RU203611U1 - Полифазный синхронный электрический двигатель - Google Patents
Полифазный синхронный электрический двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU203611U1 RU203611U1 RU2020126522U RU2020126522U RU203611U1 RU 203611 U1 RU203611 U1 RU 203611U1 RU 2020126522 U RU2020126522 U RU 2020126522U RU 2020126522 U RU2020126522 U RU 2020126522U RU 203611 U1 RU203611 U1 RU 203611U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- electric motor
- rotor
- winding
- magnetic poles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники в части электрических машин постоянного и переменного тока. Устройство предназначено для преобразования электрической энергии в механическую. Задача настоящей полезной модели заключается в необходимости разработки простой конструкции электрического двигателя, позволяющей работать с максимальной эффективностью при работе от источников постоянного и переменного тока, обладая при этом минимальными размерами и весом. Техническим результатом реализации данной полезной модели является создание простой конструкции электрического двигателя с высокой эффективностью преобразования электрической энергии в механическую. Поставленная задача решается тем, что в полифазном электрическом двигателе, содержащем статор и ротор, выполненный в виде многополюсного магнита с равномерно расположенными по окружности чередующимися магнитными полюсами, при этом статор выполнен с ножками со симметричными шляпками, разделенными пазами, намотка обмотки статора выполнена пофазно для групп ножек, расположенных по окружности статора, согласно заявленному техническому решению число магнитных полюсов статора является нечётным, кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на одну единицу от количества магнитных полюсов статора. Кроме того, фазные обмотки занимают каждая свой угловой сектор на магнитопроводе статора и не разбиваются на множество частей. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области электротехники в части электрических машин постоянного и переменного тока. Устройство предназначено для преобразования электрической энергии в механическую.
Термин «полифазный» (от греч. сл. πολύς - многий) означает, что число рабочих фаз такого электрического двигателя может быть любым, а не только две или три. Применительно к настоящей модели это любое нечетное число, например, 3, 5, 7, 9, 15 и более фаз.
Известен синхронный электрический двигатель-генератор (патент РФ № RU 181979 U1 от 2017.12.29 автора Андреенко Александра Степановича), содержащий статор с трехфазной обмоткой и ротор, выполненный в виде многополюсного магнита с равномерно расположенными по окружности чередующимися m магнитными полюсами, с шагом полюсного деления равным , при этом статор выполнен с N<m ножками со симметричными и асимметричными шляпками, разделенными пазами, намотка обмотки статора выполнена пофазно для групп ножек, расположенных симметрично по окружности статора на угловом расстоянии друг от друга, при этом в одну группу для намотки одной фазы входят ножки с симметричными и асимметричными шляпками, а угловое расстояние между краями шляпок, обращенными в сторону группы ножек, предназначенной для намотки другой фазы, равно угловому расстоянию между полюсными делениями числа магнитных полюсов ротора, равного числу последовательно расположенных ножек одной группы, относящейся к одной фазе.
Модель имеет следующие недостатки:
1. На основе описанной модели невозможно создание электрических машин с числом зубов магнитопровода статора меньшим, чем количество полюсов ротора.
2. На основе описанной модели невозможно создание электрических машин с нечетным числом зубов магнитопровода статора.
3. Зубы магнитопровода статорной обмотки описанной модели имеют различную форму в пределах одного магнитопровода.
Таким образом, по пп. 1 и 2 описанная модель имеет ограниченное применение при разработке технического задания, а п. 3 усложняет проектирование электрической машины, увеличивая возможность ошибки во время намотки обмоток и снижает технологичность изготовления, увеличивая себестоимость изделия.
Задача настоящей полезной модели заключается в необходимости разработки простой конструкции электрического двигателя, позволяющей работать с максимальной эффективностью при работе от источников постоянного и переменного тока, обладая при этом минимальными размерами и весом.
Основное отличие описанной модели - это всегда нечетное число магнитных полюсов статора, которое является кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на одну единицу от количества магнитных полюсов статора в большую или меньшую сторону.
Техническим результатом реализации данной полезной модели является создание простой конструкции электрического двигателя с высокой эффективностью преобразования электрической энергии в механическую.
Поставленная задача решается тем, что в полифазном электрическом двигателе, содержащем статор и ротор, выполненный в виде многополюсного магнита с равномерно расположенными по окружности чередующимися магнитными полюсами, при этом статор выполнен с ножками со симметричными шляпками, разделенными пазами, намотка обмотки статора выполнена пофазно для групп ножек, расположенных по окружности статора, согласно заявленному техническому решению число магнитных полюсов статора является нечетным, кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на одну единицу от количества магнитных полюсов статора. Кроме того, фазные обмотки занимают каждая свой угловой сектор на магнитопроводе статора и не разбиваются на множество частей.
Полезная модель поясняется чертежами: фиг. 1 - фиг. 2, на которых изображена активная часть двигателя в разрезе. На чертежах номерами обозначены следующие элементы электрической машины:
1 - магнитопровод ротора;
2 - магниты, закрепленные на роторе;
3 - магнитопровод статора;
4 - обмотка статора.
