RU2074491C1

RU2074491C1 - Electric machine

Info

Publication number: RU2074491C1
Application number: RU94027926A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кеменов; К.А. Кеменов; А.В. Кеменов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью - Фирма "ЭЛКиКо"; Кеменов Алексей Алексеевич; Кеменов Константин Алексеевич; Кеменов Алексей Васильевич
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1997-02-27
Also published as: RU94027926A

Abstract

FIELD: electric drives with decreased speed of rotation. SUBSTANCE: rotor 4 of three-phase asynchronous squirrel-cage motor is manufactured in the form of flexible kinematic link, for instance, drive circuit 5 incorporating electromagnetic elements 9 connected to plates 10 of circuit 5 and including conductors 11, jumpers and magnetic core. Stator 3 has winding 20 and magnetic core 19 composed of individual rectilinear sections smoothly transiting from one to an other. Electromagnetic elements are fabricated in the form of conductors surrounded by magnetic core which ends are connected by jumpers. EFFECT: improved operational reliability. 10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано, например, при изготовлении асинхронных короткозамкнутых трехфазных электродвигателей различного назначения. The invention relates to electric machines and can be used, for example, in the manufacture of asynchronous short-circuited three-phase electric motors for various purposes.

Известны электрические машины с низкой частотой вращения выходного вала дугостаторного типа, у которых статор выполнен в виде сегмента( см. например, Фридкин П. А. Безредукторный дугостаторный электропривод. М. Энергия. 1970). Основным недостатком дугостаторных электродвигателей является их низкие энергетические показатели. Known electric machines with a low rotation speed of the output shaft of the arrester type, in which the stator is made in the form of a segment (see, for example, P. Fridkin A. Gearless arrester electric drive. M. Energy. 1970). The main disadvantage of arcing motors is their low energy performance.

Для получения малых скоростей и поступательного движения элементов электрической машины были предложены так называемые линейные электродвигатели, содержащие статор и подвижную часть, называемую бегуном (см. например, Радин В. И. и др. Электрические машины. М.Высшая школа. 1988, с. 221.224). Принципиальное отличие линейных электрических машин от электрических машин с вращательным движением ротора состоит в том, что первичный элемент линейной машины, например двигателя, создает не вращающееся, а бегущее магнитное поле. При этом подвижная часть двигателя с короткозамкнутой обмоткой, называемая также вторичным элементом, перемещается линейно (поступательно) вдоль своей оси. Однако принцип действия такой линейной электрической машины, например асинхронного линейного двигателя, подобен принципу действия асинхронного двигателя нормального исполнения. Основной недостаток линейного электродвигателя состоит в возникновении так называемого краевого эффекта приводящего к появлению тормозных усилий, неравномерному распределению тока в фазах обмотки статора и дополнительным потерям мощности в статоре и вторичном элементе. Эти недостатки объясняются тем, что магнитопровод статора не замкнут в кольцо. To obtain low speeds and translational motion of the elements of an electric machine, the so-called linear electric motors containing a stator and a moving part called a runner were proposed (see, for example, Radin V.I. et al. Electric machines. M. Higher School. 1988, p. 221.224). The fundamental difference between linear electric machines and electric machines with rotational motion of the rotor is that the primary element of a linear machine, such as an engine, creates not a rotating, but a running magnetic field. In this case, the moving part of the motor with a short-circuited winding, also called the secondary element, moves linearly (translationally) along its axis. However, the principle of operation of such a linear electric machine, such as an asynchronous linear motor, is similar to the principle of operation of an asynchronous motor of normal design. The main disadvantage of a linear electric motor is the occurrence of the so-called edge effect leading to the appearance of braking forces, uneven distribution of current in the phases of the stator winding and additional power losses in the stator and secondary element. These shortcomings are explained by the fact that the stator magnetic circuit is not closed in a ring.

Известна также электрическая машина, например электродвигатель по авт. свид. СССР N 1709472, кл. Н 02К 41/00 с двумя выходными валами. Ротор указанного электродвигателя установлен в расточке статора и состоит из ферромагнитного сердечника, закрепленного на валу, гибкой оболочки, охватывающей ферромагнитный сердечник и образующей полость с внешней поверхностью этого сердечника. Причем указанная полость заполнена подвижным ферромагнитным веществом. Особенностью конструкции электрического двигателя является то, что он снабжен вторым выходным валом, опирающимся на первый выходной вал через подшипник. При этом гибкая оболочка одним торцом жестко соединена с вторым выходным валом через подшипник. Это позволяет расширить функциональные возможности электрической машины, а именно получить, по мнению заявителя, одновременно разные частицы вращения выходных валов. Однако указанное положительное свойство достигается за счет усложнения конструкции узла выходных валов, так как последние входят один в другой. Кроме того, элементы ротора и статора рассматриваемой электрической машины, сосредоточены в относительно небольшом объеме пространства, поэтому в них могут возникать во время работы машины значительные тепловые нагрузки. Это обстоятельство в свою очередь накладывает известные ограничения на возможность увеличения мощности электрической машины из-за перегрева ее частей. An electric machine is also known, for example an electric motor according to ed. testimonial. USSR N 1709472, class H 02K 41/00 with two output shafts. The rotor of the specified electric motor is installed in the stator bore and consists of a ferromagnetic core fixed to the shaft, a flexible shell covering the ferromagnetic core and forming a cavity with the outer surface of this core. Moreover, the specified cavity is filled with a movable ferromagnetic substance. A design feature of the electric motor is that it is equipped with a second output shaft, resting on the first output shaft through a bearing. In this case, the flexible shell with one end is rigidly connected to the second output shaft through the bearing. This allows you to expand the functionality of an electric machine, namely to obtain, according to the applicant, at the same time different particles of rotation of the output shafts. However, this positive property is achieved by complicating the design of the output shaft assembly, since the latter are included in one another. In addition, the rotor and stator elements of the electric machine under consideration are concentrated in a relatively small volume of space, therefore, significant heat loads can occur in them during machine operation. This circumstance, in turn, imposes well-known restrictions on the possibility of increasing the power of an electric machine due to overheating of its parts.

