RU2207692C2 - Electrical machine - Google Patents

Electrical machine Download PDF

Info

Publication number
RU2207692C2
RU2207692C2 RU2001107639A RU2001107639A RU2207692C2 RU 2207692 C2 RU2207692 C2 RU 2207692C2 RU 2001107639 A RU2001107639 A RU 2001107639A RU 2001107639 A RU2001107639 A RU 2001107639A RU 2207692 C2 RU2207692 C2 RU 2207692C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductors
stator
electric machine
poles
windings
Prior art date
Application number
RU2001107639A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001107639A (en
Inventor
А.А. Беляев
Л.Н. Будин
С.Б. Головизнин
В.Т. Караваев
И.В. Коротков
О.Л. Короткова
В.И. Халявин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Электропривод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Электропривод" filed Critical Открытое акционерное общество "Электропривод"
Priority to RU2001107639A priority Critical patent/RU2207692C2/en
Publication of RU2001107639A publication Critical patent/RU2001107639A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2207692C2 publication Critical patent/RU2207692C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: electrical machine has post-mounted laminated stator in the form of annular core with teeth that carries armature winding and is disposed between unidirectional poles of rotor- mounted inductors; inductors are unidirectionally shifter relative to each other and lower side of each coil of armature winding is shifted relative to its upper side through 0.01 to 90 electrical degrees and teeth or poles of salient-pole electrical machine with armature windings or winding-and-core assembly of slot-free windings of any type are made on butt-end planes of stator. EFFECT: facilitated manufacture, enhanced performance characteristics. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам. The invention relates to electrical engineering, namely to electric machines.

Известна электрическая машина (патент 2131637, Россия, 6 Н 02 К 16/02, 19/40, 23/00 от 04.02.98 г.), взятая за прототип, содержащая шихтованный статор, скрепляемый при помощи шпилек и нажимных шайб, выполненный в виде кольцевого сердечника с зубцами на внешней и внутренней поверхностях, несущий распределенную кольцево-барабанную секционную обмотку якоря, закрепленный через общую шайбу на стойках и размещенный между однополярными полюсами внешнего и внутреннего индукторов, установленных на внешнем и внутреннем ободах ротора, при этом внутренний индуктор смещен относительно внешнего индуктора и нижняя сторона каждой секции обмотки якоря смещена относительно верхней стороны этой же секции на угол 0,01-90 эл. гр. в одном направлении. Known electric machine (patent 2131637, Russia, 6 N 02 K 16/02, 19/40, 23/00 from 02/04/98), taken as a prototype, containing a laminating stator, fastened with pins and pressure washers, made in in the form of an annular core with teeth on the outer and inner surfaces, bearing a distributed annular-drum sectional winding of the armature, mounted through a common washer on the racks and placed between the unipolar poles of the outer and inner inductors mounted on the outer and inner rims of the rotor, while the inner inductor cm It is relative to the external inductor and the lower side of each section of the armature winding is offset from the upper side of the same section by an angle of 0.01-90 el. column in one direction.

Недостатком электрической машины является сложность в одновременном обеспечении двух радиальных достаточно малых воздушных зазоров, которые определяются четырьмя поверхностями большого диаметра, что требует применения специальной оснастки и оборудования, кроме этого, применение шпилек для скрепления шихтованного пакета статора и крепления его к стойкам также усложняет обеспечение требуемых воздушных зазоров, а с увеличением мощности электрической машины и соответствующего скручивающего момента размеры шпилек и их количество увеличивается. The disadvantage of an electric machine is the difficulty in simultaneously providing two radial sufficiently small air gaps, which are determined by four large-diameter surfaces, which requires the use of special tools and equipment, in addition, the use of studs for fastening a stator charge package and attaching it to the racks also complicates the provision of required air clearances, and with increasing power of the electric machine and the corresponding torsional moment, the size of the studs and their number increase ichivaetsya.

Перечисленные недостатки ведут к увеличению воздушных зазоров, потоков рассеяния и, в целом, ухудшают энергетические характеристики электрической машины. Кроме того, имеется асимметрия магнитных путей для внешнего и внутреннего магнитных потоков, что ухудшает перегрузочные способности машины. These shortcomings lead to an increase in air gaps, scattering fluxes and, in general, worsen the energy characteristics of an electric machine. In addition, there is an asymmetry of the magnetic paths for the external and internal magnetic fluxes, which affects the overload capacity of the machine.

