RU197096U1 - Valve induction electric machine - Google Patents

Valve induction electric machine Download PDF

Info

Publication number
RU197096U1
RU197096U1 RU2020101276U RU2020101276U RU197096U1 RU 197096 U1 RU197096 U1 RU 197096U1 RU 2020101276 U RU2020101276 U RU 2020101276U RU 2020101276 U RU2020101276 U RU 2020101276U RU 197096 U1 RU197096 U1 RU 197096U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
rotor
teeth
air gap
electric machine
Prior art date
Application number
RU2020101276U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Кириллович Санин
Алексей Рифкатович Шайхиев
Александр Дмитриевич Петрушин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Сапфир»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Сапфир» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Сапфир»
Priority to RU2020101276U priority Critical patent/RU197096U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU197096U1 publication Critical patent/RU197096U1/en

Links

Images

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
    • H02K1/08—Salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/04—Synchronous motors for single-phase current
    • H02K19/06—Motors having windings on the stator and a variable-reluctance soft-iron rotor without windings, e.g. inductor motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в приводных и генераторных установках, например, на гидростанции.Технический результат заключается в изменении величины воздушного зазора в магнитной цепи вентильно-индукторной электрической машины таким образом, чтобы во время вращения ротора минимальное расстояние между краями зубьев статора и ротора было увеличено, а при соосном расположении зубцов статора и ротора воздушный зазор был уменьшен. Это приведет к снижению локального насыщения краев зубцов статора и ротора и снижению потерь в стали.Сущность полезной модели заключается в том, что вентильно-индукторная электрическая машина состоит из неподвижного статора в корпусе и подвижного ротора, в виде шихтованного зубчатого магнитопровода, в пазах которого расположены фазные катушки сосредоточенного типа, причем дуга коронки каждого зуба статора выполнена из расчета, что по краям зуба статора воздушный зазор составляет d+d/2, а в середине зуба статора составляет d/2, где d - средний воздушный зазор между зубцами статора и ротора.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in drive and generator sets, for example, in hydroelectric plants. The technical result consists in changing the air gap in the magnetic circuit of a valve-induction electric machine so that during rotation of the rotor the minimum distance between the edges of the teeth the stator and rotor was increased, and with the coaxial arrangement of the teeth of the stator and rotor, the air gap was reduced. This will reduce local saturation of the edges of the teeth of the stator and rotor and reduce losses in steel. The essence of the utility model is that the valve-inductor electric machine consists of a fixed stator in the housing and a movable rotor, in the form of a burnt gear magnetic circuit, in the grooves of which are located phase coils of a concentrated type, and the arc of the crown of each stator tooth is calculated based on the fact that the air gap at the edges of the stator tooth is d + d / 2, and in the middle of the stator tooth is d / 2, where d is the average th air gap between the teeth of the stator and rotor.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в приводных и генераторных установках, например, на гидростанции.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in drive and generator sets, for example, in a hydroelectric station.

