RU2176844C2 - Electric motor - Google Patents
Electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2176844C2 RU2176844C2 RU2000132692/09A RU2000132692A RU2176844C2 RU 2176844 C2 RU2176844 C2 RU 2176844C2 RU 2000132692/09 A RU2000132692/09 A RU 2000132692/09A RU 2000132692 A RU2000132692 A RU 2000132692A RU 2176844 C2 RU2176844 C2 RU 2176844C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- stator
- pole
- teeth
- poles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/02—Synchronous motors
- H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
- H02K19/103—Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических машин, а именно электрических двигателей, и может быть использовано при конструировании и эксплуатации двигателей, работающих на зубцовых гармониках магнитного поля. The invention relates to the field of electric machines, namely electric motors, and can be used in the design and operation of engines operating on the tooth harmonics of a magnetic field.
Известен (SU, патент 1345291, H 02 K 19/02, 1987) синхронный электрический двигатель, содержащий статор с трехфазной обмоткой и активный ротор с чередующейся полярностью полюсов, причем статор выполнен с явно выраженными полюсами, при этом число полюсов статора Zs и Zr выражены соотношением:
Zr = Zs ± k,
где Zr = 3k, k = 1, 2, 3, 4...,
a катушки обмотки статора, принадлежащие одной фазе и расположенные на полюсах, сдвинутых на 360 эл. град. включены встречно.Known (SU patent 1345291, H 02 K 19/02, 1987) is a synchronous electric motor containing a stator with a three-phase winding and an active rotor with alternating polarity of the poles, the stator being made with distinct poles, with the number of stator poles Z s and Z r are expressed by the ratio:
Z r = Z s ± k,
where Z r = 3k, k = 1, 2, 3, 4 ...,
a stator winding coils belonging to one phase and located at poles shifted by 360 el. hail. included counter.
Известна (RU, патент 2034393, H 02 К 19/06, 1995), электрическая машина, содержащая магнитопроводы статора с полюсами зубчатого ротора и неподвижную m-фазную обмотку, катушки которой расположены в пазах между соседними полюсами статора, при этом m = 3, 4..., причем каждый полюс статора выполнен с пазом, а машина снабжена постоянными магнитами, каждый из которых расположен в пазу полюса статора, при этом намагниченность каждого магнита направлена согласно намагниченности указанного полюса. Known (RU, patent 2034393, H 02 K 19/06, 1995), an electric machine containing stator magnetic circuits with poles of a gear rotor and a stationary m-phase winding, the coils of which are located in the grooves between adjacent poles of the stator, with m = 3, 4 ..., each pole of the stator being grooved, and the machine provided with permanent magnets, each of which is located in the slot of the pole of the stator, while the magnetization of each magnet is directed according to the magnetization of the pole.
Известен (RU, патент 2059994, H 02 K 19/06, 1996) синхронный электродвигатель, содержащий статор с явно выраженными полюсами, на которых расположена m-фазная обмотка, выполненная в виде катушек, расположенных в 2mk равных чередующихся зонах по одной катушке на полюс, причем в каждой фазной зоне размещены n катушек, принадлежащих одной фазе, катушки в фазных зонах, расположенных на соседних полюсах, соединены встречно, катушки в фазных зонах, расположенных на соседних полюсах, соединены также встречно, катушки в фазных зонах, расположенные через 180o/k при n нечетном соединены согласно, а при n - четном - встречно, число полюсов статора и ротора отличается на 2k, при этом k = 1, 2, 3..., a n=2,3,4... .Known (RU, patent 2059994, H 02 K 19/06, 1996) is a synchronous electric motor containing a stator with distinct poles on which an m-phase winding is arranged, made in the form of coils located in 2mk equal alternating zones, one coil per pole moreover, in each phase zone there are n coils belonging to one phase, the coils in phase zones located at adjacent poles are connected in the opposite direction, the coils in phase zones located at neighboring poles are also connected in the opposite direction, the coils in phase zones located through 180 o / k for n n the odd-numbered ones are connected according to, and when n is even-numbered opposite, the number of poles of the stator and rotor differs by 2k, with k = 1, 2, 3 ..., an = 2,3,4 ....
