RU105089U1

RU105089U1 - ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU105089U1
Application number: RU2010149735/07U
Authority: RU
Inventors: Борис Андреевич Шахов
Original assignee: Борис Андреевич Шахов
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-05-27

Abstract

1. Электрическая машина, например электродвигатель или генератор электрического тока, содержащая, по меньшей мере, одну группу «статор-ротор», установленные соосно с возможностью вращения ротора, электромагниты с электрическими обмотками, токосъемное кольцо, отличающаяся тем, что статор и ротор установлены на двух соосных валах, выполнены в виде тонкостенных пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров, с одной стороны перекрытых основаниями, причем цилиндр статора расположен в цилиндре ротора концентрически и эквидистантно последнему, электромагниты размещены на цилиндрических образующих статора и ротора, при этом статор установлен также с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения ротора. ! 2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что статор и ротор выполнены в количестве n чередующихся групп «статор-ротор», причем все роторы закреплены на одном основании, а статоры - на другом. ! 3. Электрическая машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным ротором, размещенным внутри статора, а электромагниты статора и ротора имеют разную полярность. 1. An electric machine, for example an electric motor or an electric current generator, comprising at least one stator-rotor group, mounted coaxially with rotor rotation, electromagnets with electric windings, a slip ring, characterized in that the stator and rotor are mounted on two coaxial shafts, made in the form of thin-walled hollow interlocking cylinders, on one side overlapped by bases, with the stator cylinder located in the rotor cylinder concentrically and equidistant to the latter, e Electromagnets are placed on the cylindrical generators of the stator and rotor, while the stator is also mounted rotatably in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor. ! 2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the stator and rotor are made in the number of n alternating stator-rotor groups, with all rotors mounted on one base, and the stators on another. ! 3. The electric machine according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with an additional rotor located inside the stator, and the electromagnets of the stator and rotor have different polarity.

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано при производстве электрических машин, например, электродвигателей или генераторов электрического тока.The invention relates to power engineering and can be used in the manufacture of electrical machines, for example, electric motors or electric current generators.

Известен электродвигатель, смонтированный на одном основании со статором и ротором на подшипниках внутри него, на которые подано переменное напряжение через токосъемное кольцо со щеткой на валу (Заявка: №2008127294/22, 04.07.2008).A known electric motor mounted on one base with a stator and a rotor with bearings inside it, to which an alternating voltage is applied through a slip ring with a brush on the shaft (Application: No. 2008127294/22, 07/04/2008).

Недостатком такого технического решения является ограниченная эффективность данного типа электрической машины, обусловленная ограничениями конструкции по скорости вращения и вращающему моменту.The disadvantage of this technical solution is the limited effectiveness of this type of electric machine, due to limitations of the design in terms of speed and torque.

Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности электрической машины.The problem solved by the utility model is to increase the efficiency of an electric machine.

Поставленная задача достигается тем, что электрическая машина, например, электродвигатель или генератор электрического тока, содержащая, по меньшей мере, одну группу «статор-ротор» установленные соосно с возможностью вращения ротора, электромагниты с электрическими обмотками, отличается тем, что статор и ротор установлены на двух соосных валах, выполнены в виде тонкостенных пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров с одной стороны перекрытых основаниями, причем цилиндр статора расположен в цилиндре ротора, концентрически и эквидистантно последнему, электромагниты размещены на цилиндрических образующих статора и ротора, при этом статор установлен также с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения ротора.The problem is achieved in that an electric machine, for example, an electric motor or an electric current generator, containing at least one group of "stator-rotor" mounted coaxially with the possibility of rotation of the rotor, electromagnets with electric windings, characterized in that the stator and rotor are installed on two coaxial shafts, made in the form of thin-walled hollow interlocking cylinders on one side overlapped by bases, and the stator cylinder is located in the rotor cylinder, concentrically and equidisto last understood, the electromagnets are arranged on cylindrical forming stator and rotor, wherein the stator is mounted as rotatable in a direction opposite the direction of rotor rotation.

Статор и ротор могут быть выполнены в количестве «n» чередующихся групп «статор-ротор», причем все роторы закреплены на одном основании, а статоры - на другом.The stator and rotor can be made in the amount of "n" alternating groups of "stator-rotor", and all rotors are mounted on one base, and the stators on another.

Электрическая машина может отличаться тем, что снабжена дополнительным ротором, размещенным внутри статора на внутренней поверхности, а электромагниты статора и ротора имеют разную полярность.An electric machine may differ in that it is equipped with an additional rotor located inside the stator on the inner surface, and the electromagnets of the stator and rotor have different polarity.