Задача изобретения - улучшение энергетических характеристик, массогабаритных показателей и технологичности электрической машины. The objective of the invention is the improvement of energy characteristics, overall dimensions and manufacturability of an electric machine.

Технический результат изобретения - повышение технологичности, более полная и простая реализация преимуществ при выполнении кольцево-барабанной или торцевых обмоток якоря с требуемыми соединениями и смещениями обмоток и индукторов, получение оптимальных воздушных зазоров, уменьшение потоков рассеяния и обеспечение симметрии магнитных путей и магнитных потоков. The technical result of the invention is to increase manufacturability, more complete and simple realization of the advantages when performing ring-drum or end windings of the armature with the required connections and displacements of the windings and inductors, obtaining optimal air gaps, reducing scattering fluxes and ensuring symmetry of magnetic paths and magnetic fluxes.

Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

Предложена электрическая машина, содержащая шихтованный статор, выполненный в виде кольцевого сердечника, несущий распределенную кольцево-барабанную или торцевые пазовые или беспазовые обмотки якоря, закрепленный на стойках и расположенный между однополярными полюсами двух индукторов, при этом выполнено смещение индукторов относительно друг друга и нижней стороны каждой секции обмотки якоря относительно ее верхней стороны на угол 0,01-90 эл. гр. в одном направлении, в которой для повышения энергетических, массогабаритных и технологических показателей зубцы статора или полюса для явнополюсной электрической машины с обмотками или активная часть беспазовых обмоток любого типа выполнены на торцевых плоскостях статора, полюса индукторов, а в случае неявнополюсного исполнения и сами индукторы, имеют возможность осевого перемещения и фиксации в требуемом положении, шихтовка статора, применимая для любого типа электрических машин, выполнена спиральной навивкой ленты или сворачиванием в кольцо пакета лент электротехнической стали, а направление навивки спирали совпадает с направлением вращения индукторов или магнитного поля для электродвигателей, статор крепится к стойкам спицами, распирающими его в радиальных направлениях, индукторы расположены под нижней и над верхней торцевыми плоскостями статора, а для горизонтальной оси вращения - слева и справа от торцевых плоскостей статора. An electric machine is proposed, comprising a lined stator made in the form of an annular core, bearing a distributed annular-drum or end groove or non-groove winding of the armature, mounted on racks and located between the unipolar poles of two inductors, with the displacement of the inductors relative to each other and the lower side of each sections of the winding of the armature relative to its upper side at an angle of 0.01-90 el. column in one direction, in which, in order to increase energy, weight, size and technological parameters, the stator teeth or poles for an explicitly polar electric machine with windings or the active part of non-phase windings of any type are made on the end planes of the stator, pole inductors, and in the case of non-polar execution, the inductors themselves have the possibility of axial movement and fixing in the required position, the stator charge, applicable for any type of electric machines, is made by spiral winding of the tape or folded we take into the ring a packet of electrical steel tapes, and the direction of winding the spiral coincides with the direction of rotation of the inductors or the magnetic field for electric motors, the stator is attached to the posts with spokes that burst it in radial directions, the inductors are located under the lower and above the upper end planes of the stator, and for the horizontal axis rotation - to the left and right of the end planes of the stator.

Известно, что технологически и конструктивно обеспечить плоскостность и параллельность плоскостей проще, чем округлость, радиальное биение и соосность больших диаметров, поэтому выполнение зубцов на торцевых плоскостях статора с осевой шихтовкой, крепление статора радиальными спицами с одновременной возможностью осевого перемещения индукторов и их полюсов позволяет обеспечить предельно малые воздушные зазоры, равномерно и симметрично распределить магнитные потоки по цилиндрическому телу, а не по круговому сектору с нарушением магнитных путей отверстиями под шпильки, обеспечить естественный скос пазов при изготовлении и скос по магнитопроводу в случае спиральной навивки. It is known that it is easier to technically and structurally ensure flatness and parallelism of planes than roundness, radial runout, and coaxiality of large diameters; therefore, the implementation of teeth on the end planes of the stator with an axial charge, fastening of the stator by radial spokes with the simultaneous possibility of axial movement of the inductors and their poles makes it possible to ensure small air gaps, evenly and symmetrically distribute magnetic fluxes over a cylindrical body, and not over a circular sector with a violation of the itnyh tract holes for pins, provide a natural bevel grooves in the manufacture of bevel and magnetic circuit in the case of helical winding.

