RU216039U1 - Electric Axial Flow Machine - Google Patents
Electric Axial Flow Machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU216039U1 RU216039U1 RU2022113901U RU2022113901U RU216039U1 RU 216039 U1 RU216039 U1 RU 216039U1 RU 2022113901 U RU2022113901 U RU 2022113901U RU 2022113901 U RU2022113901 U RU 2022113901U RU 216039 U1 RU216039 U1 RU 216039U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coil
- radius
- winding
- stator winding
- axial flow
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники. Технический результат - повышение коэффициента заполнения обмотки статора обмоточным проводом. Магнитная система синхронной электрической машины осевого потока состоит из двухслойной статорной обмотки и ротора, состоящего из двух соосных дисков, расположенных по обе стороны от статорной обмотки и содержащих постоянные магниты. Катушки обмотки имеют четко выраженные лобовые части, отогнутые относительно плоскости витка на угол, максимально близкий к 90 градусам, толщина секций катушек, формирующая немагнитный зазор, уменьшается при движении вдоль радиуса от оси магнитной системы к краю, сечение катушки плоскостью, поперечной обмоточному проводу, на любом участке катушки сохраняется неизменным, на роторе располагаются полюсные и межполюсные постоянные магниты, толщина которых увеличивается с радиусом. 9 ил. The utility model relates to the field of electrical engineering. The technical result is an increase in the fill factor of the stator winding with a winding wire. The magnetic system of an axial flow synchronous electric machine consists of a two-layer stator winding and a rotor consisting of two coaxial disks located on both sides of the stator winding and containing permanent magnets. The winding coils have clearly defined frontal parts, bent relative to the plane of the turn at an angle as close as possible to 90 degrees, the thickness of the coil sections, forming a non-magnetic gap, decreases when moving along the radius from the axis of the magnetic system to the edge, the section of the coil by a plane transverse to the winding wire, by any section of the coil remains unchanged, on the rotor there are pole and interpole permanent magnets, the thickness of which increases with the radius. 9 ill.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к электромеханическим преобразователям энергии, в частности применима в тяговых электрических двигателях, например, встроенных в колесо транспортного средства, в моментных двигателях, для приведения во вращательное движение различных исполнительных механизмов, в качестве альтернаторов в системах электроснабжения, в том числе в области распределенной и возобновляемой энергетики и других приложениях.The proposed utility model relates to electromechanical energy converters, in particular, it is applicable in traction electric motors, for example, built into a vehicle wheel, in torque motors, for driving various actuators, as alternators in power supply systems, including in the field distributed and renewable energy and other applications.
Известна полезная модель RU 152538 U1, в которой предложена конструкция электрической машины осевого потока с двухслойной распределенной обмоткой. Такая обмотка предполагает перекрытие плоскостей катушек, расположенных в разных слоях, поэтому для осуществления сборки катушек в полезной модели предложено, чтобы лобовые части каждой катушки были отогнуты на некоторый угол к плоскости витка. Из схемы, предлагаемой в полезной модели RU 152538 U1, статорной обмотки электрической машины осевого потока видно, что у основания катушек заполнение области обмотки проводом максимальное (секции соседних катушек плотно прилегают друг к другу), однако с увеличением радиуса появляется свободное от обмоточного провода пространство (пустоты), которое заполняется компаундом. Наличие данных пустот является недостатком предложенной схемы, и снижает эффективность электрической машины.Known utility model RU 152538 U1, which proposes the design of an axial flow electric machine with a two-layer distributed winding. Such a winding involves the overlapping of the planes of the coils located in different layers, therefore, in order to assemble the coils in the utility model, it is proposed that the frontal parts of each coil be bent at a certain angle to the plane of the coil. From the diagram proposed in utility model RU 152538 U1 of the stator winding of an axial flow electric machine, it can be seen that at the base of the coils, the filling of the winding area with wire is maximum (sections of adjacent coils are tightly adjacent to each other), however, with an increase in the radius, a space free from the winding wire appears ( voids), which is filled with the compound. The presence of these voids is a disadvantage of the proposed scheme, and reduces the efficiency of the electric machine.
