RU2343620C2 - Brushless direct current machine - Google Patents
Brushless direct current machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343620C2 RU2343620C2 RU2007108221/09A RU2007108221A RU2343620C2 RU 2343620 C2 RU2343620 C2 RU 2343620C2 RU 2007108221/09 A RU2007108221/09 A RU 2007108221/09A RU 2007108221 A RU2007108221 A RU 2007108221A RU 2343620 C2 RU2343620 C2 RU 2343620C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- windings
- position sensor
- direct current
- bearings
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения бесколлекторных электрических машин постоянного тока, предназначенных для использования в качестве двигателей или генераторов постоянного тока.The invention relates to the field of electrical engineering and relates to design features of brushless DC electric machines intended for use as DC motors or generators.
Известна электрическая машина, описанная в заявке РФ №92012386 «Электрическая машина и способ ее изготовления» по кл. Н02К 15/02, 23/00, заявлено 16.12.92, опубл. 10.03.95.Known electric machine described in the application of the Russian Federation No. 92012386 "Electric machine and method of its manufacture" according to cl. Н02К 15/02, 23/00, claimed December 16, 1992, publ. 03/10/95.
Известная электромашина содержит установленную на валу роторную часть, размещенную в корпусе статорную часть с коммутационным узлом, связанный с корпусом центрирующий элемент с опорным буртиком, а также пару подшипников под концы вала роторной части, установленных в корпусе с возможностью ограниченного вращения, при этом поверхность центрирующего элемента выполнена сферической, а его буртик ортогонален оси вала роторной части электрической машины, причем центр сферы центрирующего элемента расположен в области центра вращения близлежащего подшипника.The known electric machine comprises a rotor part mounted on the shaft, a stator part with a switching unit housed in the housing, a centering element connected to the housing with a supporting collar, and also a pair of bearings under the ends of the rotor part shaft installed with limited rotation in the housing, while the surface of the centering element made spherical, and its shoulder is orthogonal to the axis of the shaft of the rotor part of the electric machine, and the center of the sphere of the centering element is located near the center of rotation near bearing bearing.
Недостатком известной электромашины является сложность конструкции, обусловленная наличием центрирующего элемента.A disadvantage of the known electric machine is the design complexity due to the presence of a centering element.
Известна бесколлекторная универсальная электрическая машина постоянного тока, описанная в одноименной заявке №2004137225 по кл. Н02К 57/00, заявлено 20.12.2004, опубл. 27.05.2006 г.Known brushless universal electric DC machine, described in the application of the same name No. 2004137225 class. Н02К 57/00, claimed December 20, 2004, publ. May 27, 2006
Известная машина содержит неподвижный статор из магнитомягкой стали, выполненный в виде пустотелого цилиндра, кольцевую обмотку, безобмоточный ротор с постоянными магнитами, при этом на внутренней и наружной сторонах статора параллельно его продольной стороне выполнены открытые продольные пазы, расположенные в шахматном порядке, на валу ротора закреплен диск, на торце которого размещены два концентрично расположенных пустотелых цилиндра, охватывающих статор с внутренней и наружной его сторон, причем на наружной поверхности внутреннего цилиндра и внутренней поверхности наружного цилиндра равномерно по их окружности размещено одинаковое количество постоянных магнитов, а плоскости симметрии каждой пары магнитов совпадают с диаметральными плоскостями симметрии ротора, общими для каждой пары магнитов, а одноименные полюса всех магнитов обращены в сторону статора.The known machine comprises a stationary stator made of soft magnetic steel, made in the form of a hollow cylinder, an annular winding, a windingless rotor with permanent magnets, while on the inner and outer sides of the stator parallel to its longitudinal side there are open longitudinal grooves arranged in a checkerboard pattern, fixed to the rotor shaft a disk, at the end of which two concentrically arranged hollow cylinders are located, covering the stator from its inner and outer sides, and on the outer surface of the inner th cylinder and the inner surface of the outer cylinder uniformly over their circumference taken by the same number of permanent magnets, and the plane of symmetry of each pair of the magnets coincide with the centreline of the rotor symmetry common to each pair of magnets, and like poles of the magnets face the stator.
Недостатком известной электрической машины является сложность конструкции.A disadvantage of the known electric machine is the complexity of the design.
Известна бесколлекторная универсальная электрическая машина постоянного тока, описанная в одноименном патенте РФ №2130682 по кл. Н02К 27/00, 27/24, 23/54, заявлено 13.02.98, опубл. 20.05.99.Known brushless universal electric DC machine, described in the same patent of the Russian Federation No. 2130682 by class. Н02К 27/00, 27/24, 23/54, claimed 13.02.98, publ. 05/20/99.
