RU2368053C1 - High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor - Google Patents
High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368053C1 RU2368053C1 RU2008127792/09A RU2008127792A RU2368053C1 RU 2368053 C1 RU2368053 C1 RU 2368053C1 RU 2008127792/09 A RU2008127792/09 A RU 2008127792/09A RU 2008127792 A RU2008127792 A RU 2008127792A RU 2368053 C1 RU2368053 C1 RU 2368053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- phase
- beak
- poles
- terminals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов с переменной производительностью, например в вентиляторах, насосах, компрессорах, в высокоскоростных электрошпинделях и в бытовой технике.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of mechanisms with variable performance, for example, in fans, pumps, compressors, in high-speed electro-spindles and in household appliances.
Известен индукторный нереверсивный двигатель, содержащий явнополюсный статор, имеющий четыре полюса, и ротор в виде двух цилиндрических поверхностей, имеющих несовпадение осей, при этом поперечное сечение обеих поверхностей имеет высшую точку относительно центра ротора, каждая поверхность ограничена с краев выступом так, что нижние точки одного выступа и верхние точки другого выступа принадлежат одной поверхности, аналогично - для другой поверхности. Протяженность дуг обеих поверхностей составляет 180° [Патент США №3679953, МКИ Н02К 29/00. - Опубл. 25.07.1972 г.].A non-reversible induction motor is known, comprising an explicitly polar stator having four poles and a rotor in the form of two cylindrical surfaces having mismatched axes, wherein the cross section of both surfaces has a highest point relative to the center of the rotor, each surface is bounded by projections so that the lower points of one the protrusions and the upper points of the other protrusion belong to one surface, similarly for another surface. The length of the arcs of both surfaces is 180 ° [US Patent No. 3679953, MKI H02K 29/00. - Publ. July 25, 1972].
Основным недостатком этого двигателя является большой воздушный зазор между полюсами статора и ротора, имеющий высокое магнитное сопротивление, и как следствие этого - малый вращающий момент.The main disadvantage of this engine is the large air gap between the poles of the stator and rotor, which has a high magnetic resistance, and as a consequence of this is a small torque.
Известен нереверсивный двухфазный электродвигатель с переменным магнитным сопротивлением, содержащий явнополюсный статор с четырьмя полюсами, на которых размещены четыре сосредоточенные обмотки, и ротор с двумя полюсами, причем поверхность каждого из полюсов ротора выполнена в виде двух цилиндрических поверхностей разных диаметров, центры которых совпадают с осью ротора. [Патент РФ №2089034, МКИ Н02К 29/10. - Опубл. 27.08.97. Бюл. №24].A non-reversible two-phase motor with variable magnetic resistance is known, comprising an explicit pole stator with four poles, on which four concentrated windings are placed, and a rotor with two poles, the surface of each of the poles of the rotor made in the form of two cylindrical surfaces of different diameters, the centers of which coincide with the axis of the rotor . [RF patent No. 2089034, MKI N02K 29/10. - Publ. 08/27/97. Bull. No. 24].
Основным недостатком этого технического решения является высокий уровень шумов и вибраций, которые возникают за счет скачкообразного изменения подомоторных сил в процессе вращения ротора. [Шабаев В.А. Анализ источников шума вентильно-индукторного двигателя // Электротехника, 2005, №5].The main disadvantage of this technical solution is the high level of noise and vibrations that occur due to a step-like change in sub-motor forces during the rotation of the rotor. [Shabaev V.A. Analysis of noise sources of a valve-induction motor // Electrical Engineering, 2005, No. 5].
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухтактный шаговый двигатель с искусственным расширением устойчивой зоны [Дискретный электропривод с шаговыми двигателями, под общ. ред. М.Г.Чиликина. М.: Энергия, 1971, с.94-103].Of the known technical solutions closest to the proposed invention is a two-stroke stepper motor with artificial expansion of the stable zone [Discrete electric drive with stepper motors, under the total. ed. M.G. Chilikina. M .: Energy, 1971, pp. 94-103].
