RU2246168C1 - Face-type electrical machine - Google Patents
Face-type electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246168C1 RU2246168C1 RU2003123588/09A RU2003123588A RU2246168C1 RU 2246168 C1 RU2246168 C1 RU 2246168C1 RU 2003123588/09 A RU2003123588/09 A RU 2003123588/09A RU 2003123588 A RU2003123588 A RU 2003123588A RU 2246168 C1 RU2246168 C1 RU 2246168C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- disk
- winding
- machine
- face
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции торцевых синхронных машин, работающих в режиме генератора или двигателя.The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of end-face synchronous machines operating in the generator or engine mode.
Известен беспазовый статор электрической машины, описанный в А.С. 278836, кл. Н 02 К 5/10, опубликованный в БИ №26, 1970 г. В нем, с целью упрощения технологии изготовления, активная часть выполнена в виде обмоточных модулей, состоящих из пакетов, набранных из чередующихся между собой проводников обмотки и отделенных слоем изоляции листовых ферромагнитных элементов, и лобовых частей. Пакеты установлены на ярме статора с помощью клиньев, выполненных заодно с ярмом, что не технологично при массовом производстве. Кроме того, снижены энергетические показатели машины, поскольку пакеты не фиксированы в радиальном направлении, что приводит к неравномерности активной длины магнитопровода.Known baseless stator of an electric machine described in A.S. 278836, cl. N 02 K 5/10, published in BI No. 26, 1970. In it, in order to simplify the manufacturing technology, the active part is made in the form of winding modules, consisting of packets drawn from alternating winding conductors and separated by a sheet of ferromagnetic sheet insulation elements, and frontal parts. The packages are installed on the stator yoke using wedges made at the same time as the yoke, which is not technologically advanced in mass production. In addition, the energy performance of the machine is reduced, since the packages are not fixed in the radial direction, which leads to uneven active length of the magnetic circuit.
Известна также торцевая бесконтактная электрическая машина (патент России 2076434, кл. Н 02 К 21/24, 27.03.97), содержащая два статора с обмотками, кольцевую обмотку возбуждения, установленную на неподвижном внешнем магнитопроводе, и ротор, состоящий из двух магнитоизолированных Р-полюсных систем, причем сердечники одной системы выполнены из магнитомягкой стали, сердечники другой системы выполнены из магнитомягких призматических брусков, по всем граням которых кроме граней, обращенных к статорам, прикреплены плоские постоянные магниты, а зубцы ротора, являющиеся магнитными шунтами для магнитов, размещены на боковых гранях брусков. Они расположены внутри двух магнитомягких колец, являющихся шунтами для магнитов, установленных на верхних и нижних гранях призматических брусков. Концентрация магнитного поля обеспечивает, по мнению авторов, уменьшение массы и габаритов машины.An end contactless electric machine is also known (Russian patent 2076434, class N 02 K 21/24, 03/27/97), containing two stators with windings, an annular excitation coil mounted on a fixed external magnetic circuit, and a rotor consisting of two magnetically insulated P- pole systems, with the cores of one system made of soft magnetic steel, the cores of the other system made of soft soft prismatic bars, along all faces of which, apart from the faces facing the stators, are attached flat permanent magnets, and the teeth are mouth The holes, which are magnetic shunts for magnets, are located on the side faces of the bars. They are located inside two magnetically soft rings, which are shunts for magnets mounted on the upper and lower faces of the prismatic bars. The concentration of the magnetic field provides, in the authors' opinion, a decrease in the mass and dimensions of the machine.
Однако такая электрическая машина достаточно сложна конструктивно и нетехнологична при промышленном производстве. Размещение обмотки возбуждения на внешнем магнитопроводе приводит к увеличению габаритов машины и увеличенному расходу меди.However, such an electric machine is quite complex structurally and low-tech in industrial production. Placing the field winding on the external magnetic circuit leads to an increase in the dimensions of the machine and an increased consumption of copper.