Известна вентильно-индукторная электрическая машина по патенту РФ № 2629753 от 25.01.2016 на изобретение (МПК H02K 19/06, H02K 1/24), состоящая из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки. Зубцы ротора разделены на зубцовые фрагменты, а угол между осями зубцов ротора в каждом фрагменте равен углу между осями всех равномерно распределенных зубцов статора. Данный аналог имеет равномерный воздушный зазор. В моменты времени, когда края зубцов статора и ротора сближаются на минимальное расстояние, наступает глубокое локальное насыщение зубцов, что приводит к дополнительным потерям в стали магнитопровода. Known valve-induction electric machine according to the patent of the Russian Federation No. 2629753 dated 01/25/2016 for an invention (IPC H02K 19/06, H02K 1/24), consisting of a rotor in the form of a charged gear magnetic circuit and a stator containing grooves of a charged gear magnetic circuit of the winding coil. The teeth of the rotor are divided into tooth fragments, and the angle between the axes of the teeth of the rotor in each fragment is equal to the angle between the axes of all uniformly distributed stator teeth. This analogue has a uniform air gap. At times when the edges of the teeth of the stator and rotor come close to a minimum distance, deep local saturation of the teeth occurs, which leads to additional losses in the steel of the magnetic circuit.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленной полезной модели является вентильно-индукторная электрическая машина по патенту РФ № 2571955 от 08.09.2014 на изобретение (МПК H02K 19/06, H02K 1/16, H02K 29/06). Данная вентильно-индукторная электрическая машина состоит из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки, отличающаяся тем, что зубцы статора, принадлежащие одной фазе, разделены на активные зубцовые фрагменты с катушками с шагом зубцовых фрагментов, равным шагу зубцового деления ротора. Данный прототип имеет ряд недостатков, выразившихся в повышенном уровне шума и пульсации момента. Они обусловлены тем, что прототип имеет равномерный воздушный зазор между зубцами статора и ротора. В моменты времени, когда края зубцов статора и ротора сближаются на минимальное расстояние, наступает глубокое локальное насыщение зубцов, что приводит к дополнительным потерям в стали магнитопровода. Известно, что локальное насыщение магнитопровода зависит от конфигурации сближающихся ферромагнитных участков возбужденной магнитной цепи. На острых углах концентрируется магнитное поле, что приводит к глубокому локальному насыщению.The closest analogue (prototype) of the claimed utility model is a valve-induction electric machine according to the patent of the Russian Federation No. 2571955 dated 08.09.2014 for the invention (IPC H02K 19/06, H02K 1/16, H02K 29/06). This valve-induction electric machine consists of a rotor in the form of a burnt gear magnetic circuit and a stator, containing in the grooves of the burnt gear magnetic circuit of the winding coil, characterized in that the stator teeth belonging to one phase are divided into active tooth fragments with coils with a pitch of tooth fragments equal to pitch gear division of the rotor. This prototype has several disadvantages, expressed in increased noise and ripple moment. They are due to the fact that the prototype has a uniform air gap between the teeth of the stator and rotor. At times when the edges of the teeth of the stator and rotor come close to a minimum distance, deep local saturation of the teeth occurs, which leads to additional losses in the steel of the magnetic circuit. It is known that the local saturation of the magnetic circuit depends on the configuration of the approaching ferromagnetic sections of the excited magnetic circuit. A magnetic field is concentrated at sharp corners, which leads to deep local saturation.

Задачей полезной модели являлось снижение локального насыщения краев зубцов статора и ротора, что приведет к снижению потерь в стали. Технический результат заключается в изменении величины воздушного зазора в магнитной цепи вентильно-индукторной электрической машины таким образом, чтобы во время вращения ротора минимальное расстояние между краями зубьев статора и ротора было увеличено, а при соосном расположении зубцов статора и ротора воздушный зазор был уменьшен. Это приведет к снижению локального насыщения краев зубцов статора и ротора и снижению потерь в стали.The objective of the utility model was to reduce the local saturation of the edges of the teeth of the stator and rotor, which will lead to a decrease in steel losses. The technical result consists in changing the air gap in the magnetic circuit of the valve-inductor electric machine so that during rotation of the rotor the minimum distance between the edges of the teeth of the stator and rotor is increased, and with the coaxial arrangement of the teeth of the stator and rotor, the air gap is reduced. This will lead to a decrease in local saturation of the edges of the teeth of the stator and rotor and a decrease in losses in steel.

Сущность полезной модели заключается в том, что вентильно-индукторная электрическая машина состоит из неподвижного статора в корпусе и подвижного ротора, в виде шихтованного зубчатого магнитопровода, в пазах которого расположены фазные катушки сосредоточенного типа, причем дуга коронки каждого зуба статора выполнена из расчета, что по краям зуба статора воздушный зазор составляет d+d/2, а в середине зуба статора составляет d/2, где d - средний воздушный зазор между зубцами статора и ротора. Статор и ротор изготовлены из пластин электротехнической стали. Корпус статора выполнен из технического алюминия марки АД. Корпус статора завальцован.The essence of the utility model lies in the fact that the valve-inductor electric machine consists of a fixed stator in the housing and a movable rotor, in the form of a lined gear magnetic circuit, in the grooves of which there are concentrated phase coils, and the arc of the crown of each stator tooth is made based on the calculation that the edges of the stator tooth have an air gap of d + d / 2, and in the middle of the stator tooth is d / 2, where d is the average air gap between the stator and rotor teeth. The stator and rotor are made of electrical steel plates. The stator housing is made of technical aluminum grade AD. The stator housing is sealed.

