RU2265945C1 - Magnetic circuit of electric machine - Google Patents
Magnetic circuit of electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265945C1 RU2265945C1 RU2004113119/11A RU2004113119A RU2265945C1 RU 2265945 C1 RU2265945 C1 RU 2265945C1 RU 2004113119/11 A RU2004113119/11 A RU 2004113119/11A RU 2004113119 A RU2004113119 A RU 2004113119A RU 2265945 C1 RU2265945 C1 RU 2265945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- armature
- magnetic circuit
- inductor
- electric machine
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а более точно к магнитным цепям электрических машин, и может быть применено в вентильно-реактивных или индукторных машинах, в синхронных или асинхронных двигателях, в электрических машинах постоянного и переменного тока.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to magnetic circuits of electric machines, and can be applied in valve-reactive or induction machines, in synchronous or asynchronous motors, in electric machines of direct and alternating current.
Известна магнитная цепь электрической машины, описанная в патенте RU 2130679. Эта цепь содержит магнитопроводы индуктора и якоря, выполненные в виде автономных сердечников с полюсными выступами. При этом в положении якоря относительно индуктора, которое соответствует максимальной магнитной проницаемости магнитной цепи данной фазы, магнитные линии основного магнитного потока проходят по замкнутому пути, который лежит в плоскости, перпендикуляр которой совпадет (или расположен под небольшим углом, не более 35 градусов) с направлением рабочего движения якоря относительно индуктора, через которые замыкается данная магнитная линия. При этом направление этих магнитных линий в немагнитных зазорах совпадает с направлением оси вращения электрической машины или отклоняется от направления оси на угол не более 35 градусов. Причем магнитопровод индуктора состоит из отдельных наборов магнитопроводов, расположенных последовательно по названному пути, а магнитопровод якоря выполнен в виде гребенки, выступы которой лежат в плоскости этого пути. Причем в положении, когда магнитная цепь фазы имеет максимальную магнитную проницаемость, каждый магнитопровод набора индуктора расположен в немагнитном зазоре между соответствующими выступами гребенки магнитопровода фазы якоря и при этом основной магнитный поток фазы разбит на несколько потоков, которые замыкаются через соответствующие выступы гребенки якоря. В окнах, образованных выступами гребенки и магнитопроводами набора индуктора, наматывают электрическую обмотку.Known magnetic circuit of an electric machine, described in patent RU 2130679. This circuit contains the magnetic circuit of the inductor and the armature, made in the form of autonomous cores with pole protrusions. Moreover, in the position of the armature relative to the inductor, which corresponds to the maximum magnetic permeability of the magnetic circuit of this phase, the magnetic lines of the main magnetic flux pass along a closed path that lies in a plane whose perpendicular coincides (or is located at a small angle, not more than 35 degrees) with the direction working movement of the armature relative to the inductor, through which this magnetic line closes. In this case, the direction of these magnetic lines in non-magnetic gaps coincides with the direction of the axis of rotation of the electric machine or deviates from the direction of the axis by an angle of not more than 35 degrees. Moreover, the inductor magnetic circuit consists of separate sets of magnetic circuits arranged sequentially along the named path, and the armature magnetic circuit is made in the form of a comb, the protrusions of which lie in the plane of this path. Moreover, in the position where the magnetic circuit of the phase has the maximum magnetic permeability, each magnetic circuit of the inductor set is located in the nonmagnetic gap between the corresponding protrusions of the comb of the magnetic circuit of the armature phase and the main magnetic flux of the phase is divided into several fluxes that are closed through the corresponding protrusions of the armature comb. In the windows formed by the protrusions of the comb and the magnetic circuits of the inductor set, an electrical winding is wound.