Полифазный электрический двигатель (фиг. 1, фиг. 2) включает в себя магнитопровод ротора 1 с установленными на нем магнитами 2 и магнитопровод статора 3 с размещенными на нем обмотками 4. Ротором является наружная часть электрической машины, статор размещен в центральной части. Соотношение количества полюсов ротора и статора рассчитано следующим образом. Количество магнитных полюсов статора может быть любым нечетным, кратным количеству используемых фаз. Число полюсов ротора при этом отличается на одну единицу от количества магнитных полюсов статора в большую или меньшую сторону.
При этом соотношении и, например, трехфазном исполнении, независимо от количества полюсов статора фазные обмотки будут расположены на магнитопроводе статора в трех равных секторах с углом 120 градусов - каждая фазная обмотка в своем секторе.
Такое, упрощенное расположение обмоток позволяет оптимизировать процесс намотки статора и значительно сократить ошибки при намотке по причине человеческого фактора. Это уменьшает время технологического процесса и снижает количество брака при изготовлении. Упрощение схемы намотки позволяет многократно увеличивать число полюсов электрической машины.
При увеличении числа полюсов статора вырастает эффективность работы электрического двигателя за счет уменьшения расстояния между осями полюсов ротора и статора.
В качестве ротора может быть использован магнитопровод с постоянными магнитами, либо с обмотками возбуждения.
Конструктивно активная часть электрического двигателя, состоящая из ротора и статора, может иметь цилиндрическую форму, форму кольца (для низкооборотных электродвигателей, генераторов, мотор-колес), линейную (для безредукторных линейных двигателей или генераторов), форму шара, либо плоскую - аксиальную форму. Ротор может быть выполнен как во внешней части (аутраннер), так и внутреннего исполнения (инраннер).
При параллельном соединении двух таких синхронных электрических машин с большим числом фаз (более трех) возможна эффективная передача механического усилия посредством электрической энергии по кабельной линии, с вала «ведущего» устройства на вал «ведомого», по принципу сельсина, но с высоким крутящим моментом и скоростью.
За счет выполнения магнитных полюсов статора в нечетном числе и кратном количеству используемых фаз, а полюсов ротора в числе, отличающимся на одну единицу от количества магнитных полюсов статора, достигается оптимальное распределение магнитного напряжения между магнитными полюсами статора и ротора, при котором потери электромагнитного взаимодействия сводятся к технически возможному минимуму. В таком исполнении первый и последний зуб группы обмоток статора попадают на разноименные магнитные полюса ротора с однородным и равномерным градиентом между ними, то есть поле ротора от полюса к полюсу совершает равномерный разворот на 180 градусов по отношению к крайним зубам группы обмоток статора и это положение является полностью уравновешенным, без остаточных напряжений между группами обмоток. При совершении электрической коммутации тока фазных обмоток статора ротор электрической машины выходит из уравновешенного состояния и приходит в движение.
Полифазный электрический двигатель может работать от следующих источников тока:
а) многофазная сеть переменного тока;
б) частотный преобразователь, который применяется для асинхронных двигателей;
в) контроллер для управления бесщеточными электродвигателями.
Примеры реализации:
По примеру описанной модели был выполнен тюнинг нескольких флагманских моделей велосипедных мотор-колес мощностью от 500 до 3000 Вт от различных производителей. На всех мотор-колесах было изменено количество магнитов в соответствии с расчетным и перемотаны обмотки статора в соответствии с расчетными пропорциями. Крышки двигателя, ярмо, валовая часть, магнитопровод статора при этом остались заводского исполнения. Число витков обмотки также было оставлено без изменения. При повторных испытаниях все тюнингованные модели показали увеличение КПД от 8% до 15% в зависимости от мощности и производителя. При этом было отмечено улучшение динамики разгона и уменьшение шума при работе под нагрузкой. Во всех случаях наблюдалось некоторое увеличение рабочих оборотов при сохранении тягового момента. Увеличение числа оборотов и увеличение пути пробега во всех случаях было пропорционально увеличению КПД. Увеличение энергоэффективности соответствует увеличению класса двигателя на одну-две ступени по международному стандарту IEC. Вес обмотки во всех случаях уменьшился за счет упрощения схемы намотки обмоток статора.
Описанная модель показала свою состоятельность применительно к увеличению эффективности существующих синхронных электрических машин и пригодна для создания новых, более эффективных, простых и надежных синхронных электрических машин - моторов и генераторов самого широкого применения.
Claims (2)
1. Полифазный синхронный электрический двигатель, содержащий статор и ротор, выполненный в виде многополюсного магнита с равномерно расположенными по окружности чередующимися магнитными полюсами, при этом статор выполнен с ножками со симметричными шляпками, разделёнными пазами, намотка обмотки статора выполнена пофазно для групп ножек, расположенных по окружности статора, отличающийся тем, что число магнитных полюсов статора является нечётным, кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на одну единицу от количества магнитных полюсов статора в большую или меньшую сторону.