Полезная модель поясняется графически, где:The utility model is illustrated graphically, where:

на фиг. 1 изображена вентильно-индукторная электрическая машина в сборе;in FIG. 1 shows a valve-inductor electric machine assembly;

на фиг. 2 изображена фазная катушка сосредоточенного типа;in FIG. 2 shows a lumped phase coil;

на фиг. 3 изображен фрагмент магнитной системы вентильно-индукторной электрической машины с равномерным воздушным зазором d;in FIG. 3 shows a fragment of the magnetic system of a valve-inductor electric machine with a uniform air gap d;

на фиг. 4 изображен фрагмент магнитной системы вентильно-индукторной электрической машины с воздушным зазором по краям зуба статора d+d/2, а в середине d/2. in FIG. 4 shows a fragment of the magnetic system of a valve-inductor electric machine with an air gap along the edges of the stator tooth d + d / 2, and in the middle d / 2.

Вентильно-индукторная электрическая машина с неравномерным воздушным зазором состоит из неподвижного статора 1 в корпусе 3 и подвижного ротора 2 в виде шихтованного зубчатого магнитопровода 4. Причем статор 1 изготовлен из пластин электротехнической стали собранных в пакет шихтованного зубчатого магнитопровода 3. Статор 1 включает шесть фазных катушек сосредоточенного типа 5, передний 6 и задний 7 подшипниковые щиты, электронную плату абсолютного энкодера с датчиками 8. Корпус 3 представляет собой цилиндрическую деталь из технического алюминия марки АД. В корпус 3 установлен пакет шихтованного зубчатого магнитопровода 3. Причем зубцы статора 1 по отношению к зубцам ротора 2 выполнены таким образом, что дуга коронки каждого зуба статора 1 выполнена из расчета, что по краям зуба статора 1 воздушный зазор увеличен и составляет d+d/2, а в середине уменьшен и составляет d/2. Профиль зуба ротора 2 имеет волновую форму, т.е. в начале зуб имеет больший зазор d+d/2, к середине зуба статора 1 уменьшен и составляет d/2. Средний зазор d. Это дает равномерный магнитный поток. Шесть фазных катушек сосредоточенного типа 5 надеты на зубцы шихтованного зубчатого магнитопровода 3. Причем пара фазных катушек сосредоточенного типа 5, расположенных на противоположных зубцах, соединены электрически и образуют одну фазу. Три пары (фазы) фазных катушек сосредоточенного типа 5, подключённые к электронному преобразователю (на фиг. не показан) создают вращающееся магнитное поле. Ротор 2 изготовлен из пластин электротехнической стали, собранных в пакет шихтованного зубчатого магнитопровода 4. Причем в пазы между зубцами ротора 2 установлены вкладыши 9. В корпус 3 статора 1 установлен ротор 2 с подшипниками 11. На корпус 3 статора 1 установлен передний 6 и задний 7 подшипниковые щиты. Подшипники 11 расположенные на валу 10 ротора 1 установлены в подшипниковые щиты 6 и 7. Корпус 3 статора 1 завальцован. На конце вала 10 установлен кодовый барабан абсолютного энкодера 12. Выводы фазных катушек сосредоточенного типа 5 проведены через отверстия в заднем 7 подшипниковом щите и подключены к электронному преобразователю. Электронный преобразователь предназначен для питания фазных катушек сосредоточенного типа 5, а также для регулирования частоты вращения ротора 2 и стабилизации частоты вращения ротора 2. Valve-inductor electric machine with uneven air gap consists of a fixed stator 1 in the housing 3 and a movable rotor 2 in the form of a charged gear magnetic circuit 4. Moreover, the stator 1 is made of electrical steel plates assembled in a package of a charged gear magnetic circuit 3. Stator 1 includes six phase coils lump type 5, front 6 and rear 7 bearing shields, absolute encoder electronic board with sensors 8. Housing 3 is a cylindrical part made of technical aluminum minia brand AD. A package of a burnt gear magnetic circuit 3 is installed in the housing 3. Moreover, the teeth of the stator 1 with respect to the teeth of the rotor 2 are made in such a way that the arc of the crown of each tooth of the stator 1 is made so that the air gap at the edges of the stator tooth 1 is increased and is d + d / 2, and in the middle it is reduced and is d / 2. The tooth profile of the rotor 2 has a wave shape, i.e. at the beginning, the tooth has a larger gap d + d / 2, to the middle of the tooth of the stator 1 is reduced and is d / 2. Average clearance d. This gives a uniform magnetic flux. Six phase coils of concentrated type 5 are worn on the teeth of a charged gear magnetic circuit 3. Moreover, a pair of phase coils of concentrated type 5 located on opposite teeth are electrically connected and form one phase. Three pairs (phases) of concentrated type 5 phase coils connected to an electronic transducer (not shown in FIG.) Create a rotating magnetic field. Rotor 2 is made of electrical steel plates assembled in a package of a burnt gear magnetic circuit 4. Moreover, liners 9 are installed in the grooves between the teeth of rotor 2. Rotor 2 with bearings 11 is installed in housing 3 of stator 1. Front 6 and rear 7 are installed on housing 3 of stator 1 bearing shields. Bearings 11 located on the shaft 10 of the rotor 1 are installed in the bearing shields 6 and 7. The housing 3 of the stator 1 is rolled. At the end of the shaft 10, a code drum of an absolute encoder 12 is installed. The terminals of the concentrated type 5 phase coils are drawn through the holes in the rear 7 bearing shield and connected to the electronic converter. The electronic Converter is designed to power phase coils of concentrated type 5, as well as to control the rotational speed of the rotor 2 and stabilize the rotational speed of the rotor 2.