Все перечисленное в целом улучшает энергетические характеристики, упрощает конструкцию, повышает технологичность изготовления и позволяет решить поставленную техническую задачу. All of the above generally improves energy performance, simplifies the design, improves manufacturability and allows us to solve the technical problem.

На фиг.1 показана конструкция предлагаемой электрической машины; на фиг. 2 - схема электрической машины в развернутом виде; на фиг.3 - конструкция статора в разрезе; на фиг. 4 - конструкция электрической машины с двумя статорами; на фиг. 5 - схема электрической машины с двумя статорами в развернутом виде; на фиг.6 - конструкция электрической машины с двумя торцевыми обмотками на статоре. Figure 1 shows the design of the proposed electric machine; in FIG. 2 is a diagram of an electric machine in expanded form; figure 3 - construction of the stator in the context; in FIG. 4 - design of an electric machine with two stators; in FIG. 5 is a diagram of an electric machine with two stators in expanded form; figure 6 - design of an electric machine with two end windings on the stator.

Электрическая машина фиг.1 содержит кольцевой якорь 1, шихтовка которого выполнена спиральной навивкой ленты или сворачиванием в кольцо пакета лент электротехнической стали с зубцами на плоскостях Б и Д, который крепится в распор спицами 2 к стойкам 3, индукторы верхний 4 и нижний 5 смещены относительно друг друга и нижняя сторона секции обмотки якоря смещена относительно верхней стороны этой же секции на угол 90 эл. гр. The electric machine of figure 1 contains an annular anchor 1, the charge of which is made by spiral winding the tape or by folding into a ring a packet of electrical steel tapes with teeth on planes B and D, which is fastened to the spokes 2 to the posts 3, the inductors upper 4 and lower 5 are offset relative to each other and the lower side of the armature winding section is offset relative to the upper side of the same section by an angle of 90 el. column

Индукторы 4 и 5 установлены на одном валу 6, который крепится в подшипниках. Полюса 7 индукторов 4 и 5 для обеспечения возможности осевого перемещения, в данном случае, выполнены с резьбой. Потоки возбуждения создаются обмотками возбуждения или постоянными магнитами. Ось вращения вала вертикальная или горизонтальная. Inductors 4 and 5 are mounted on the same shaft 6, which is mounted in bearings. The poles 7 of the inductors 4 and 5 to enable axial movement, in this case, are threaded. Field currents are created by field coils or permanent magnets. The axis of rotation of the shaft is vertical or horizontal.

На фиг.4 показана конструктивная схема двухполюсной электрической машины с однотипными статорами 1 и индукторами 18 с постоянными магнитами 16, установленными на валу электрической машины, при этом между статорами 1 с кольцево-барабанной обмоткой на валу электрической машины вместе с индукторами 18 установлен индуктор 20 с постоянными магнитами 21 или обмотками возбуждения, магнитная цепь которых замыкается через статоры 1. Figure 4 shows a structural diagram of a two-pole electric machine with the same type of stators 1 and inductors 18 with permanent magnets 16 mounted on the shaft of the electric machine, while between the stators 1 with a ring-drum winding on the shaft of the electric machine together with the inductors 18 an inductor 20 s is installed permanent magnets 21 or field windings, the magnetic circuit of which is closed through the stators 1.

На фиг.6 показана конструктивная схема двухполюсной электрической машины с торцевыми обмотками на статоре 22 и индукторами 18 с постоянными магнитами 16. Figure 6 shows a structural diagram of a bipolar electric machine with end windings on the stator 22 and inductors 18 with permanent magnets 16.

Принцип действия электрической машины в режиме генератора заключается в следующем. The principle of operation of an electric machine in generator mode is as follows.

На фиг. 2 показана схема электрической машины для числа полюсов 2р=2 в развернутом виде в режиме генератора. In FIG. 2 shows a diagram of an electric machine for the number of poles 2p = 2 in expanded form in generator mode.

