RU2072611C1

RU2072611C1 - Reactive motor with electromagnetic reduction

Info

Publication number: RU2072611C1
Application number: RU94018159/07A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Лузин
Original assignee: Михаил Иванович Лузин
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device has cog rotor 3 which has Zp cogs, cog stator 1, which has Zc cogs, number of cogs in rotor and stator follows equation Z_p=Z_c± 2p,, where p = 1, 2, 3, ... is number of pairs of poles of distributed winding which is located in slots of stator 1. Each its phase has 2p coil groups which are connected in opposing direction. Winding of stator 1 has two three-phase windings which are displaced by 30 electric degrees and are connected to three-phase power supply in parallel. One three- phase winding is connected to delta connection, another one is connected to star connection. Said windings are designed to achieve approximate equality of their magnetizing forces with tolerance range of no more than 20 percents of their level. Coils of windings are made in step which is equal to half of range of 0.5-0.85 of pole distance. EFFECT: increased start momentum and increased efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к синхронным реактивным двигателям с электромагнитной редукцией. The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to synchronous jet engines with electromagnetic reduction.

Известны синхронные реактивные двигатели с электромагнитной редукцией, содержащие зубчатый статор, в пазах которого размещена многофазная обмотка, и зубчатый ротор, число зубцов которого Zp связано с числом зубцов статора Zc cоотношением Zp Zc ±2р, где р 1,2,3, число пар полюсов обмотки статора. Частота вращения ротора такого двигателя определяется по формуле п ±120•f/Zp об/ мин, где f частота сети [1]
Преимуществом реактивных двигателей по сравнению с другими типами двигателей с электромагнитной редукцией является простота конструкции, а соответственно и низкая стоимость.Known synchronous jet engines with electromagnetic reduction, containing a gear stator, in the grooves of which a multiphase winding is located, and a gear rotor, the number of teeth of which Zp is related to the number of stator teeth Zc with the ratio Zp Zc ± 2p, where p 1,2,3, the number of pole pairs stator windings. The rotor speed of such an engine is determined by the formula n ± 120 • f / Zp rpm, where f is the frequency of the network [1]
The advantage of jet engines in comparison with other types of engines with electromagnetic reduction is the simplicity of design and, consequently, low cost.

Однако реактивные двигатели имеют низкие энергетические показатели из-за больших потерь в меди обмотки и малую величину момента на единицу объема ротора, так как для обеспечения плавности вращения ротора, а соответственно обеспечения близкой к синусоидальной формы вращающегося магнитного потока статора, обмотку таких двигателей приходится выполнять с увеличенным шагом обмотки. However, jet engines have low energy performance due to large losses in the copper of the winding and a small amount of torque per unit volume of the rotor, since in order to ensure a smooth rotation of the rotor and, accordingly, to ensure a close to sinusoidal shape of the rotating stator magnetic flux, the winding of such motors must be performed with increased winding pitch.

Известен также синхронный редукторный электродвигатель, содержащий зубчатый статор и зубчатый ротор с разностью между числами зубцов, равной числу полюсов обмотки, каждая фаза которой выполнена из двух параллельных ветвей, которые смещены относительно друг друга на половину полюсного деления, а каждая ветвь состоит из 2р последовательно и встречно соединенных между собой катушек, выполненных с шагом, равным половине полюсного деления. Причем для уменьшения вдвое частоты вращения ротора параллельные ветви каждой фазы имеют возможность подключаться через встречные диоды [2]
В подобном двигателе катушки параллельных ветвей фазы выполнены с вдвое меньшей величиной шага обмотки. Однако токи в обеих ветвях фазы не имеют смещения по времени, поэтому по существу смежные катушки параллельных ветвей представляют собой одну катушку, выполненную с шагом, равным полюсному делению, в результате чего такой двигатель имеет те же недостатки, что и вышеприведенный.Also known is a synchronous gear motor containing a gear stator and a gear rotor with a difference between the number of teeth equal to the number of poles of the winding, each phase of which is made of two parallel branches that are offset relative to each other by half a pole division, and each branch consists of 2p in series and counter coils interconnected, made in increments equal to half the pole division. Moreover, to halve the rotor speed, the parallel branches of each phase have the ability to connect via on-board diodes [2]
In such an engine, coils of parallel phase branches are made with half the size of the winding pitch. However, the currents in both branches of the phase do not have a time offset, therefore, essentially adjacent coils of parallel branches are a single coil made in increments equal to pole division, as a result of which this motor has the same disadvantages as the above.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. повышение энергетических показателей и вращающего момента реактивного двигателя с электромагнитной редукцией. The aim of this invention is to remedy these disadvantages, that is, to increase the energy performance and torque of a jet engine with electromagnetic reduction.