Известен (RU, патент 2006142, H 02 K 19/06, 1994) синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения, содержащий статор с явно выраженными полюсами, на поверхности которых выполнены зубцы, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2mp (где p - число пар полюсов) катушек, размещенных на полюсах, коммутационное устройство и зубчатый безобмоточный ротор, причем по окружности зубчатого ротора размещены короткозамкнутые витки из немагнитного материала с высокой электропроводностью, расположенные на зубцах ротора так, чтобы при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку. Known (RU, patent 2006142, H 02 K 19/06, 1994) is a synchronous motor with electromagnetic speed reduction, containing a stator with distinct poles on the surface of which teeth are made, an m-phase winding made in the form of 2mp (where p is the number of pairs of poles) of coils placed on the poles, a switching device and a gearless winding rotor, with short-circuited turns of non-magnetic material with high electrical conductivity located on the teeth of the rotor around the circumference of the gear rotor so that at any rotation of the rotor and under each stator pole would not was less than one turn.
Недостатком известных технических решений следует считать невысокие энергетические показатели, обусловленные нерациональным размещением зубцов на роторе. A disadvantage of the known technical solutions should be considered low energy performance due to the irrational placement of the teeth on the rotor.
Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции электрического двигателя с улучшенными энергетическими характеристиками. The technical problem solved by the present invention is to develop the design of an electric motor with improved energy characteristics.
Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в улучшении эксплуатационных характеристик двигателя. The technical result obtained as a result of the implementation of the invention consists in improving the operational characteristics of the engine.
Указанный технический результат достигается использованием электрического двигателя, содержащего статор с явно выраженными полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2mp катушек, размещенных на полюсах, коммутационное устройство и зубчатый ротор, каждая фаза m-фазной обмотки содержит две параллельные ветви, первые концы первых ветвей каждой фазы подключены к положительному полюсу источника питания последовательно через управляемые ключи или через анод диода к источнику переменного тока, первые концы вторых ветвей каждой фазы подключены последовательно через управляемые ключи к отрицательному полюсу источника питания или через катод диода к соответствующей фазе источника переменного тока, вторые концы первых и вторых ветвей соединены в две звезды, нулевые точки звезд соединены предпочтительно проводом, замыкающим их накоротко между собой, каждая ветвь содержит p катушек, включенных последовательно или параллельно, а число зубцов на роторе определено соотношением:
ZR = 2mp(Zs + K) ± (2m ± 1),
где ZR - число зубцов ротора;
m - число фаз источника питания, где m = 2, 3, 4...;
p - число пар полюсов обмотки;
Zs - число зубцов на полюсном выступе;
K - число зубцов, дополнительно размещенных на полюсе статора.The specified technical result is achieved by using an electric motor containing a stator with pronounced poles, on the inner surface of which there are teeth, an m-phase winding made in the form of 2mp coils placed on the poles, a switching device and a gear rotor, each phase of the m-phase winding contains two parallel branches, the first ends of the first branches of each phase are connected to the positive pole of the power source in series through controlled keys or through the anode of the diode to a variable source current, the first ends of the second branches of each phase are connected in series through controlled keys to the negative pole of the power source or through the cathode of the diode to the corresponding phase of the AC source, the second ends of the first and second branches are connected in two stars, the zero points of the stars are preferably connected by a short-circuiting wire between each other, each branch contains p coils connected in series or in parallel, and the number of teeth on the rotor is determined by the ratio:
Z R = 2mp (Z s + K) ± (2m ± 1),
where Z R is the number of teeth of the rotor;
m is the number of phases of the power source, where m = 2, 3, 4 ...;
p is the number of pole pairs of the winding;
Z s is the number of teeth on the pole protrusion;
K is the number of teeth placed additionally on the stator pole.