Известна также электрическая машина по патенту США N 4803387 кл. Н 02 К 41/06, которая является наиболее близкой к изобретению. Известная электрическая машина содержит статор, выполненный из множества электромагнитов, имеющих обмотки возбуждения и U-образные магнитопроводы с явновыраженными полюсами, заканчивающимися поверхностями дугообразной формы, и вторичный элемент, или ротор, выполненный в виде бесконечного кинематически гибкого звена, состоящего из отдельных жестких элементов из немагнитного материала и шарнирно соединенных между собой с помощью двух пальцев, одни концы которых вставлены в проушины жестких элементов, а другие выступают с двух сторон элемента и могут входить в углубления двух колес с целью осуществления зацепления с ними. На поверхности каждого жесткого элемента противоположно друг другу приклеены постоянные магниты в виде пластин из сплава самария и кобальта. Причем ширина постоянных магнитов равна ширине звена, а их длина в два раза меньше длины полюсных поверхностей статора. Катушки возбуждения статора питаются электрическим током от специального источника питания, имеющего сложное устройство для формирования электрических импульсов питания и контроля положения постоянных магнитов относительно полюсов статора. Известная электрическая машина работает следующим образом: при подаче в обмотку возбуждения рабочих импульсов тока создаются притягивающие и отталкивающие усилия в постоянных магнитах, которые через кинематические звенья вызывают вращение колес и соответствующих валов. Also known is an electric machine according to US patent N 4803387 C. H 02 K 41/06, which is closest to the invention. The known electric machine contains a stator made of many electromagnets having field windings and U-shaped magnetic circuits with distinct poles ending in arched surfaces, and a secondary element or rotor made in the form of an endless kinematically flexible link consisting of separate rigid elements of non-magnetic material and pivotally interconnected with two fingers, some ends of which are inserted into the eyes of rigid elements, while others protrude from both sides elements and can go into the recesses of two wheels in order to engage with them. Permanent magnets in the form of plates of an alloy of samarium and cobalt are glued on the surface of each rigid element opposite each other. Moreover, the width of the permanent magnets is equal to the width of the link, and their length is two times less than the length of the pole surfaces of the stator. The stator excitation coils are supplied with electric current from a special power source having a complex device for generating electric power pulses and controlling the position of the permanent magnets relative to the stator poles. The well-known electric machine works as follows: when working current pulses are applied to the excitation winding, attractive and repulsive forces are created in permanent magnets, which, through kinematic links, cause rotation of the wheels and corresponding shafts.

Известная электрическая машина обладает рядом недостатков, из которых наиболее существенными являются следующие:
1) невозможность питания непосредственно от промышленной электрической сети переменного тока, что требует применения сложного преобразователя, снижает надежность работы и увеличивает удельную металлоемкость электрической машины;
2) необходимость применения дорогостоящих материалов для ее изготовления, например, сплава самария с кобальтом, что увеличивает стоимость электрической машины и снижает область ее применения;
3) необходимость применения дополнительных технологических процессов, связанных с намагничиванием пластин, что усложняет технологию изготовления электрической машины и увеличивает ее стоимость;
4) невысокая удельная мощность, из-за того, что длина постоянных магнитов ротора в два раза меньше длины полюсных поверхностей статора;
5) сложность и ненадежность движущейся части электрической машины из-за необходимости иметь как минимум четыре колеса зацепления;
6) ненадежная работа узла механической передачи с гибким звеном из-за возможности возникновения перекосов в зацеплении в момент входа пальцев в углубления колес по причине возникновения люфтов в шарнирных соединениях звеньев, неточности изготовления пальцев и проушин, их износа и т.д.Known electric machine has several disadvantages, of which the most significant are the following:
1) the impossibility of supplying directly from an industrial electric AC network, which requires the use of a complex converter, reduces the reliability of operation and increases the specific metal consumption of an electric machine;
2) the need to use expensive materials for its manufacture, for example, an alloy of samarium with cobalt, which increases the cost of an electric machine and reduces its scope;
3) the need for additional technological processes associated with the magnetization of the plates, which complicates the manufacturing technology of an electric machine and increases its cost;
4) low specific power, due to the fact that the length of the permanent rotor magnets is half the length of the pole surfaces of the stator;
5) the complexity and unreliability of the moving part of the electric machine due to the need to have at least four gear wheels;
6) unreliable operation of the mechanical transmission unit with a flexible link due to the possibility of distortions in the engagement at the moment the fingers enter the recesses of the wheels due to the occurrence of backlash in the articulated joints of the links, inaccuracy in the manufacture of fingers and eyes, their wear, etc.