Двигатель содержит явнополюсный статор с четырьмя полюсами и сосредоточенными обмотками и явнополюсный ротор с двумя клювообразными полюсами, направленными в сторону вращения.The motor contains an open-pole stator with four poles and concentrated windings and an open-pole rotor with two beak-shaped poles directed in the direction of rotation.
Недостатком этого двигателя является то, что ток фазы имеет резко несинусоидальный характер [Кузнецов В.А., Кузмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. - М.: Издательство МЭИ, 2003, с.16], то есть содержит наряду с первой гармонической составляющей много высших гармоник большой амплитуды, это увеличивает омические потери в «меди» и в «стали» и уменьшает коэффициент полезного действия, кроме того, для устранения тормозных моментов в этих двигателях приходится применять сложный алгоритм управления, предполагающий упреждение угла включения и выключения транзисторов управляющего инвертора в зависимости от скорости вращения и момента нагрузки.The disadvantage of this motor is that the phase current has a sharply non-sinusoidal character [Kuznetsov VA, Kuzmichev VA Inductive induction motors. - M .: MEI Publishing House, 2003, p.16], that is, it contains, along with the first harmonic component, many higher harmonics of large amplitude, this increases the ohmic losses in “copper” and in “steel” and reduces the efficiency, in addition, To eliminate the braking moments in these engines, it is necessary to apply a complex control algorithm, which implies a lead-in angle of the on and off transistors of the control inverter, depending on the speed of rotation and the load moment.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента полезного действия и упрощение алгоритма управления.The aim of the invention is to increase the efficiency and simplification of the control algorithm.
Поставленные цели достигаются тем, что в известном двухтактном шаговом двигателе с искусственным расширением устойчивой зоны, содержащем явнополюсный статор с четырьмя полюсами и сосредоточенными обмотками и ротор с двумя полюсами, имеющими клювообразные выступы, поверхность каждого полюса с клювообразными выступами имеет форму трех цилиндрических поверхностей одинакового диаметра, при этом центры цилиндрической поверхности полюсов ротора совпадают с осью ротора, а центры двух цилиндрических поверхностей клювообразных выступов полюсов ротора не совпадают с осью ротора. В результате чего момент двигателя, в зависимости от положения ротора, при постоянном токе в обмотке одной фазы в начале магнитного зацепления при угле поворота ротора 0<θ<45° линейно увеличивается, затем при угле поворота ротора 45°<θ<90° остается постоянным, а при угле поворота ротора 90°<θ<135° линейно уменьшается до нуля. При этом если подавать на обмотку фазы напряжение при угловом положении ротора, когда 0<θ<90°, а при положении ротора, когда 90°<θ<135°, замыкать электродвижущую силу самоиндукции на источник постоянного напряжения, равного напряжению, подаваемому в предыдущем случае, то под действием этих напряжений и электродвижущей силы самоиндукции ток в фазе меняется в соответствии с законом i=Isinθ+0,134sin3θ, где i - текущее значение тока, I - амплитуда первой гармоники тока, 0,134 - коэффициент, определяющий отношение амплитуды первой и третьей гармоник тока, при котором при угле 45°<θ<90° i=0,866I и постоянно. Таким образом, ток при разложении в ряд Фурье имеет минимальное число гармоник, что увеличивает коэффициент полезного действия за счет уменьшения потерь в «меди» и в «стали».The goals are achieved by the fact that in the well-known two-stroke stepper motor with artificial expansion of the stable zone, containing an explicit pole stator with four poles and concentrated windings and a rotor with two poles having beak-like protrusions, the surface of each pole with beak-like protrusions has the form of three cylindrical surfaces of the same diameter, the centers of the cylindrical surface of the poles of the rotor coincide with the axis of the rotor, and the centers of two cylindrical surfaces of the bill-shaped protrusions n rotor poles do not coincide with the rotor axis. As a result, the engine moment, depending on the position of the rotor, increases at a constant current in the winding of one phase at the beginning of magnetic engagement at a rotor angle of 0 <θ <45 °, then remains constant at a rotor angle of 45 ° <θ <90 ° , and when the angle of rotation of the rotor is 90 ° <θ <135 °, it decreases linearly to zero. Moreover, if a voltage is applied to the phase winding at an angular position of the rotor when 0 <θ <90 °, and when the rotor is at 90 ° <θ <135 °, close the electromotive force of self-induction to a constant voltage source equal to the voltage supplied in the previous case, then under the influence of these voltages and the electromotive force of self-induction, the current in the phase changes in accordance with the law i = Isinθ + 0.134sin3θ, where i is the current value of the current, I is the amplitude of the first harmonic of the current, 0.134 is a coefficient that determines the ratio of the amplitude of the first and third current harmonics at torus at an angle of 45 ° <θ <90 ° i = 0.866I and constantly. Thus, the current in the expansion in the Fourier series has a minimum number of harmonics, which increases the efficiency by reducing losses in "copper" and in "steel".