Известны патенты US 20130002066 A1, US 20160365755 A1, US 8823238, US 10141822, в которых также предлагается конструкция электрической машины осевого потока. Авторы патентов уделяют должное внимание вопросу повышения коэффициента заполнения статора таких машин. Предложенные в US 20130002066 A1, US 20160365755 A1, US 8823238, US 10141822 технические решения обеспечивают весьма высокий коэффициент заполнения статора обмоточным проводом, однако следует отметить два важных недостатка, которые упускают авторы соответствующих патентов:Known patents US 20130002066 A1, US 20160365755 A1, US 8823238, US 10141822, which also proposes the design of an axial flow electric machine. The authors of the patents pay due attention to the issue of increasing the stator fill factor of such machines. The technical solutions proposed in US 20130002066 A1, US 20160365755 A1, US 8823238, US 10141822 provide a very high fill factor of the stator with a winding wire, however, two important drawbacks should be noted that the authors of the corresponding patents miss:
1) высокий коэффициент заполнения фактически обеспечивается использованием большого количества катушек, что приводит к тому, что данные электрические машины являются принципиально многополюсными;1) a high fill factor is actually ensured by the use of a large number of coils, which leads to the fact that these electrical machines are fundamentally multi-pole;
2) предлагаемая геометрия катушек двухслойной обмотки такова, что секции каждой катушки располагаются в разных плоскостях (одна секция в верхнем слое двухслойной обмотки, вторая секция, соответственно - в нижнем слое), это приводит к тому, что немагнитный зазор определяется размером удвоенной толщины одной секции катушки, что снижает магнитное поле в рабочем зазоре машины.2) the proposed geometry of the coils of the two-layer winding is such that the sections of each coil are located in different planes (one section in the upper layer of the two-layer winding, the second section, respectively, in the lower layer), this leads to the fact that the non-magnetic gap is determined by the size of the double thickness of one section coils, which reduces the magnetic field in the working gap of the machine.
В настоящей заявке предлагается магнитная система синхронной электрической машины осевого потока, которая состоит из двухслойной статорной обмотки 1 и ротора, состоящего из двух соосных дисков 2, расположенных по обе стороны от статорной обмотки, и содержащих постоянные магниты 3. Данная магнитная система отличается тем, что катушки обмотки имеют четко выраженные лобовые части, отогнутые относительно плоскости витка на угол, максимально близкий к 90 градусам, при этом толщина секций катушек, формирующая немагнитный зазор, уменьшается при движении вдоль радиуса от оси магнитной системы к краю, сечение катушки плоскостью, поперечной средней линии катушки, на любом участке катушки сохраняется неизменным. Данная геометрия катушки позволяет добиться максимально возможного коэффициента заполнения обмотки статора обмоточным проводом и, как следствие, обеспечить геометрией обмотки неравномерный вдоль радиуса немагнитный зазор. Также на роторе располагаются полюсные и межполюсные постоянные магниты, толщина которых увеличивается с радиусом, обеспечивая тем самым неравномерный вдоль радиуса немагнитный зазор.This application proposes a magnetic system of an axial flow synchronous electric machine, which consists of a two-layer stator winding 1 and a rotor consisting of two
На Фиг. 2 показан внешний вид двухслойной статорной обмотки электрической машины осевого потока с максимально возможным коэффициентом заполнения статорной обмотки обмоточным проводом. Данная статорная обмотка относится к электрической машине с четырьмя парами полюсов, и состоит из двенадцати катушек, по шесть катушек в каждом слое. Обмотка является трехфазной, на каждую фазу приходится по четыре катушки. Полезная модель предполагает, что количество пар полюсов может быть: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 и т.д. Соответственно катушек в обмотке может быть: 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36 и т.д.On FIG. 2 shows the appearance of a two-layer stator winding of an axial flow electric machine with the highest possible fill factor of the stator winding with a winding wire. This stator winding refers to an electric machine with four pairs of poles, and consists of twelve coils, six coils in each layer. The winding is three-phase, each phase has four coils. The utility model assumes that the number of pole pairs can be: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, etc. Accordingly, the coils in the winding can be: 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, etc.