Недостатком такого решения является то, что выступы гребенки магнитопровода фазы якоря занимают большую площадь, уменьшая площадь окна, в котором находится электрическая обмотка, что приводит к уменьшению мощности. Уменьшение окна, в котором находится обмотка, приводит также к уменьшению суммарного сечения обмотки и, как следствие, увеличивает активное сопротивление обмотки, что уменьшает КПД электрической машины. Также выступы гребенки имеют большой вес, что ухудшает массогабаритные показатели электрической машины.The disadvantage of this solution is that the protrusions of the comb of the magnetic circuit of the armature phase occupy a large area, reducing the area of the window in which the electrical winding is located, which leads to a decrease in power. Reducing the window in which the winding is located also leads to a decrease in the total cross section of the winding and, as a result, increases the active resistance of the winding, which reduces the efficiency of the electric machine. Also, the protrusions of the comb have a large weight, which affects the overall dimensions of the electric machine.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка магнитной цепи электрической машины, которая обеспечивала бы увеличение мощности и одновременно улучшение массогабаритных показателей и увеличение КПД электрической машины.The technical task of the present invention is to develop a magnetic circuit of an electric machine, which would provide an increase in power and at the same time improve overall dimensions and increase the efficiency of an electric machine.
Поставленная задача решается тем, что в магнитной цепи электрической машины, состоящей из якоря, индуктора, магнитопровод которого содержит раздельные наборы магнитопроводов с полюсными выступами, каждый магнитопровод в наборе расположен последовательно так, что в положении якоря относительно индуктора, которое соответствует максимальной магнитной проницаемости магнитной цепи данной фазы, магнитные линии основного магнитного потока проходят по замкнутому пути и направление этих магнитных линий в немагнитных зазорах совпадает с направлением оси вращения электрической машины или отклоняется от направления оси на угол не более 35 градусов, причем якорь имеет одну или несколько фаз, каждая из которых содержит автономный магнтопровод с полюсными выступами и электрическую обмотку, охватывающую этот магнитопровод, якорь и индуктор имеют возможность рабочего перемещения относительно друг друга так, что обеспечивают циклическое согласованное расположение полюсных выступов якоря и индуктора напротив друг друга через рабочий зазор единовременно для одной фазы, согласно изобретению магнитопровод якоря состоит из по крайней мере двух отдельных независимых магнитопроводов, которые расположены последовательно по пути прохождения магнитной линии основного магнитного потока фазы якоря.The problem is solved in that in the magnetic circuit of an electric machine consisting of an armature, an inductor, the magnetic circuit of which contains separate sets of magnetic circuits with pole protrusions, each magnetic circuit in the set is arranged in series so that in the position of the armature relative to the inductor, which corresponds to the maximum magnetic permeability of the magnetic circuit of this phase, the magnetic lines of the main magnetic flux pass through a closed path and the direction of these magnetic lines in non-magnetic gaps coincides with by setting the axis of rotation of the electric machine or deviates from the direction of the axis by an angle of not more than 35 degrees, and the armature has one or more phases, each of which contains an autonomous magnetic core with pole projections and an electric winding covering this magnetic core, the armature and inductor have the ability to move relative to each other so that they provide a cyclic coordinated arrangement of the pole protrusions of the armature and inductor opposite each other through the working gap at a time for one phase, according to According to the invention, the armature magnetic circuit consists of at least two separate independent magnetic circuits, which are arranged sequentially along the path of the magnetic line of the main magnetic flux of the armature phase.
Благодаря предлагаемому техническому решению увеличивается окно для намотки электрической обмотки фазы якоря, что улучшает массогабаритные показатели и увеличивает КПД электрической машины.Thanks to the proposed technical solution, the window for winding the electrical winding of the armature phase is increased, which improves overall dimensions and increases the efficiency of the electric machine.
Также согласно изобретению якорь располагается на внутреннем цилиндре электрической машины, а индуктор - на внешнем цилиндре.Also according to the invention, the anchor is located on the inner cylinder of the electric machine, and the inductor is on the outer cylinder.
Благодаря расположению якоря на внутреннем цилиндре, а индуктора на внешнем цилиндре увеличивается электромагнитный момент при том же диаметре электрической машины.Due to the location of the armature on the inner cylinder, and the inductor on the outer cylinder, the electromagnetic moment increases with the same diameter of the electric machine.
В дальнейшем изобретение будет подробно раскрыто в описании со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображена принципиальная схема предлагаемой магнитной цепи.In the future, the invention will be described in detail in the description with reference to the accompanying drawing, which shows a schematic diagram of the proposed magnetic circuit.