Установка статора и ротора на двух соосных валах, а статора с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения ротора за счет эффекта сложения угловых скоростей встречного вращения ротора и статора позволяет электрическим обмоткам ротора пересекать магнитное поле статора с большей частотой, что повышает количество произведенной электроэнергии для генератора или крутящий момент для электродвигателя.The installation of a stator and a rotor on two coaxial shafts, and a stator with the possibility of rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor due to the effect of adding the angular velocities of the opposite rotation of the rotor and stator, allows the electric windings of the rotor to cross the stator magnetic field with a higher frequency, which increases the amount of electricity generated for generator or torque for the electric motor.

Выполнение статора и ротора в виде тонкостенных пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров с одной стороны перекрытых основаниями, причем цилиндр ротора расположен в цилиндре статора концентрически и эквидистантно последнему, электрические обмотки и магнитные полюсы, размещенные на цилиндрических образующих статора и ротора, создают взаимопритягивающие электромагнитные поля, которые создают силовые векторы, усиливающие скорость противоположного вращения ротора и статора. Кинетическая энергия массы ротора и статора при этом поддерживает устойчивое равномерное вращение и повышает крутящий момент.The design of the stator and rotor in the form of thin-walled hollow interlocking cylinders on one side overlapped by the bases, the rotor cylinder located in the stator cylinder concentrically and equidistant to the latter, the electrical windings and magnetic poles placed on the cylindrical generators of the stator and rotor create mutually attractive electromagnetic fields that create force vectors that enhance the speed of the opposite rotation of the rotor and stator. The kinetic energy of the mass of the rotor and stator at the same time maintains stable uniform rotation and increases torque.

Вариант с дополнительным ротором компенсирует осевое смещение вращающихся частей электромашины за счет разнополярности электромагнитов ротора и статоров и снижает нагрузку на подшипники, что позволяет увеличить частоту вращения и ресурс подшипников.The option with an additional rotor compensates the axial displacement of the rotating parts of the electric machine due to the different polarity of the electromagnets of the rotor and the stators and reduces the load on the bearings, which allows to increase the speed and resource of bearings.

Кроме того, возрастает плечо вращающего момента каждого последующего статора и ротора от центра вращения и, соответственно, суммарного крутящего момента электродвигателя, облегчается запуск и поддержание равномерного вращения меньшим потреблением электроэнергии. Для генератора же заявляемое техническое решение позволяет вырабатывать большее количество электроэнергии при меньших затратах подводимой механической энергии.In addition, the shoulder of the torque of each subsequent stator and rotor increases from the center of rotation and, accordingly, the total torque of the electric motor, it is easier to start and maintain uniform rotation with less power consumption. For the generator, the claimed technical solution allows to generate more electricity at a lower cost of supplied mechanical energy.

Полезная модель поясняется чертежами: на фиг.1 показана схема электрической машины, продольный разрез; на фиг.2 - вариант с дополнительным ротором.The utility model is illustrated by drawings: in Fig.1 shows a diagram of an electric machine, a longitudinal section; figure 2 is a variant with an additional rotor.

Электрическая машина, например, электродвигатель или генератор электрического тока, содержит статор 1, ротор 2, установленные соосно с возможностью вращения статора 1 и ротора 2 в противоположных направлениях, электромагниты 3 с электрическими обмотками 4. Статор 1 и ротор 2 установлены на двух соосных валах 5 и 6 выполнены в виде тонкостенных пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров с одной стороны перекрытых основаниями 7, 8. Цилиндр ротора 2 расположен снаружи цилиндра статора 1 концентрически и эквидистантно. Электромагниты 3 размещены на цилиндрических образующих статора 1 и ротора 2 разноименными полюсами друг к другу. Электрическая машина имеет токосъемное кольцо 9.An electric machine, for example, an electric motor or an electric current generator, contains a stator 1, a rotor 2 mounted coaxially with the possibility of rotation of the stator 1 and rotor 2 in opposite directions, electromagnets 3 with electric windings 4. The stator 1 and rotor 2 are mounted on two coaxial shafts 5 and 6 are made in the form of thin-walled hollow interlocking cylinders on one side overlapped by the bases 7, 8. The rotor cylinder 2 is located outside the stator cylinder 1 in a concentric and equidistant manner. Electromagnets 3 are placed on the cylindrical generators of the stator 1 and rotor 2 with opposite poles to each other. The electric machine has a slip ring 9.

Статор 1 и ротор 2 могут быть выполнены в количестве «n» чередующихся групп «статор-ротор», причем все роторы закреплены на одном основании, а статоры - на другом.Stator 1 and rotor 2 can be made in the amount of "n" alternating groups of "stator-rotor", and all rotors are mounted on one base, and the stators on another.

Для усиления положительного эффекта электрическая машина может быть снабжена дополнительным ротором 10, размещенным внутри статора 1, а электромагниты статора и ротора имеют разную полярность.To enhance the positive effect, the electric machine can be equipped with an additional rotor 10 located inside the stator 1, and the electromagnets of the stator and rotor have different polarity.