Работает вентильно-индукторная электрическая машина следующим образом. В двигательном режиме работы вентильно-индукторной электрической машины на фазные катушки сосредоточенного типа 5 подают напряжение. Под действием напряжения протекает электрический ток, в результате чего возникает магнитное поле. При этом возникает электромагнитный момент, стремящийся повернуть ротор 2 в направлении положения минимального магнитного сопротивления. Для устойчивого вращения ротора 2 требуется поочередно подавать напряжение питания и снимать питание с фазных катушек сосредоточенного типа 5 в зависимости от углового положения ротора 2. В двигательном режиме импульс тока подается в фазные катушки сосредоточенного типа 5, закрепленные на зубцах статора 1, относительно которых ротор 2 находится в положении минимального магнитного сопротивления. Магнитный поток замыкается по пути, как и в двигательном режиме работы. Во время работы в моменты времени, когда края зубцов статора 1 и ротора 2 сближаются на минимальное расстояние, край зубца статора 1 оказывается удален от края зубца ротора 2 не на равномерное расстояние d, а на большее расстояние: d+d/2, при этом локальное насыщение зубцов статора 1 и ротора 2 снижается, снижаются и потери в стали. Где d воздушный зазор между зубцами статора и ротора имеет постоянный размер (мм).Works valve-induction electric machine as follows. In the motor mode of operation of the valve-inductor electric machine, phase concentrated type 5 coils are supplied with voltage. Under the influence of voltage, an electric current flows, resulting in a magnetic field. In this case, an electromagnetic moment arises, tending to rotate the rotor 2 in the direction of the position of the minimum magnetic resistance. For the stable rotation of rotor 2, it is necessary to alternately supply voltage and remove power from phase-coils of concentrated type 5, depending on the angular position of rotor 2. In the motor mode, a current pulse is supplied to phase-coils of concentrated type 5, mounted on the teeth of stator 1, relative to which rotor 2 is in the position of minimum magnetic resistance. Magnetic flux closes along the path, as in motor operation. During operation, at times when the edges of the teeth of the stator 1 and rotor 2 are closer to the minimum distance, the edge of the teeth of the stator 1 is removed from the edge of the teeth of the rotor 2 not at an even distance d, but at a greater distance: d + d / 2, while local saturation of the teeth of the stator 1 and rotor 2 is reduced, and losses in steel are also reduced. Where d the air gap between the teeth of the stator and rotor has a constant size (mm).

Claims (3)

