RU2379814C1 - Electrical machine with electromagnetic excitation - Google Patents

Electrical machine with electromagnetic excitation Download PDF

Info

Publication number
RU2379814C1
RU2379814C1 RU2008149249/09A RU2008149249A RU2379814C1 RU 2379814 C1 RU2379814 C1 RU 2379814C1 RU 2008149249/09 A RU2008149249/09 A RU 2008149249/09A RU 2008149249 A RU2008149249 A RU 2008149249A RU 2379814 C1 RU2379814 C1 RU 2379814C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
armature
electric machine
inductor
winding
electromagnetic excitation
Prior art date
Application number
RU2008149249/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Борисович Захаренко (RU)
Андрей Борисович Захаренко
Владимир Михайлович Чернухин (RU)
Владимир Михайлович Чернухин
Original Assignee
Андрей Борисович Захаренко
Владимир Михайлович Чернухин
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 Андрей Борисович Захаренко, Владимир Михайлович Чернухин filed Critical Андрей Борисович Захаренко
Priority to RU2008149249/09A priority Critical patent/RU2379814C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379814C1 publication Critical patent/RU2379814C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to low-rpm high-torque motors and electrical drives, as well as HF generators. Proposed electrical machine comprises sheet armature with salient poles and m-phase winding consisting of coils embracing one pole of the armature, and inductor with salient poles that have unlike-pole p-period coil excitation winding. Direct current flowing in the latter brings about alternating polarity of inductor poles, inductor being made up of "elementary machine" modules. Provided that proposed machine follows the ratios between the number of armature poles, the number of inductor pole pairs, the number of armature winding phases and number of modules, it is possible to ensure higher specific torque at lower rpm in motor mode, or higher specific power at high rpm in generator mode.
EFFECT: smooth adjustment of electrical machine output parametres.
16 cl, 10 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям и электроприводам и высокочастотным электрическим генераторам.The invention relates to electrical engineering, in particular to low-speed high-torque electric motors and electric drives and high-frequency electric generators.

Известны конструкции синхронных машин с трехфазной обмоткой якоря и обмоткой возбуждения индуктора (Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1980. - 928 с.). Якорь выполняется неявнополюсным, несущим трехфазную распределенную разноименнополюсную р-периодную обмотку, индуктор выполняется явнополюсным или неявнополюсным, несущим разноименнополюсную р-периодную обмотку возбуждения. Электрическая связь с источником питания осуществляется непосредственно и при помощи щеточно-контактного узла. Наибольшее распространение получили синхронные машины, у которых обмотка якоря подключается к нагрузке (в режиме генератора) или к источнику трехфазного напряжения (в режиме двигателя) непосредственно, а обмотка возбуждения индуктора соединена с контактными кольцами и подключается к постоянному источнику напряжения через скользящие контакты при помощи щеток. Синхронные машины малой мощности могут изготавливаться и в обращенном исполнении, когда электрический контакт с обмоткой возбуждения осуществляется непосредственно, а с обмоткой якоря - через щеточно-контактный узел. Недостатком этих электрических машин является сложность выполнения распределенной обмотки якоря. Применение в этих машинах распределенной обмотки якоря снижает их надежность по сравнению с катушечной сосредоточенной обмоткой якоря. Кроме этого, синхронные машины данного класса в режиме двигателя имеют малые пусковые моменты, и для пуска их в ход применяют специальные меры.Known designs of synchronous machines with a three-phase winding of the armature and the excitation winding of the inductor (Ivanov-Smolensky A.V. Electric machines: Textbook for high schools. - M .: Energy, 1980. - 928 p.). The armature is carried out by an implicit pole carrying a three-phase distributed opposite pole p-period winding, the inductor is carried out by an explicit pole or non-polar pole carrying a opposite pole p-period field winding. Electrical communication with the power source is carried out directly and using a brush-contact unit. Synchronous machines are most widely used, in which the armature winding is connected to the load (in generator mode) or to a three-phase voltage source (in motor mode) directly, and the inductor excitation winding is connected to slip rings and connected to a constant voltage source through sliding contacts using brushes . Low-power synchronous machines can also be manufactured in reverse design, when electrical contact with the field winding is carried out directly, and with the armature winding through the brush-contact unit. The disadvantage of these electric machines is the difficulty of performing a distributed winding of the armature. The use of a distributed armature winding in these machines reduces their reliability compared to a concentrated coil armature winding. In addition, synchronous machines of this class in the engine mode have small starting torques, and special measures are used to start them.