7) высокая удельная металлоемкость электрической машины, обусловленная необходимостью иметь четыре колеса зацепления, магнитопровод статора, длина которого превышает длину магнитопровода ротора более чем в два раза, и массивностью шарнирного соединения механических звеньев ротора;
8) ограниченная область применения, например, из-за невозможности иметь несколько выходных валов с различной частотой вращения;
9) неремонтопригодность узла клеевого соединения магнитных пластин с жестким элементом гибкого звена ротора;
10) ограниченные функциональные возможности из-за неиспользования поступательного движения элементов ротора для привода соответствующих рабочих органов установок или машин.7) the high specific metal consumption of an electric machine, due to the need to have four gear wheels, a stator magnetic circuit whose length exceeds the rotor magnetic circuit by more than two times, and by the massiveness of the articulation of the mechanical parts of the rotor;
8) limited scope, for example, due to the inability to have multiple output shafts with different speeds;
9) non-maintainability of the node of the adhesive connection of the magnetic plates with the rigid element of the flexible link of the rotor;
10) limited functionality due to the non-use of the translational motion of the rotor elements to drive the corresponding working bodies of plants or machines.

Задачей изобретения является создание электрической машины, обладающей расширенными функциональными возможностями и областью применения за счет соединения электромагнитных элементов ротора с нечетными или четными элементами гибких звеньев зацепления механической передачи и выполнения их, как минимум, с двумя проводниками, замкнутыми по концам и охваченными отдельными магнитопроводами, и выполнение ротора с несколькими выходными валами, имеющими разную частоту вращения, и возможностью использования его поступательного движения. The objective of the invention is the creation of an electric machine with enhanced functionality and scope by connecting the electromagnetic elements of the rotor with odd or even elements of the flexible links of the mechanical transmission gear and performing them with at least two conductors, closed at the ends and covered by separate magnetic circuits, and the implementation of the rotor with multiple output shafts having different rotational speeds, and the possibility of using its translational motion.

Для достижения указанного технического результата в известной электрической машине, содержащей корпус, соединенный с ним статор, включающий магнитопровод и обмотки, ротор, включающий механическую передачу, состоящую из валов с опорами вращения, установленными на валах колесами зацепления и связанными с ними гибкими звеньями зацепления, выполненными из соединенных друг с другом жестких элементов, и соединенные с ними электромагнитные элементы, выполненные в виде магнитопроводов и обмоток, электромагнитные элементы ротора соединены с нечетными или четными жесткими элементами гибких звеньев зацепления и каждый из них выполнен, как минимум, с двумя проводниками, замкнутыми по концам и охваченными отдельными магнитопроводами, и магнитопровод статора состоит из участков, длина которых больше расстояния между колесами зацепления. To achieve the specified technical result in a known electric machine, comprising a housing, a stator connected to it, including a magnetic circuit and windings, a rotor including a mechanical transmission, consisting of shafts with rotation bearings, gear wheels mounted on the shafts and flexible gear links connected to them, made of hard elements connected to each other, and electromagnetic elements connected to them, made in the form of magnetic circuits and windings, the rotor electromagnetic elements are connected to echetnymi or even rigid elements and flexible links engaging each of them formed of at least two conductors, the ends closed and covered by separate magnetic circuits and the magnetic circuit of the stator consists of sections of a length greater than the distance between engaging wheels.

Соединение электромагнитных элементов ротора с нечетными или четными жесткими элементами гибких звеньев зацепления механической передачи и выполнение каждого из них, как минимум, с двумя проводниками, замкнутыми по концам, и охваченными отдельными магнитопроводами, и выполнение магнитопровода статора в виде участков, длина которых превышает расстояние между колесами зацепления, позволит выполнить магнитную систему статора с бегущим магнитным полем многополюсной без значительного увеличения объема электрической машины и ее массы и, тем самым снизить скорость движения ротора, создать благоприятные условия для охлаждения отдельных ее частей и узлов упростить их конструкцию, технологию изготовления и ремонтируемость, расширить функциональные возможности и область применения, например, за счет использования двух видов движения, поступательного и вращательного, причем вращательный может быть получен с различными частотами вращения выходных валов. The connection of the electromagnetic elements of the rotor with the odd or even rigid elements of the flexible links of the gearing of the mechanical transmission and the implementation of each of them with at least two conductors, closed at the ends, and covered by individual magnetic circuits, and the implementation of the stator magnetic circuit in the form of sections whose length exceeds the distance between the gearing wheels will allow the stator magnetic system to be run with a traveling multi-pole magnetic field without a significant increase in the volume of the electric machine and its mass and, thereby reducing the rotor speed, creating favorable conditions for cooling its individual parts and assemblies, simplifying their design, manufacturing technology and repairability, expanding the functionality and scope, for example, by using two types of motion, translational and rotational, and rotational can be obtained with different speeds of the output shafts.