При угле поворота ротора 0<θ<90° напряжение, подаваемое на фазу где L - текущее значение индуктивности фазы, r - омическое сопротивление обмотки, U - напряжение, подаваемое на обмотку, t - время. При этом где М - текущее значение момента, развиваемое фазой, а где Ω - частота вращения ротора, поэтому При угле поворота ротора 90°<θ<135° электродвижущая сила замыкается на источник постоянного тока, и напряжение на обмотке меняет знак, Поэтому для регулирования скорости и момента при неизменном гармоническом составе тока достаточно регулирования напряжения без сдвигов фронтов импульсов напряжения.When the angle of rotation of the rotor is 0 <θ <90 °, the voltage supplied to the phase where L is the current value of the phase inductance, r is the ohmic resistance of the winding, U is the voltage supplied to the winding, t is the time. Wherein where M is the current value of the moment developed by the phase, and where Ω is the rotor speed, therefore When the angle of rotation of the rotor is 90 ° <θ <135 °, the electromotive force closes to the DC source, and the voltage across the winding changes sign, Therefore, to control the speed and moment with a constant harmonic composition of the current, it is sufficient to regulate the voltage without shifting the edges of the voltage pulses.
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемое устройство имеет следующие новые признаки: поверхность ротора с клювообразными выступами на полюсах имеет форму трех цилиндрических поверхностей одинакового диаметра, при этом центр цилиндрической поверхности полюса ротора совпадает с осью ротора, а центры двух цилиндрических поверхностей клювообразных выступов полюсов ротора не совпадают с осью ротора.Compared with the closest similar technical solution, the proposed device has the following new features: the rotor surface with beak-like protrusions at the poles has the shape of three cylindrical surfaces of the same diameter, while the center of the cylindrical surface of the rotor pole coincides with the axis of the rotor, and the centers of two cylindrical surfaces of the beak-like projections of the poles rotors do not match the rotor axis.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."
При реализации предлагаемого изобретения увеличивается коэффициент полезного действия за счет уменьшения омических потерь в «меди», и упрощается алгоритм управления.When implementing the invention, the efficiency is increased by reducing the ohmic losses in the "copper", and the control algorithm is simplified.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники, автоматики и электропривода.For each distinguishing feature, a search is made for known technical solutions in the field of electrical engineering, automation and electric drive.