Электрическая машина работает следующим образом (фиг.1, 2). В режиме электродвигателя напряжение подается через токосъемное кольцо на обмотки электромагнитов статора и ротора. Последние формируют электромагнитные поля с разноименными полюсами на каждом электромагните. Возникающие электромагнитные силы притягивают электромагниты статора и ротора с разноименными полюсами. Электродвигатель начинает раскручиваться, статор и ротор при этом вращаются в разные стороны на своих валах. При достижении номинальных оборотов и крутящего момента работа двигателя стабилизируется и вращение происходит с большей скоростью и более равномерно, поскольку пересечение магнитных полей электромагнитов статора и ротора происходит чаще за счет встречного вращения, а с добавлением «n» групп «статор-ротор» на них можно разместить большее число электромагнитов и взаимодействие между ними происходит при меньшем угле поворота валов.The electric machine operates as follows (Fig.1, 2). In the electric motor mode, voltage is supplied through the slip ring to the windings of the electromagnets of the stator and rotor. The latter form electromagnetic fields with opposite poles on each electromagnet. Emerging electromagnetic forces attract the electromagnets of the stator and rotor with opposite poles. The electric motor begins to unwind, while the stator and rotor rotate in different directions on their shafts. When the nominal speed and torque are reached, the engine is stabilized and the rotation occurs at a higher speed and more evenly, since the intersection of the magnetic fields of the electromagnets of the stator and rotor occurs more often due to counter rotation, and with the addition of "n" stator-rotor groups, you can place a larger number of electromagnets and the interaction between them occurs at a smaller angle of rotation of the shafts.

Генератор электрического тока работает следующим образом. Статор и ротор приводят в противовращение, подводя к валам крутящий момент. При этом за счет эффекта сложения угловых скоростей противоположного вращения ротора и статора электрические обмотки электромагнитов ротора пересекают магнитное поле электромагнитов статора с большей частотой, в обмотках наводится ток и передается через токосъемное кольцо потребителю. Количество произведенной электроэнергии возрастает как за счет встречного вращения, так и за счет добавления «n» групп «статор-ротор» с их электромагнитами.The electric current generator operates as follows. The stator and rotor are in counter-rotation, bringing torque to the shafts. In this case, due to the effect of adding the angular velocities of the opposite rotation of the rotor and the stator, the electric windings of the rotor electromagnets cross the magnetic field of the stator electromagnets with a higher frequency, the current is induced in the windings and transmitted through the collector ring to the consumer. The amount of electricity generated increases both due to counter rotation, and due to the addition of “n” stator-rotor groups with their electromagnets.

Эффективность работы электродвигателя и генератора возрастает также в силу того, что создаются взаимопритягивающие электромагнитные поля, которые создают силовые векторы, усиливающие скорость противоположного вращение ротора и статора, кинетическая энергия массы роторов и статоров при этом поддерживает устойчивое равномерное вращение и повышает крутящий момент, а вариант с дополнительным ротором компенсирует осевое смещение вращающихся частей электромашины за счет разнополярности электромагнитов ротора и статора и снижает нагрузку на подшипники, что позволяет увеличить частоту вращения и ресурс подшипников, также возрастает плечо вращающего момента каждого последующего статора и ротора от центра вращения и, соответственно, суммарного крутящего момента электродвигателя, облегчается запуск и поддержание равномерного вращения меньшим потреблением электроэнергии, обеспечивается выработка большего количества электроэнергии при меньших затратах подводимой механической энергии.The efficiency of the electric motor and the generator also increases due to the fact that mutually attracting electromagnetic fields are created that create force vectors that enhance the speed of the opposite rotation of the rotor and stator, while the kinetic energy of the mass of the rotors and stators maintains a steady uniform rotation and increases torque, and with additional rotor compensates the axial displacement of the rotating parts of the electric machine due to the different polarity of the electromagnets of the rotor and stator and reduces the load for bearings, which allows to increase the rotation frequency and bearing life, the shoulder of the torque of each subsequent stator and rotor from the center of rotation and, accordingly, the total torque of the electric motor also increases, it is easier to start and maintain uniform rotation with less power consumption, more power is generated at lower input mechanical energy.

Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства.Industrial applicability is provided by modern production technologies.

Claims

1. An electric machine, for example an electric motor or an electric current generator, comprising at least one stator-rotor group, mounted coaxially with rotor rotation, electromagnets with electric windings, a slip ring, characterized in that the stator and rotor are mounted on two coaxial shafts, made in the form of thin-walled hollow interlocking cylinders, on one side overlapped by bases, with the stator cylinder located in the rotor cylinder concentrically and equidistant to the latter, e Electromagnets are placed on the cylindrical generators of the stator and rotor, and the stator is also mounted rotatably in the opposite direction to the rotor rotation.

2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the stator and rotor are made in the number of n alternating stator-rotor groups, with all rotors mounted on one base, and the stators on another.

3. The electric machine according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with an additional rotor located inside the stator, and the electromagnets of the stator and rotor have different polarity.