На Фиг. 3 показан внешний вид катушки статорной обмотки. Толщина катушки уменьшается с радиусом. При этом геометрия катушки такова, что сечение плоскостью, перпендикулярной средней линии катушки, в любой точке остается неизменной.On FIG. 3 shows the appearance of the stator winding coil. Coil thickness decreases with radius. In this case, the geometry of the coil is such that the cross section by a plane perpendicular to the center line of the coil remains unchanged at any point.
На Фиг. 4 и 5 показаны сечения катушки различными плоскостями. Одинаковые по величине сечения обозначены символом S.On FIG. 4 and 5 show sections of the coil in different planes. Sections of the same size are marked with the symbol S.
На Фиг. 6 показан эскиз катушки. Геометрия катушки такова, что выполняется следующее равенство:On FIG. 6 shows a sketch of the coil. The geometry of the coil is such that the following equality holds:
На Фиг. 7 показан диск ротора электрической машины осевого потока с установленными на нем постоянными магнитами для случая, когда число пар полюсов равно четырем. Ротор состоит из двух одинаковых дисков, расположенных соосно по обе стороны относительно статора. Ротор содержит полюсные и межполюсные постоянные магниты. Так для восьми полюсного ротора число полюсных магнитов (намагниченных параллельно оси вращения ротора) равно восьми, число межполюсных магнитов также равно восьми. На Фиг. 7 показаны направления намагниченности магнитов на диске стрелками.On FIG. 7 shows the rotor disk of an axial flow electric machine with permanent magnets mounted on it for the case when the number of pole pairs is four. The rotor consists of two identical discs located coaxially on both sides of the stator. The rotor contains pole and interpole permanent magnets. So for an eight-pole rotor, the number of pole magnets (magnetized parallel to the axis of rotation of the rotor) is eight, the number of interpole magnets is also eight. On FIG. 7 shows the directions of the magnetization of the magnets on the disk with arrows.
На Фиг. 8 показан эскиз магнитной системы электрической машины осевого потока. Видно, что постоянные магниты имеют переменную толщину. Таким образом, зазор между магнитами является не равномерным вдоль радиуса. Если нижнее основание сечения магнита обозначить , верхнее основание - , зазор между магнитами на расстоянии от оси ротора равном внутреннему радиусу магнитов через , тогда зазор на расстоянии от оси ротора, равном наружному радиусу магнитов будет равен .On FIG. 8 shows a sketch of the magnetic system of an axial flow electric machine. It can be seen that the permanent magnets have a variable thickness. Thus, the gap between the magnets is not uniform along the radius. If the lower base of the magnet section is denoted , upper base - , the gap between the magnets at a distance from the rotor axis equal to the inner radius of the magnets through , then the gap at a distance from the rotor axis equal to the outer radius of the magnets will be equal to .
К существенным признакам заявляемой полезной модели относится магнитная система электрической машины осевого потока, которая состоит из трехфазной статорной обмотки и ротора в виде соосных дисков с постоянными магнитами, геометрия которых такова, что немагнитный зазор уменьшается с радиусом, а коэффициент заполнения статорной обмотки обмоточным проводом максимален для провода круглого сечения.The essential features of the claimed utility model include the magnetic system of an axial flow electric machine, which consists of a three-phase stator winding and a rotor in the form of coaxial disks with permanent magnets, the geometry of which is such that the non-magnetic gap decreases with radius, and the fill factor of the stator winding with winding wire is maximum for round wires.