2. Полифазный синхронный электрический двигатель по п. 1, отличающийся тем, что фазные обмотки независимо от числа полюсов статора занимают каждая свой угловой сектор на магнитопроводе статора и не разбиваются при этом на множество частей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126522U RU203611U1 (ru) | 2020-08-08 | 2020-08-08 | Полифазный синхронный электрический двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126522U RU203611U1 (ru) | 2020-08-08 | 2020-08-08 | Полифазный синхронный электрический двигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203611U1 true RU203611U1 (ru) | 2021-04-14 |
Family
ID=75521422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020126522U RU203611U1 (ru) | 2020-08-08 | 2020-08-08 | Полифазный синхронный электрический двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203611U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209317U1 (ru) * | 2021-09-29 | 2022-03-15 | Сергей Сергеевич Лагутин | Полифазный генератор |
WO2023055256A1 (ru) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Сергей Сергеевич ЛАГУТИН | Полифазный генератор |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2143777C1 (ru) * | 1998-10-06 | 1999-12-27 | Закрытое Акционерное Общество Проектно-Производственно-Технологическая Фирма "ЭЛМА-Ко" | Бесконтактная электрическая машина магнитоэлектрического типа |
RU126226U1 (ru) * | 2012-10-16 | 2013-03-20 | Закрытое акционерное общество "АНТАРЕС ПРО" | Бесконтактная электрическая машина |
RU181397U1 (ru) * | 2017-10-27 | 2018-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "СПБ Инвертор" | Бесконтактная электрическая машина |
RU181979U1 (ru) * | 2017-12-29 | 2018-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Синхронный электрический двигатель-генератор |
CN106208574B (zh) * | 2016-08-17 | 2019-01-11 | 上海交通大学 | 一种分块转子式双定子变磁通磁阻电机 |
-
2020
- 2020-08-08 RU RU2020126522U patent/RU203611U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2143777C1 (ru) * | 1998-10-06 | 1999-12-27 | Закрытое Акционерное Общество Проектно-Производственно-Технологическая Фирма "ЭЛМА-Ко" | Бесконтактная электрическая машина магнитоэлектрического типа |
RU126226U1 (ru) * | 2012-10-16 | 2013-03-20 | Закрытое акционерное общество "АНТАРЕС ПРО" | Бесконтактная электрическая машина |
CN106208574B (zh) * | 2016-08-17 | 2019-01-11 | 上海交通大学 | 一种分块转子式双定子变磁通磁阻电机 |
RU181397U1 (ru) * | 2017-10-27 | 2018-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "СПБ Инвертор" | Бесконтактная электрическая машина |
RU181979U1 (ru) * | 2017-12-29 | 2018-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Синхронный электрический двигатель-генератор |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209317U1 (ru) * | 2021-09-29 | 2022-03-15 | Сергей Сергеевич Лагутин | Полифазный генератор |
WO2023055256A1 (ru) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Сергей Сергеевич ЛАГУТИН | Полифазный генератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gieras et al. | Axial flux permanent magnet brushless machines | |
CN102368644A (zh) | 风力涡轮机的操作方法、控制器以及电机的线圈装置 | |
US9236784B2 (en) | Flux-switching electric machine | |
RU203611U1 (ru) | Полифазный синхронный электрический двигатель | |
RU203977U1 (ru) | Полифазный синхронный электрический двигатель | |
CN102497037A (zh) | 一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机 | |
CN102904405B (zh) | 一种双转子同步发电机 | |
CN104813569A (zh) | 电机 | |
CN101262151B (zh) | 低速大转矩永磁无刷电机的分数槽绕组 | |
CN100405704C (zh) | 低速大转矩永磁无刷电机的分数槽绕组 | |
KR102053719B1 (ko) | 복합 발전기 | |
RU2652102C1 (ru) | Вентильный электродвигатель | |
WO2022035362A1 (ru) | Полифазный синхронный электрический двигатель | |
WO2022035363A1 (ru) | Полифазный синхронный электрический двигатель | |
RU111723U1 (ru) | Обмотка асинхронного двигателя | |
CN110417157B (zh) | 一种多相轴向磁通永磁同步电机 | |
RU2412519C1 (ru) | Реактивная машина | |
CN103944315A (zh) | 旋转电机系统 | |
KR101792676B1 (ko) | 개별 자력을 갖는 전동기의 코어 코일 권선 방법 | |
CN203660772U (zh) | 一种开关磁阻电动机 | |
RU86810U1 (ru) | Вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного | |
RU209317U1 (ru) | Полифазный генератор | |
CN109302030A (zh) | 一种单相单绕组永磁同步发电机 | |
Shokri et al. | Characterization of Axial Flux Permanent Magnet Generator Under Various Geometric Parameters for Improved Performance of The Machine | |
CN109713867B (zh) | 一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220119 Effective date: 20220119 |