Предпочтительно ширина зубца ротора составляет от 20 до 70% ширины зубцового деления. Преимущественно зубцы статора, расположенные на соседних полюсах, сдвинуты относительно друг друга на угол (360o/2mp) ± 10%. Обычно угловая ширина зубцового деления статора равна угловой ширине зубцового деления ротора. Предпочтительно в каждой фазовой зоне размещены n катушек, где n = 2, 3, 4... , принадлежащих одной фазе, причем катушки в фазных зонах расположенных на соседних полюсах, соединены встречно. Обычно индуктивности катушек, включенных в одну ветвь, отличаются по величине и фазе переменной их части не более чем на 15%.Preferably, the width of the tooth of the rotor is from 20 to 70% of the width of the tooth division. Mostly the stator teeth located at adjacent poles are shifted relative to each other by an angle of (360 o / 2mp) ± 10%. Typically, the angular width of the tooth division of the stator is equal to the angular width of the tooth division of the rotor. Preferably, in each phase zone there are n coils, where n = 2, 3, 4 ..., belonging to the same phase, and the coils in the phase zones located at adjacent poles are connected in opposite directions. Typically, the inductances of the coils included in one branch differ in magnitude and phase of the variable part thereof by no more than 15%.
В дальнейшем изобретение будет рассмотрено с использованием графического материала - фиг. 1 и 2, где использованы следующие обозначения: статор 1 с явно выраженными полюсами 2, на которых расположена m-фазная обмотка 3, содержащая первую 4 и вторую 5 параллельные ветви. Указанные первые ветки 4 подключены к положительному полюсу 6 источника питания, а указанные вторые ветви 5 подключены к отрицательному 7 полюсу источника питания. Подключение указанных ветвей 4 и 5 осуществлено соответственно через управляемые ключи 8 и 9. Каждая ветвь 4 и 5 содержит катушки 10. На внутренней поверхности полюсов 2 выполнены зубцы 11, на поверхности ротора выполнены зубцы 12. In the future, the invention will be considered using graphic material - FIG. 1 and 2, where the following notation is used: stator 1 with pronounced poles 2, on which the m-phase winding 3 is located, containing the first 4 and second 5 parallel branches. These
Рассматриваемый индукторный двигатель содержит статор 1 с явно выраженными полюсами 2 в количестве 2mp, на которых расположена m-фазная обмотка 3, образованная сосредоточенными катушками 10. Каждая фаза обмотки 3 содержит первую 4 и вторую 5 параллельные ветви. Первые концы первых ветвей 4 каждой фазы подключены к положительному полюсу 6 источника питания последовательно через управляемые ключи 8, первые концы вторых ветвей 5 каждой фазы подключены последовательно через управляемые ключи 9 к отрицательному полюсу 7 источника питания, вторые концы первых 4 и вторых 5 ветвей соединены в две звезды, нулевые точки звезд соединены проводом, замыкающим их накоротко между собой, каждая ветвь содержит p катушек 10. На внутренней поверхности полюсов 2 выполнены зубцы 11 с открытыми пазами в количестве Zs, причем Zs может быть любым целым числом, начиная с единицы, на поверхности ротора выполнены зубцы 12, число которых ZR определено выше. Индуктивности катушек 10, включенных в одну ветвь 4 или 5, имеют минимальные (до 15%) различия в величине и фазе переменной их части. Указанные различия изменяются в зависимости от положения ротора.Consider the induction motor contains a stator 1 with pronounced poles 2 in the amount of 2mp, on which there is an m-phase winding 3 formed by lumped