Известная электрическая машина содержит корпус, ротор с магнитными системами и статор с многовитковыми рабочими обмотками, и имеется по меньшей мере один модуль, в котором на валу ротора установлена втулка с внешней и внутренней магнитными системами, между полюсами которых размещен статор с четным или нечетным числом рабочих многовитковых обмоток с четным или нечетным числом рабочих рядов в них, внутри статора размещена система управления рабочими рядами многовитковых обмоток, электрически связанная с электронными коммутаторами, при этом ротор каждого модуля выполнен с пазами для взаимодействия с другими модулями.The known electric machine comprises a housing, a rotor with magnetic systems and a stator with multi-turn working windings, and there is at least one module in which a sleeve with external and internal magnetic systems is installed on the rotor shaft, between the poles of which there is a stator with an even or odd number of workers multi-turn windings with an even or odd number of working rows in them, inside the stator there is a control system for working rows of multi-turn windings, electrically connected with electronic switches, each module including a rotor formed with grooves for interaction with other modules.
Недостатком известной электрической машины является сложность конструкции.A disadvantage of the known electric machine is the complexity of the design.
Хотя известны бесколлекторные электрические машины постоянного тока, однако, по мнению заявителя, конструктивно наиболее близкой к заявляемой является электрическая машина постоянного тока, описанная в кн.: И.П.Копылова «Электрические машины», М., «Высшая школа», 2006 г., стр.482-495 и выбранная в качестве прототипа.Although brushless DC electric machines are known, however, according to the applicant, the direct current electric machine, structurally closest to the claimed one, is described in the book: IP Kopylova “Electric machines”, M., “Higher School”, 2006 ., p. 482-495 and selected as a prototype.
Известная электрическая машина постоянного тока - это двигатель (то же, стр.490-492), к станине которого прикреплены главные полюсы с обмотками возбуждения и добавочные полюсы для обеспечения удовлетворительной коммутации, а на валу расположен магнитопровод якоря с обмоткой, секции которой присоединены к коллектору, служащему коммутатором секций обмотки, якорь машины соединен со статором через подшипниковые щиты, в которых находятся подшипники, закрепленные крышками; к одному из подшипниковых щитов прикреплена траверса, на которой расположены щеточные пальцы со щеткодержателями, в которых находятся щетки, обеспечивающие при вращении скользящий контакт с коллектором и служащие токосъемным аппаратом. Для измерения частоты вращения на подшипниковом щите укреплен тахогенератор, выполненный на базе генератора постоянного тока. Станина является одновременно ярмом статора и в ней замыкается поток возбуждения от обмоток возбуждения. Коллектор обычно используется с графитовыми щетками.A well-known direct current electric machine is a motor (the same, pages 490-492), to the bed of which are attached main poles with field windings and additional poles to ensure satisfactory switching, and on the shaft there is an armature magnetic circuit with a winding, sections of which are connected to the collector serving as a switch of winding sections, the machine armature is connected to the stator through bearing shields, in which there are bearings fixed by covers; a traverse is attached to one of the bearing shields, on which there are brush fingers with brush holders, in which there are brushes that provide sliding contact with the collector during rotation and serve as a current collector. To measure the rotational speed, a tachogenerator based on a direct current generator is mounted on the bearing shield. The bed is at the same time the yoke of the stator and the flow of excitation from the excitation windings is closed in it. The collector is usually used with graphite brushes.
При таком конструктивном решении из-за наличия трущихся деталей контактной группы невозможно исключить искрообразование, происходит износ щеточного узла, что накладывает большие ограничения на ресурс электрической машины. Сопротивление в щеточном узле является сопоставимым с сопротивлением обмоток ротора, что приводит к потерям и низкому коэффициенту полезного действия. В совокупности это ухудшает эксплуатационные свойства машины.With this design solution, due to the presence of rubbing parts of the contact group, it is impossible to exclude sparking, the brush assembly is worn out, which imposes great restrictions on the resource of the electric machine. The resistance in the brush assembly is comparable with the resistance of the rotor windings, which leads to losses and low efficiency. Together, this degrades the performance of the machine.
Задачей является улучшение эксплуатационных характеристик.The challenge is to improve performance.