Известен принятый за прототип синхронный электродвигатель (а.с. СССР SU №1345291 А1, МПК Н02К 19/02, бюл. №38, 1987 г., автор А.Ф.Шевченко), содержащий статор с трехфазной обмоткой и активный ротор с чередующейся полярностью полюсов, статор выполнен с явно выраженными полюсами, причем числа полюсов статора ZS и ротора ZR выполнены в соотношении ZR=ZS±k, где ZS=3·k, а k=1, 2, 3, …, катушки обмотки статора, принадлежащие одной фазе и расположенные на полюсах, сдвинутых на 360 эл. град., включены встречно. Недостатком описанного синхронного электродвигателя является наличие статора только с трехфазной обмоткой якоря, что уменьшает возможные применения данного устройства.Known adopted for the prototype synchronous electric motor (AS USSR SU No. 1345291 A1, IPC Н02К 19/02, bull. No. 38, 1987, author A.F. Shevchenko), containing a stator with a three-phase winding and an active rotor with alternating the polarity of the poles, the stator is made with pronounced poles, and the number of poles of the stator Z S and the rotor Z R are made in the ratio Z R = Z S ± k, where Z S = 3 · k, and k = 1, 2, 3, ..., stator winding coils belonging to one phase and located at poles shifted by 360 el. city., included counter. The disadvantage of the described synchronous electric motor is the presence of a stator with only a three-phase winding of the armature, which reduces the possible applications of this device.

Целью настоящего изобретения является достижение высоких энергетических показателей электрической машины с электромагнитным возбуждением при высоком удельном (отнесенном к массе активных материалов) моменте на валу.The aim of the present invention is to achieve high energy performance of an electric machine with electromagnetic excitation at a high specific (referred to the mass of active materials) moment on the shaft.

Существенным признаком, отличающим настоящее изобретение от прототипа, является наличие щеточно-контактного узла, позволяющего питать обмотку возбуждения электрической машины с электромагнитным возбуждением значительным постоянным (выпрямленным) током и таким образом повысить удельную мощность, а также плавно регулировать выходными параметрами электрической машины.An essential feature that distinguishes the present invention from the prototype is the presence of a brush-contact assembly that allows the excitation winding of an electric machine with electromagnetic excitation to be supplied with a significant direct (rectified) current and thus increase the specific power, as well as continuously adjust the output parameters of the electric machine.

Задачей настоящего изобретения является оптимальный выбор числа явно выраженных полюсов якоря при выполнении сосредоточенной на полюсах якоря m-фазной катушечной обмотки и числа пар полюсов индуктора при выполнении индуктора явнополюсным, несущим разноименнополюсную р-периодную катушечную обмотку возбуждения, электрической машины с электромагнитным возбуждением.The objective of the present invention is the optimal choice of the number of pronounced pole of the armature when performing concentrated on the poles of the armature of the m-phase coil winding and the number of pairs of poles of the inductor when performing the inductor explicitly, carrying the opposite pole p-period coil excitation of an electric machine with electromagnetic excitation.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение применения электрической машины с электромагнитным возбуждением, обладающей высокой технологичностью, надежностью, ремонтопригодностью. С этой целью якорь выполняется с m-фазной сосредоточенной на полюсах якоря катушечной обмоткой и с возможностью применения каркасных катушек, возбуждение индуктора осуществляется при помощи обмотки возбуждения при питании ее постоянным (выпрямленным) током через контактные кольца и щетки.The technical result of the present invention is the expansion of the use of an electric machine with electromagnetic excitation, which has high adaptability, reliability, maintainability. For this purpose, the armature is carried out with an m-phase coil winding concentrated at the poles of the armature and with the possibility of using frame coils, the inductor is excited by the excitation winding when it is supplied with direct (rectified) current through contact rings and brushes.

При применении электрической машины с электромагнитным возбуждением в качестве синхронного двигателя питание обмотки якоря осуществляется:When using an electric machine with electromagnetic excitation as a synchronous motor, the armature winding is powered by:

- от m-фазного источника переменного напряжения постоянной частоты,- from an m-phase source of alternating voltage of constant frequency,

- от m-фазного источника переменного напряжения регулируемой частоты,- from an m-phase variable voltage source of adjustable frequency,

- от источника постоянного напряжения посредством управляемого инвертора, подающего синусоидальное напряжение на фазы обмотки якоря в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.- from a constant voltage source by means of a controlled inverter supplying a sinusoidal voltage to the phases of the armature winding, depending on the readings of the rotor angular position sensor to achieve maximum torque.