Указанная цель достигается тем, что реактивный двигатель с электромагнитной редукцией, содержащий зубчатый статор с числом зубцов Zс, связанным с числом зубцов Zр ротора соотношением Zр Zс±2р, где р 1,2,3, число пар полюсов размещенной в пазах статора распределенной обмотки, каждая фаза которой состоит из 2р встречно соединенных между собой катушечных групп, отличающийся тем, что обмотка статора выполнена в виде двух параллельно соединенных трехфазных обмоток, смещенных относительно друг друга на 30 электрических градусов, одна из которых соединена по схеме "треугольник", а другая по схеме "звезда", причем обе трехфазные обмотки выполнены так, что их намагничивающие силы преимущественно равны друг другу с допустимой разностью между ними не более 20% величины намагничивающей силы одной из них, а катушки этих обмоток выполнены с шагом обмотки, преимущественно равным середине диапазона от 0,5 до 0,85 полюсного деления. This goal is achieved by the fact that the jet engine with electromagnetic reduction, containing a gear stator with the number of teeth Zс, associated with the number of teeth Zр of the rotor by the ratio Zр Zс ± 2р, where p 1,2,3, the number of pole pairs of the distributed winding placed in the grooves of the stator, each phase of which consists of 2p counter-connected coil groups, characterized in that the stator winding is made in the form of two parallel-connected three-phase windings offset from each other by 30 electrical degrees, one of which is inena according to the "triangle" scheme, and the other according to the "star" scheme, with both three-phase windings being made so that their magnetizing forces are predominantly equal to each other with an allowable difference between them of no more than 20% of the magnetizing force of one of them, and the coils of these windings made with a winding pitch predominantly equal to the middle of the range from 0.5 to 0.85 pole division.

На фиг.1 представлены статор и ротор предложенного реактивного двигателя с электромагнитной редукцией; на фиг.2 развернутая схема обмотки двигателя. Figure 1 presents the stator and rotor of the proposed jet engine with electromagnetic reduction; figure 2 detailed diagram of the motor winding.

Предложенный реактивный двигатель с электромагнитной редукцией содержит зубчатый статор 1 (см. фиг.1), выполненный из листовой электротехнической стали с равномерно распределенными по окружности зубцами 2, число которых Zс равно 36, зубчатый ротор 3, выполненный также из листовой электротехнической стали с равномерно распределенными по окружности зубцами 4, число которых Zр определяется из соотношения Zр Zс±2р 36 2 34, где р число пар полюсов расположенной в пазах статора 1 распределенной двухслойной обмотки, принятое равным 1. Обмотка статора 1 состоит из двух трехфазных обмоток (см. фиг.2), смещенных относительно друг друга на 30 электрических градусов, т.е. на три зубцовых деления статора. При этом одна трехфазная обмотка, начала фаз которой обозначены А₁, В₁, С₁, а концы X₁, Y₁, Z₁, соединена по схеме "треугольник", а вторая трехфазная обмотка, начала фаз которой обозначены А₂, B₂, C₂, а концы Х₂, Y₂, Z₂, соединена по схеме "звезда". Обе трехфазные обмотки присоединены к клеммам А, В, С источника трехфазного напряжения параллельно относительно друг друга. Каждая фаза обеих трехфазных обмоток состоит из р 1 пар полюсов, т.е. из двух последовательно встречно соединенных между собой катушечных групп, каждая из которых состоит из трех катушек, так как обмотка выполнена двухслойной. Шаг обмотки для катушек обеих трехфазных обмоток принят равным 12 зубцовым делениям, т.е. равным 2/3 полюсного деления τ 18 зубцовым делениям, что соответствует средней части указанного в формуле изобретения диапазона от 0,5 до 0,85 τ. Для обеспечения равных намагничивающих сил обеих трехфазных обмоток обмотка, соединенная по схеме "треугольник", выполнена с числом витков в катушках в 1,73 раза большим числа витков в катушках обмотки, соединенной по схеме "звезда". Соответственно для обеспечения равной плотности тока в обеих трехфазных обмотках сечение обмоточного провода в обмотке, соединенной по схеме "треугольник", примерно в 1,73 раза меньше сечения провода обмотки, соединенной по схеме "звезда".The proposed jet engine with electromagnetic reduction contains a gear stator 1 (see figure 1), made of sheet electrical steel with teeth 2 evenly distributed around the circumference, the number of which Zc is 36, a gear rotor 3, also made of sheet electrical steel with evenly distributed along the circumference with teeth 4, the number of which Zр is determined from the relation Zр Zс ± 2р 36 2 34, where p is the number of pole pairs of the distributed two-layer winding located in the grooves of the stator 1, taken equal to 1. The stator winding 1 s consists of two three-phase coils (see FIG. 2) which are offset relative to one another by 30 electrical degrees, i.e. into three tooth divisions of the stator. In this case, one three-phase winding, the beginning of the phases of which are designated A ₁ , B ₁ , C ₁ , and the ends X ₁ , Y ₁ , Z ₁ , are connected according to the "triangle" circuit, and the second three-phase winding, the beginning of the phases of which are marked A ₂ , B ₂ , C ₂ , and the ends X ₂ , Y ₂ , Z ₂ , are connected in a star pattern. Both three-phase windings are connected to the terminals A, B, C of the three-phase voltage source in parallel with respect to each other. Each phase of both three-phase windings consists of p 1 pole pairs, i.e. from two successively counter-connected coil groups, each of which consists of three coils, since the winding is made two-layer. The step of the winding for the coils of both three-phase windings is taken to be 12 tooth divisions, i.e. equal to 2/3 of the pole division τ 18 tooth divisions, which corresponds to the middle part of the range specified in the claims from 0.5 to 0.85 τ. To ensure equal magnetizing forces of both three-phase windings, the winding connected by the "triangle" circuit is made with the number of turns in the coils of 1.73 times the number of turns in the coils of the winding connected by the star pattern. Accordingly, to ensure equal current density in both three-phase windings, the cross-section of the winding wire in the winding connected according to the "triangle" scheme is approximately 1.73 times smaller than the cross-section of the wire of the winding connected according to the "star" scheme.

