RU2266606C2 - Electrical machine - Google Patents

Electrical machine Download PDF

Info

Publication number
RU2266606C2
RU2266606C2 RU2003107660/09A RU2003107660A RU2266606C2 RU 2266606 C2 RU2266606 C2 RU 2266606C2 RU 2003107660/09 A RU2003107660/09 A RU 2003107660/09A RU 2003107660 A RU2003107660 A RU 2003107660A RU 2266606 C2 RU2266606 C2 RU 2266606C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
electric machine
shaft
stator
machine according
Prior art date
Application number
RU2003107660/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003107660A (en
Inventor
Ф.А. Реднов (RU)
Ф.А. Реднов
Д.А. Звездунов (RU)
Д.А. Звездунов
С.А. Пахомин (RU)
С.А. Пахомин
Л.Ф. Коломейцев (RU)
Л.Ф. Коломейцев
В.Л. Коломейцев (RU)
В.Л. Коломейцев
И.А. Прокопец (RU)
И.А. Прокопец
У.М. Сулейманов (RU)
У.М. Сулейманов
Original Assignee
Реднов Федор Александрович
Звездунов Дмитрий Алексеевич
Пахомин Сергей Александрович
Коломейцев Леонид Филиппович
Коломейцев Владимир Леонидович
Прокопец Игорь Александрович
Крайнов Дмитрий Викторович
Сулейманов Умаркади Магомедович
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 Реднов Федор Александрович, Звездунов Дмитрий Алексеевич, Пахомин Сергей Александрович, Коломейцев Леонид Филиппович, Коломейцев Владимир Леонидович, Прокопец Игорь Александрович, Крайнов Дмитрий Викторович, Сулейманов Умаркади Магомедович filed Critical Реднов Федор Александрович
Priority to RU2003107660/09A priority Critical patent/RU2266606C2/en
Publication of RU2003107660A publication Critical patent/RU2003107660A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2266606C2 publication Critical patent/RU2266606C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; high-speed electrical machines for domestic appliances such as vacuum cleaners and separators.
SUBSTANCE: proposed electrical machine has unwound rotor 1 whose toothed magnetic circuit 2 is rigidly fixed on shaft 3. Stator 4 carries concentrated winding coils 5, 6 wound on poles 7, 8. Coils 5, 6 are connected to output of electronic switch 15 for power supply depending on angular position of rotor 1 relative to stator 4. Shaft 3 has clearances 3 with shutters 19 and electronic switch 15 has device for identifying angular position of rotor 3 relative to stator 4 by these clearances.
EFFECT: simplified design, reduced coast, facilitated assembly of electrical machine.
9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к высокооборотным электрическим машинам для бытовой техники, например для пылесосов или сепараторов.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to high-speed electric machines for household appliances, for example for vacuum cleaners or separators.

Известна электрическая машина, содержащая безобмоточный ротор, зубчатый магнитопровод которого закреплен на его валу, статор с полюсами и обмоткой, выполненной в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах, и подключенной к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависимости от углового положения ротора относительно статора (см. патент России №2059993, кл. 6 Н 02 К 19/06; 19/24. Опубл. Бюл. №13 от 10.05.96 г.).A known electric machine containing a windingless rotor, a magnetic gear of which is mounted on its shaft, a stator with poles and a winding made in the form of concentrated coils placed on the poles, and connected to the outputs of the electronic switch with the ability to power depending on the angular position of the rotor relative to the stator ( see Russian patent No. 2059993, class 6 H 02 K 19/06; 19/24. Publ. Bull. No. 13 dated 05/10/96).

Недостатком данного прототипа является его высокая стоимость из-за нетехнологичности и сложности конструкции.The disadvantage of this prototype is its high cost due to low technology and design complexity.

Известна электрическая машина, принятая за прототип, содержащая безобмоточный ротор, зубчатый магнитопровод которого закреплен на его валу, статор с полюсами и обмоткой, выполненной в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах, и подключенной к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависимости от углового положения ротора относительно статора (см. Полезная модель России №1973, кл. 6 Н 02 К 19/06. Опубл. 16.03.96 г.).A known electric machine, adopted for the prototype, containing a windingless rotor, a gear magnetic circuit mounted on its shaft, a stator with poles and a winding made in the form of concentrated coils placed on the poles, and connected to the outputs of the electronic switch with the ability to power depending on the angular position rotor relative to the stator (see Utility Model of Russia No. 1973, class 6 N 02 K 19/06. Publ. March 16, 1996).