При применении электрической машины с электромагнитным возбуждением в качестве двигателя постоянного тока питание обмотки якоря осуществляется прямоугольными импульсами напряжения от m-фазного электронного коммутатора по определенному алгоритму в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.When using an electric machine with electromagnetic excitation as a direct current motor, the armature winding is supplied with rectangular voltage pulses from the m-phase electronic switch according to a certain algorithm, depending on the readings of the rotor angular position sensor to achieve maximum torque.

Обмотка возбуждения индуктора может подключаться через контактные кольца и щетки к независимому источнику постоянного (выпрямленного) напряжения или к выходу диодного m-фазного моста А.Н.Ларионова, входные концы которого подключены к выходным концам фаз m-фазной обмотки якоря.The inductor excitation winding can be connected through contact rings and brushes to an independent source of constant (rectified) voltage or to the output of the diode m-phase bridge of A.N. Larionov, the input ends of which are connected to the output ends of the phases of the m-phase armature winding.

Электрическая машина с электромагнитным возбуждением может работать в качестве синхронного m-фазного генератора синусоидальной ЭДС и в качестве синхронного m-фазного генератора ЭДС прямоугольной формы.An electric machine with electromagnetic excitation can operate as a synchronous m-phase generator of a sinusoidal EMF and as a synchronous m-phase generator of a rectangular EMF.

В настоящем изобретении магнитный поток возбуждения создается разноименнополюсной p-периодной катушечной обмоткой возбуждения явнополюсного индуктора, а m-фазная катушечная обмотка якоря размещена на полюсах сердечника якоря. Индуктор является ротором, а якорь - статором. Возможны исполнения электрической машины с электромагнитным возбуждением с внешним якорем и внутренним индуктором, с внутренним якорем и внешним индуктором.In the present invention, the magnetic flux of the excitation is created by the opposite pole p-period coil winding of the explicit pole inductor, and the m-phase coil winding of the armature is located at the poles of the core of the armature. The inductor is the rotor, and the anchor is the stator. Execution of an electric machine with electromagnetic excitation with an external armature and an internal inductor, with an internal armature and an external inductor.

Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид электрической машины с электромагнитным возбуждением с внутренним индуктором и внешним якорем, фиг.2÷10 - примеры реализации изобретения в виде поперечных сечений сердечников якоря и активного индуктора электрической машины с электромагнитным возбуждением, схем соединения катушек m-фазных обмоток якоря и включение обмоток якоря на источники напряжений с различным числом фаз и диаграмм токов якоря (МДС).The invention is illustrated by the drawings: figure 1 - General view of an electric machine with electromagnetic excitation with an internal inductor and an external armature, figure 2 ÷ 10 - examples of the invention in the form of cross sections of the cores of the armature and the active inductor of an electric machine with electromagnetic excitation, coil connection schemes m-phase armature windings and the inclusion of armature windings on voltage sources with a different number of phases and diagrams of armature currents (MDS).

В соответствии с настоящим изобретением для получения наилучших энергетических показателей электрической машины с электромагнитным возбуждением между числом полюсов якоря Z1, числом пар полюсов индуктора р и числом фаз обмотки якоря m=3, 4, 5, 6… установлена связь (1):In accordance with the present invention, in order to obtain the best energy performance of an electric machine with electromagnetic excitation between the number of poles of the armature Z 1 , the number of pairs of poles of the inductor p and the number of phases of the armature winding m = 3, 4, 5, 6 ... the relationship (1) is established:

Figure 00000001
Figure 00000001

Для получения максимального удельного момента на валу электрической машины с электромагнитным возбуждением число полюсов якоря Z1, число пар полюсов индуктора р, число фаз обмотки якоря m, число модулей с связаны равенствами (2) и (3):To obtain the maximum specific moment on the shaft of an electric machine with electromagnetic excitation, the number of poles of the armature Z 1 , the number of pairs of poles of the inductor p, the number of phases of the armature winding m, the number of modules with are connected by equalities (2) and (3):