При вращении вала 6 в направлении стрелки с частотой вращения n и при возбуждении в полюсах N1, S1 верхнего индуктора 4 и в полюсах N2, S2 нижнего индуктора 5 магнитных потоков соответственно Ф1 и Ф2 в сторонах секций 9, 9'; 12, 12'; 11, 11'; 8, 8'; 13, 13'; 10, 10', составляющих фазы АХ, ВУ И CZ, индуктируются периодически изменяющиеся ЭДС, показанные на чертеже одной точкой и крестиком, сдвинутые в пространстве на 120 эл. гр. When the shaft 6 is rotated in the direction of the arrow with a rotation speed n and when excited in the poles N1, S1 of the upper inductor 4 and in the poles N2, S2 of the lower inductor 5 of magnetic fluxes F1 and F2, respectively, at the sides of sections 9, 9 '; 12, 12 '; 11, 11 '; 8, 8 '; 13, 13 '; 10, 10 ', constituting the phases AX, VU, and CZ, periodically changing EMF are induced, shown in the drawing by one dot and a cross, shifted in space by 120 el. column

В варианте фиг.4 принцип работы электрической машины поясняет фиг.5, где показана схема электрической машины для числа полюсов 2р=2 в развернутом виде с кольцево-барабанными обмотками на однотипных статорах 1, замыкающими индукторами 18 с постоянными магнитами или обмотками возбуждения и средним индуктором 20 с постоянными магнитами или обмотками возбуждения. In the embodiment of FIG. 4, the principle of operation of an electric machine is illustrated in FIG. 5, where a diagram of an electric machine for the number of poles 2p = 2 is shown in expanded form with ring-drum windings on the same stators 1, closing inductors 18 with permanent magnets or field windings and a middle inductor 20 with permanent magnets or field windings.

При вращении вала электрической машины, в режиме генератора, с частотой вращения n и при возбуждении в полюсах N, S магнитных потоков Ф3, Ф4, Ф5, в якорных обмотках статоров 1 индуцируются периодически изменяющиеся ЭДС. During the rotation of the shaft of an electric machine, in the generator mode, with a rotation frequency n and when the magnetic fluxes Ф3, Ф4, Ф5 are excited in the N, S poles, periodically changing EMFs are induced in the armature windings of the stators 1.

В варианте фиг.6 принцип работы электрической машины аналогичен принципу работы электрической машины фиг. 1 с той лишь разницей, что на статоре 22 вместо кольцево-барабанной обмотки выполнены две торцевые якорные обмотки, которые соответствующими соединениями, по принципу работы, превращаются в аналог кольцево-барабанной обмотки или работают как две раздельные якорные обмотки двух электрических машин с совмещенным статором. In the embodiment of FIG. 6, the principle of operation of the electric machine is similar to the principle of operation of the electric machine of FIG. 1 with the only difference that instead of a ring-drum winding, on the stator 22, two end anchor windings are made, which, by the corresponding connections, by the principle of operation, turn into an analog of the ring-drum winding or work as two separate anchor windings of two electric machines with a combined stator.

Таким образом, предлагаемая электрическая машина имеет лучшие энергетические, конструктивные и технологические характеристики за счет перехода от радиальных воздушных зазоров к воздушным зазорам плоскостей, ленточной осевой шихтовки статора, крепления его спицами в распор и возможности осевой подрегулировки полюсов индукторов. Кроме этого, предлагаемая электрическая машина имеет пониженный момент трогания за счет симметричности магнитных полей и магнитных путей. Thus, the proposed electric machine has the best energy, design and technological characteristics due to the transition from radial air gaps to the air gaps of the planes, axial band stator bushing, fixing it with spokes and the possibility of axial adjustment of the poles of the inductors. In addition, the proposed electric machine has a reduced starting moment due to the symmetry of the magnetic fields and magnetic paths.

Наибольший эффект от данного технического решения достигается при использовании его в тихоходных ветроэлектрогенераторах, гидроэлектрогенераторах, дизельэлектрогенераторах, высокомоментных электродвигателях. При этом вопрос увеличения мощности решается просто путем последовательной установки на один вал однотипных якорей и индукторов. The greatest effect of this technical solution is achieved when used in low-speed wind generators, hydroelectric generators, diesel generators, high-torque electric motors. In this case, the issue of increasing power is solved simply by sequentially installing the same type of anchors and inductors on one shaft.

