RU177973U1

RU177973U1 - ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU177973U1
Application number: RU2017114042U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Рыжиков; Юрий Михайлович Ляшенко; Денис Юрьевич Батыщев; Ярослав Александрович Зима
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-03-19

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве генератора электрической энергии или двигателя для привода механизмов и машин. Электрическая машина содержит постоянные магниты, выполненные в виде цилиндров, установленных концентрически по окружности на цилиндрической поверхности статора. Каждый цилиндр жестко связан с соответствующим сателлитом, который кинематически связан с неподвижным солнечным колесом, которое установлено на оси статора. Водило имеет подвижные соединения с сателлитами и установлено на подшипниковых опорах в статор.Технический эффект от применения изобретения заключается в повышении коэффициента полезного действия и мощности электрической машины за счет более эффективного использования энергии магнитного поля.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as an electric energy generator or engine to drive mechanisms and machines. The electric machine contains permanent magnets made in the form of cylinders mounted concentrically around the circumference on the cylindrical surface of the stator. Each cylinder is rigidly connected with a corresponding satellite, which is kinematically connected with a stationary sun wheel, which is mounted on the axis of the stator. The carrier has movable connections with the satellites and is mounted on bearings in the stator. The technical effect of the invention is to increase the efficiency and power of the electric machine due to more efficient use of magnetic field energy.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве генератора электрической энергии или двигателя для привода механизмов и машин.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as an electric energy generator or engine to drive mechanisms and machines.

Разработанные до настоящего времени конструкции электрических машин, которые содержат ротор и статор с обмотками, имеют низкий коэффициент полезного действия, большой вес и высокую стоимость [Брускин Д.Э., Захарович А.Е., Хвостов B.C. Электрические машины и микромашины. - М.: Высш. шк., 1981. - С. 250.].The designs of electric machines developed to date, which contain a rotor and a stator with windings, have low efficiency, high weight and high cost [Bruskin D.E., Zakharovich A.E., Khvostov B.C. Electric cars and micromachines. - M .: Higher. school, 1981. - S. 250.].

Известен генератор переменного тока, который содержит статор с неподвижными обмотками и ротор, создающий подвижное магнитное поле. [Автомобиль. Основы конструкции. Вишняков Н.Н., Вахламов В.К., Нарбут А.Н. и др. - М.: Машиностроение, 1986. - С. 76.].Known alternator, which contains a stator with fixed windings and a rotor that creates a moving magnetic field. [Car. Basics of construction. Vishnyakov N.N., Vakhlamov V.K., Narbut A.N. and others. - M.: Mechanical Engineering, 1986. - S. 76.].

Недостатками приведенной конструкции являются низкая надежность и долговечность подвижных контактных соединений щеточного узла при использовании электромагнитов и низкий коэффициент полезного действия и потеря мощности из-за наличия зазора между статором и ротором, а также возможность выхода обмоток из пазов ротора при больших скоростях.The disadvantages of this design are the low reliability and durability of the movable contact joints of the brush assembly when using electromagnets and the low efficiency and power loss due to the presence of a gap between the stator and the rotor, as well as the possibility of windings coming out of the rotor slots at high speeds.

Наиболее близким к заявленному по техническому решению является двигатель постоянного тока, включающий неподвижный статор с секционными обмотками, и ротор с набором неподвижно установленных постоянных магнитов. Секции обмоток подключены к электронному коммутатору. [Д.А. Соснин, В.Ф. Яковлев. Новейшие автомобильные электронные системы - М: СОЛОН-Пресс., 2005. - С. 217.].Closest to the claimed technical solution is a direct current motor, including a fixed stator with sectional windings, and a rotor with a set of fixedly mounted permanent magnets. The winding sections are connected to an electronic switch. [YES. Sosnin, V.F. Yakovlev. The latest automotive electronic systems - M: SOLON-Press., 2005. - S. 217.].

Недостатками приведенной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Наличие зазоров между магнитами и статором уменьшает величину магнитного потока, что снижает мощность двигателя и коэффициент полезного действия.1. The presence of gaps between the magnets and the stator reduces the magnitude of the magnetic flux, which reduces engine power and efficiency.

2. Наличие электронного коммутатора с большим количеством электронных компонентов снижает надежность двигателя и увеличивает его стоимость.2. The presence of an electronic switch with a large number of electronic components reduces the reliability of the engine and increases its cost.

Задача полезной модели - повышение мощности и коэффициента полезного действия, за счет более эффективного использования энергии магнитного поля.The objective of the utility model is to increase the power and efficiency, due to a more efficient use of magnetic field energy.

Отличительными признаками заявленной конструкции являются:Distinctive features of the claimed design are:

- постоянные магниты выполнены в виде цилиндров;- permanent magnets are made in the form of cylinders;

- каждый цилиндр жестко связан с соответствующим сателлитом;- each cylinder is rigidly connected to the corresponding satellite;

- цилиндры, установлены концентрически по окружности на внешней цилиндрической поверхности статора без зазора;- cylinders mounted concentrically around the circumference on the outer cylindrical surface of the stator without a gap;

- сателлиты кинематически связаны с неподвижным солнечным колесом;- satellites are kinematically connected with a motionless sun wheel;

- водило кинематически связано с сателлитами и установлено на подшипниковых опорах в статоре.- the carrier is kinematically connected with the satellites and mounted on bearing bearings in the stator.

