RU183604U1

RU183604U1 - BIOTOR ELECTROMECHANICAL CONVERTER

Info

Publication number: RU183604U1
Application number: RU2017138670U
Authority: RU
Inventors: Эльмар Рудольфович Гейнц; Александр Степанович Жибинов; Евгений Георгиевич Коков; Николай Иванович Подлевский; Владимир Васильевич Руссков; Артём Владимирович Смирнов; Геннадий Семенович Цехместрюк
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс"
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к торцевым бироторным электрическим машинам и может найти применение в качестве приводных электродвигателей промышленных механизмов, а также в генераторах электрической энергии в системах первичного электроснабжения.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to end-face bi-rotor electric machines and can find application as drive electric motors of industrial mechanisms, as well as in electric energy generators in primary power supply systems.

Технический результат обеспечивает улучшение использования объема активных частей электрических машин с кольцевой обмоткой.The technical result provides improved use of the volume of the active parts of electric machines with a ring winding.

Увеличение тангенциального (поперечного) размера пазов торцевого статора с ростом диаметра намотки пакета магнитопровода позволяет получить новую конфигурацию пазового пространства возможную к применению для достижения распределенной укладки внешних лобовых соединений в более тонком слое, уменьшения диаметрального размера статора, сокращения длины витка обмотки и улучшения в целом использования активного объема электрической машины.

An increase in the tangential (transverse) size of the grooves of the end stator with an increase in the diameter of the winding of the magnetic core package allows one to obtain a new configuration of the groove space that can be used to achieve the distributed laying of external frontal joints in a thinner layer, to reduce the diametrical size of the stator, to shorten the length of the winding winding, and to improve overall use active volume of an electric machine.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к торцевым бироторным электрическим машинам и может найти применение в качестве приводного электродвигателя в промышленных механизмах с прямым либо встречным вращением рабочих органов, а также в качестве генератора электрической энергии в системах первичного электроснабжения.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to end-face bi-rotor electric machines and can be used as a drive motor in industrial mechanisms with direct or counter-rotation of working bodies, and also as a generator of electric energy in primary power supply systems.

Известен торпедный дисковый вентильный электродвигатель (Патент РФ №2571139, опубл. 20.12.2015, БИПМ №35), состоящий из последовательно соединенных дисковых вентильных электрических двигательных модулей, выполненных в виде неподвижного статора с двойными П-образными сердечниками, содержащими катушечные обмотки, и ротора с магнитными вставками, расположенного между каждой парой сердечников всякого двигательного модуля.Known torpedo disk valve electric motor (RF Patent No. 2571139, publ. 12/20/2015, BIPM No. 35), consisting of series-connected disk valve electric motor modules made in the form of a fixed stator with double U-shaped cores containing coil windings and a rotor with magnetic inserts located between each pair of cores of any motor module.

Недостатком данного устройства является снижение использования конструктивного объема, занимаемого активными частями электрической машины, вследствие необходимости размещения внутри двигательных модулей для каждой из фаз двух статорных групп П-образных магнитопроводов, не связанных общим ярмом. Последнее сопряжено с необходимостью поддержания повышенного сечения данных участков магнитной цепи П-образных сердечников для прохождения магнитного потока постоянных магнитов роторов, одновременно увеличивая аксиальную длину машины.The disadvantage of this device is the reduced use of the structural volume occupied by the active parts of the electric machine, due to the need to place inside the motor modules for each of the phases of the two stator groups of U-shaped magnetic circuits that are not connected by a common yoke. The latter is associated with the need to maintain an increased cross-section of these sections of the magnetic circuit of the U-shaped cores for the passage of the magnetic flux of permanent magnets of the rotors, while simultaneously increasing the axial length of the machine.

Известна индукторная электрическая машина с двойным аксиальным зазором и ярмом с обмоткой кольцевого типа, уложенной в радиальных пазах на торцевой поверхности витого сердечника статора. Магнитопроводы двух торцевых роторов через аксиальные воздушные зазоры примыкают с двух сторон к торцам пакета статора (Д.А. Бут, "Бесконтактные электрические машины", М., "Высшая школа", 1990 г., стр. 143).Known induction electric machine with double axial clearance and a yoke with a ring-type winding laid in radial grooves on the end surface of the stator core. The magnetic circuits of two end rotors through axial air gaps are adjacent on both sides to the ends of the stator package (D. A. But, "Contactless electric machines", Moscow, Vysshaya Shkola, 1990, p. 143).

Недостаток устройства, взятого за прототип, заключается в сохранении постоянства поперечного сечения радиальных пазов под укладку кольцевой обмотки с ростом диаметра навивки магнитопровода (Д.А. Бут, "Бесконтактные электрические машины", М., "Высшая школа", 1990 г., стр. 133, рис. 3.16, б), что, в конечном итоге, приводит к возрастанию вылета внешних лобовых соединений обмотки статора, увеличению наружного диаметра активной зоны электрической машины и, следовательно, к ухудшению использования ее активного объема.The disadvantage of the device taken as a prototype is to maintain a constant cross-section of radial grooves for laying the annular winding with increasing diameter of the winding of the magnetic circuit (D. A. But, "Contactless electric machines", M., "Higher school", 1990, pp. . 133, Fig. 3.16, b), which, ultimately, leads to an increase in the outflow of the external frontal connections of the stator winding, to an increase in the outer diameter of the active zone of the electric machine and, therefore, to a deterioration in the use of its active volume.