Как показано на Фиг. 9, магнитное поле в рабочем зазоре электрической машины осевого потока в случае неравномерного зазора возрастает практически на всем протяжении рабочего зазора и становится более равномерным. Особенно сильно поле возрастает в области наружного радиуса постоянных магнитов.As shown in FIG. 9, the magnetic field in the working gap of the axial flow electric machine in the case of an uneven gap increases almost throughout the working gap and becomes more uniform. The field increases especially strongly in the region of the outer radius of the permanent magnets.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU216039U1 true RU216039U1 (en) | 2023-01-16 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494520C2 (en) * | 2011-12-26 | 2013-09-27 | Сергей Михайлович Есаков | Electromagnetic generator |
US8823238B2 (en) * | 2007-04-03 | 2014-09-02 | Hybridauto Pty Ltd | Winding arrangement for an electrical machine |
RU152538U1 (en) * | 2014-10-27 | 2015-06-10 | Сергей Михайлович Есаков | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR |
US20160365755A1 (en) * | 2010-04-28 | 2016-12-15 | Launchpoint Technologies, Inc. | Lightweight and efficient electrical machine and method of manufacture |
US10141822B2 (en) * | 2015-05-04 | 2018-11-27 | Launchpoint Technologies, Inc. | Axial flux brushless permanent magnet electrical machine rotor |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8823238B2 (en) * | 2007-04-03 | 2014-09-02 | Hybridauto Pty Ltd | Winding arrangement for an electrical machine |
US20160365755A1 (en) * | 2010-04-28 | 2016-12-15 | Launchpoint Technologies, Inc. | Lightweight and efficient electrical machine and method of manufacture |
RU2494520C2 (en) * | 2011-12-26 | 2013-09-27 | Сергей Михайлович Есаков | Electromagnetic generator |
RU152538U1 (en) * | 2014-10-27 | 2015-06-10 | Сергей Михайлович Есаков | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR |
US10141822B2 (en) * | 2015-05-04 | 2018-11-27 | Launchpoint Technologies, Inc. | Axial flux brushless permanent magnet electrical machine rotor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101783567B (en) | DC motor and cooling fan module using same | |
WO2015079732A1 (en) | Armature of electric machine | |
JP2015133787A (en) | Axial gap type motor | |
JPH114555A (en) | Permanent magnet rotating machine | |
CN109194076B (en) | High-reliability driving motor of electric automobile | |
CN106787306A (en) | The modular switch magnetic flow disc type electric machine of one kind radial segments | |
JP5708750B2 (en) | Double stator type motor | |
CN111211657B (en) | Axial disc type five-degree-of-freedom suspension bearingless switched reluctance motor | |
CN103647421A (en) | High slot-fill factor high-performance permanent magnet motor with open slots and straight teeth | |
CN111463939A (en) | Stator and rotor double-permanent-magnet double-armature winding magnetic field modulation permanent magnet motor structure | |
CN104160600A (en) | Electromagnetic generator | |
CN216751486U (en) | Magnetic steel array of permanent magnet double-rotor motor | |
CN111478470A (en) | Permanent magnet synchronous motor with double-armature radial magnetic circuit structure | |
CN105743309A (en) | Permanent magnet excitation electric generator | |
CN112865465B (en) | Magnetic flux switching permanent magnet motor structure for inhibiting torque pulsation | |
CN203617868U (en) | Open slot straight tooth permanent magnet motor with high slot full rate and high performance | |
CN110417215B (en) | Axial flux permanent magnet synchronous motor matched with multi-pole slots | |
RU216039U1 (en) | Electric Axial Flow Machine | |
CN102005836B (en) | Magnetic flow switching dual-salient pole motor with reinforced outer rotor magnetic field | |
CN111969819A (en) | Three-phase magnetic-gathering H-shaped stator transverse flux permanent magnet motor | |
CN103904796B (en) | Disc type electric machine | |
CN211958893U (en) | Stator and rotor double-permanent-magnet double-armature winding magnetic field modulation permanent magnet motor structure | |
CN212033854U (en) | Permanent magnet synchronous motor with double-armature radial magnetic circuit structure | |
CN110391723B (en) | 24-slot 10-pole axial flux motor and electric vehicle | |
WO2023229499A1 (en) | Axial-flux electrical machine |