1. Вентильно-индукторная электрическая машина, состоящая из неподвижного статора в корпусе и подвижного ротора, в виде шихтованного зубчатого магнитопровода, в пазах которого расположены фазные катушки сосредоточенного типа, отличающаяся тем, что дуга коронки каждого зуба статора выполнена из расчета, что по краям зуба статора воздушный зазор составляет d+d/2, а в середине зуба статора составляет d/2, где d – средний воздушный зазор между зубцами статора и ротора. 1. Valve-inductor electric machine, consisting of a fixed stator in the housing and a movable rotor, in the form of a lined gear magnetic circuit, in the grooves of which are concentrated phase coils, characterized in that the arc of the crown of each stator tooth is made based on the calculation that the edges of the tooth stator, the air gap is d + d / 2, and in the middle of the stator tooth is d / 2, where d is the average air gap between the teeth of the stator and rotor. 2. Вентильно-индукторная электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что корпус статора выполнен из технического алюминия марки АД. 2. Valve-induction electric machine according to claim 1, characterized in that the stator housing is made of technical aluminum grade AD. 3. Вентильно-индукторная электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что корпус статора завальцован.3. Valve-induction electric machine according to claim 1, characterized in that the stator housing is rolled.
RU2020101276U 2020-01-15 2020-01-15 Valve induction electric machine RU197096U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101276U RU197096U1 (en) 2020-01-15 2020-01-15 Valve induction electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101276U RU197096U1 (en) 2020-01-15 2020-01-15 Valve induction electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU197096U1 true RU197096U1 (en) 2020-03-30

Family

ID=70150992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020101276U RU197096U1 (en) 2020-01-15 2020-01-15 Valve induction electric machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU197096U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214309U1 (en) * 2022-07-11 2022-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "Аврора-Сервис" (ООО "Аврора-Сервис") Motor stator design

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU386469A1 (en) * 1971-03-16 1973-06-14 SWITCHED ROTOR OF ELECTRIC MACHINE
US20090195113A1 (en) * 2008-01-15 2009-08-06 Raser Technologies Induction machine stator apparatus and method
RU2571955C1 (en) * 2014-09-08 2015-12-27 Александр Дмитриевич Петрушин Switched reluctance electrical machine
DE102016116883A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Johnson Electric S.A. Permanent magnet motor and power tool using the same
RU2629753C2 (en) * 2016-01-25 2017-09-01 Александр Дмитриевич Петрушин Gate-inductor electric machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU386469A1 (en) * 1971-03-16 1973-06-14 SWITCHED ROTOR OF ELECTRIC MACHINE
US20090195113A1 (en) * 2008-01-15 2009-08-06 Raser Technologies Induction machine stator apparatus and method
RU2571955C1 (en) * 2014-09-08 2015-12-27 Александр Дмитриевич Петрушин Switched reluctance electrical machine
DE102016116883A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Johnson Electric S.A. Permanent magnet motor and power tool using the same
RU2629753C2 (en) * 2016-01-25 2017-09-01 Александр Дмитриевич Петрушин Gate-inductor electric machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214309U1 (en) * 2022-07-11 2022-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "Аврора-Сервис" (ООО "Аврора-Сервис") Motor stator design

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4095150A (en) Two-phase asynchronous motor
US7592729B2 (en) Polyphase motor with optimised running characteristics
RU2711238C1 (en) Synchronous generator with three-loop magnetic system
US11005319B2 (en) Optimized electrical machine
GB2468695A (en) A stator assembly incorporating permanent magnets and wound field poles for an inductor machine.
RU197096U1 (en) Valve induction electric machine
TWI525965B (en) Synchronous drive motor and drive unit
CN110994931A (en) Low-pulsation-torque switched reluctance motor and driving method thereof
CN102647066A (en) Electromagnetism and biradial permanent magnet mixed excitation generator
US20090195113A1 (en) Induction machine stator apparatus and method
RU2302692C1 (en) Electromechanical converter
CA2979445C (en) Wind energy installation and pole stack for a synchronous generator of a wind energy installation and synchronous generator
JP2021529498A (en) Rotating electromechanical with rotor form to reduce torque ripple
Dreher et al. A novel high-speed permanent magnet claw pole transverse flux machine for use in automation
CN104901508B (en) A kind of Linear-rotation permanent-magnet actuator and control method using consequent pole structure
PH12020500229A1 (en) Rotary electric machine
RU72798U1 (en) ELECTRIC MOTOR FOR ELECTROMECHANICAL POWER STEERING
US3289021A (en) Rotary electric machine
SU1352589A1 (en) Synchronous inductor motor
RU2006142C1 (en) Synchronous motor with electromagnetic speed reduction
RU183965U1 (en) Ring Collector DC Motor
RU2524166C1 (en) Inductor machine
US20230023710A1 (en) Synchronous reluctance machine having a variable air gap
US3214619A (en) Shaded pole motor with saturated pole tips
RU2731017C1 (en) Modular machine for gear-free high-torque drive