Устройство работает следующим образом. При открывании ключей 8 и 9, соединенных с ветвями, по ветвям протекают токи, создающие магнитное поле. Открытых ключей может быть от 2 до 2m - 1, в зависимости от выбранного алгоритма управления ключами. В различные моменты времени по ветвям, подключенным к положительному полюсу, протекают положительные токи, а по ветвям, подключенным к отрицательному полюсу, протекают отрицательные токи. Соответственно ротор 1 всегда стремится занять такое положение, чтобы в области максимального магнитного поля было минимальное магнитное сопротивление воздушного зазора, т. е. чтобы было обеспечено совпадение зубцов 11 статора и зубцов 12 ротора под полюсами, в обмотках которых протекают максимальные токи. При переключении ключей 8 и 9 происходит коммутация токов, максимальный ток протекает в этом случае по другим катушкам, и ротор 1 соответственно поворачивается, стремясь занять положение, в котором под возбужденном током полюсами магнитное сопротивление расположенных на них катушек минимально. The device operates as follows. When you open the
Электромагнитная сила, создаваемая двигателем, пропорциональна, в том числе, кроме длины статора и диаметра расточки, и относительной ширине поверхности полюса, определяемой отношением числа зубцов Zs, расположенных на полюсном выступе, к числу зубцов, которые могли бы быть расположены на нем, с учетом пропущенных K зубцов по технологическим или любым другим причинам. Чем больше пропущено зубцов, тем больше ширина окна и его площадь. Пропуск зубцов позволяет уменьшить высоту окна и наружный диаметр двигателя, уменьшить потери в меди обмотки. Указанное оптимальное соотношение между числом зубцов статора и числом зубцов ротора и позволяет оптимизировать параметры двигателя.The electromagnetic force generated by the motor is proportional, including, in addition to the length of the stator and the diameter of the bore, and the relative width of the pole surface, determined by the ratio of the number of teeth Z s located on the pole protrusion, to the number of teeth that could be located on it, s taking into account missing K teeth for technological or any other reasons. The more missing teeth, the greater the width of the window and its area. Skipping the teeth allows you to reduce the height of the window and the outer diameter of the motor, to reduce losses in the copper winding. The indicated optimal ratio between the number of stator teeth and the number of rotor teeth allows optimizing engine parameters.
Предлагаемый электродвигатель обладает повышенным удельным моментом на единицу массы (до 14%) и увеличенным КПД (на 2-4%) по сравнению с известными двигателями за счет лучшего соотношения между шириной полюсов и шириной окна статора. The proposed electric motor has an increased specific torque per unit mass (up to 14%) and increased efficiency (2-4%) compared with known motors due to the better ratio between the width of the poles and the width of the stator window.
Claims (5)
Zz=2mp(Zs+К)((2m±1),
где Zz - число зубцов ротора;
m - число фаз обмотки статора, где m=2, 3, 4,...;
р - число пар полюсов обмотки статора;
Zs - число зубцов на полюсе статора;
К - число зубцов, дополнительно размещенных на полюсе статора.1. An electric motor containing a stator with pronounced poles, on the inner surface of which teeth are made, an m-phase winding made in the form of 2mr coils placed on the poles of the stator, a switching device and a gear rotor, characterized in that each phase is m-phase the winding contains two parallel branches, the first ends of the first branches of each phase are connected to the positive pole of the power source in series through controlled keys, the first ends of the second branches of each phase are connected in series through ravlyaetsya keys to the negative pole of the power source, the second ends of the first and second branches of each phase are connected in a two-star, zero point star connected circuited to each other, each branch comprises a plurality of coils connected in series or in parallel, and the number of teeth on the rotor is determined by the relation
Zz = 2mp (Zs + K) ((2m ± 1),
where Zz is the number of teeth of the rotor;
m is the number of phases of the stator winding, where m = 2, 3, 4, ...;
p is the number of pairs of poles of the stator winding;
Zs is the number of teeth at the stator pole;
K is the number of teeth additionally placed at the stator pole.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000132692/09A RU2176844C2 (en) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | Electric motor |