Выполнение гибкого звена зацепления в виде цепи цепной передачи позволит изготовить механическую передачу ротора в виде однорядной или многорядной цепной передачи и использовать, как вращательное, так и поступательное виды движения элементов ротора для привода соответствующих рабочих органов установок или машин, т. е. расширить функциональные возможности электрической машины и область ее применения. The implementation of the flexible link in the form of a chain transmission chain will make it possible to produce a mechanical transmission of the rotor in the form of a single-row or multi-row chain transmission and use both rotational and translational types of movement of the rotor elements to drive the corresponding working bodies of plants or machines, i.e., expand the functionality electric machine and its scope.

Выполнение колес зацепления механической передачи с разными диаметрами позволит выполнить электрическую машину с разными частотами вращения выходных валов, что также расширяет ее функциональные возможности и область применения. The implementation of the gear wheels of a mechanical transmission with different diameters will allow you to run an electric machine with different speeds of the output shafts, which also expands its functionality and scope.

Соединение электромагнитных элементов ротора с пластинами звеньев двух цепей, обращенных друг к другу, позволит увеличить активные размеры электромагнитных элементов ротора и, тем самым, увеличить тяговое усилие, развиваемое ротором, и крутящий момент на выходных валах. The connection of the electromagnetic elements of the rotor with the plates of the links of two chains facing each other will increase the active dimensions of the electromagnetic elements of the rotor and, thus, increase the traction force developed by the rotor and the torque on the output shafts.

Расположение электромагнитных элементов ротора в плоскостях, параллельных или перпендикулярных пластинах цепной передачи, позволит изготовить магнитопровод статора из ленты электротехнической стали путем ее навивки, увеличить длину активных проводников ротора и тем самым упростить технологию изготовления магнитопровода статора и увеличить мощность электрической машины. The location of the rotor electromagnetic elements in planes parallel or perpendicular to the chain transmission plates will make it possible to make the stator magnetic circuit from electrical steel tape by winding it, increase the length of the active rotor conductors and thereby simplify the manufacturing technology of the stator magnetic circuit and increase the power of the electric machine.

Размещение электромагнитных элементов ротора в корпусе, выполненном из магнитного материала, причем одна или две грани которого одновременно служат пластинами звеньев цепи зацепления, позволит упростить технологию изготовления элементов ротора, обеспечить их взаимозаменяемость и ремонтопригодность и тем самым удешевить изготовление электрической машины и ее эксплуатацию. Placing the rotor electromagnetic elements in a housing made of magnetic material, one or two faces of which at the same time serve as plates of links of the chain of links, will simplify the manufacturing technology of rotor elements, ensure their interchangeability and maintainability, and thereby reduce the cost of manufacturing an electric machine and its operation.

Расположение участков статора с разных сторон цепи зацепления и снабжение ротора дополнительными электромагнитными элементами, установленными симметрично первым, позволит увеличить мощность электрической машины и тем самым улучшить ее технико-экономические показатели. The location of the stator sections on different sides of the meshing circuit and the supply of the rotor with additional electromagnetic elements installed symmetrically first will increase the power of the electric machine and thereby improve its technical and economic indicators.

Выполнение магнитопровода статора в виде плавно переходящего одного прямолинейного участка в другой позволит использовать элементы ротора, огибающие колеса зацепления, в качестве тяговых элементов и тем самым повысить мощность электрической машины и улучшить ее технико-экономические показатели. The implementation of the stator magnetic circuit in the form of a smoothly transitioning one rectilinear section to another will allow the use of rotor elements enveloping the engagement wheels as traction elements and thereby increase the power of the electric machine and improve its technical and economic indicators.

Выполнение ротора в виде многозвенной цепной передачи позволит выполнить электрическую машину с числом выходных валов более двух, что расширит ее функциональные возможности и область применения. The implementation of the rotor in the form of a multi-link chain transmission will allow you to perform an electric machine with the number of output shafts of more than two, which will expand its functionality and scope.

На фиг. 1 показан общий вид (продольный разрез) электрической машины, а именно асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, у которого ротор включает две цепные передачи и электромагнитные элементы, соединенные с их пластинами; на фиг.2 то же, вид сверху. In FIG. 1 shows a general view (longitudinal section) of an electric machine, namely an asynchronous squirrel-cage electric motor, in which the rotor includes two chain transmissions and electromagnetic elements connected to their plates; figure 2 is the same, top view.

На фиг.3 показан разрез электромагнитного элемента вдоль проводника; на фиг.4 поперечный разрез того же элемента; на фиг.5 вид на этот элемент сверху. Figure 3 shows a section of an electromagnetic element along a conductor; figure 4 is a cross section of the same element; figure 5 is a top view of this element.

На фиг.6 показана кинематическая схема электрической машины с ограничителями перемещения ротора в направлении статора; на фиг.7 - кинематическая схема электрической машины с устройством натяжения цепи. Figure 6 shows the kinematic diagram of an electric machine with limiters for moving the rotor in the direction of the stator; 7 is a kinematic diagram of an electric machine with a chain tensioning device.

На фиг.8 показан поперечный разрез электрической машины, у которой статор содержит дополнительные прямолинейные участки магнитопровода; на фиг.9 ее кинематическая схема. On Fig shows a cross section of an electric machine, in which the stator contains additional rectilinear sections of the magnetic circuit; figure 9 her kinematic diagram.