Наиболее близким к заявляемой машине является “Индукционный двигатель” (см. патент №2897387 от 28.07.59, опубликованный в United States Patent Office), (в дальнейшем - торцевая электрическая машина), содержащий торцевой статор в форме кольца и короткозамкнутый ротор в виде диска, установленный в подшипниках и обращенный рабочей поверхностью к статору, причем последний имеет множество разделенных немагнитным промежутком полюсов, обращенных рабочими поверхностями к ротору, имеющих постоянное поперечное сечение в осевом направлении, лист мягкого железа покрывает полюсы статора, выполняя одновременно и роль корпуса двигателя. Обмотка выполнена сосредоточенной и размещена в углублениях полюсов. Ротор может быть короткозамкнутым (короткозамкнутая обмотка выполнена в виде медного диска или медного покрытия на рабочей стороне ротора) или иной конструкции.Closest to the claimed machine is the "Induction motor" (see patent No. 2897387 from 07.28.59, published in the United States Patent Office), (hereinafter - the end electric machine) containing an end stator in the form of a ring and a squirrel-cage rotor in the form of a disk mounted in bearings and facing the stator with the working surface, the latter having many non-magnetic gap-separated poles facing the rotor with working surfaces having a constant axial cross-section, a sheet of soft iron yvaet stator poles, performing at the same time and the role of the motor housing. The winding is made concentrated and placed in the recesses of the poles. The rotor can be short-circuited (short-circuited winding is made in the form of a copper disk or a copper coating on the working side of the rotor) or other design.
Недостатками этой торцевой машины являются низкие энергетические показатели, связанные с экранированием статорной обмотки листом мягкого железа и наличием сосредоточенной обмотки. Конструкция обмотки, требующая ее послойной укладки в углубления между полюсами, - нетехнологична в производстве. Недостаточное крепление обмотки статора в углублениях его магнитопровода снижает надежность машины.The disadvantages of this end-face machine are low energy performance associated with shielding the stator winding with a sheet of soft iron and the presence of a concentrated winding. The design of the winding, requiring its layer-by-layer laying in the recesses between the poles, is not technologically advanced in production. Insufficient fastening of the stator winding in the recesses of its magnetic circuit reduces the reliability of the machine.
В основу изобретения положена задача создания торцевой электрической машины переменного тока технологичной в производстве с повышенными энергетическими показателями.The basis of the invention is the task of creating an end-face electric alternating current machine technologically advanced in production with increased energy performance.
Поставленная задача решается тем, что в торцевой электрической машине, включающей статор с обмоткой и ротор в виде диска, установленный в подшипниках качения, согласно изобретению статор закреплен на одном из двух подшипниковых щитов машины и выполнен с залитыми компаундом автономным зубцовым слоем, распределенной обмоткой в виде обмоточных модулей и ярмом, навитым из стальной ленты, на упомянутом подшипниковом щите выполнен центрирующий поясок, на котором сцентрированы пластины обмоточных модулей, на диске ротора со стороны статора выполнены два центрирующих пояска, между которыми смонтированы постоянные магниты, закрытые полюсными наконечниками, имеющими форму пластины с уменьшающимся к краям сечением.The problem is solved in that in an end-face electrical machine including a stator with a winding and a rotor in the form of a disk mounted in rolling bearings, according to the invention, the stator is mounted on one of the two bearing shields of the machine and is made with an autonomous gear layer filled with a compound distributed by a winding in the form winding modules and a yoke wound from a steel tape, a centering belt is made on said bearing shield, on which plates of winding modules are centered, on the rotor disk from the stator side Full two centering belt, between which permanent magnets are mounted, closed pole pieces having a plate shape with a decreasing cross section towards the edges.
На фиг.1 изображена торцевая электрическая машина; на фиг.2 - обмоточный модуль.Figure 1 shows the end electric machine; figure 2 - winding module.