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где m=3, 4, 5, 6…, с=1, 2, 3, 4 … Модулем электрической машины с электромагнитным возбуждением является соотношение полюсов якоря и пар полюсов индуктора «элементарной машины» в составе электрической машины с электромагнитным возбуждением. Модуль представляет собой неделимую дробь и определяется соотношением МZ=m/(m-1). Число модулей может быть не менее одного и определяется равенством с=Z1-p.where m = 3, 4, 5, 6 ..., c = 1, 2, 3, 4 ... The module of an electric machine with electromagnetic excitation is the ratio of the poles of the armature and the pairs of poles of the inductor of the "elementary machine" as part of an electric machine with electromagnetic excitation. The module is an indivisible fraction and is determined by the ratio M Z = m / (m-1). The number of modules can be at least one and is determined by the equality c = Z 1 -p.

Катушки обмотки в фазе якоря должны быть соединены между собой таким образом (согласно или встречно), чтобы векторы наведенных в них ЭДС, геометрически складываясь, образовывали максимальную суммарную ЭДС фазы якоря электрической машины с электромагнитным возбуждением.The winding coils in the phase of the armature must be interconnected in such a way (according to or opposite) that the vectors of the induced EMF, geometrically folding, form the maximum total EMF of the armature phase of an electric machine with electromagnetic excitation.

Катушки обмотки фазы якоря разных модулей могут быть соединены между собой последовательно, параллельно, а при с=4, 6, 8, 10 … - последовательно-параллельно, т.е. смешанно.The winding coils of the armature phase of different modules can be interconnected in series, in parallel, and with c = 4, 6, 8, 10 ... in series and in parallel, i.e. mixed.

На фиг.2÷10 представлены примеры реализации изобретения в соответствии с формулами (2) и (3) в виде поперечных сечений сердечников якоря и активного индуктора электрической машины с электромагнитным возбуждением, схем соединения катушек m-фазных обмоток якоря при включении обмоток якоря на источники напряжений с различным числом фаз и диаграмм токов (МДС). Соответствие фигур чертежей поперечных сечений сердечников якоря и активного индуктора и фигур схем соединения катушек m-фазных обмоток якоря поясняется в таблице. Буква m в таблице обозначает количество фаз обмотки якоря электрической машины с электромагнитным возбуждением, а mист - количество фаз источника напряжения. Положение сердечника активного индуктора относительно сердечника якоря на фигуре в двигательном режиме соответствует моменту времени, при котором показано положение векторов токов на соответствующей фигуре схемы соединения катушек m-фазной обмотки якоря (таблица).Figure 2 ÷ 10 presents examples of the invention in accordance with formulas (2) and (3) in the form of cross sections of the cores of the armature and the active inductor of an electric machine with electromagnetic excitation, connection schemes of the coils of the m-phase armature windings when the armature windings are turned on voltages with a different number of phases and current diagrams (MDS). The correspondence of the figures of the drawings of the cross sections of the cores of the armature and the active inductor and the figures of the connection schemes of the coils of the m-phase armature windings is explained in the table. The letter m in the table refers to the number of phases of the armature winding of an electric machine with electromagnetic excitation, and m ist - the number of phases of the voltage source. The position of the core of the active inductor relative to the core of the armature in the figure in motor mode corresponds to a point in time at which the position of the current vectors on the corresponding figure of the connection diagram of the coils of the m-phase armature winding is shown (table).

Соответствие фигур чертежей поперечных сечений сердечников якоря и активного индуктора и фигур схем соединения катушек m-фазных обмоток якоряThe correspondence of the figures of the drawings of the cross sections of the cores of the armature and the active inductor and the figures of the connection schemes of the coils of the m-phase armature ФигураFigure mm Z1 Z 1 рR сfrom mист m east чертежа поперечного сеченияcross sectional drawing схемы обмотки и диаграмма токов (мдс)winding circuits and current diagram (mds) 22 33 33 15fifteen 1010 55 33 4four 55 4four 1616 1212 4four 4four 66 77 55 15fifteen 1212 33 55 88 99 66 1212 1010 22 66 88 1010 66 1212 1010 22 33

На фиг.3 представлена схема соединений катушек 3-фазной обмотки якоря с подключением на 3-фазный источник напряжения.Figure 3 presents the connection diagram of the coils of a 3-phase armature winding with a connection to a 3-phase voltage source.

На фиг.5 представлена схема соединений катушек 4-фазной обмотки якоря с подключением на 4-фазный источник напряжения.Figure 5 presents the connection diagram of the coils of the 4-phase armature winding with connection to a 4-phase voltage source.