На фиг. 10 и 11 показаны поперечные разрезы электромагнитных элементов ротора, содержащие проводники, охваченные магнитопроводом, и образующие электрические контуры, плоскость которых перпендикулярна направлению движения ротора (фиг.10) и параллельна (фиг.11). In FIG. 10 and 11 show transverse sections of the electromagnetic elements of the rotor, containing conductors enclosed by a magnetic circuit, and forming electrical circuits, the plane of which is perpendicular to the direction of motion of the rotor (figure 10) and parallel (figure 11).

На фиг. 12 показан поперечный разрез электрической машины, у которой включает одну механическую цепь, а электромагнитные элементы расположены в плоскостях, параллельных пластинам цепи, при этом магнитопровод статора расположен с двух сторон электромагнитного элемента ротора. In FIG. 12 is a cross-sectional view of an electric machine in which it includes one mechanical circuit, and the electromagnetic elements are arranged in planes parallel to the circuit plates, wherein the stator magnetic circuit is located on both sides of the rotor electromagnetic element.

На фиг.13 показано колесо зацепления (звездочка), набегающая и сбегающая ветви цепи и электромагнитные элементы ротора, закрепленные на них. On Fig shows the gearing wheel (asterisk), the running and running branches of the chain and the electromagnetic elements of the rotor, mounted on them.

На фиг.14 показана кинематическая схема электрической машины, поперечный разрез которой изображен на фиг.12 и 13. On Fig shows a kinematic diagram of an electric machine, a cross section of which is shown in Fig.12 and 13.

На фиг. 15 показан разрез общего вида электрической машины, у которой ротор выполнен в виде зубчатой цепи, при этом электромагнитные элементы ротора расположены и закреплены с двух сторон цепи; на фиг.16 ее поперечный разрез. In FIG. 15 shows a sectional view of a general view of an electric machine in which the rotor is made in the form of a gear chain, while the electromagnetic elements of the rotor are located and fixed on both sides of the chain; on Fig its cross section.

На фиг. 17 показан вид на статор сверху, у которого магнитопровод навит из ленты; на фиг.18 -поперечный разрез этого статора. In FIG. 17 shows a view of the stator from above, in which the magnetic circuit is wound from tape; Fig. 18 is a cross-sectional view of this stator.

На фиг.19 показан вид на статор сверху, у которого прямолинейные участки магнитопровода плавно переходят один в другой; на фиг.20 ее поперечный разрез. On Fig shows a view of the stator from above, in which the rectilinear sections of the magnetic circuit smoothly transition one into another; on Fig its cross section.

На фиг.21 показана кинематическая схема электрической машины, содержащая два колеса зацепления с разными диаметрами; на фиг.22 кинематическая схема электрической машины, содержащая многозвенную цепную передачу. On Fig shows a kinematic diagram of an electric machine containing two gear wheels with different diameters; on Fig kinematic diagram of an electric machine containing a multi-link chain transmission.

Электрическая машина (фиг. 1) включает корпус 1, крышку 2, статор 3 и ротор 4, состоящий, например, из втулочно-роликовой цепи 5, огибающей звездочки 6, насаженные на валу 7, вращающиеся в опорах 8 (фиг.2), одна из которых может быть выполнена подвижной, с целью регулирования натяжения цепи 5. Электромагнитный элемент 9, состоящий из проводников 11, перемычек 12 и магнитопровода 13, размещен в кожухе 24, который выполнен из магнитного материала, например стали. Кожух имеет несколько граней, две из которых 25 и 26 одновременно служат пластинами цепи, а другие боковые 27 и 26, 28 служат для удержания магнитопровода 13, проводников 11 и перемычек 12 электромагнитного элемента 9 (фиг.23). Электромагнитный элемент 9 может быть размещен также в кожухе 29, у которого пластиной цепи служит одна грань 30, а другие грани служат для удержания электромагнитного элемента 9. Ротор 4 содержит также электромагнитные элементы 9 (фиг.2,3,4,5), жестко соединенные с пластинами 10 цепи 5 (фиг.1). Число электромагнитных элементов 9 ротора 4 может быть различным и определяется назначением электрической машины и условиями работы цепной передачи. Каждый электромагнитный элемент 9 содержит электрические контуры, которые могут быть образованы, например, в асинхронном трехфазном короткозамкнутом электродвигателе, алюминиевыми проводниками 11, оси которых параллельны осям выходных валов 7 (фиг.2), и перемычками 12, соединяющими концы проводников 11 (фиг.3,5). Указанные проводники 11 охвачены магнитопроводом 13 (фиг.3,4,5). The electric machine (Fig. 1) includes a housing 1, a cover 2, a stator 3 and a rotor 4, consisting, for example, of a sleeve-roller chain 5, the envelope of the sprocket 6, mounted on the shaft 7, rotating in bearings 8 (Fig.2), one of which can be made movable, in order to regulate the tension of the circuit 5. An electromagnetic element 9, consisting of conductors 11, jumpers 12 and a magnetic circuit 13, is placed in the casing 24, which is made of magnetic material, such as steel. The casing has several faces, two of which 25 and 26 simultaneously serve as circuit plates, and the other side 27 and 26, 28 serve to hold the magnetic circuit 13, conductors 11 and jumpers 12 of the electromagnetic element 9 (Fig.23). The electromagnetic element 9 can also be placed in the casing 29, in which the chain plate serves as one face 30, and the other faces serve to hold the electromagnetic element 9. The rotor 4 also contains electromagnetic elements 9 (Fig.2,3,4,5), rigidly connected to the plates 10 of the circuit 5 (figure 1). The number of electromagnetic elements 9 of the rotor 4 can be different and is determined by the purpose of the electric machine and the operating conditions of the chain transmission. Each electromagnetic element 9 contains electrical circuits that can be formed, for example, in an asynchronous three-phase short-circuited electric motor, with aluminum conductors 11, the axes of which are parallel to the axes of the output shafts 7 (Fig. 2), and jumpers 12 connecting the ends of the conductors 11 (Fig. 3 ,5). These conductors 11 are covered by a magnetic circuit 13 (Fig.3,4,5).

