RU2361351C2 - Single-valve contact-free dc machine - Google Patents

Single-valve contact-free dc machine Download PDF

Info

Publication number
RU2361351C2
RU2361351C2 RU2007115005/09A RU2007115005A RU2361351C2 RU 2361351 C2 RU2361351 C2 RU 2361351C2 RU 2007115005/09 A RU2007115005/09 A RU 2007115005/09A RU 2007115005 A RU2007115005 A RU 2007115005A RU 2361351 C2 RU2361351 C2 RU 2361351C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
machine
poles
inductor
armature
electric
Prior art date
Application number
RU2007115005/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007115005A (en
Inventor
Михаил Федорович Ефимов (RU)
Михаил Федорович Ефимов
Николай Аркадьевич Столяров (RU)
Николай Аркадьевич Столяров
Original Assignee
Михаил Федорович Ефимов
Николай Аркадьевич Столяров
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 Михаил Федорович Ефимов, Николай Аркадьевич Столяров filed Critical Михаил Федорович Ефимов
Priority to RU2007115005/09A priority Critical patent/RU2361351C2/en
Publication of RU2007115005A publication Critical patent/RU2007115005A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2361351C2 publication Critical patent/RU2361351C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electric engineering, particularly, to electric machine referred to contact-free d.c. electric machines. The single-valve contact-free d.c. machine, which is the subject of this invention, contains armature and inductor. According to the invention, the armature is comprised of two toroidal windings with ferromagnetic cores being electrically coupled between each other. The common terminal of both cores is connected to the d.c. voltage source through the valve and implemented as a fixed element. On the contrary, the inductor is made movable and represented as a hollow cylindrical magnetic core. Four permanent bar magnets with concave poles are put on each end of the above-mentioned magnetic core in crosslike order. By means of small gaps, convex N-poles of the first four magnets are separated from the internal surface of one toroidal winding. The same convex S-poles of the second four magnets are separated from the similar surface of the other winding by the same small gaps. Direct currents induced in generating mode are free from pulsation. Single voltage pulses of high amplitude may be used to design high-voltage units without step-up transformer or multiplying circuits, for example, electric ozonators.
EFFECT: simple design and improved electro-mechanical characteristics of dc machine, reduced price of dc machine.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области электрических машин, в частности к бесконтактным электрическим машинам постоянного тока (БМПТ). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой машине является бесконтактная машина постоянного тока с возбуждением от вращающихся постоянных магнитов. Наличие полупроводникового блока коммутатора, чувствительных элементов (датчиков ЭДС Холла) у названной машины не только усложняет ее конструкцию, снижает надежность, ухудшает электромеханические характеристики, но и ведет к повышенной ее стоимости. Кроме того, в ней результирующая ЭДС содержит пульсирующую составляющую.The invention relates to the field of electrical machines, in particular to non-contact electric DC machines (BMPT). The closest in technical essence to the proposed machine is a non-contact direct current machine with excitation from rotating permanent magnets. The presence of a semiconductor switch unit, sensitive elements (EMF Hall sensors) in the aforementioned machine not only complicates its design, reduces reliability, worsens electromechanical characteristics, but also leads to its increased cost. In addition, the resulting emf contains a pulsating component.

Технический результат заявленного решения - заметное упрощение конструкции машины, улучшение электромеханических характеристик, увеличение ее надежности и существенное снижение ее себестоимости.The technical result of the claimed solution is a noticeable simplification of the design of the machine, improvement of electromechanical characteristics, an increase in its reliability and a significant reduction in its cost.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой конструкции одновентильной бесконтактной машины постоянного тока обмотка якоря является только однофазной и к ней подключен только один простой полупроводниковый вентиль (диод), а индуктором является вращающая группа простых стержневых магнитов.The technical result is achieved by the fact that in the proposed design of a single-fan non-contact direct current machine, the armature winding is only single-phase and only one simple semiconductor valve (diode) is connected to it, and the inductor is a rotating group of simple bar magnets.