На фиг.7 представлена схема соединений катушек 5-фазной обмотки якоря с подключением на 5-фазный источник напряжения.Figure 7 presents the connection diagram of the coils of the 5-phase armature winding with connection to a 5-phase voltage source.

На фиг.9 представлена схема соединений катушек 6-фазной обмотки якоря с подключением на 6-фазный источник напряжения.Figure 9 presents the connection diagram of the coils of the 6-phase armature winding with a connection to a 6-phase voltage source.

На фиг.10 представлена схема соединений катушек 6-фазной обмотки якоря с подключением на 3-фазный источник напряжения.Figure 10 presents the connection diagram of the coils of the 6-phase armature winding with a connection to a 3-phase voltage source.

Рассмотрим конструкцию электрической машины с электромагнитным возбуждением с внешним якорем и внутренним индуктором (фиг.1, фиг.2). Перемагничиваемый с высокой частотой сердечник 1 якоря выполнен шихтованным из электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью и запрессован в корпусе 2, выполненном из стали или из сплава алюминия. На каждом из полюсов 10 якоря размещена катушечная обмотка 3 якоря. Катушки обмотки 3 якоря выполняются из обмоточного медного провода или медной обмоточной шины и могут наматываться на намоточных станках непосредственно и затем изолироваться либо наматываться на каркасы, выполненные из изоляционных материалов. Индуктор при помощи подшипников 4, вала 5 и подшипниковых щитов 6 позиционирован относительно якоря. Вал 5 выполнен из стали. Активная часть индуктора состоит из шихтованного из электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью пакета 14 с полюсами 7, втулки 8, выполненной из материала с высокой магнитной проницаемостью, катушечной обмотки возбуждения 9 индуктора, изоляционной неэлектропроводной втулки 11, контактных колец 12 и щеточно-пружинного узла со щетками 13. С целью повышения технологичности выполнения обмоточных работ полюса 7 индуктора можно выполнять отъемными из материала с высокой магнитной проницаемостью и крепить их непосредственно к втулке 8. На каждом из полюсов 7 индуктора размещена катушечная обмотка возбуждения 9 индуктора, которая соединена с контактными кольцами 12. При помощи щеточно-пружинного узла к контактным кольцам 12 прилегают графитовые или медно-графитовые щетки 13, образуя скользящий контакт. Щетки 13 через соединительные провода подключаются к источнику постоянного (выпрямленного) напряжения. Катушечная обмотка возбуждения 9 индуктора выполняется из обмоточного медного провода или медной обмоточной шины. Контактные кольца 12 выполняются из меди. Магнитный поток активного индуктора (фиг.1, фиг.2) выходит из полюсов 7 индуктора с полярностью «N», пронизывает воздушный зазор между индуктором и якорем, проходит через полюса якоря, ярмо якоря, вновь через полюса якоря, пронизывает воздушный зазор между индуктором и якорем, входит в полюса 7 индуктора с полярностью «S» и замыкается через ярмо индуктора и магнитопровод 8.Consider the design of an electric machine with electromagnetic excitation with an external armature and an internal inductor (figure 1, figure 2). The core 1 of the anchor remagnetized with a high frequency is made of batch made of electrical steel with high magnetic permeability and is pressed into the casing 2 made of steel or aluminum alloy. On each of the poles of the 10 anchor placed coil winding 3 anchors. The winding coils of 3 anchors are made of a winding copper wire or copper winding bus and can be wound directly on winding machines and then insulated or wound on frames made of insulating materials. The inductor using bearings 4, shaft 5 and bearing shields 6 is positioned relative to the armature. The shaft 5 is made of steel. The active part of the inductor consists of a package 14 made of electrical steel with high magnetic permeability with poles 7, a sleeve 8 made of a material with high magnetic permeability, an excitation coil 9 of the inductor, an insulating non-conductive sleeve 11, slip rings 12 and a spring-brush assembly with brushes 13. In order to improve the manufacturability of the winding work, the pole 7 of the inductor can be detachable from a material with high magnetic permeability and fasten them directly to the gate box 8. At each of the poles 7 of the inductor there is a coil winding 9 of the inductor, which is connected to the slip rings 12. Using a brush-spring assembly, graphite or copper-graphite brushes 13 are attached to the slip rings 12, forming a sliding contact. Brushes 13 through connecting wires are connected to a source of constant (rectified) voltage. The coil winding 9 of the inductor is made of a winding copper wire or copper winding bus. The slip rings 12 are made of copper. The magnetic flux of the active inductor (Fig. 1, Fig. 2) emerges from the poles of the inductor with polarity "N", penetrates the air gap between the inductor and the armature, passes through the poles of the armature, the yoke of the armature, again through the poles of the armature, penetrates the air gap between the inductor and an anchor, enters the pole 7 of the inductor with the polarity "S" and closes through the yoke of the inductor and the magnetic circuit 8.