Возможны варианты электрических машин, отличающихся формой и числом проводников 11 и перемычек 12, входящих в электромагнитные элементы 9, их расположением и числом образованных из них электрических контуров. Так, в варианте, изображенном на фиг. 10, шесть проводников 11 размещены на двух уровнях, соединены тремя перемычками 12 и образуют три электрических контура, плоскости которых перпендикулярны направлению движения цепи 5 (фиг. 9,10). В другом варианте, изображенном на фиг.11, те же шесть проводников 11 расположены на тех же двух уровнях, однако их концы соединены двумя дополнительными перемычками 12, расположенными в плоскостях, которые параллельны направлению движения цепи 5 (фиг.9,11). Variants of electric machines are possible, differing in the shape and number of conductors 11 and jumpers 12 included in the electromagnetic elements 9, their location and the number of electrical circuits formed from them. So, in the embodiment shown in FIG. 10, six conductors 11 are placed on two levels, connected by three jumpers 12 and form three electrical circuits whose planes are perpendicular to the direction of movement of circuit 5 (Fig. 9.10). In another embodiment, depicted in Fig. 11, the same six conductors 11 are located on the same two levels, however, their ends are connected by two additional jumpers 12 located in planes that are parallel to the direction of movement of the circuit 5 (Fig. 9.11).

Ротор состоит, например, из двух втулочно-роликовых цепей и электромагнитных элементов, соединенных с двумя пластинами первой и второй цепи. Электромагнитные элементы 9 установлены симметрично относительно оси проходящей через ролики цепи. Верхний и нижний электромагнитные элементы 9 (фиг.8 состоят из проводников 11, перемычек 12 и охвачены общим магнитопроводом 13. При работе электрической машины верхний электрический элемент 9 взаимодействует с верхним статором, а нижний элемент взаимодействует с нижним статором (фиг.8). The rotor consists, for example, of two sleeve-roller chains and electromagnetic elements connected to two plates of the first and second chains. The electromagnetic elements 9 are installed symmetrically with respect to the axis of the chain passing through the rollers. The upper and lower electromagnetic elements 9 (Fig. 8 consist of conductors 11, jumpers 12 and are covered by a common magnetic circuit 13. When operating an electric machine, the upper electric element 9 interacts with the upper stator, and the lower element interacts with the lower stator (Fig. 8).

Возможен вариант электрической машины, у которой ротор содержит одну цепную передачу, например, ролико-втулочную (фиг. 12,13,14) или зубчатую (фиг. 15,16), а его электромагнитные элементы 9 расположены так, что оси их проводников 11 (фиг. 11) перпендикулярны осям выходных валов 7 (фиг. 12,13,15,16). A variant of an electric machine is possible, in which the rotor contains one chain transmission, for example, a roller-bush (Fig. 12,13,14) or gear (Fig. 15,16), and its electromagnetic elements 9 are located so that the axis of their conductors 11 (Fig. 11) perpendicular to the axes of the output shafts 7 (Fig. 12,13,15,16).

В крышке 2 (фиг.6) могут быть установлены планки 14, которые ограничивают перемещение роликов 15 цепи 5 в направлении к статору 3, возникающее под действием электромагнитных сил притяжения. В корпусе 1 также может быть установлено устройство для регулирования натяжения цепи 5 (фиг.7), состоящее, например, из оттяжной звездочки 16, вилки 17, пружины 18, которая одним концом соединена с корпусом 1, а другим концом с вилкой 17. Статор 3 (фиг. 1,6,7,8,9,12,14,16) электрической машины состоит из магнитопровода 19 и размещенной в его пазах обмотки 20. Статор 3 может состоять из одного или несколько прямолинейных участков магнитопровода, максимальная длина которого может быть ограничена межосевым расстоянием цепной передачи (фиг.1,7,9,14). Участки магнитопровода 19 могут быть установлены относительно ротора 4 в различных вариантах, например, с внешних сторон набегающей и сбегающей ветвей цепи 5 (фиг.7,8), или с двух внешних сторон и внутренних сторон набегающей и сбегающей ветвей цепи 5 (фиг.8,9), или с двух внешних сторон набегающей и сбегающей ветвей (фиг.12,16), а также огибать звездочки 6. При расположении участков магнитопровода с двух сторон элементов ротора достигается уравновешивание электромагнитных сил протяжения, действующих между ротором и статором. In the cover 2 (Fig.6) can be installed straps 14, which limit the movement of the rollers 15 of the chain 5 in the direction of the stator 3, arising under the influence of electromagnetic forces of attraction. A device for adjusting the tension of the chain 5 (Fig. 7) can also be installed in the housing 1, consisting, for example, of a pull-out sprocket 16, a fork 17, a spring 18, which is connected at one end to the housing 1 and at the other end with a plug 17. Stator 3 (Fig. 1,6,7,8,9,12,14,16) of an electric machine consists of a magnetic circuit 19 and a winding 20 located in its grooves. Stator 3 can consist of one or more straight sections of the magnetic circuit, the maximum length of which can be limited by the center distance of the chain transmission (Fig.1,7,9,14). The sections of the magnetic circuit 19 can be installed relative to the rotor 4 in various versions, for example, from the outer sides of the oncoming and runaway branches of the circuit 5 (Fig. 7,8), or from the two outer sides and the inner sides of the ramping and running branches of the chain 5 (Fig. 8 , 9), or from the two outer sides of the oncoming and descending branches (Figs. 12, 16), and also bend around the sprocket 6. When the magnetic circuit sections are located on both sides of the rotor elements, the electromagnetic tension forces acting between the rotor and the stator are balanced.