Предложена одновентильная бесконтактная машина постоянного тока, содержащая якорь и индуктор, отличающаяся тем, что якорь, состоящий из двух тороидальных электрически согласно соединенных меж собой обмоток с ферромагнитными сердечниками, общий вывод которых через вентиль подключен к источнику постоянного напряжения, выполнен неподвижным, а индуктор - подвижным и представляет из себя полый цилиндрический магнитопровод, на концах которого в крестообразном порядке насажены с вогнутыми полюсами по четыре стержневых постоянных магнита, выпуклые северные полюса первых четырех из них отделены небольшими зазорами от внутренней поверхности одной тороидальной обмотки, а такие же южные полюса второго квартета магнитов отделены такими же зазорами от такой же поверхности другой его обмотки.A single-fan non-contact direct current machine containing an armature and an inductor is proposed, characterized in that the armature consisting of two toroidal electromagnetically connected windings with ferromagnetic cores, the common terminal of which through the valve is connected to a constant voltage source, is stationary, and the inductor is movable and it consists of a hollow cylindrical magnetic circuit, at the ends of which four rod permanent magnets are inserted in a crosswise manner with concave poles, ypuklye north poles of the first four of which are separated by small gaps from the inner surface of one of the toroidal coil, and the same south poles of magnets separated by the second quartet same gaps from the same surface of the other of its windings.

На фиг.1 и 2 показаны соответственно продольный и поперечный разрезы предложенной одновентильной бесконтактной машины постоянного тока (ОБМПТ). На них не указаны корпус и торцевые крышки корпуса машины. На фигурах приняты следующие обозначения:Figures 1 and 2 respectively show longitudinal and transverse sections of the proposed single-fan non-contact direct current machine (OBMPT). They do not indicate the body and end caps of the machine body. The following notation is used in the figures:

1 - полый цилиндрический магнитопровод;1 - a hollow cylindrical magnetic circuit;

2 - вал вращения индуктора (ротора);2 - shaft of rotation of the inductor (rotor);

3 - тороидальные обмотки;3 - toroidal windings;

4 - ферромагнитные тороидальные сердечники;4 - ferromagnetic toroidal cores;

5 - стержневые постоянные магниты.5 - rod permanent magnets.

Рассмотрим работу ОБМПТ в генераторном режиме. Когда вал ротора начинает вращаться вокруг оси о÷о' от постороннего двигателя, северные и южные полюса стержневых постоянных магнитов - 5 индуктора начинают перемещаться относительно ближайших частей витков соответствующих тороидальных обмоток якоря - 3 и их ферромагнитных сердечников - 4. При этом близлежащие к магнитным полюсам области сердечника - 4 начинают намагничиваться, и возрастает величина магнитной индукции относительно ближайших витков обмоток - 3 якоря, вследствие чего в них начинает наводиться электродвижущая сила (ЭДС) одного направления. Поскольку магнитные полюса находятся в движении, то возрастание величины магнитной индукции в каждый раз происходит относительно последующих витков обмотки якоря - 3, в которых в свою очередь наводится та же ЭДС. В то же время в первых витках она спадает до нуля.Consider the operation of OBMPT in the generator mode. When the rotor shaft begins to rotate around the axis o ÷ o 'from an external engine, the north and south poles of the rod permanent magnets - 5 inductors begin to move relative to the nearest parts of the turns of the corresponding toroidal windings of the armature - 3 and their ferromagnetic cores - 4. At the same time, they are adjacent to the magnetic poles core regions - 4 begin to magnetize, and the magnitude of magnetic induction increases relative to the nearest turns of the windings - 3 anchors, as a result of which one begins to induce electromotive force (EMF) of one of direction. Since the magnetic poles are in motion, an increase in the magnitude of the magnetic induction each time occurs relative to subsequent turns of the armature winding - 3, in which the same EMF is in turn induced. At the same time, in the first turns it drops to zero.

Таким образом, за один оборот индуктора во всех витках обмоток якоря - 3 четырежды последовательно индуцируется ЭДС одного направления. В итоге на выводах предложенной ОБМПТ результирующее напряжение будет постоянное как по величине, так и по знаку.Thus, for one revolution of the inductor in all turns of the windings of the armature - 3, EMF of one direction is induced four times in succession. As a result, at the conclusions of the proposed OBMPT, the resulting voltage will be constant both in magnitude and in sign.