PCT/RU2001/000572 WO2002051660A2 (en) | 2000-12-27 | 2001-12-27 | Electric motor |
AU2002228524A AU2002228524A1 (en) | 2000-12-27 | 2001-12-27 | Electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000132692/09A RU2176844C2 (en) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | Electric motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000132692A RU2000132692A (en) | 2001-08-10 |
RU2176844C2 true RU2176844C2 (en) | 2001-12-10 |
Family
ID=20244027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000132692/09A RU2176844C2 (en) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | Electric motor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2002228524A1 (en) |
RU (1) | RU2176844C2 (en) |
WO (1) | WO2002051660A2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6618966B2 (en) * | 2001-09-06 | 2003-09-16 | Omega Tools Inc. | Fluid lance apparatus |
FR3014254B1 (en) * | 2013-11-29 | 2017-12-22 | Valeo Japan Co Ltd | ELECTRICAL COMPRESSOR COMPRISING AN ELECTRIC MACHINE COMPRISING A ROTOR AND A STATOR WITH A PLURALITY OF SLOTS |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2272519B1 (en) * | 1974-05-22 | 1978-12-29 | Pont A Mousson | |
US4638195A (en) * | 1985-02-11 | 1987-01-20 | Lin Ted T | Multiple-pole stepping motor |
RU2006142C1 (en) * | 1991-11-21 | 1994-01-15 | Государственное арендное предприятие "Новосибирский завод низковольтной аппаратуры" | Synchronous motor with electromagnetic speed reduction |
RU2113755C1 (en) * | 1993-06-17 | 1998-06-20 | Михаил Иванович Лузин | M-phase step electric motor |
RU2079951C1 (en) * | 1994-03-01 | 1997-05-20 | Научно-производственное предприятие "Эметрон" | Inductor motor and its control method |
RU2076433C1 (en) * | 1995-03-14 | 1997-03-27 | Михаил Иванович Лузин | Synchronous motor with electromagnetic reduction |
-
2000
- 2000-12-27 RU RU2000132692/09A patent/RU2176844C2/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-12-27 AU AU2002228524A patent/AU2002228524A1/en not_active Abandoned
- 2001-12-27 WO PCT/RU2001/000572 patent/WO2002051660A2/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002051660A2 (en) | 2002-07-04 |
WO2002051660A3 (en) | 2002-08-15 |
AU2002228524A1 (en) | 2002-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7852037B2 (en) | Induction and switched reluctance motor | |
EP1461854A4 (en) | Electrical machine | |
CN101562383B (en) | Single-phase reluctance generator | |
CN1369130A (en) | Electric machines | |
Liu et al. | A family of vernier permanent magnet machines utilizing an alternating rotor leakage flux blocking design | |
Zulu et al. | Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines | |
JP2015509697A (en) | Synchronous electrical machine | |
Ogunjuyigbe et al. | Analysis of synchronous reluctance machine with magnetically coupled three-phase windings and reactive power compensation | |
CN102843008A (en) | Parallel type mixed excitation alternating-current generator | |
CN107070156B (en) | A kind of attached brushless DC motor of electric vehicle | |
CN202513795U (en) | Half-tooth winding switched reluctance motor | |
Jia et al. | Design considerations and parameter optimization of stator wound field synchronous machines based on magnetic the gear effect | |
Kouhshahi et al. | An axial flux-focusing magnetically geared motor | |
RU2176844C2 (en) | Electric motor | |
RU17822U1 (en) | ENGINE | |
SU1403008A1 (en) | Synchronous electric motor | |
AU766315B2 (en) | Electrical machine with large number of poles | |
RU52537U1 (en) | CONTACTLESS DC GENERATOR | |
RU2089991C1 (en) | Reluctance commutated motor | |
JP6335523B2 (en) | Rotating electric machine | |
CN112753152B (en) | Magnetically active element of a multiphase rotating electrical machine | |
Abbasian et al. | Induction switched reluctance machine for wind power conversion | |
RU2380814C1 (en) | Contactless electromagnetic machine | |
SU752645A1 (en) | Contactless multiphase syncronous switching generator | |
KR20230025558A (en) | Circular alternator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051228 |