Предлагаемая магнитная цепь электрической машины состоит из якоря 1, индуктора 2, установленного в немагнитном зазоре 3. Якорь 1 и индуктор 2 имеют возможность рабочего перемещения относительно друг друга так, что обеспечивают циклическое согласованное расположение полюсных выступов якоря 1 и индуктора 2 напротив друг друга через рабочий зазор 3 одновременно для одной фазы.The proposed magnetic circuit of an electric machine consists of an armature 1, an inductor 2 mounted in a non-magnetic gap 3. The armature 1 and the inductor 2 are able to move relative to each other so that they provide a cyclic coordinated arrangement of the pole protrusions of the armature 1 and the inductor 2 opposite each other through the working gap 3 at the same time for one phase.
Якорь 1 имеет одну или несколько фаз, магнитопровод каждой из которых охвачен фазной электрической обмоткой 4. Причем магнитопровод якоря состоит из по крайней мере двух отдельных независимых магнитопроводов 1a, располагающихся последовательно по пути прохождения магнитной линии основного магнитного потока фазы.The armature 1 has one or more phases, the magnetic circuit of each of which is covered by a phase electric winding 4. Moreover, the magnetic circuit of the armature consists of at least two separate independent magnetic circuits 1a, located in series along the magnetic line of the main magnetic flux of the phase.
Индуктор 2 имеет магнитопровод, который содержит раздельные наборы магнитопроводов 2а с полюсными выступами, каждый магнитопровод 2а в наборе расположен последовательно так, что в положении якоря 1 относительно индуктора 2, которое соответствует максимальной магнитной проницаемости магнитной цепи данной фазы, магнитные линии основного магнитного потока проходят по замкнутому пути и направление этих магнитных линий в немагнитных зазорах совпадает с направлением оси вращения электрической машины или отклоняется от направления оси на угол не более 35 градусов.The inductor 2 has a magnetic circuit that contains separate sets of magnetic circuits 2a with pole protrusions, each magnetic circuit 2a in the set is arranged in such a way that in the position of the armature 1 relative to the inductor 2, which corresponds to the maximum magnetic permeability of the magnetic circuit of this phase, the magnetic lines of the main magnetic flux pass a closed path and the direction of these magnetic lines in non-magnetic gaps coincides with the direction of the axis of rotation of the electric machine or deviates from the direction of the axis by ol no more than 35 degrees.
При этом в положении индуктора относительно фазы якоря, при котором магнитная цепь данной фазы имеет наибольшую магнитную проницаемость, магнитопроводы 1а якоря и магнитопроводы 2а набора индуктора чередуются по пути прохождения магнитной линии основного магнитного потока. При этом выдерживается условие:Moreover, in the position of the inductor relative to the armature phase, in which the magnetic circuit of this phase has the greatest magnetic permeability, the armature magnetic circuits 1a and the inductor magnetic circuits 2a alternate along the path of the magnetic line of the main magnetic flux. In this case, the condition is met:
NЯФ≥2, NF N ≥2,
где NЯФ - количество независимых последовательных магнитопроводов 1а в магнитопроводе фазы якоря 1,where N NF is the number of independent sequential magnetic circuits 1a in the magnetic circuit of the armature phase 1,
NИ=NЯФ,N AND = N NF ,
где NИ - количество независимых последовательных магнитопроводов 2а в наборе индуктора 2.where N AND is the number of independent sequential magnetic circuits 2a in the set of inductor 2.
На чертеже представлен вариант крепления магнитной цепи в электрической машине, которая содержит ось вращения 5, а также внутренний цилиндр 6, к которому прикреплен якорь 1, и внешний цилиндр 7, к которому прикреплен индуктор 2. Крепление осуществляется с помощью крепежных элементов 8.The drawing shows an option for mounting a magnetic circuit in an electric machine, which contains a rotation axis 5, as well as an inner cylinder 6 to which an armature 1 is attached, and an outer cylinder 7 to which an inductor 2 is attached. Fastening is carried out using fasteners 8.