Во время прохождения каждого магнитного полюса областей зазоров незамкнутых тороидальных сердечников - 4 в обмотке якоря наводится кратковременный импульс ЭДС обратной величины с большой амплитудой. Однако она не пропускает имеющиеся на общем выводе обмоток якоря вентилем во внешнюю цепь. При этом одновременно происходит перемагничивание ферромагнитных сердечников - 4 тороидальных соленоидов. При необходимости во внешнюю цепь можно пропускать только эти обратные кратковременные импульсы ЭДС, если выводы вентиля в цепи обмотки якоря поменять местами. Величина индуцируемой ЭДС будет зависеть от величины скорости вращения индуктора.During the passage of each magnetic pole of the gap regions of open toroidal cores - 4 in the armature winding, a short-term pulse of a backward EMF with a large amplitude is induced. However, it does not pass the valves on the common output of the armature windings to the external circuit. At the same time, magnetization reversal of ferromagnetic cores - 4 toroidal solenoids takes place. If necessary, only these reverse short-term EMF pulses can be passed into the external circuit, if the terminals of the valve in the armature winding circuit are interchanged. The magnitude of the induced EMF will depend on the magnitude of the speed of rotation of the inductor.

В двигательном режиме предложенная ОБМПТ работает в следующем порядке. При подаче на общие выводы тороидальных обмоток якоря - 3 постоянного напряжения по виткам обмоток - 3 якоря потекут электрические токи одного направления. Тогда результирующее магнитное поле, созданное стержневыми постоянными магнитами - 5 индуктора, начинает взаимодействовать с токами постоянного направления, протекающими по частям витков обмоток якоря - 3, лежащих на их внутренних сторонах. Вследствие этого подвижный индуктор (ротор) начинает вращаться вокруг оси о÷о'.In motor mode, the proposed OBMPT works in the following order. When applying to the general conclusions of the toroidal windings of the armature - 3 constant voltage through the turns of the windings - 3 anchors, electric currents of one direction will flow. Then the resulting magnetic field created by the rod permanent magnets - 5 of the inductor begins to interact with currents of constant direction flowing along the parts of the turns of the armature windings - 3, lying on their inner sides. As a result, the movable inductor (rotor) begins to rotate around the axis o ÷ o '.

По частям витков, лежащих на внешней стороне тороидальных обмоток - 3, в свою очередь текут те же токи, но в противоположном направлении, первыми. Однако при этом обратного взаимодействия магнитного поля индуктора этими частями не последует, т.к. между ними и магнитными полюсами находятся соответствующие ферромагнитные сердечники, которые в этом случае для первого являются магнитными экранами. Скорость и направление вращения можно менять изменением величины и знака подаваемого в обмотки якоря напряжения.In parts of the turns lying on the outside of the toroidal windings - 3, in turn, the same currents flow, but in the opposite direction, first. However, in this case, the reverse interaction of the magnetic field of the inductor by these parts will not follow, because between them and the magnetic poles are the corresponding ferromagnetic cores, which in this case are magnetic screens for the former. The speed and direction of rotation can be changed by changing the magnitude and sign of the voltage supplied to the windings of the armature.

Источники информацииInformation sources

1. Бертинов А.И. и др. Униполярные эл. машины с жидкометаллическими токосъемами. - М.-Л.: Энергия, 1966.1. Bertinov A.I. and others. Unipolar el. machines with liquid metal current collectors. - M.-L.: Energy, 1966.

2. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.2. Bertinov A.I. Special electric cars. - M .: Energy, 1982.

3. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1990.3. Booth D.A. Contactless electric machines. - M.: Higher School, 1990.

4. Боков В.А. Физика магнетиков. - С.Пб. Невский диалект, 2002.4. Bokov V.A. Physics of magnets. - S.Pb. Nevsky dialect, 2002.

5. Иродов И.А. Электромагнетизм. - М.: Бином, 2003.5. Herod I.A. Electromagnetism. - M .: Binom, 2003.

6. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.6. Kalashnikov S.G. Electricity. - M.: Science, 1985.

7. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. - М.: Высшая школа, 1981.7. Mishin D.D. Magnetic materials. - M.: Higher School, 1981.

8. Тигадзуми С. Физика ферромагнетизма. - М.: Мир, 1987.8. Tigazumi S. Physics of ferromagnetism. - M.: Mir, 1987.