Технический результат предлагаемой полезной модели достигается за счет того, что тангенциальная ширина паза статора возрастает пропорционально росту диаметра намотки магнитопровода при сохранении неизменным коэффициента заполнения и площади сечения паза. В этом случае возникающую новую конфигурацию пазового пространства возможно использовать для выполнения распределенной укладки внешних лобовых соединений, локализованной в более тонком слое, уменьшения диаметрального размера статора, сокращения длины витка обмотки и улучшения в целом использования активного объема электрической машины.The technical result of the proposed utility model is achieved due to the fact that the tangential width of the groove of the stator increases in proportion to the increase in the diameter of the winding of the magnetic circuit while keeping the fill factor and the cross-sectional area of the groove unchanged. In this case, the emerging new configuration of the groove space can be used to perform distributed styling of external frontal joints located in a thinner layer, reduce the diametrical size of the stator, shorten the length of the coil winding and improve the overall use of the active volume of the electric machine.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена конструктивная схема торцевого бироторного электромеханического преобразователя, на фиг. 2 - паз магнитопровода предлагаемого устройства переменного сечения с увеличением его тангенциального размера по мере навивки пакета, на фиг. 3 - вид укладки обмотки на наружной поверхности магнитопровода бироторного преобразователя, на фиг. 4 - вид наружной поверхности магнитопровода с повернутыми осями тангенциальных сечений пазов для случая транспозиции фаз одной из активных сторон обмотки относительно другой, на фиг. 5 - паз магнитопровода со скосом шлица.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a structural diagram of an end-face bi-rotor electromechanical transducer; FIG. 2 - groove of the magnetic circuit of the proposed device of variable cross section with an increase in its tangential size as the package is winded, in FIG. 3 is a view of laying the winding on the outer surface of the magnetic circuit of the birotor transducer; FIG. 4 is a view of the outer surface of the magnetic circuit with the rotated axes of the tangential sections of the grooves for the case of transposition of the phases of one of the active sides of the winding relative to the other, in FIG. 5 - groove of the magnetic circuit with a bevel of the slot.

Бесконтактный бироторный электромеханический преобразователь (фиг. 1) содержит статор с магнитопроводом 1 и кольцевой обмоткой 2 с активными сторонами 3 и 4, два ротора 5 и 6. При этом выбор типа исполнения роторов (либо их комбинации) может быть произвольным и не влияет на конечный технический результат.The non-contact birotor electromechanical converter (Fig. 1) contains a stator with a magnetic circuit 1 and an annular winding 2 with active sides 3 and 4, two rotors 5 and 6. Moreover, the choice of the type of execution of the rotors (or their combination) can be arbitrary and does not affect the final technical result.

Устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения питания на кольцевую обмотку и протекании фазных токов каждая из торцевых активных сторон обмотки формирует вращающееся магнитное поле, увлекающее за счет происходящего взаимодействия, за собой роторы либо в согласном, либо во встречном направлении вращения в зависимости от наличия или отсутствия транспозиции фаз.The device operates as follows. When an alternating supply voltage is applied to the annular winding and phase currents flow, each of the end active sides of the winding forms a rotating magnetic field, which entrains the rotors either in the consonant or in the opposite direction of rotation, depending on the presence or absence of phase transposition.

Для наилучшего размещения как внешних, так и внутренних лобовых соединений при транспозиции фаз одной из двух активных сторон обмотки статора относительно другой, ось 7 тангенциальных сечений соответствующих пазов (фиг. 4), выполнены повернутыми к направлению винтовой линии укладки лобовых соединений на угол α, не превышающий в предельном случае π/2.For the best placement of both external and internal frontal connections when the phases of one of the two active sides of the stator winding are transposed relative to the other, the axis 7 of the tangential sections of the corresponding grooves (Fig. 4) are made turned to the direction of the helical line of laying the frontal connections at an angle α, not exceeding in the limiting case π / 2.

Для уменьшения пульсаций магнитного потока в воздушном зазоре преобразователя, снижения шума и зубцового пульсирующего момента ротора, шлицы пазов могут быть выполнены со скосом (фиг. 5)To reduce pulsations of the magnetic flux in the air gap of the transducer, reduce noise and pulsating pulsating moment of the rotor, the grooves of the grooves can be made with a bevel (Fig. 5)

Устройство может использоваться и как генератор электрической энергии при вращении любого из индукторов от постороннего привода.The device can also be used as a generator of electrical energy during the rotation of any of the inductors from an external drive.

Claims

1. Biirotory electromechanical converter containing a stator magnetic circuit with an annular winding located in radial grooves on each of the end faces of a twisted magnetic circuit package, external and internal frontal winding connections and two permanent magnet rotors-inductors, characterized in that the end grooves of the stator twisted magnetic circuit made with a change in their tangential width, increasing with the transition from the inner diameter of the packet to the outer in proportion to the direction of growth of the diameter of the winding magnet a wire with maintaining in each section of the groove the invariance of its cross-sectional area.

2. The device according to claim 1, characterized in that the axes of the tangential sections of the grooves in which one of the active sides of the stator winding is transposed relative to the other are located at an angle α to the direction of the helical line of the frontal joints laying, which does not exceed the orthogonal in the extreme case.

3. The device according to p. 1, characterized in that the radial grooves of the magnetic circuit are made with bevel slots.