В положении якоря 1 относительно индуктора 2, которое соответствует максимальной магнитной проницаемости магнитной цепи одной фазы, магнитная линия 9 основного магнитного потока, замыкающегося по магнитопроводам 1а якоря этой фазы и магнитопроводам 2а набора индуктора, лежит в плоскости, перпендикуляр которой параллелен или находится под углом не более 35° к направлению рабочего движения этих магнитопроводов 1а якоря 1 относительно магнитопроводов 2а набора индуктора 2. При этом направление магнитной линии 9 в немагнитных зазорах 3 совпадает с направлением оси 5 вращения электрической машины или отклоняется от направления оси 5 на угол не более 35 градусов.In the position of the armature 1 relative to the inductor 2, which corresponds to the maximum magnetic permeability of the magnetic circuit of one phase, the magnetic line 9 of the main magnetic flux, which closes along the magnetic circuits 1a of the armature of this phase and the magnetic circuits 2a of the inductor set, lies in a plane whose perpendicular is parallel or not at an angle more than 35 ° to the direction of the working movement of these magnetic circuits 1a of the armature 1 relative to the magnetic circuits 2a of the set of inductor 2. The direction of the magnetic line 9 in the non-magnetic gaps 3 coincides t with the direction of the axis of rotation 5 of the electrical machine or deviates from the direction of the axis 5 by an angle not exceeding 35 degrees.
Пример 1. Для NЯФ=3 получаем, что число NИ=3.Example 1. For N ЯФ = 3, we obtain that the number N И = 3.
При использовании предлагаемой магнитной цепи в вентильных электрических машинах магнитопровод 2а набора индуктора выполняют из магнитотвердого магнитного материала с постоянной намагниченностью (постоянный магнит). При использовании предлагаемой магнитной цепи в синхронных электрических машинах магнитопровод 2а набора индуктора охватывают обмоткой возбуждения и подают в нее электрический ток. При использовании предлагаемой магнитной цепи в асинхронных электрических машинах магнитопровод 2а набора индуктора разделяют на фазы, каждая из которых содержит фазную обмотку, охватывающую фазный магнитопровод, и замыкают фазные обмотки накоротко либо замыкают на внешнюю электрическую цепь.When using the proposed magnetic circuit in valve electric machines, the magnetic circuit 2a of the inductor set is made of magnetically hard magnetic material with constant magnetization (permanent magnet). When using the proposed magnetic circuit in synchronous electric machines, the magnetic circuit 2a of the inductor set is covered by an excitation winding and an electric current is supplied to it. When using the proposed magnetic circuit in asynchronous electric machines, the magnetic circuit 2a of the inductor set is divided into phases, each of which contains a phase winding covering the phase magnetic circuit, and short-circuit the phase windings or short-circuit to an external electric circuit.
Фаза якоря может содержать несколько независимых параллельных магнитопроводов, каждый из которых состоит (согласно предлагаемому изобретению) из независимых последовательных магнитопроводов. При этом каждый параллельный магнитопровод якоря охватывается собственной электрической обмоткой.The armature phase may contain several independent parallel magnetic cores, each of which (according to the invention) consists of independent sequential magnetic cores. Moreover, each parallel magnetic circuit of the armature is covered by its own electrical winding.