Работает предложенный реактивный двигатель с электромагнитной редукцией следующим образом. При подключении клемм А, В, С к источнику трехфазного напряжения, благодаря соединению фаз одной трехфазной обмотки по схеме "треугольник", а второй трехфазной обмотки по схеме "звезда", образуется 12-фазная система токов, создающая в статоре 1 вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя через зубцы 2 статора 1 с зубцами 4 ротора 3, приводит последний во вращение. Частота вращения ротора 3, определяемая по формуле п ±120• f/Zp, равна 176,5 об/мин. Ротор вращается в направлении, противоположном направлению вращения поля статора, так как Zр меньше Zс. Реверс двигателя осуществляется также, как и в двигателях с обычной трехфазной обмоткой, путем перестановки местами любых двух из трех выводных концов обмотки. The proposed jet engine with electromagnetic reduction operates as follows. When connecting terminals A, B, C to a three-phase voltage source, due to the connection of the phases of one three-phase winding according to the "triangle" scheme, and the second three-phase winding according to the "star" scheme, a 12-phase current system is created, creating a rotating magnetic field in stator 1, which, interacting through the teeth 2 of the stator 1 with the teeth 4 of the rotor 3, causes the latter to rotate. The rotational speed of the rotor 3, determined by the formula n ± 120 • f / Zp, is equal to 176.5 rpm. The rotor rotates in a direction opposite to the direction of rotation of the stator field, since Zр is less than Zс. The reverse of the motor is carried out in the same way as in motors with a conventional three-phase winding, by interchanging any two of the three output ends of the winding.

Благодаря полученной 12-фазной системе токов достигается более близкая к синусоидальной форма вращающегося магнитного потока статора, что приводит к увеличению момента на единицу объема ротора, а также появляется возможность сократить шаг обмотки для катушек, т.е. уменьшить потери в меди, а соответственно повысить энергетические показатели реактивного двигателя. Thanks to the obtained 12-phase current system, a stator rotating magnetic flux closer to a sinusoidal shape is achieved, which leads to an increase in torque per unit volume of the rotor, and it also becomes possible to reduce the step of the winding for coils, i.e. reduce copper losses, and accordingly increase the energy performance of a jet engine.

В предложенном реактивном двигателе обмотка статора может быть выполнена в параллель двойным проводом, в этом случае катушки обмотки, соединенной по схеме "звезда", выполнены в параллель двойным проводом, а катушки обмотки, соединенной по схеме "треугольник", состоят из двух последовательно соединенных катушек из одинарного провода, а поэтому имеют вдвое большее число витков, чем катушки обмотки, соединенной по схеме "звезда". In the proposed jet engine, the stator winding can be parallel to the double wire, in this case, the coil windings connected by a star circuit are parallel to the double wire, and the coil windings connected by a triangle circuit consist of two coils connected in series from a single wire, and therefore have twice as many turns as winding coils connected by a star circuit.

Для регулирования частоты вращения предложенный двигатель может быть подключен к трехфазному источнику переменной частоты. To regulate the speed of the proposed engine can be connected to a three-phase source of variable frequency.

Claims

A jet engine with electromagnetic reduction, containing a gear stator with the number of teeth Z _s , related to the number of teeth Z _{r of the} rotor, the ratio Z _p Z _s ± 2 p, where p 1, 2, 3, the number of pole pairs placed in the grooves of the stator of the distributed winding, each the phase of which consists of 2p counter-connected coil groups, characterized in that the stator winding is made in the form of two parallel-connected three-phase windings offset from each other by 30 el. hail. one of which is connected according to the "triangle" scheme, and the other according to the "star" scheme, and both three-phase windings are made so that their magnetizing forces are predominantly equal to each other with an allowable difference between them of no more than 20% of the magnitude of the magnetizing force of one of them, and the coils of these windings are made with a winding pitch predominantly equal to the middle of the range of 0.5 to 0.85 pole division.