Недостатком данного прототипа также является его высокая стоимость из-за нетехнологичности и сложности конструкции.The disadvantage of this prototype is its high cost due to low technology and design complexity.

Изобретение направлено на снижение стоимости электрической машины.The invention is aimed at reducing the cost of an electric machine.

Для этого в электрической машине, содержащей безобмоточный ротор, зубчатый магнитопровод которого закреплен на его валу, статор с полюсами и обмоткой, выполненной в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах, и подключенной к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависимости от углового положения ротора относительно статора, согласно изобретению на валу ротора выполнены просветы со шторками между ними, а электронный коммутатор снабжен устройством определения углового положения ротора относительно статора по просветам.To do this, in an electric machine containing a windingless rotor, a gear magnetic circuit of which is mounted on its shaft, a stator with poles and a winding made in the form of lumped coils placed on the poles and connected to the outputs of the electronic switch with the possibility of power supply depending on the angular position of the rotor relative to stator, according to the invention, gaps are made on the rotor shaft with shutters between them, and the electronic switch is equipped with a device for determining the angular position of the rotor relative to RA in the gaps.

В электрической машине число просветов может быть равным числу зубцов магнитопровода ротора или меньше его в два раза.In an electric machine, the number of gaps can be equal to the number of teeth of the rotor magnetic circuit or half of it.

Просветы также могут быть выполнены в виде пазов на торце вала, противоположного его выходному концу, или выполнены в виде пазов на поверхности вала, или могут быть выполнены в виде отверстий (пазов), в валу.The gaps can also be made in the form of grooves on the shaft end opposite its output end, or made in the form of grooves on the surface of the shaft, or can be made in the form of holes (grooves) in the shaft.

Устройство определения углового положения ротора относительно статора может быть выполнено в виде оптопары, состоящей из излучающей и принимающей частей, например из светодиода и фототранзистора, при этом вал может располагаться в промежутке между ними.A device for determining the angular position of the rotor relative to the stator can be made in the form of an optocoupler, consisting of a radiating and receiving parts, for example, an LED and a phototransistor, while the shaft can be located in the gap between them.

В электрической машине электронный коммутатор может быть выполнен в виде печатной платы, а в нее могут быть впаяны оптопара и катушки, причем межкатушечные соединения выполнены посредством печатного монтажа. То есть при намотке катушек проводом из него тут же формируются выводные концы и подпаиваются к плате электронного коммутатора. Плата фиксируется в электрической машине таким образом, чтобы устройство взаимодействия с зубцами или пазами вала было согласовано с расположением полюсов статора.In an electric machine, the electronic switch can be made in the form of a printed circuit board, and optocouplers and coils can be soldered into it, and intercoil connections made by printed wiring. That is, when the coils are wound with a wire, output ends are immediately formed from it and soldered to the electronic switch board. The board is fixed in an electric machine so that the device interacting with the teeth or grooves of the shaft is consistent with the location of the stator poles.

Полюса в электрической машине могут быть выполнены в виде двух зубцов с пазом между ними, при этом, как минимум, в одном из пазов может быть расположен постоянный магнит.The poles in an electric machine can be made in the form of two teeth with a groove between them, while at least one permanent groove can be located in one of the grooves.

В отличие от прототипа в предлагаемой электрической машине значительно упрощена конструкция и сборка, что снижает ее стоимость.In contrast to the prototype in the proposed electric machine, the design and assembly are greatly simplified, which reduces its cost.