Электрическая машина с электромагнитным возбуждением может работать в двигательном и генераторном режимах.An electric machine with electromagnetic excitation can operate in motor and generator modes.

Рассмотрим двигательный режим (фиг.1, фиг.2). На фазы обмотки 3 якоря из внешней цепи - цепи питания - непосредственно подают переменное напряжение, по обмотке протекает переменный ток, наводящий переменную во времени МДС якоря. На фиг.3, 5, 7, 9, 10 представлены векторные диаграммы токов 15 для соответствующих многофазных обмоток якоря, представленных на этих же фигурах. Симметричные многофазные напряжения, поданные на зажимы этих обмоток якоря, изменяются во времени, и векторы токов 15 поворачиваются в осях координат xy. Рассмотрим момент времени, когда токи проецируются на ось ординат. Катушки обмотки 3 якоря названы буквой, обозначающей принадлежность к соответствующей фазе, и цифрой, обозначающей номер полюса 10 сердечника 1 якоря. Например, катушка СЗ - катушка фазы С, расположенная на третьем полюсе 10 сердечника 1 якоря. На фиг.3, 5, 7, 9, 10 обозначены направления токов в катушках обмотки 3 якоря в соответствии с проекцией векторов токов на ось у. При этом полюса 10 якоря, на которых расположены катушки обмотки 3 якоря, образуют южные полюса «S» и северные полюса «N» якоря. Вследствие взаимодействия переменной МДС якоря с постоянной МДС индуктора, созданной постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения 9 индуктора, к ротору приложен вращающий момент, т.е. при изменении питающих напряжений, поданных на обмотку 3 якоря с частотой f (Гц), ротор вращается с синхронной частотой вращения n=60·f/р (об/мин). Направление вращения ротора на фигурах показано стрелкой с буквой «n».Consider the motor mode (figure 1, figure 2). An alternating voltage is directly applied to the winding phases of the 3 armature from the external circuit — the supply circuit — and an alternating current flows through the winding, inducing the time-varying MDS armature. Figure 3, 5, 7, 9, 10 presents vector diagrams of currents 15 for the corresponding multiphase armature windings presented in the same figures. Symmetric multiphase voltages applied to the clamps of these armature windings change in time, and the current vectors 15 rotate in the xy coordinate axes. Consider the point in time when currents are projected onto the ordinate axis. The coils of the winding 3 of the armature are called a letter denoting belonging to the corresponding phase, and a number denoting the number of pole 10 of the core 1 of the armature. For example, the SZ coil is a phase C coil located at the third pole 10 of the core 1 of the armature. Figure 3, 5, 7, 9, 10 indicate the direction of the currents in the coils of the winding 3 of the armature in accordance with the projection of the current vectors on the y axis. In this case, the pole 10 of the armature, on which the coils of the winding 3 of the armature are located, form the south pole “S” and the north pole “N” of the armature. Due to the interaction of the variable MDS of the armature with the constant of the MDS of the inductor created by the direct current flowing through the excitation winding 9 of the inductor, a torque is applied to the rotor, i.e. when changing the supply voltage applied to the winding 3 of the armature with a frequency f (Hz), the rotor rotates with a synchronous speed n = 60 · f / p (r / min). The direction of rotation of the rotor in the figures shown by an arrow with the letter "n".

Рассмотрим генераторный режим (фиг.1). При вращении ротора сторонним источником момента с частотой вращения n магнитный поток активного индуктора, пронизывая воздушный зазор и полюса 10 якоря то со стороны индуктора, то со стороны якоря, создает в полюсах 10 якоря переменный магнитный поток, наводящий в катушках обмотки 3 якоря переменную ЭДС. Если внешняя цепь - цепь нагрузки - замкнута, то по обмотке 3 якоря протекает ток, электрическая мощность отдается потребителю.Consider the generator mode (figure 1). When the rotor rotates with a third-party source of torque with a rotation frequency n, the magnetic flux of the active inductor, penetrating the air gap and the armature poles 10 from the inductor side or from the armature side, creates an alternating magnetic flux in the armature poles 10, inducing a variable EMF in the coils of the armature 3. If the external circuit - the load circuit - is closed, then current flows through the armature winding 3, the electric power is given to the consumer.