Поставленная задача решается тем, что постоянные магниты выполнены в виде цилиндров, установленных концентрически по окружности на внешней цилиндрической поверхности статора, каждый из которых жестко связан с соответствующим сателлитом, который кинематически связан с неподвижным солнечным колесом, установленным на оси статора, а водило кинематически связано с сателлитами и установлено на подшипниковых опорах в статоре.The problem is solved in that the permanent magnets are made in the form of cylinders mounted concentrically around the circumference on the outer cylindrical surface of the stator, each of which is rigidly connected to the corresponding satellite, which is kinematically connected to a stationary sun wheel mounted on the axis of the stator, and the carrier kinematically connected to satellites and mounted on bearings in the stator.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электрической машины. Устройство содержит статор 1, в котором установлены многосекционные электрические обмотки 2, по числу полюсов. Электрические обмотки 2 соединены между собой согласованно по схеме трехфазного переменного напряжения. На оси статора 1 установлено солнечное колесо 3 с зубчатым венцом на внешней поверхности, который взаимодействует с зубчатыми венцами сателлитов 4. Каждый сателлит 4 жестко связан с соответствующим цилиндром 5, являющимся постоянным магнитом с радиальной намагниченностью. Цилиндры 5 установлены концентрически по окружности на внешней цилиндрической поверхности статора без зазора. Водило 6, кинематически связанное с сателлитами 4, установлено на подшипниковых опорах 7 в статоре 1. Солнечное колесо 3 вместе с сателлитами 4 и водилом 6 образуют планетарный механизм.In FIG. 1 is a schematic diagram of an electric machine. The device comprises a stator 1, in which multi-sectional electrical windings 2 are installed, according to the number of poles. The electrical windings 2 are interconnected according to a three-phase alternating voltage circuit. On the axis of the stator 1 there is a sun wheel 3 with a ring gear on the outer surface, which interacts with the ring gears of the satellites 4. Each satellite 4 is rigidly connected to the corresponding cylinder 5, which is a permanent magnet with radial magnetization. The cylinders 5 are mounted concentrically around the circumference on the outer cylindrical surface of the stator without a gap. The carrier 6, kinematically connected with the satellites 4, is mounted on the bearings 7 in the stator 1. The sun wheel 3 together with the satellites 4 and the carrier 6 form a planetary mechanism.

Устройство работает следующим образом. При вращении водила 6 сателлиты 4 также начинают вращаться вместе с цилиндрами 5. Цилиндры 5 двигаясь по цилиндрической поверхности статора 1, изменяют направление магнитного потока. За счет индукции, в электрических обмотках 2 статора 1 возникает э.д.с. Электрическая машина в этом случае работает в режиме генератора переменного тока трехфазного напряжения. Число цилиндров 5 должно соответствовать числу пар полюсов статора 1. Передаточное число зубчатых передач сателлитов 4 и солнечного колеса 3 выбирается таким образом, чтобы при повороте цилиндров 5 вокруг оси, их полюсы попеременно находились на поверхностях полюсов электрических обмоток 2 статора 1. При вращательном движении цилиндров 5 по цилиндрической поверхности статора1 отсутствует скольжение контактных поверхностей.The device operates as follows. When the carrier 6 rotates, the satellites 4 also begin to rotate together with the cylinders 5. The cylinders 5 moving along the cylindrical surface of the stator 1 change the direction of the magnetic flux. Due to induction, an electric emf occurs in the electrical windings 2 of the stator 1 The electric machine in this case operates in the mode of an alternator of three-phase voltage. The number of cylinders 5 should correspond to the number of pairs of poles of the stator 1. The gear ratio of the gears of the satellites 4 and the sun wheel 3 is selected so that when the cylinders 5 are rotated around the axis, their poles are alternately located on the surfaces of the poles of the electric windings 2 of the stator 1. When the cylinders rotate 5 along the cylindrical surface of the stator 1 there is no sliding of the contact surfaces.

Коэффициент полезного действия электрических машин переменного тока увеличивается с увеличением частоты вращения ротора. Е.д.с. индукции в обмотках статора 1 зависит от величины магнитного потока и частоты его изменения. Так как, частота изменения направления магнитного потока будет выше частоты вращения водила 6 на величину передаточного числа зубчатых передач между солнечным колесом 3 и сателлитами 4, а зазоры между цилиндрами 5 и цилиндрической поверхностью статора 1 отсутствуют, то э.д.с. в электрических обмотках 2, будет выше по сравнению с другими типами генераторов. Более высокая частота вращения цилиндров 5 позволит увеличить коэффициент полезного действия устройства. При подключении к электрическим обмоткам 2 переменного трехфазного напряжения электрическая машина будет работать в режиме двигателя.The efficiency of electric AC machines increases with increasing rotor speed. E.d.s induction in the stator windings 1 depends on the magnitude of the magnetic flux and its frequency of change. Since the frequency of change in the direction of the magnetic flux will be higher than the rotation frequency of the carrier 6 by the gear ratio of the gears between the sun wheel 3 and the satellites 4, and there are no gaps between the cylinders 5 and the cylindrical surface of the stator 1, then the emf in electrical windings 2, will be higher compared to other types of generators. A higher cylinder speed 5 will increase the efficiency of the device. When connected to the electric windings 2 of an alternating three-phase voltage, the electric machine will operate in motor mode.

Технический эффект от применения изобретения заключается в повышении коэффициента полезного действия и мощности электрической машины за счет более эффективного использования энергии магнитного поля.The technical effect of the application of the invention is to increase the efficiency and power of an electric machine due to more efficient use of magnetic field energy.

Claims

An electric machine containing a stator with electric windings and permanent magnets, characterized in that the permanent magnets are made in the form of cylinders mounted concentrically around the circumference on the outer cylindrical surface of the stator without a gap, each of which is rigidly connected to a corresponding satellite, which is kinematically connected to a fixed solar a wheel mounted on the axis of the stator, and the carrier is kinematically connected to the satellites and mounted on bearing bearings in the stator.