В дальнейшем предлагаемое техническое решение поясняется конкретным исполнением со ссылкой на чертежи, на которых:In the future, the proposed technical solution is illustrated by a specific implementation with reference to the drawings, on which:

- на фиг.1 показано сечение электрической машины по оси двухзубцовых полюсов;- figure 1 shows a cross section of an electric machine along the axis of the two-prong poles;

- на фиг.2 изображена электрическая машина в момент пуска;- figure 2 shows an electric machine at the time of start-up;

- на фиг.3 показана электрическая машина в момент выключения;- figure 3 shows an electric machine at the time of shutdown;

- на фиг.4 - электрическая машина в момент подачи тока во время вращения ротора.- figure 4 - electric machine at the time of supply of current during rotation of the rotor.

Электрическая машина (см. чертежи) содержит безобмоточный ротор 1, зубчатый магнитопровод 2 которого закреплен жестко на его валу 3. На статоре 4 расположены две катушки 5, 6, охватывающие два полюса 7, 8, каждый из которых имеет два зубца с пазом между ними. На полюсах 7, 8 установлены и смещены от оси полюсов в направлении вращения ротора 1 магниты 9, 10 (см. фиг. 2, 3, 4). Магнитные потоки от катушек 5, 6 и магнитов 9, 10 суммируются, т.е. магниты имеют согласную с катушками намагниченность. Кроме этого, катушки 5, 6 выводами 11, 12 и 13, 14 соответственно прямо подключены к электронному коммутатору 15, на плате 16 которого выполнены межкатушечные соединения посредством печатного монтажа.The electric machine (see drawings) contains a winding-free rotor 1, a toothed magnetic circuit 2 of which is fixed rigidly to its shaft 3. On the stator 4 there are two coils 5, 6, covering two poles 7, 8, each of which has two teeth with a groove between them . At the poles 7, 8, magnets 9, 10 are installed and offset from the axis of the poles in the direction of rotation of the rotor 1 (see Figs. 2, 3, 4). Magnetic fluxes from coils 5, 6 and magnets 9, 10 are summed, i.e. magnets have magnetization consistent with the coils. In addition, the coils 5, 6 with leads 11, 12 and 13, 14, respectively, are directly connected to the electronic switch 15, on the circuit board 16 of which are made inter-coil connections by means of a printed circuit.

На плате 16 установлены светодиод 17 и фототранзистор 18, обычные части оптопары, а между ними размещен вал 3. На валу, в этом месте, выполнены дополнительные шторки 19 и просветы-пазы 20, которые взаимодействуют со светодиодом 17 и фототранзистором 18.The LED 16 and the phototransistor 18, the usual parts of the optocoupler, are installed on the board 16, and the shaft 3 is located between them. On the shaft, at this place, additional shutters 19 and grooves-grooves 20 are made, which interact with the LED 17 and the phototransistor 18.

Число шторок 19 и пазов 20 вала 3 может быть равным шести или трем. В данном примере число шторок 19 равно числу зубцов магнитопровода 2 ротора 1 (см. фиг.2, 3) или меньше этого числа в два раза (см. фиг.4).The number of shutters 19 and grooves 20 of the shaft 3 may be six or three. In this example, the number of shutters 19 is equal to the number of teeth of the magnetic circuit 2 of the rotor 1 (see figure 2, 3) or less than this number by half (see figure 4).

По шторкам 19 вала 3 сориентирован зубчатый магнитопровод 2 ротора 1 при закреплении, а плата 16 электронного коммутатора 15 установлена с возможностью взаимодействия со шторками 19 или пазами 20 вала 3.On the blinds 19 of the shaft 3, the toothed magnetic circuit 2 of the rotor 1 is oriented when fixed, and the board 16 of the electronic switch 15 is installed with the possibility of interaction with the shutters 19 or the grooves 20 of the shaft 3.

На всех чертежах у электрической машины не показаны корпус или подшипниковые щиты и подшипники, на фиг.2, 3, 4 - электронный коммутатор 15 с платой 16 - ради простоты пояснений.In all the drawings of the electric machine, the housing or bearing shields and bearings are not shown, in FIGS. 2, 3, 4 - the electronic switch 15 with the board 16 - for the sake of simplicity of explanation.

Электрическая машина работает следующим образом. При обесточенных катушках 5, 6 под действием момента от постоянных магнитов 9, 10 ротор 1 занимает стартовое положение, в котором магнитное сопротивление системы по отношению к постоянным магнитам 9, 10 является минимальным (см. фиг.2).The electric machine operates as follows. When deenergized coils 5, 6 under the action of a moment from the permanent magnets 9, 10, the rotor 1 occupies a starting position in which the magnetic resistance of the system with respect to the permanent magnets 9, 10 is minimal (see figure 2).