Поставленная задача решается тем, что в электрической машине постоянного тока, содержащей размещенную в корпусе статорную часть с обмотками, расположенными на корпусе, установленную на валу роторную часть с обмоткой, связанную с коммутатором, и соединенную со статором через подшипниковые щиты, в которых расположены подшипники, связанные с токосъемными элементами, согласно изобретению корпус и вал разделены на электрически изолированные части, введен датчик для указания положения ротора, соединенный с коммутатором, который представляет собой полупроводниковую схему управления подачей напряжения на обмотки ротора, и запитывается через подшипники с электропроводящей смазкой.The problem is solved in that in an electric DC machine containing a stator part with windings located on the body, a rotor part mounted on a shaft with a winding connected to the commutator, and connected to the stator through bearing shields in which the bearings are located, associated with the collector elements, according to the invention, the housing and the shaft are divided into electrically insulated parts, a sensor is introduced to indicate the position of the rotor, connected to a switch, which is a They are a semiconductor circuit for controlling the supply of voltage to the rotor windings, and is fed through bearings with electrically conductive grease.
Разделение корпуса и вала на две электрически изолированные части дает возможность подавать напряжение на полупроводниковую схему управления на обмотки ротора через подшипники, что в совокупности с использованием электропроводящей смазки, исключающей подгорание подшипников, позволяет исключить искрообразование, уменьшить потери и улучшает качество управления.The separation of the housing and the shaft into two electrically isolated parts makes it possible to apply voltage to the semiconductor control circuit to the rotor windings through the bearings, which, together with the use of an electrically conductive lubricant that prevents burning of the bearings, eliminates spark formation, reduces losses and improves control quality.
Технический результат - обеспечение возможности подавать напряжение на схему управления через подшипники.The technical result is the provision of the ability to apply voltage to the control circuit through the bearings.
Заявляемое техническое решение обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как разделение корпуса и вала на электрически изолированные части, введение датчика положения ротора, соединенного со входом коммутатора, выполнение коммутатора в виде полупроводниковой схемы, подача напряжения на схему управления через подшипники, снабженные электропроводящей смазкой, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The claimed technical solution has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the separation of the housing and shaft into electrically isolated parts, the introduction of a rotor position sensor connected to the input of the switch, the implementation of the switch in the form of a semiconductor circuit, voltage supply to the control circuit through bearings equipped with electrically conductive grease, which together ensure the achievement of a given result.
Хотя выполнение коммутатора полупроводниковым известно (см. вышеназванную книгу, стр.483), однако заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, позволяющими в совокупности получить заданный эффект, поэтому он считает, что заявляемая бесколлекторная электрическая машина постоянного тока соответствует критерию «изобретательский уровень».Although the implementation of the semiconductor switch is known (see the above book, p. 483), the applicant is not aware of the technical solutions possessing the indicated distinctive features, which together allow to obtain the desired effect, therefore he believes that the claimed brushless DC electric machine meets the criterion of “inventive step” ".
Заявляемая электрическая машина может найти широкое применение в области электротехники в качестве двигателя или генератора постоянного или переменного тока, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive electric machine can find wide application in the field of electrical engineering as an engine or generator of direct or alternating current, and therefore meets the criterion of "industrial applicability".
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, где показан схематично вид устройства в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows schematically a sectional view of the device.
Заявляемая бесколлекторная электрическая машина постоянного тока содержит корпус 1, соосно размещенные в нем на валу 2 статор 3 с обмотками 4, ротор 5 с обмотками 6, подшипники 7, датчик 8 положения ротора 5, схему 9 управления подачей напряжения на обмотки ротора 5. При этом корпус 1 разделен на электрически изолированные части 1' и 1'' с помощью изолятора 10, а вал - также на электрически изолированные части 2' и 2'', выход датчика 8 положения ротора 5 электрически соединен со входом схемы 9 управления подачей напряжения на обмотки 6 ротора 5. Схема 9 управления выполнена на полупроводниковых ключах, датчик 8 может быть механическим, емкостным или оптическим.The inventive brushless DC electric machine comprises a housing 1, a stator 3 with windings 4, a rotor 5 with windings 6, bearings 7, a rotor 5 position sensor 8, a voltage supply circuit for the rotor windings 5, coaxially placed therein on the shaft 2 of the stator 5. the housing 1 is divided into electrically isolated parts 1 'and 1' 'by means of an insulator 10, and the shaft is also divided into electrically isolated parts 2' and 2 '', the output of the rotor 5 position sensor 8 is electrically connected to the input of the voltage supply circuit of the windings 9 6 rotors 5. Scheme 9 control eniya formed on semiconductor keys, sensor 8 may be a mechanical, capacitive or optical.
Электромашина работает следующим образом.The electric machine operates as follows.