Торцевая электрическая машина содержит статор 1, смонтированный на подшипниковом щите 2, и ротор 3, закрепленный на валу 4. Вал установлен в подшипниках 5 подшипниковых щитов 2 и 6. Статор 1 содержит ярмо 7, навитое из стальной ленты и сцентрированное на пояске 8 подшипникового щита 2 машины. Распределенная обмотка статора выполнена в виде обмоточных модулей 9, собранных из стальных пластин 10 (элементарные зубцы), разделенных слоями провода 11 (фиг.2). Слои провода 11 намотаны на пластины таким образом, что внизу пластины 10 остается свободная от обмотки ее часть, используемая для центрирования на пояске 8 подшипникового щита 2. Обмоточные модули 9 крепятся к ярму 7 и объединены в схему таким образом, что образуют распределенную трехфазную (или с иным количеством фаз) обмотку. Статор 1 в сборе залит компаундом 12. Ротор 3 (изображение А, фиг.1) содержит ярмо 13 в виде массивного диска из ферромагнитного материала. На ярме 13 ротора выполнены два пояска 14 и 15, между которыми сцентрированы магниты 16, зафиксированные полюсными наконечниками 17. Полюсные наконечники 17 имеют уменьшенное к краям полюсов сечение (фиг.3) для улучшения формы магнитного поля в зазоре машины. Ротор 3 закреплен на ступице 18, напрессованной на валу 4 машины. Вал 4 закреплен в подшипниках 5, установленных в подшипниковых щитах 2 и 6, смонтированных в корпусе 19. Использование распределенной обмотки в виде обмоточных модулей 9 уменьшает полезную массу и норму расхода активных материалов (электротехнической стали и обмоточной меди), позволяет существенно увеличить число пар полюсов машины (получить низкие частоты вращения 80-100 об/мин) и повышает надежность машины.The end electric machine contains a stator 1 mounted on a bearing shield 2, and a rotor 3 mounted on a shaft 4. The shaft is mounted in bearings 5 of the bearing shields 2 and 6. Stator 1 contains a yoke 7 wound from steel tape and centered on the belt 8 of the bearing shield 2 cars. Distributed stator winding is made in the form of winding modules 9, assembled from steel plates 10 (elementary teeth), separated by layers of wire 11 (figure 2). Layers of
Для обеспечения равномерности воздушного зазора и повышения качества машины рабочие поверхности статора после установки в корпус машины подвергаются механической обработке.To ensure uniform air gap and improve the quality of the machine, the working surfaces of the stator are machined after installation in the machine body.
Машина работает следующим образом.The machine operates as follows.
В режиме генератора при вращении ротора 3 с постоянными магнитами 16 в зазоре машины создается вращающееся магнитное поле, силовые линии которого, пересекая витки обмотки статора, наводят в каждой фазе статора переменную ЭДС. Форма ЭДС близка к синусоидальной за счет применения полюсных наконечников 17 с сечением, уменьшенным к краям, и распределенной обмотки статора. Постоянные магниты 16 выбраны таким образом, что при номинальной нагрузке генератора и заданном ее характере выходное напряжение равно номинальному. Фиксированная установка активных пакетов обмоточных модулей 9 и постоянных магнитов 16 ротора 3 на центрирующих поясках, соответственно 8, 14 и 15, обеспечивает концентричность всех элементов статора и ротора, заданную активную длину машины, расчетную величину ЭДС обмотки статора, а следовательно, и расчетные энергетические показатели машины (в том числе КПД, форму и величину выходного напряжения). Применение на роторе постоянных магнитов 16 вместо обмотки возбуждения упрощает конструкцию, уменьшает расход активных материалов, снижает эксплуатационные расходы. Частота выходного напряжения определяется частотой вращения ротора и количеством пар полюсов, которое практически не ограничено. Это позволяет применить прямой привод между первичным двигателем и генератором при практически любых частотах вращения приводного двигателя. Лобовые части обмотки статора и пространство между лобовыми частями и корпусом машины залиты компаундом 12 для уменьшения шумов и вибраций электромагнитного происхождения, увеличения диэлектрической прочности машины.In the generator mode, when the rotor 3 with permanent magnets 16 rotates, a rotating magnetic field is created in the gap of the machine, the lines of force of which, crossing the turns of the stator winding, induce an EMF variable in each phase of the stator. The shape of the EMF is close to sinusoidal due to the use of pole pieces 17 with a cross section reduced to the edges and a distributed stator winding. Permanent magnets 16 are selected in such a way that at the rated load of the generator and its specified nature, the output voltage is equal to the rated voltage. The fixed installation of active packages of winding modules 9 and permanent magnets 16 of rotor 3 on the centering belts, respectively 8, 14 and 15, ensures concentricity of all elements of the stator and rotor, a given active length of the machine, the calculated value of the EMF of the stator winding, and, therefore, the calculated energy indicators machines (including efficiency, shape and magnitude of the output voltage). The use of permanent magnets 16 on the rotor instead of the field winding simplifies the design, reduces the consumption of active materials, reduces operating costs. The frequency of the output voltage is determined by the rotor speed and the number of pole pairs, which is practically unlimited. This allows the direct drive to be used between the prime mover and the generator at virtually any speed of the drive motor. The frontal parts of the stator winding and the space between the frontal parts and the machine body are flooded with compound 12 to reduce noise and vibration of electromagnetic origin, to increase the dielectric strength of the machine.