После подачи питания на электронный коммутатор 15 включается светодиод 17, срабатывает фототранзистор 18 и от оптопары подается команда на формирование однополярного импульса тока в катушки 5, 6. При протекании тока через катушки возникают магнитные силы притяжения зубчатого магнитопровода 2 ротора 1 к полюсам 7, 8 статора 4. Под действием вращающего момента ротор 1 начинает вращаться и в положении, показанном на фиг.3, катушки 5, 6 обесточиваются, так как выключается фототранзистор 18. Далее ротор 1 вращается за счет накопленной кинетической энергии, пока ось зубцов пакета магнитопровода 2 ротора 1 не совпадет с осью полюсов 7, 8, т.е. в положении между зубцами (см. фиг.4). Снова включается фототранзистор 18 и подается следующий импульс тока, частота вращения ротора 1 увеличивается, и таким образом двигатель постепенно выходит на заданный режим работы. Такое питание катушек 5, 6 обеспечивает запуск, и работу электрической машины, и вращение ротора 1.After power is supplied to the electronic switch 15, the LED 17 is turned on, the phototransistor 18 is triggered, and a command is generated from the optocoupler to generate a unipolar current pulse in coils 5, 6. When current flows through the coils, magnetic forces of attraction of the toothed magnetic circuit 2 of rotor 1 to the poles 7, 8 of the stator 4. Under the action of the torque, the rotor 1 starts to rotate and in the position shown in Fig. 3, the coils 5, 6 are de-energized, since the phototransistor 18 is turned off. Next, the rotor 1 rotates due to the accumulated kinetic energy and, while the axis of the magnetic rotor teeth Pack 2 1 does not coincide with the axis of the poles 7, 8, i.e. in the position between the teeth (see figure 4). The phototransistor 18 is turned on again and the next current pulse is applied, the rotational speed of the rotor 1 is increased, and thus the engine gradually enters the specified operating mode. This power supply of the coils 5, 6 provides the launch, and the operation of the electric machine, and the rotation of the rotor 1.

В отличие от прототипа в заявляемой электрической машине значительно упрощена конструкция и улучшена технологичность: выполнение дополнительных зубцов на валу ротора позволяет очень точно собрать зубчатый магнитопровод ротора, так как точность сборки определяется инструментом; уменьшаются размеры устройства, определяющего положение ротора относительно статора; все электронные компоненты расположены на плате электронного коммутатора, что упрощает их настройку или замену; катушки обмотки соединяется в фазу на плате, т.е. процесс электромонтажа, таким образом, автоматизируется.In contrast to the prototype, the claimed electric machine has a greatly simplified design and improved manufacturability: the implementation of additional teeth on the rotor shaft makes it possible to assemble the rotor gear magnetic circuit very precisely, since the assembly accuracy is determined by the tool; the dimensions of the device determining the position of the rotor relative to the stator are reduced; all electronic components are located on the electronic switch board, which simplifies their setup or replacement; winding coils are connected in phase on the board, i.e. the wiring process is thus automated.

Выполнение шторок 19 на валу 3 повышает также надежность электрической машины, так как механические нагрузки на шторки вала при высоких оборотах ротора минимальны.The implementation of the blinds 19 on the shaft 3 also increases the reliability of the electric machine, since mechanical loads on the curtains of the shaft at high rotor speeds are minimal.

