкатушек 201, 211 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет вывод 130 на одном конце, а другой конец соединен с общим соединением 300. Вторая группа из подкатушек 200, 210 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет вывод 132 на одном конце, а другой конец соединен с общим соединением 300. Третья группа из подкатушек 221, 231 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет вывод 131 на одном конце, а другой конец соединен с общим соединением 300. Четвертая группа из подкатушек 220, 230 сделана из одного провода или соединена последовательно и имеет вывод 133 на одном конце, а другой конец соединен с общим соединением 300. В представленной схеме подкатушки намотаны парами, которые образуют по одной подкатушке из каждой группы, приходящейся на явный полюс. Подкатушки 201, 200 намотаны вокруг явного полюса 110 и продолжаются подкатушками 211, 210, намотанными вокруг явного полюса 111. Подкатушки 221, 220 намотаны вокруг явного полюса 112 и за ними следуют подкатушки 231, 230, намотанные вокруг явного полюса 113. Пары подкатушек намотаны либо с перекрытием, либо с разделением на секции. Как и во всех других случаях, магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.In FIG. 5, the first connection diagram 105 shows another breakdown of the single-coil phase shown in FIG. 2 (prior art), into four equal groups of two subcoils each. The first group of subcoils 201, 211 is made of one wire or connected in series and has a lead 130 at one end, and the other end is connected to a common connection 300. The second group of subcoils 200, 210 is made of one wire or connected in series and has a lead 132 at one end, and the other end is connected to the common connection 300. The third group of subcoils 221, 231 is made of one wire or connected in series and has a lead 131 at one end, and the other end is connected to the common connection 300. The fourth group of subcoils 220, 230 made of a single wire or connected in series and having a 133 terminal at one end, and the other end connected to a common connection 300. In the diagram shown, the subcoils are wound in pairs, which form one subcoil from each group falling on a clear pole. Subcoils 201, 200 are wound around salient pole 110 and continue with subcoils 211, 210 wound around salient pole 111. Subcoils 221, 220 are wound around salient pole 112 and are followed by subcoils 231, 230 wound around salient pole 113. Pairs of subcoils are wound either with overlapping, or with division into sections. As in all other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 5 вторая схема 106 показывает более глубокое разбиение на две группы из четырех подкатушек каждая. Подкатушки 201, 211, 200, 210 первой группы соединены одним концом с общим соединением 300, а на другом конце имеют выводы 130, 131, 132, 133 соответственно. Подкатушки 221, 231, 220, 230 второй группы соединены одним концом с общим соединением 301, а на другом конце имеют выводы 134, 135, 136, 137 соответственно. В представленной схеме подкатушки намотаны парами, которые образуют по одной подкатушке из двух групп, приходящихся на явный полюс. Подкатушки 201, 200 намотаны вокруг явного полюса 110, подкатушки 211, 210 намотаны вокруг явного полюса 111. Подкатушки 221, 220 намотаны вокруг явного полюса 112, а подкатушки 231, 230 намотаны вокруг явного полюса 113. Пары подкатушек намотаны либо с перекрытием, либо с разделением на секции. Как и во всехIn FIG. 5, the second diagram 106 shows a deeper division into two groups of four subcoils each. The subcoils 201, 211, 200, 210 of the first group are connected at one end with a common connection 300, and at the other end they have terminals 130, 131, 132, 133, respectively. The subcoils 221, 231, 220, 230 of the second group are connected at one end to a common connection 301, and at the other end they have terminals 134, 135, 136, 137, respectively. In the presented scheme, the subcoils are wound in pairs, which form one subcoil from two groups per explicit pole. Subcoils 201, 200 are wound around salient pole 110, subcoils 211, 210 are wound around salient pole 111. Subcoils 221, 220 are wound around salient pole 112, and subcoils 231, 230 are wound around salient pole 113. division into sections. As in all