Высокоскоростных вентильно-индукторных двухфазных нереверсивных двигателей, имеющих четыре полюса на статоре с сосредоточенными обмотками и два полюса с клювообразными выступами на роторе, в которых поверхность каждого полюса с клювообразными выступами имеет форму трех цилиндрических поверхностей одинакового диаметра, и центр цилиндрической поверхности полюсов ротора совпадает с осью ротора, а центры двух цилиндрических поверхностей клювообразных выступов полюсов ротора не совпадают с осью ротора, не обнаружено.High-speed valve-induction two-phase non-reversible motors having four poles on the stator with concentrated windings and two poles with beak-like protrusions on the rotor, in which the surface of each pole with beak-like protrusions has the shape of three cylindrical surfaces of the same diameter, and the center of the cylindrical surface of the rotor poles coincides with the axis of the rotor, and the centers of the two cylindrical surfaces of the beak-like protrusions of the poles of the rotor do not coincide with the axis of the rotor, not detected.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг.1. показан высокоскоростной вентильно-индукторный двухфазный нереверсивный двигатель, где обозначено: 1 - статор; 2 - ротор; 3 - обмотка; 4 - ось ротора; 5, 6 - центры цилиндрических поверхностей клювообразных выступов полюсов ротора.In figure 1. a high-speed valve-inductor two-phase non-reversible motor is shown, where it is indicated: 1 - stator; 2 - rotor; 3 - winding; 4 - axis of the rotor; 5, 6 - the centers of the cylindrical surfaces of the beak-like protrusions of the rotor poles.
На фиг.2. показаны токи фаз и гармонические составляющие токов фаз двигателя: iA - ток и гармонические составляющие фазы А; iB - ток и гармонические составляющие фазы В.In figure 2. phase currents and harmonic components of the motor phase currents are shown: i A - current and harmonic components of phase A; i B - current and harmonic components of phase B.
На фиг.3. показаны диаграммы работы высокоскоростного вентильно-индукторного двухфазного нереверсивного двигателя, где обозначено: L - индуктивность фаз; LA - индуктивность фазы A; LB - индуктивность фазы В; - производная индуктивности фазы А по углу поворота ротора; - производная индуктивности фазы В по углу поворота ротора; UA - напряжение фазы A; UB - напряжение фазы В; i - токи фаз; iA - ток фазы А; iB - ток фазы В; МА - момент, развиваемый фазой А; MB - момент, развиваемый фазой В.In figure 3. operation diagrams of a high-speed valve-inductor two-phase non-reversible motor are shown, where it is indicated: L - phase inductance; L A — phase A inductance; L B is the inductance of phase B; - derivative of the phase A inductance with respect to the angle of rotation of the rotor; - derivative of the phase B inductance with respect to the angle of rotation of the rotor; U A is the voltage of phase A; U B - phase B voltage; i - phase currents; i A - phase A current; i B is the current of phase B; M A is the moment developed by phase A; M B is the moment developed by phase B.
С целью подтверждения положительного эффекта, достигаемого при использовании предлагаемого технического решения, в ОАО «НИПТИЭМ» были проведены экспериментальные исследования высокоскоростного вентильно-индукторного двухфазного нереверсивного двигателя с конфигурацией активной части, изображенной на фиг.1. Исследования подтвердили увеличение коэффициента полезного действия и упрощение алгоритма управления.In order to confirm the positive effect achieved by using the proposed technical solution, NIPTIEM conducted experimental studies of a high-speed valve-inductor two-phase non-reversible motor with the configuration of the active part shown in Fig. 1. Studies have confirmed an increase in efficiency and a simplification of the control algorithm.