Claims (9)

1. Электрическая машина, содержащая безобмоточный ротор, зубчатый магнитопровод которого закреплен на его валу, статор с полюсами и обмоткой, выполненной в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах, и подключенной к выходам электронного коммутатора с возможностью запитки в зависимости от углового положения ротора относительно статора, отличающаяся тем, что на валу ротора выполнены просветы со шторками между ними, а электронный коммутатор имеет устройство определения углового положения ротора относительно статора по просветам.1. An electric machine containing a windingless rotor, a gear magnetic circuit of which is mounted on its shaft, a stator with poles and a winding made in the form of lumped coils placed on the poles and connected to the outputs of the electronic switch with the possibility of power supply depending on the angular position of the rotor relative to the stator , characterized in that on the rotor shaft there are gaps with shutters between them, and the electronic switch has a device for determining the angular position of the rotor relative to the stator by clearance am 2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что число просветов равно числу зубцов магнитопровода ротора или меньше его в два раза.2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the number of gaps is equal to the number of teeth of the rotor magnetic circuit or less than half. 3. Электрическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что просветы выполнены в виде пазов на торце вала, противоположном его выходному концу.3. The electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the gaps are made in the form of grooves on the shaft end opposite its output end. 4. Электрическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что просветы выполнены в виде пазов на поверхности вала.4. The electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the gaps are made in the form of grooves on the surface of the shaft. 5. Электрическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что просветы выполнены в виде отверстий в валу.5. The electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the gaps are made in the form of holes in the shaft. 6. Электрическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство определения углового положения ротора относительно статора выполнено в виде оптопары, состоящей из излучающей и принимающей частей.6. The electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the device for determining the angular position of the rotor relative to the stator is made in the form of an optocoupler consisting of a radiating and receiving parts. 7. Электрическая машина по п.6, отличающаяся тем, что вал ротора расположен в промежутке между излучающей и принимающей частями оптопары.7. The electric machine according to claim 6, characterized in that the rotor shaft is located in the gap between the radiating and receiving parts of the optocoupler. 8. Электрическая машина по п,7, отличающаяся тем, что электронный коммутатор выполнен в виде печатной платы и в нее впаяны оптопара и катушки, причем межкатушечные соединения выполнены посредством печатного монтажа.8. The electric machine according to claim 7, characterized in that the electronic switch is made in the form of a printed circuit board and optocouplers and coils are soldered into it, moreover, the intercoil connections are made by printed wiring. 9. Электрическая машина по любому из пп.7 и 8, отличающаяся тем, что полюса статора имеют два зубца с пазом между ними и, как минимум, в одном из пазов расположен постоянный магнит.9. An electric machine according to any one of claims 7 and 8, characterized in that the stator poles have two teeth with a groove between them and a permanent magnet is located in at least one of the grooves.
RU2003107660/09A 2003-03-20 2003-03-20 Electrical machine RU2266606C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107660/09A RU2266606C2 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107660/09A RU2266606C2 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Electrical machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003107660A RU2003107660A (en) 2004-09-27
RU2266606C2 true RU2266606C2 (en) 2005-12-20

Family

ID=35869815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003107660/09A RU2266606C2 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Electrical machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2266606C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6121705A (en) Alternating pole AC motor/generator with two inner rotating rotors and an external static stator
US20090134626A1 (en) Electrical machine, in particular a generator
US8461730B2 (en) Radial flux permanent magnet alternator with dielectric stator block
WO2011096134A1 (en) Rotating electric machine
RU2180766C2 (en) Electronically commutated two-phase reluctance machine
RU2266606C2 (en) Electrical machine
RU2221323C2 (en) Magnetic circuits in revolving system for generating both mechanical and electrical energy
CN106300844B (en) array motor
RU167307U1 (en) FRONT VALVE ENGINE
RU115130U1 (en) ELECTRIC MACHINE
RU53828U1 (en) MULTIPLE MAGNETIC ELECTRIC MACHINE
RU2517172C1 (en) Inductor-type generator
RU223189U1 (en) Electrical engine
KR100245228B1 (en) Magnetic circuit of rotator for generating mechanical and electric power
RU2722793C1 (en) Electric power generation device
SU1674312A1 (en) Synchronous reduction motor
RU2103786C1 (en) Single-phase motor with starter poles
JP2007089365A (en) Wind turbine generator
EP0076694A2 (en) 4-Pole electric motor
RU2700664C2 (en) Electric machine
KR20230025558A (en) Circular alternator
RU16046U1 (en) VENT ELECTRIC CAR
SU1534658A1 (en) Inductor generator
RU2571090C2 (en) Inductor-type generator
RU131251U1 (en) FAN-REACTIVE ELECTRIC MOTOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210321