Claims (1)

Одновентильная бесконтактная машина постоянного тока, содержащая якорь и индуктор, отличающаяся тем, что якорь, состоящий из двух тороидальных электрически согласно соединенных между собой обмоток с ферромагнитными сердечниками, общий вывод которых через вентиль подключен к источнику постоянного напряжения, выполнен неподвижным, а индуктор - подвижным и представляет из себя полый цилиндрический магнитопровод, на концах которого в крестообразном порядке насажены с вогнутыми полюсами по четыре стержневых постоянных магнита, выпуклые северные полюса первых четырех из них отделены небольшими зазорами от внутренней поверхности одной тороидальной обмотки, а такие же южные полюса второго квартета магнитов отделены такими же зазорами от такой же поверхности другой его обмотки. A single-fan non-contact direct current machine containing an armature and an inductor, characterized in that the armature, consisting of two toroidal electromagnetically connected windings with ferromagnetic cores, the common output of which through the valve is connected to a constant voltage source, is made stationary, and the inductor is movable and is a hollow cylindrical magnetic circuit, at the ends of which four rod permanent magnets are inserted in a crosswise manner with concave poles, convex Nordic pole of the first four of which are separated by small gaps from the inner surface of one of the toroidal coil, and the same south poles of magnets separated by the second quartet same gaps from the same surface of the other of its windings.
RU2007115005/09A 2007-04-20 2007-04-20 Single-valve contact-free dc machine RU2361351C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115005/09A RU2361351C2 (en) 2007-04-20 2007-04-20 Single-valve contact-free dc machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115005/09A RU2361351C2 (en) 2007-04-20 2007-04-20 Single-valve contact-free dc machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007115005A RU2007115005A (en) 2008-10-27
RU2361351C2 true RU2361351C2 (en) 2009-07-10

Family

ID=41045995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007115005/09A RU2361351C2 (en) 2007-04-20 2007-04-20 Single-valve contact-free dc machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2361351C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014046565A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 Ulyanov Valery Yakovlevich Dc generator
RU2513986C1 (en) * 2012-11-01 2014-04-27 Михаил Фёдорович Ефимов Single-phase generator with annular armature winding

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕРТИНОВ А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергоиздат, 1982, с.301-310. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014046565A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 Ulyanov Valery Yakovlevich Dc generator
RU2513986C1 (en) * 2012-11-01 2014-04-27 Михаил Фёдорович Ефимов Single-phase generator with annular armature winding

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007115005A (en) 2008-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220190656A1 (en) Control system for an electric motor/generator
US7898135B2 (en) Hybrid permanent magnet motor
AU2005333993B2 (en) Electric motor
JP2549538B2 (en) Magnetically enhanced variable reluctance motor system
KR20090018914A (en) Electricity generating apparatus utilizing a single magnetic flux path
RU2361351C2 (en) Single-valve contact-free dc machine
US10193401B1 (en) Generators having rotors that provide alternate magnetic circuits
KR20160122689A (en) Improved switched reluctance motor and switched reluctance apparatus for hybrid vehicles
CN104604103A (en) Permanent-magnet ac power generator
RU2407135C2 (en) Contactless reducer electromagnetic machine
RU2414039C1 (en) Modular synchronous electric machine
RU2380815C1 (en) Contactless dc motor
RU2354032C1 (en) Contactless electromagnetic machine
RU2366063C1 (en) Magnetoelectric machine
RU2334344C1 (en) Contactless electric machine of direct current
RU2538774C1 (en) Motor wheel for drive of vehicles
RU2507667C2 (en) Magnetic generator
RU2513986C1 (en) Single-phase generator with annular armature winding
RU2609524C1 (en) Multiphase motor-generator with magnetic rotor
RU2499343C1 (en) Synchronous electric motor
RU2398341C1 (en) Electromagnet machine with combined excitation
RU2440660C2 (en) Exciter of mechanical oscillations
RU2414792C1 (en) Non-contact magnetic electric machine with modulated magnetomotive force of armature
RU2693023C1 (en) Magnetoelectric machine with annular windings
KR100610157B1 (en) Rotary machine serves as generaroe and vibrator

Legal Events

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

Effective date: 20100421