Магнитная цепь работает следующим образом. На обмотку 4 подают электрический ток, который наводит магнитное поле якоря 1, которое вращает индуктор 2 так, чтобы магнитная проницаемость цепи стала максимальной. Путем попеременного переключения обмоток 4 разных фаз происходит рабочее перемещение индуктора.The magnetic circuit operates as follows. An electric current is supplied to the winding 4, which induces the magnetic field of the armature 1, which rotates the inductor 2 so that the magnetic permeability of the circuit becomes maximum. By alternately switching the windings of 4 different phases, the working movement of the inductor occurs.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая магнитная цепь по отношению к прототипу имеет окно в магнитопроводе 1 якоря с большей площадью, так как отсутствуют выступы гребенки и магнитный поток не разбит на отдельные потоки, а является единым и замыкается последовательно, проходя через все последовательные магнитопроводы 1а якоря и все последовательные магнитопроводы 2а набора индуктора, что позволяет при прочих равных условиях намотать более широкую обмотку 4. Это уменьшает внутреннее активное сопротивление электрической машины, что повышает ее КПД. Также форма магнитопровода якоря имеет меньший вес при том же количестве пар немагнитных зазоров, что улучшает массогабаритные показатели.The technical result is achieved by the fact that the proposed magnetic circuit with respect to the prototype has a window in the core 1 of the anchor with a larger area, since there are no protrusions of the comb and the magnetic flux is not divided into separate streams, but is single and closes sequentially, passing through all consecutive magnetic circuits 1a anchors and all consecutive magnetic circuits 2a of the inductor set, which allows, other things being equal, to wind a wider winding 4. This reduces the internal active resistance of the electric machine, which increases its efficiency. Also, the shape of the magnetic core of the anchor has less weight with the same number of pairs of non-magnetic gaps, which improves overall dimensions.
Таким образом, достигается поставленная задача увеличения мощности и одновременно улучшение массогабаритных показателей и увеличение КПД электрической машины.Thus, the task is achieved of increasing power and at the same time improving the overall dimensions and increasing the efficiency of the electric machine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113119/11A RU2265945C1 (en) | 2004-04-29 | 2004-04-29 | Magnetic circuit of electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113119/11A RU2265945C1 (en) | 2004-04-29 | 2004-04-29 | Magnetic circuit of electric machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2265945C1 true RU2265945C1 (en) | 2005-12-10 |
Family
ID=35868769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004113119/11A RU2265945C1 (en) | 2004-04-29 | 2004-04-29 | Magnetic circuit of electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2265945C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7977844B2 (en) | 2006-06-23 | 2011-07-12 | Ihi Corporation | Inductor-type synchronous machine |
-
2004
- 2004-04-29 RU RU2004113119/11A patent/RU2265945C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7977844B2 (en) | 2006-06-23 | 2011-07-12 | Ihi Corporation | Inductor-type synchronous machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5015903A (en) | Electronically commutated reluctance motor | |
| US11218067B2 (en) | Method and apparatus for power generation | |
| US20170338726A1 (en) | Polyphase motor having an alternation of permanent magnets and salient poles | |
| US20130134805A1 (en) | Switched reluctance motor | |
| RU2007130337A (en) | VENTAL INDUCTIVE REACTIVE ENGINE | |
| CN107994699B (en) | A kind of rotor structure for improving permanent magnet of permanent magnet motor and resisting irreversible degaussing ability | |
| RU2265945C1 (en) | Magnetic circuit of electric machine | |
| WO2013141757A1 (en) | Single-phase electric machine | |
| KR100807503B1 (en) | AC generator | |
| RU2327272C2 (en) | Modular end face motor with a crosswise magnetic flux | |
| US20200304000A1 (en) | Generator with reduced magnetic resistance | |
| RU2709024C1 (en) | Electromechanical energy converter with serrated concentric winding | |
| JPS58119754A (en) | Motor | |
| RU2169423C1 (en) | Permanent-magnet generator | |
| RU2476977C1 (en) | Electric motor | |
| AU766315B2 (en) | Electrical machine with large number of poles | |
| RU2265944C1 (en) | Magnetic circuit of electric machine | |
| KR200424155Y1 (en) | a field magnet is consist of the outer magnet and the inner magnet, an armature is the generator to keep the gap positioning between the outer magnet and inner magnet | |
| RU124519U1 (en) | EXCITATION SYSTEM OF THE SIDE MAGNETOELECTRIC MACHINE | |
| RU2348098C1 (en) | Electrical machine | |
| RU2277282C1 (en) | Electrical machine armature winding | |
| SU1127049A2 (en) | Adjustable synchronous generator | |
| WO2013184039A2 (en) | Brushless electric machine | |
| SU1120456A1 (en) | Electric machine with non-magnetic cylindrical armature | |
| SU877721A1 (en) | Synchronous machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060430 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20071020 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130430 |