Claims (4)

1. Электрическая машина, содержащая шихтованный статор, выполненный в виде кольцевого сердечника с зубцами, закрепленный на стойках, несущий обмотку якоря и расположенный между однополярными полюсами индукторов, установленных на роторе, при этом выполнено смещение индукторов относительно друг друга и нижней стороны каждой секции обмотки якоря относительно ее верхней стороны на угол 0,01-90 эл.град. в одном направлении, отличающаяся тем, что зубцы или полюса для явнополюсной электрической машины с якорными обмотками или активная часть беспазовых обмоток любого типа выполнены на торцевых плоскостях статора. 1. An electric machine containing a lined stator made in the form of an annular core with teeth, mounted on racks, carrying an armature winding and located between the unipolar poles of the inductors mounted on the rotor, while the inductors are displaced relative to each other and the lower side of each section of the armature winding relative to its upper side at an angle of 0.01-90 el.grad. in one direction, characterized in that the teeth or poles for an open-pole electric machine with anchor windings or the active part of baseless windings of any type are made on the end planes of the stator. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что шихтовка статора, применяемая для любого типа электрических машин, выполнена спиральной навивкой ленты или сворачиванием в кольцо пакета лент электротехнической стали, а направление навивки спирали совпадает с направлением вращения индукторов или магнитного поля для электродвигателей. 2. The machine according to claim 1, characterized in that the stator charge used for any type of electric machine is made by spiral winding of a tape or by folding a packet of electrical steel tapes into a ring, and the direction of spiral winding coincides with the direction of rotation of the inductors or magnetic field for electric motors. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что статор крепится к стойкам спицами, распирающими его в радиальных направлениях. 3. The machine according to claim 1, characterized in that the stator is attached to the posts with knitting needles, bursting it in radial directions. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что индукторы выполнены с возможностью осевого перемещения каждого полюса или всего индуктора. 4. The machine according to claim 1, characterized in that the inductors are made with the possibility of axial movement of each pole or the entire inductor.
RU2001107639A 2001-03-21 2001-03-21 Electrical machine RU2207692C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107639A RU2207692C2 (en) 2001-03-21 2001-03-21 Electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107639A RU2207692C2 (en) 2001-03-21 2001-03-21 Electrical machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001107639A RU2001107639A (en) 2003-02-20
RU2207692C2 true RU2207692C2 (en) 2003-06-27

Family

ID=29209413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001107639A RU2207692C2 (en) 2001-03-21 2001-03-21 Electrical machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2207692C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010126392A1 (en) * 2009-04-27 2010-11-04 Esakov Sergej Mikhailovich Permanent-magnet generator
RU2557252C2 (en) * 2013-12-18 2015-07-20 Александр Григорьевич Емельянов General-purpose electrical machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010126392A1 (en) * 2009-04-27 2010-11-04 Esakov Sergej Mikhailovich Permanent-magnet generator
RU2557252C2 (en) * 2013-12-18 2015-07-20 Александр Григорьевич Емельянов General-purpose electrical machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150061649A1 (en) Moving magnetic field generating apparatus
JP5695748B2 (en) Rotating electric machine
CN102810964A (en) Switched reluctance motor
US20130134805A1 (en) Switched reluctance motor
CN105637733B (en) Transverse flux motor or generator
JP7128702B2 (en) Rotating electric machine
US20060250042A1 (en) Dynamoelectric machine with ring type rotor and stator windings
JP2003134788A (en) Permanent magnet rotary electric machine
JP3207418U (en) Single phase motor
RU2207692C2 (en) Electrical machine
JP6543239B2 (en) Stacked motor and stacked generator
WO2010126392A1 (en) Permanent-magnet generator
JP3636437B2 (en) Magnetic centering torque motor
WO2012121685A2 (en) Low-speed multipole synchronous generator
RU2351054C2 (en) Electrical machine
WO2011036723A1 (en) Synchronous generator
JP6654478B2 (en) Rotating electric machine rotor
RU2412518C1 (en) Low-speed asynchronous electric motor
WO2014038971A1 (en) Electromechanical converter
WO2011101886A1 (en) Synchronous generator
JP5340332B2 (en) Rotating electric machine
KR101558156B1 (en) Outer rotor for switching reluctance motor
KR101964069B1 (en) Multi-stage power generator with improved driving torque
RU2351053C2 (en) Electrical machine
JP5602889B2 (en) Winding structure and rotating electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner