RU203977U1 - Полифазный синхронный электрический двигатель - Google Patents
Полифазный синхронный электрический двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU203977U1 RU203977U1 RU2020126523U RU2020126523U RU203977U1 RU 203977 U1 RU203977 U1 RU 203977U1 RU 2020126523 U RU2020126523 U RU 2020126523U RU 2020126523 U RU2020126523 U RU 2020126523U RU 203977 U1 RU203977 U1 RU 203977U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- electric motor
- rotor
- magnetic poles
- winding
- Prior art date
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
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
-
- 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
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 четным, кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на две единицы от количества магнитных полюсов статора. Кроме того, фазные обмотки занимают каждая два угловых противолежащих сектора на магнитопроводе статора, разделенных таким образом на две равные части.
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. - многий) означает, что число рабочих фаз такого электрического двигателя может быть любым, а не только две или три. Применительно к настоящей модели это любое четное число, например, 2, 4, 6, 8, 10, 16 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. Зубы магнитопровода статорной обмотки описанной модели имеют различную форму в пределах одного магнитопровода.
Таким образом, по пункту 1 описанная модель имеет ограниченное применение при разработке технического задания, а пункт 2 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 четное число магнитных полюсов статора, которое является кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на две единицы 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 четным, кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на две единицы от количества магнитных полюсов статора. Кроме того, фазные обмотки занимают каждая два угловых противолежащих сектора на магнитопроводе статора, разделенные таким образом на две равные части.
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 четным, кратным количеству используемых фаз. Число полюсов ротора при этом отличается на две единицы 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 шести равных секторах с углом 60 градусов - каждая фазная обмотка в двух равных противолежащих секторах.
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, моторов-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 четном числе и кратном количеству используемых фаз, а полюсов ротора в числе, отличающимся на две единицы 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 360 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 5% до 12% 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 электрических машин и пригодна для создания новых, более эффективных, простых и надежных синхронных машин - моторов и генераторов самого широкого применения.
Claims (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 с симметричными шляпками, разделёнными пазами, намотка обмотки статора выполнена пофазно для групп ножек, расположенных по окружности статора, отличающийся тем, что число магнитных полюсов статора является чётным, кратным количеству используемых фаз, а число полюсов ротора при этом отличается на две единицы от количества магнитных полюсов статора; при этом фазные обмотки независимо от числа полюсов статора занимают каждая два равных противолежащих угловых сектора на магнитопроводе статора и разбиваются таким образом на две равные части, ни больше и не меньше.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126523U RU203977U1 (ru) | 2020-08-08 | 2020-08-08 | Полифазный синхронный электрический двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126523U RU203977U1 (ru) | 2020-08-08 | 2020-08-08 | Полифазный синхронный электрический двигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203977U1 true RU203977U1 (ru) | 2021-05-04 |
Family
ID=75851251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020126523U RU203977U1 (ru) | 2020-08-08 | 2020-08-08 | Полифазный синхронный электрический двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203977U1 (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 (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2059994C1 (ru) * | 1986-03-17 | 1996-05-10 | Новосибирский государственный технический университет | Синхронный электродвигатель |
US20020171311A1 (en) * | 2000-06-02 | 2002-11-21 | Kenji Fujiwara | Brushless motor |
RU2231200C2 (ru) * | 2000-11-15 | 2004-06-20 | Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. | Бесщеточный электродвигатель |
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 |
-
2020
- 2020-08-08 RU RU2020126523U patent/RU203977U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2059994C1 (ru) * | 1986-03-17 | 1996-05-10 | Новосибирский государственный технический университет | Синхронный электродвигатель |
US20020171311A1 (en) * | 2000-06-02 | 2002-11-21 | Kenji Fujiwara | Brushless motor |
RU2231200C2 (ru) * | 2000-11-15 | 2004-06-20 | Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. | Бесщеточный электродвигатель |
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 | |
EP2250724A2 (en) | Wind turbine power train | |
CN102497037B (zh) | 一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机 | |
RU203977U1 (ru) | Полифазный синхронный электрический двигатель | |
US9236784B2 (en) | Flux-switching electric machine | |
RU203611U1 (ru) | Полифазный синхронный электрический двигатель | |
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 | |
TWI467889B (zh) | 複合式永磁同步電機 | |
CN100405704C (zh) | 低速大转矩永磁无刷电机的分数槽绕组 | |
KR102053719B1 (ko) | 복합 발전기 | |
US20140001907A1 (en) | High-efficiency power generator | |
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 | |
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 | |
RU209317U1 (ru) | Полифазный генератор | |
CN109302030A (zh) | 一种单相单绕组永磁同步发电机 | |
RU86810U1 (ru) | Вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного | |
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 |