Фазы обмотки якоря могут быть соединены в звезду, а также в многоугольник. Катушки обмотки фазы якоря разных модулей могут быть соединены между собой последовательно, параллельно, а при с=4, 6, 8, 10 … - последовательно-параллельно, т.е. смешанно.The phases of the armature winding can be connected into a star, as well as into a polygon. The winding coils of the armature phase of different modules can be interconnected in series, in parallel, and with c = 4, 6, 8, 10 ... in series and in parallel, i.e. mixed.

Claims (16)

1. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением, содержащая статор с обмоткой якоря и активный ротор с чередующейся полярностью полюсов, отличающаяся тем, что сердечник якоря выполнен шихтованным с явно выраженными полюсами, на полюсах якоря расположена катушечная m-фазная обмотка якоря, индуктор выполнен с явно выраженными полюсами, на полюсах индуктора расположена разноименнополюсная p-периодная катушечная обмотка возбуждения, при этом между числом полюсов якоря Z1, числом пар полюсов индуктора р, числом фаз обмотки якоря
m=3, 4, 5, 6 … установлена связь:
Figure 00000004
.
1. An electric machine with electromagnetic excitation, comprising a stator with armature winding and an active rotor with alternating polarity of poles, characterized in that the core of the armature is lined with distinct poles, at the poles of the armature there is a coil m-phase armature winding, the inductor is made with distinct poles, on the poles of the inductor is located opposite pole p-period coil excitation, while between the number of poles of the armature Z 1 , the number of pairs of poles of the inductor p, the number of phases of the armature winding
m = 3, 4, 5, 6 ... communication is established:
Figure 00000004
.
2. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.1, отличающаяся тем, что число полюсов якоря Z1=m·с, число пар полюсов индуктора р=(m-1)·с, где c=1, 2, 3, 4 … - число модулей в составе электрической машины с электромагнитным возбуждением.2. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 1, characterized in that the number of poles of the armature Z 1 = m · s, the number of pairs of poles of the inductor p = (m-1) · s, where c = 1, 2, 3, 4 ... is the number of modules in an electric machine with electromagnetic excitation. 3. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что якорь расположен снаружи, индуктор - внутри.3. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that the armature is located outside, the inductor inside. 4. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что индуктор расположен снаружи, якорь - внутри.4. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that the inductor is located outside, the armature inside. 5. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя, питание обмотки якоря осуществляется от m-фазного источника переменного напряжения постоянной частоты.5. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that when it is used as a synchronous motor, the armature winding is supplied from an m-phase source of alternating voltage of constant frequency. 6. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя, питание обмотки якоря осуществляется от m-фазного источника переменного напряжения регулируемой частоты.6. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that when it is used as a synchronous motor, the armature winding is supplied from an m-phase variable voltage source of variable frequency. 7. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя, питание обмотки якоря осуществляется от источника постоянного напряжения посредством управляемого инвертора, подающего синусоидальное напряжение на фазы обмотки якоря в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.7. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that when it is used as a synchronous motor, the armature winding is supplied from a constant voltage source by means of a controlled inverter supplying a sinusoidal voltage to the armature winding phases depending on the readings of the angle position sensor rotor to achieve maximum torque. 8. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве двигателя постоянного тока питание обмотки якоря осуществляется прямоугольными импульсами напряжения от электронного коммутатора по определенному алгоритму в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.8. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that when it is used as a direct current motor, the armature winding is supplied with rectangular voltage pulses from the electronic switch according to a certain algorithm depending on the readings of the rotor angular position sensor to achieve maximum torque . 9. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по любому из пп.5-8, отличающаяся тем, что питание обмотки возбуждения индуктора осуществляется от независимого источника постоянного напряжения.9. An electric machine with electromagnetic excitation according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the excitation winding of the inductor is powered from an independent source of constant voltage. 10. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по любому из пп.5-8, отличающаяся тем, что питание обмотки возбуждения индуктора осуществляется через m-фазный мост А.Н.