Магнитопровод 13 (фиг.3,4,5) электромагнитных элементов 9 ротора 4 собирают из штампованных пластин электротехнической стали, а магнитопровод 19 статора 3 может быть изготовлен также из непрерывной ленты 21 электротехнической стали путем ее навивки на опору с возможностью нарезания пазов 22 (фиг.17,18,19,20). В этом варианте магнитопровод 19 можно вставить в обойму, которую лапами 23 прикрепляют к корпусу 1 или крышке 2. Магнитопровод статора электрической машины может быть выполнен также в форме вытянутого кольца (фиг.19) и иметь прямолинейные участки, плавно переходящие один в другой. The magnetic circuit 13 (Fig.3,4,5) of the electromagnetic elements 9 of the rotor 4 is assembled from stamped plates of electrical steel, and the magnetic circuit 19 of the stator 3 can also be made of continuous tape 21 of electrical steel by winding it onto a support with the possibility of cutting grooves 22 (Fig. .17,18,19,20). In this embodiment, the magnetic circuit 19 can be inserted into a ferrule, which paws 23 are attached to the housing 1 or the cover 2. The magnetic circuit of the stator of the electric machine can also be made in the form of an elongated ring (Fig. 19) and have straight sections that smoothly transition into one another.

Возможны варианты электрических машин, у которых звездочки ротора 4 имеют разные диаметры (фиг.21) или ротор выполнен многозвездочным, например, трехзвездочным (фиг.22). Possible electric machines in which the sprocket of the rotor 4 have different diameters (Fig. 21) or the rotor is made multi-star, for example, three-star (Fig. 22).

Электрическая машина, выполненная в виде трехфазного короткозамкнутого двигателя, работает следующим образом. An electric machine, made in the form of a three-phase squirrel-cage motor, operates as follows.

При подаче напряжения на статорную обмотку 20 (фиг.1) в ней возникнет электрический ток, который создаст бегущее магнитное поле. Магнитный поток поля будет проходить по пути: магнитопровод 19 статора 3, воздушные зазоры между статором и ротором, магнитопровод 13 электромагнитным элементом 9 ротора 4. При этом магнитный поток будет пронизывать электрические контуры, образованные проводниками 11 и перемычками 12 и создавать в них электрические токи, которые будут взаимодействовать с магнитным полем статора, в результате чего будут созданы электромагнитные силы, приложенные к элементам 9 ротора 4. Так как электромагнитные элементы 9 соединены с пластинами 10 цепи 5, то последняя начнет перемещаться в направлении действия электромагнитных сил. В результате зацепления элементов цепи 5 со звездочками 6, они начнут вращаться, в результате чего на выходных валах 7, на которых укреплены звездочки 6, возникнет крутящий момент. При установке магнитопровода 19 статора 3 с двух сторон приводной цепи 5 (фиг.1), т. е. над набегающей и под сбегающей ветвями цепи, крутящий момент на выходных валах 7 увеличится, так как число элементов ротора, участвовавших в создании электромагнитных сил, возрастет; к аналогичному эффекту приведет и огибание магнитопроводом статора звездочек 6. When voltage is applied to the stator winding 20 (Fig. 1), an electric current will appear in it, which will create a traveling magnetic field. The magnetic flux of the field will pass along the path: the magnetic circuit 19 of the stator 3, the air gaps between the stator and the rotor, the magnetic circuit 13 of the electromagnetic element 9 of the rotor 4. In this case, the magnetic flux will penetrate the electrical circuits formed by the conductors 11 and jumpers 12 and create electric currents in them, which will interact with the magnetic field of the stator, resulting in the creation of electromagnetic forces applied to the elements 9 of the rotor 4. Since the electromagnetic elements 9 are connected to the plates 10 of the circuit 5, then NJ starts to move in the direction of electromagnetic forces. As a result of the engagement of the elements of the chain 5 with the sprockets 6, they will begin to rotate, as a result of which torque appears on the output shafts 7 on which the sprockets 6 are mounted. When installing the magnetic circuit 19 of the stator 3 on both sides of the drive circuit 5 (Fig. 1), i.e., above the oncoming and under the descending branches of the chain, the torque on the output shafts 7 will increase, since the number of rotor elements involved in the creation of electromagnetic forces will increase; a similar effect will result in the bending around the stator magnetic circuit of the sprockets 6.