Таким образом, использование в известном двухтактном шаговом двигателе с искусственным расширением устойчивой зоны, имеющем четыре полюса на статоре с сосредоточенными обмотками и два полюса с клювообразными выступами на роторе, ротор, в котором поверхность каждого полюса с клювообразными выступами имеет форму трех цилиндрических поверхностей одинакового диаметра, и центр цилиндрической поверхности полюсов ротора совпадает с осью ротора, а центры двух цилиндрических поверхностей клювообразных выступов полюсов ротора не совпадают с осью ротора, позволяет улучшить его техническую характеристику.Thus, the use of a known two-stroke stepper motor with artificial extension of the stable zone, having four poles on the stator with concentrated windings and two poles with beak-like protrusions on the rotor, the rotor in which the surface of each pole with beak-like protrusions has the shape of three cylindrical surfaces of the same diameter, and the center of the cylindrical surface of the rotor poles coincides with the axis of the rotor, and the centers of the two cylindrical surfaces of the bill-shaped protrusions of the rotor poles do not coincide with rotor axis, allows to improve its technical characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008127792/09A RU2368053C1 (en) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008127792/09A RU2368053C1 (en) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2368053C1 true RU2368053C1 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41168108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008127792/09A RU2368053C1 (en) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2368053C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540104C1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский и Технологический Институт Электромашиностроения" | Six-phase thyratron inductor motor with concentric windings controlled by three-phase sine current |
RU189962U1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | HIGH TURN INDUCTED MOTOR |
-
2008
- 2008-07-10 RU RU2008127792/09A patent/RU2368053C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ЧИЛИКИН М.Г. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. - М.: Энергия, 1971, с.94-103. * |
ШАБАЕВ В.А. Анализ источников шума вентильно-индукторного двигателя, Электротехника, 2005, №5. КУЗНЕЦОВ В.А. КУЗМИЧЕВ В.А. Вентильно-индукторные двигатели. - М.: Издательство МЭИ, 2003, с.16. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540104C1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский и Технологический Институт Электромашиностроения" | Six-phase thyratron inductor motor with concentric windings controlled by three-phase sine current |
RU189962U1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | HIGH TURN INDUCTED MOTOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cheng et al. | Control and operation of a new 8/6-pole doubly salient permanent-magnet motor drive | |
CN110247607B (en) | Open winding control system and control method for switched reluctance motor | |
CN104779760B (en) | Low-torque pulse electrically-excited double-salient brushless DC (Direct Current) motor and control system thereof | |
JP2006522578A (en) | Synchronous electric machine having one stator and at least one rotor and related control device | |
Cheng et al. | A permanent magnet flux switching motor for low energy axial fans | |
CN103929033A (en) | Permanent magnet synchronous motor rotor structure with arched permanent magnet | |
CN108173403B (en) | Pole-changing speed-expanding permanent magnet synchronous motor | |
Saeed et al. | Design and analysis of dual rotor multi-tooth flux switching machine for wind power generation | |
Lee et al. | Advanced torque control scheme for the high speed switched reluctance motor | |
CN106849396A (en) | A kind of individual layer concentratred winding direct current injection type vernier reluctance motor | |
RU2368053C1 (en) | High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor | |
Fu et al. | Investigation of efficiency enhancement of an ultra-high-speed bearingless motor at 100,000 r/min by high switching frequency using SiC-MOSFET | |
Shao et al. | Design of a twelve-phase flux-switching permanent magnet machine for wind power generation | |
CN116436182A (en) | Magnetic field modulation type low-speed direct-drive hub motor | |
CN2770217Y (en) | Permanent-magnet brushless DC machine | |
Shahbazi et al. | A new converter based On DITC for improving Torque ripple and power factor in SRM drives | |
CN115912719A (en) | Radial magnetic field anti-salient permanent magnet synchronous motor system | |
RU2396674C1 (en) | Reversible thyratron-inductor motors with number of phases, which is more or less than three, and with double-pole rotor | |
Yang et al. | Comparative study of doubly salient machines with/without stator slot permanent magnets | |
Zhao et al. | Sensorless control of doubly salient electromagnetic machine based on coordinate transformation | |
Kocan et al. | Number of turns influence on the parameters of high speed switched reluctance motor | |
Yoo et al. | A study on output torque analysis and high efficiency driving method of BLDC motor | |
Mecke | Permanent magnet synchronous motor for passenger ship propulsion | |
Doorsamy et al. | Investigation into effects of a novel rotor cut-off design for synchronous reluctance machines | |
RU2390085C2 (en) | Valve-inductor four-phase non-reversible motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190711 |