Напряжение постоянного тока от источника (на чертеже не показан) прикладывается между частями 2' и 2'' вала через подшипники 7. Схема 9 управления подачей напряжения на обмотки 6 ротора 5 на основании показаний датчика 8 положения ротора 5 подает напряжение на обмотки 6 таким образом, чтобы создать вращающий момент в нужном направлении. Обмотки 4 статора 3 всегда запитаны одинаковым образом и могут быть заменены постоянными магнитами. После поворота ротора 5 до следующего показания датчика 8 положения ротора 5 схема 9 управления подачей напряжения на обмотки 6 ротора 5 переключает напряжение на обмотках ротора 5 таким образом, чтобы снова создать момент в нужном направлении вращения. Использование электропроводящей смазки, например марки «HCG+», для подшипников исключает их подгорание.A DC voltage from a source (not shown in the drawing) is applied between the parts 2 'and 2' 'of the shaft through the bearings 7. The circuit 9 for controlling the supply of voltage to the windings 6 of the rotor 5, based on the readings of the sensor 8 of the position of the rotor 5, supplies the voltage to the windings 6 in this way to create torque in the right direction. The windings 4 of the stator 3 are always powered in the same way and can be replaced by permanent magnets. After the rotor 5 is rotated to the next indication of the rotor 5 position sensor 8, the voltage supply control circuit 9 for the rotor 5 windings 6 switches the voltage on the rotor 5 windings so as to create a moment in the desired direction of rotation again. The use of an electrically conductive grease, such as HCG +, for bearings eliminates their burning.
В сравнении с прототипом заявляемая бесколлекторная электрическая машина постоянного тока имеет более хорошие эксплуатационные характеристики.Compared with the prototype of the inventive brushless DC electric machine has better performance.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007108221/09A RU2343620C2 (en) | 2007-03-05 | 2007-03-05 | Brushless direct current machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007108221/09A RU2343620C2 (en) | 2007-03-05 | 2007-03-05 | Brushless direct current machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007108221A RU2007108221A (en) | 2008-09-20 |
RU2343620C2 true RU2343620C2 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=39867412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007108221/09A RU2343620C2 (en) | 2007-03-05 | 2007-03-05 | Brushless direct current machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343620C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202013102358U1 (en) | 2013-05-30 | 2013-06-11 | Sagdakov Electrodrive Ltd. OOO "Electroprivod Sagdakova" | Commutatorless electric motor |
RU2700664C2 (en) * | 2014-12-09 | 2019-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Донские зори" (ООО "Донские зори") | Electric machine |
EA039244B1 (en) * | 2019-04-15 | 2021-12-22 | Рубен Даниэльевич Меджлумян | Brushless motor-generator |
-
2007
- 2007-03-05 RU RU2007108221/09A patent/RU2343620C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОПЫЛОВ И.П. Электрические машины. - М.: Высшая школа, 2006, с.482-495. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202013102358U1 (en) | 2013-05-30 | 2013-06-11 | Sagdakov Electrodrive Ltd. OOO "Electroprivod Sagdakova" | Commutatorless electric motor |
RU2700664C2 (en) * | 2014-12-09 | 2019-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Донские зори" (ООО "Донские зори") | Electric machine |
EA039244B1 (en) * | 2019-04-15 | 2021-12-22 | Рубен Даниэльевич Меджлумян | Brushless motor-generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007108221A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102078684B1 (en) | Mechanical drive to the motor and alternator | |
CN101523707A (en) | Rotor assembly for use in line start permanent magnet synchronous motor | |
KR20060050622A (en) | Dc brush motor | |
KR880006820A (en) | DC motor with permanent magnet field stimulation | |
KR20120118756A (en) | Brushless direct current motor | |
RU2343620C2 (en) | Brushless direct current machine | |
KR20190088960A (en) | DC generator utilizing of a multi-circuit brush | |
KR20180134737A (en) | DC generator utilizing of a multi-circuit brush | |
JPS61173658A (en) | Dc rotary motor | |
FR2569316B1 (en) | ELECTRIC MACHINE WORKING AS AN ALTERNATOR OR A MOTOR | |
US1545422A (en) | Dynamo-electric machine | |
CN107872104B (en) | Electric excitation homopolar rotating motor | |
EP0481774B1 (en) | Two ends bidirectional conduction non-closing armature windings for DC motor | |
KR20190090755A (en) | Mechanical drive to the motor and alternator | |
KR20190099367A (en) | A generator using rotation of brush holder and slip ring | |
CN106921273B (en) | Permanent magnet direct current motor with commutation-free structure | |
RU2797042C2 (en) | Block electric motor | |
CN108183591B (en) | DC motor | |
US20170237326A1 (en) | Synchronous rotation motor or generator provided with diverse rotors and/or stators | |
CN100405713C (en) | Dual-purpose brushless DC motor for electromotion and power generation | |
RU2667889C1 (en) | Multi-section dc engine with ring sliding contacts | |
SU744865A1 (en) | Electric machine | |
RU94039124A (en) | Direct current electric machine | |
SU411592A1 (en) | ||
CN103078421A (en) | Motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090306 |