Для изготовления электрической машины с низкими частотами вращения выходных валов 7 можно увеличить число пар полюсов магнитного поля статора. При этом диаметры звездочек 6 можно оставить неизменными, а достаточно увеличить межосевое расстояние между ними, что окажется проще в исполнении, технологичнее и дешевле, так как указанное увеличение не приведет к заметному возрастанию объемных и массовых показателей электрической машины. For the manufacture of an electric machine with low speeds of the output shafts 7, it is possible to increase the number of pairs of poles of the stator magnetic field. At the same time, the diameters of the sprockets 6 can be left unchanged, but it is enough to increase the center distance between them, which will be easier to execute, more technologically advanced and cheaper, since this increase will not lead to a noticeable increase in volumetric and mass indicators of the electric machine.

При электромагнитном взаимодействии элементов ротора и статора возникают силы притяжения, под действием которых возможно так называемое прилипание якоря к статору. Однако его можно не допустить, если на пути притягивающего движения установить ограничивающие планки 14 (фиг.6). С помощью планок можно регулировать и величину зазора между магнитопроводом статора и электромагнитными элементами ротора. При провисании цепи ее натяжение изменяют, например, с помощью оттяжной звездочки 16 и винтовой пружины 18 (фиг.7). With the electromagnetic interaction of the rotor and stator elements, attractive forces arise, under the influence of which the so-called sticking of the armature to the stator is possible. However, it can be prevented if, on the path of the attracting movement, limit bars 14 are installed (Fig. 6). Using the slats, you can adjust the gap between the stator magnetic circuit and the electromagnetic elements of the rotor. When the chain sags, its tension is changed, for example, with the help of a tightening sprocket 16 and a helical spring 18 (Fig. 7).

Для уменьшения размеров электрической машины вдоль оси выходных валов 7 электромагнитные элементы 9 ротора 4 можно установить на пластинах 10 одноцепной втулочно-роликовой (фиг. 12-14) или зубчатой цепной передачи (фиг. 15,16). При этом магнитопровод 19 статора 3 размещают с двух сторон электромагнитных элементов 9. Указанное расположение магнитопровода статора позволит также уравновесить действие электромагнитных сил притяжения. Выполнение магнитопровода статора в виде сплюснутого кольца (фиг.19) позволит также рассосредоточить его активные элементы, в частности, обмотку 20, и тем самым улучшить тепловой режим работы электрической машины. При этом упрощают технологию изготовления магнитопровода статора, который в этом варианте может быть выполнен путем навивки непрерывной ленты из электротехнической стали на оправку с последующим нарезанием пазов 22. Для изготовления магнитопровода 19 может быть использована более тонкая лента, что позволит снизить тепловые потери в магнитопроводе и тем самым повысить КПД электрической машины. To reduce the size of the electric machine along the axis of the output shafts 7, the electromagnetic elements 9 of the rotor 4 can be installed on the plates 10 of a single-chain sleeve-roller (Fig. 12-14) or gear chain transmission (Fig. 15.16). In this case, the magnetic circuit 19 of the stator 3 is placed on both sides of the electromagnetic elements 9. The specified location of the magnetic circuit of the stator will also balance the effect of electromagnetic forces of attraction. The implementation of the stator magnetic circuit in the form of a flattened ring (Fig. 19) will also allow to disperse its active elements, in particular, the winding 20, and thereby improve the thermal regime of the electric machine. At the same time, the manufacturing technology of the stator magnetic circuit is simplified, which in this embodiment can be made by winding a continuous tape of electrical steel onto the mandrel, followed by cutting the grooves 22. A thinner ribbon can be used to make the magnetic circuit 19, which will reduce the heat loss in the magnetic circuit and thereby increase the efficiency of the electric machine.

Claims

1. An electric machine comprising a housing, a stator comprising at least one magnetic circuit with a winding, a rotor made in the form of a flexible link of gearing, envelope sprockets, mounted on output shafts, plates of a flexible link of gearing are connected to electromagnetic elements, characterized in that each the electromagnetic element is made with at least two conductors enclosed by the magnetic circuit, the ends of which are connected by jumpers.

2. The machine according to p. 1, characterized in that the flexible link gear is made in the form of a chain of chain transmission.

3. The machine according to claim 2, characterized in that the sprocket gears are made with different diameters.

4. The machine according to p. 2, characterized in that the electromagnetic elements of the rotor are connected to facing each other by the plates of the links of two circuits.

5. The machine according to claim 2, characterized in that the electromagnetic elements of the rotor are located in planes parallel to the plates of the chain drive.

6. The machine according to p. 2, characterized in that the electromagnetic elements of the rotor are located in planes perpendicular to the chain transmission plates.

7. The machine according to p. 2, characterized in that the electromagnetic elements of the rotor are placed in a casing made of magnetic material, one or two faces of which simultaneously serve as plates of links of the chain of engagement.

8. The machine according to p. 2, characterized in that the sections of the stator magnetic circuit are located on different sides of the meshing circuit, and the rotor is equipped with additional electromagnetic elements installed symmetrically first.

9. The machine according to p. 1, characterized in that the stator is equipped with additional rectilinear sections of the magnetic circuit with a winding located in the zone of movement of the runaway and oncoming branches of the flexible link link.

10. The machine according to p. 1, characterized in that its rotor is made in the form of a multi-star chain transmission.