Ларионова непосредственно от m-фазной обмотки якоря.10. An electric machine with electromagnetic excitation according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the excitation winding of the inductor is supplied via the A. N. Larionov m-phase bridge directly from the m-phase armature winding. 11. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при с>1 катушки обмотки якоря разных модулей одной и той же фазы соединены последовательно.11. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that for c> 1 the winding coils of the armature of different modules of the same phase are connected in series. 12. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при с>1 катушки обмотки якоря разных модулей одной и той же фазы соединены параллельно.12. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that for c> 1 the winding coils of the armature of different modules of the same phase are connected in parallel. 13. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что при с=4, 6, 8, 10 … катушки обмотки якоря разных модулей одной и той же фазы соединены последовательно-параллельно (смешанно).13. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that at c = 4, 6, 8, 10 ... the armature winding coils of different modules of the same phase are connected in series-parallel (mixed). 14. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что фазы обмотки якоря соединены в звезду.14. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that the phases of the armature winding are connected to a star. 15. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что фазы обмотки якоря соединены в многоугольник.15. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that the phases of the armature winding are connected in a polygon. 16. Электрическая машина с электромагнитным возбуждением по п.2, отличающаяся тем, что фазы обмотки якоря соединены в звезду через m-фазный мост А.Н. Ларионова и обмотку возбуждения индуктора. 16. An electric machine with electromagnetic excitation according to claim 2, characterized in that the phases of the armature winding are connected to a star via an A.N. m-phase bridge. Larionov and the field winding of the inductor.
RU2008149249/09A 2008-12-15 2008-12-15 Electrical machine with electromagnetic excitation RU2379814C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008149249/09A RU2379814C1 (en) 2008-12-15 2008-12-15 Electrical machine with electromagnetic excitation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008149249/09A RU2379814C1 (en) 2008-12-15 2008-12-15 Electrical machine with electromagnetic excitation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2379814C1 true RU2379814C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=42121004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008149249/09A RU2379814C1 (en) 2008-12-15 2008-12-15 Electrical machine with electromagnetic excitation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379814C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9653977B2 (en) 2012-05-22 2017-05-16 Wobben Properties Gmbh Synchronous generator of a gearless wind energy turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИВАНОВ-СМОЛЕНСКИЙ А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с.490-491. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9653977B2 (en) 2012-05-22 2017-05-16 Wobben Properties Gmbh Synchronous generator of a gearless wind energy turbine
RU2621061C2 (en) * 2012-05-22 2017-05-31 Воббен Пропертиз Гмбх Gearless synchronous generator of wind power unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150008777A1 (en) Synchronous electric machine
EP0570582A1 (en) Multiple-stator synchronous induction motor
RU2356154C1 (en) Electrical machine with double-pack inductor (versions)
RU2407135C2 (en) Contactless reducer electromagnetic machine
RU2379814C1 (en) Electrical machine with electromagnetic excitation
RU2414039C1 (en) Modular synchronous electric machine
RU2408972C1 (en) Electric drive with synchronous reluctance machine, and its control method
RU2143777C1 (en) Contactless permanent-magnet machine
RU2380814C1 (en) Contactless electromagnetic machine
RU2354032C1 (en) Contactless electromagnetic machine
RU2437200C1 (en) Non-contact reduction machine with axial excitation
RU2477917C1 (en) Electric reducer machine with polar gear inducer
RU2414793C1 (en) Non-contact modular magnetoelectric machine
RU2478250C1 (en) Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
RU2414791C1 (en) Modular electrical machine
RU2392723C1 (en) Contactless reductor magnetoelectric machine with pole geared inductor
RU2414790C1 (en) Synchronous electric machine with modulated magnetomotive force of armature
WO2009051515A1 (en) Synchronous electrical machine
RU2414040C1 (en) Non-contact synchronous magnetic electric machine with modulated magnetomotive force of armature
RU2416858C1 (en) Electric reduction machine with salient-pole armature
RU2414792C1 (en) Non-contact magnetic electric machine with modulated magnetomotive force of armature
RU52537U1 (en) CONTACTLESS DC GENERATOR
RU2414789C1 (en) Electric machine with modulated magnetomotive force of armature
CN112136269A (en) Brushless self-excitation synchronous field winding machine
RU2414794C1 (en) Non-contact modular synchronous magnetoelectric machine

Legal Events

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

Effective date: 20111216