При работе машины в режиме двигателя ток, протекающий по обмотке статора 1, взаимодействует с магнитным потоком ротора 3 и создает вращающий момент. Фиксированное, соосное расположение активных пакетов обмоточных модулей 9 обмотки статора 1 и постоянных магнитов 16 ротора 3, гарантированное установкой их на центрирующих поясках (соответственно 8, 14 и 15), обеспечивает расчетное значение электромагнитного момента и КПД двигателя. Частота вращения ротора 3 определяется количеством пар полюсов и частотой питающего напряжения и может варьироваться в зависимости от типоразмера двигателя от 80 до 1500 об/мин.When the machine is in engine mode, the current flowing through the stator winding 1 interacts with the magnetic flux of the rotor 3 and creates a torque. The fixed, coaxial arrangement of the active packages of the winding modules 9 of the stator winding 1 and the permanent magnets 16 of the rotor 3, guaranteed by installing them on the centering belts (8, 14 and 15, respectively), provides the calculated value of the electromagnetic moment and motor efficiency. The rotational speed of the rotor 3 is determined by the number of pole pairs and the frequency of the supply voltage and may vary depending on the motor size from 80 to 1500 rpm.
Таким образом, технологичность машины существенно повышена за счет технологичной конструкции обмоточных модулей и упрощения сборки вследствие применения в конструкции центрирующих поясков, а энергетические показатели улучшены за счет использования распределенной обмотки, снижения радиальных и осевых погрешностей в статоре и роторе, достигаемого применением центрирующих поясков, что говорит о решении поставленной задачи.Thus, the manufacturability of the machine is significantly increased due to the technological design of winding modules and simplified assembly due to the use of centering belts in the design, and energy performance is improved due to the use of distributed windings, reduction of radial and axial errors in the stator and rotor achieved by the use of centering belts, which says about solving the problem.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123588/09A RU2246168C1 (en) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Face-type electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123588/09A RU2246168C1 (en) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Face-type electrical machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2246168C1 true RU2246168C1 (en) | 2005-02-10 |
RU2003123588A RU2003123588A (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35208348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003123588/09A RU2246168C1 (en) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Face-type electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2246168C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448404C1 (en) * | 2011-02-24 | 2012-04-20 | Евгений Константинович Пучкин | Terminal electrical machine |
RU2515999C1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-05-20 | Сергей Михайлович Есаков | Magnetoelectric engine |
RU2537103C2 (en) * | 2012-02-06 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vibration unit |
-
2003
- 2003-07-24 RU RU2003123588/09A patent/RU2246168C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448404C1 (en) * | 2011-02-24 | 2012-04-20 | Евгений Константинович Пучкин | Terminal electrical machine |
RU2537103C2 (en) * | 2012-02-06 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vibration unit |
RU2515999C1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-05-20 | Сергей Михайлович Есаков | Magnetoelectric engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003123588A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9537362B2 (en) | Electrical machine with improved stator flux pattern across a rotor for providing high torque density | |
US4980595A (en) | Multiple magnetic paths machine | |
US11456631B2 (en) | Disc-type three-degree-of-freedom magnetic suspension switched reluctance motor | |
US10284032B2 (en) | Reluctance rotor with runup aid | |
US7518278B2 (en) | High strength undiffused brushless machine and method | |
WO2009119333A1 (en) | Rotating electrical machine | |
CN108964396B (en) | Stator partition type alternate pole hybrid excitation motor | |
US3303369A (en) | Dynamoelectric machines | |
US20100123364A1 (en) | Substantially parallel flux uncluttered rotor machines | |
US10483813B2 (en) | Rotor having flux filtering function and synchronous motor comprising same | |
RU2302692C1 (en) | Electromechanical converter | |
RU2588599C1 (en) | Synchronous motor with magnetic reduction | |
RU2246167C1 (en) | Face-type electrical machine | |
RU2246168C1 (en) | Face-type electrical machine | |
JP4415176B2 (en) | Induction motor having a ring-shaped stator coil | |
CN115411904A (en) | Permanent magnet motor | |
RU2522898C1 (en) | Terminal asynchronous electrical machine | |
JP2018516532A (en) | Single pole composite type asynchronous motor | |
JPS6096145A (en) | Equial polarity exciting ac machine | |
US20160329758A1 (en) | Magnetically isolated electrical machines | |
CN110601474A (en) | Radial magnetic field composite flux switching motor | |
RU207794U1 (en) | End-type synchronous electric machine | |
RU2079949C1 (en) | Electrical machine | |
CN113595350B (en) | Self-starting three-phase secondary permanent magnet synchronous motor | |
RU206453U1 (en) | Submersible valve motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080725 |