- 3 040717 других случаях, магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.- 3 040717 other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 5 третья схема 107 показывает еще более глубокое разбиение на четыре группы из четырех подкатушек каждая. Подкатушки 201, 211, 200, 210 первой группы соединены одним концом с общим соединением 300, а на другом конце имеют выводы 130, 131, 132, 133 соответственно. Подкатушки 221, 231, 220, 230 второй группы соединены одним концом с общим соединением 301, а на другом конце имеют выводы 134, 135, 136, 137 соответственно. Подкатушки 241, 251, 240, 250 третьей группы соединены одним концом с общим соединением 302, а на другом конце имеют выводы 138, 139, 140, 141 соответственно. Подкатушки 261, 271, 260, 270 четвертой группы соединены одним концом с общим соединением 302, а на другом конце имеют выводы 142, 143, 144, 145 соответственно. В представленной схеме подкатушки намотаны парами, которые образуют по одной подкатушке из двух групп, приходящихся на явный полюс. Подкатушки 201,200, 211,210 намотаны вокруг явного полюса 110, подкатушки 221, 220, 231, 230 намотаны вокруг явного полюса 111. Подкатушки 241, 240, 251, 250 намотаны вокруг явного полюса 112, а подкатушки 261, 260, 271, 270 намотаны вокруг явного полюса 113. Пары подкатушек намотаны либо с перекрытием, либо с разделением на секции. Как и во всех других случаях магнитный поток показан в виде линий 120 и 121.In FIG. 5, the third diagram 107 shows an even deeper division into four groups of four subcoils each. The subcoils 201, 211, 200, 210 of the first group are connected at one end with a common connection 300, and at the other end they have terminals 130, 131, 132, 133, respectively. The subcoils 221, 231, 220, 230 of the second group are connected at one end to a common connection 301, and at the other end they have terminals 134, 135, 136, 137, respectively. The subcoils 241, 251, 240, 250 of the third group are connected at one end to a common connection 302, and at the other end they have terminals 138, 139, 140, 141, respectively. The subcoils 261, 271, 260, 270 of the fourth group are connected at one end to a common connection 302, and at the other end they have terminals 142, 143, 144, 145, respectively. In the presented scheme, the subcoils are wound in pairs, which form one subcoil from two groups per explicit pole. Subcoils 201,200, 211,210 are wound around the salient pole 110, subcoils 221, 220, 231, 230 are wound around the salient pole 111. Subcoils 241, 240, 251, 250 are wound around the salient pole 112, and subcoils 261, 260, 207 are wound around the salient pole poles 113. Pairs of subcoils are wound either with overlapping or with division into sections. As in all other cases, the magnetic flux is shown as lines 120 and 121.

На фиг. 6 показана сравнительная диаграмма частоты вращения и силы тока в амперах между двумя идентичными электродвигателями 12p 14n, один из которых модифицировали с использованием схемы 102, показанной на фиг. 4, а другой электродвигатель оставили без изменений. Обычный двигатель представлен пунктирной линий, а новый двигатель представлен сплошной линией.In FIG. 6 shows a chart comparing speed and current in amps between two identical 12p 14n motors, one of which has been modified using the circuit 102 shown in FIG. 4, and the other motor was left unchanged. The conventional engine is represented by dotted lines and the new engine is represented by a solid line.

Осуществление настоящего изобретенияImplementation of the present invention

Как показано на фиг. 3, 4 и 5, к вариантам осуществления настоящего изобретения возможны разные подходы. В качестве примера варианта осуществления на фиг. 5 представлена первая схема 105. При наличии конкретного источника питания данная схема позволяет удвоить ток, который может быть подан на электродвигатель при заданной частоте вращения, по сравнению с известной схемой из уровня техники, показанной на фиг. 2. Нетрудно заметить, что общее количество витков фазы в известной схеме из уровня техники, показанной на фиг. 2, и их длина разделены на четыре (4) равные группы, которые соединены таким образом, что сопротивление и индуктивность, как и генерируемый ток с выводов 130131 и 132-133, в два раза меньше, чем в указанной известной схеме из уровня техники. Кроме того, благодаря общему соединению 300 параллельные катушки действуют как одна, что позволяет переключать их в разное время и снижать или исключать взаимные индукционные помехи. В случае отказа одного из выводов или подкатушек импеданс будет сбалансирован, обеспечивая безопасную реакцию электродвигателя.As shown in FIG. 3, 4 and 5, different approaches are possible to the embodiments of the present invention. As an example of the embodiment in FIG. 5 shows the first circuit 105. Given a specific power supply, this circuit doubles the current that can be supplied to the motor at a given speed compared to the prior art circuit shown in FIG. 2. It is easy to see that the total number of phase turns in the known circuit from the prior art shown in FIG. 2, and their length is divided into four (4) equal groups, which are connected in such a way that the resistance and inductance, as well as the generated current from the terminals 130131 and 132-133, are half that in the specified prior art circuit. In addition, due to the common connection 300, the parallel coils act as one, which allows them to be switched at different times and reduce or eliminate mutual inductive interference. Should one of the leads or sub-coils fail, the impedance will be balanced, ensuring a safe motor response.

ПримерыExamples

В качестве примера был сконструирован электродвигатель 12р 14n с использованием схемы 102, показанной на фиг. 4, причем указанный электродвигатель был испытан в сравнении с таким же двигателем, но не имеющим каких-либо модификаций. Оба двигателя приводили в действие с помощью одного и того же стандартного драйвера электродвигателя, который оказался не в состоянии эффективно управлять новым двигателем из-за его низких сопротивления и индуктивности, но вполне позволял демонстрировать вышеупомянутое улучшение удельной мощности. Во время всей оценки использовали один и тот же источник питания при одинаковом напряжении во всех случаях.As an example, a 12p 14n electric motor was constructed using circuit 102 shown in FIG. 4, said motor being tested in comparison with the same motor without any modifications. Both motors were driven by the same standard motor driver, which proved unable to effectively drive the new motor due to its low resistance and inductance, but was quite capable of demonstrating the aforementioned improvement in power density. During the entire evaluation, the same power supply was used at the same voltage in all cases.

ЧАСТОТА (Гц) Frequency Hz) Дельта для уровня техники (А) Delta for prior art (A) Схема 102 по Фиг. 4. (А) Scheme 102 by Fig. 4. (A) об/мин rpm 0 0 0 0 0 0 0 0 50 50 0,0769 0.0769 0,0997 0.0997 429 429 100 100 0,1669 0.1669 0,2092 0.2092 857 857 150 150 0,2669 0.2669 0,3217 0.3217 1286 1286 200 200 0,3769 0.3769 0,4372 0.4372 1714 1714 250 250 0,4969 0.4969 0,5557 0.5557 2143 2143 300 300 0,6269 0.6269 0,6772 0.6772 2571 2571 350 350 0,7669 0.7669 0,8017 0.8017 3000 3000 400 400 0,9169 0.9169 0,9292 0.9292 3429 3429 450 450 1,0769 1.0769 1,0597 1.0597 3857 3857

- 4 040717- 4 040717

500 500 1,2469 1.2469 1,1932 1.1932 4286 4286 550 550 1,4269 1.4269 1,3297 1.3297 4714 4714 600 600 1,6169 1.6169 1,4692 1.4692 5143 5143 650 650 1,6117 1.6117 5571 5571 700 700 1,7572 1.7572 6000 6000 750 750 1,9057 1.9057 6429 6429 800 800 2,0572 2.0572 6857 6857 850 850 2,2117 2.2117 7286 7286 900 900 2,3692 2.3692 7714 7714 950 950 2,5297 2.5297 8143 8143 1000 1000 2,6932 2.6932 8571 8571 1050 1050 2,8597 2.8597 9000 9000 1100 1100 3,0292 3.0292 9429 9429

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims

An electric motor containing a rotor, a stator containing a stator core with a plurality of explicit stator poles, divided into groups according to the number of electrical phases of the motor, and the groups of stator poles have an equal number of poles, each group of stator poles contains at least one stator pole, the electrical phase is divided into groups, each electrical phase has at least one electrical phase group, each electrical phase group is formed by a plurality of electrical coil strings (201, 211/200, 210/221, 231/220, 230), each electrical coil string contains at least one electric coil (201, 211/200, 210/221, 231/220, 230), each electric coil sequence in an electric phase group has an equal number of turns, the total number of electric coil sequences (201, 211/200, 210/221, 231 /220, 230) in each group of the electrical phase is divided into four equal groups from an equal number of sequences of electric coils (201,211/200, 210/221, 231/220, 230), while each group of an equal number of sequences of electric coils (201, 211/200, 210/221, 231/220, 230) is connected at one end to common connection (300) and connected at the other end to its own terminal (130, 131, 132, 133).