RU2382476C1 - Dc electric motor with hollow rotor - Google Patents

Dc electric motor with hollow rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2382476C1
RU2382476C1 RU2008145941/09A RU2008145941A RU2382476C1 RU 2382476 C1 RU2382476 C1 RU 2382476C1 RU 2008145941/09 A RU2008145941/09 A RU 2008145941/09A RU 2008145941 A RU2008145941 A RU 2008145941A RU 2382476 C1 RU2382476 C1 RU 2382476C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric motor
rotor
electric
winding
stator
Prior art date
Application number
RU2008145941/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Витальевич Толмачев (RU)
Андрей Витальевич ТОЛМАЧЕВ
Анатолий Валерьевич Жуков (RU)
Анатолий Валерьевич ЖУКОВ
Михаил Альбертович Кустовинов (RU)
Михаил Альбертович КУСТОВИНОВ
Владимир Кузьмич Ковалев (RU)
Владимир Кузьмич Ковалев
Константин Алексеевич Бабуров (RU)
Константин Алексеевич БАБУРОВ
Original Assignee
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ХОЛДИНГ "Энергия"
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 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ХОЛДИНГ "Энергия" filed Critical ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ХОЛДИНГ "Энергия"
Priority to RU2008145941/09A priority Critical patent/RU2382476C1/en
Priority to PCT/RU2009/000561 priority patent/WO2010059076A2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382476C1 publication Critical patent/RU2382476C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/26—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating armatures and stationary magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is related to the field of electric engineering, in particular to contactless DC electric motors and may be used in electric drive, where it is necessary to combine properties of contactless DC electric motor with hollow rotor specific for commutator electric motors. In proposed DC electric motor, comprising hollow nonmagnetic rotor with anchor winding, magnetic system on the basis of one or several permanent magnets, according to this invention, rotor comprises electronic commutator with internal rectifier, which is fixed on electric motor shaft, connected with anchor winding supplied with AC voltage from secondary winding of rotary transformer, installed on shaft of electric motor, besides primary winding of rotary transformer is installed on electric motor stator and is intended for connection to external source of power supply via frequency converter.
EFFECT: provision of high resource with high performance and efficiency factor.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к бесконтактным электродвигателям постоянного тока и может применяться в электроприводе, где необходимы сочетания качеств бесконтактного электродвигателя постоянного тока, а именно высокий ресурс, с высоким быстродействием и к.п.д., характерным для коллекторных электродвигателей с полым ротором.The invention relates to non-contact direct current electric motors and can be used in an electric drive, where a combination of the qualities of a non-contact direct current electric motor is required, namely, a high resource, with high speed and efficiency, characteristic of hollow-rotor electric motors.

Широко известны электродвигатели постоянного тока, описанные в следующих источниках: технический справочник под ред. Э.А.Лодочникова и Ф.М.Юферова «Микродвигатели для систем автоматики», 1969, В.И.Долидзе, М.Л.Дорохин «Электродвигатели постоянного тока в радиоэлектронных устройствах», М., Советское радио, 1973 г., Г.Штелтинг, А.Байссе «Электрические микромашины », М., Энергоатомиздат, 1991 г., В.Т.Кафтанатий, М.А.Кустовинов «Состояние и перспективы развития и экспериментального исследования прецизионных магнитоэлектрических электродвигателей постоянного тока малой мощности», под редакцией И.П.Копылова и Б.К.Клокова «Справочник по электрическим машинам», т.2 (раздел 14, глава 14.1) М., Энероатомиздат, 1989 г.Widely known DC electric motors, described in the following sources: technical reference book, ed. E.A. Lodochnikova and F.M. Yuferova "Micromotors for automation systems", 1969, V.I.Dolidze, M.L.Dorokhin "DC motors in electronic devices", M., Soviet radio, 1973, G. Stelting, A. Baysse “Electric micromachines”, M., Energoatomizdat, 1991, V.T. Kaftanaty, M.A. Kustovinov “State and prospects of development and experimental study of precision low-power magnetoelectric direct current motors”, under edited by I.P. Kopylov and B.K. Klokov “Handbook of electric machines”, t.2 (section ate 14, chapter 14.1) M., Eneroatomizdat, 1989

Известен описанный в патенте №DE 1265277 бесколлекторный двигатель, у которого предусмотрены катушки статора вокруг ротора с постоянным магнитным полем, выполняющие функцию магнита переменной полярности и питающиеся от переменного напряжения, частота которого больше частоты вращения ротора, а также рабочие катушки ротора и выпрямительное устройство, включенное последовательно с ними и связанное жестко с ротором и создающее постоянный ток за счет напряжения вращения, индуцированного в рабочих катушках ротора, который при взаимодействии с постоянным полем статора создает вращающий момент, отличающийся тем, что управляющее средство представляет собой управляемые выпрямители, которые управляются постоянным по фазе переменным напряжением, передающимся бесконтактно от статора к ротору через разделительный трансформатор, частота которого равна частоте напряжения, подводимого к рабочим катушкам статора.A brushless motor described in patent No. DE 1265277 is known, in which a stator coil is provided around a rotor with a constant magnetic field, acting as a magnet of alternating polarity and powered by an alternating voltage, the frequency of which is greater than the rotor speed, as well as rotor working coils and a rectifier device included sequentially with them and connected rigidly with the rotor and creating a constant current due to the rotation voltage induced in the working coils of the rotor, which when interacting constant stator field generates a torque, wherein the control means is controlled rectifiers, which are controlled by the variable constant voltage phase contactlessly transmitted from the stator to the rotor through an isolating transformer, whose frequency is equal to the frequency of the voltage supplied to the working coil of the stator.

С целью изменения направления вращения переменное напряжение, подводимое к рабочим катушкам статора или передающим катушкам трансформатора, может изменяться по фазе на противоположное.In order to change the direction of rotation, the alternating voltage applied to the working coils of the stator or the transmitting coils of the transformer can be reversed in phase.

В качестве средства для переворота фазы применен делитель с включением на напряжения противоположной полярности.As a means for phase reversal, a divider is used with switching on the voltage of opposite polarity.

В электродвигателе по указанному патенту трансформатор обеспечивает коммутацию управляющих ключей. Такой электродвигатель имеет недостаточно высокий к.п.д.In the electric motor according to the specified patent, the transformer provides switching of control keys. Such an electric motor has an insufficiently high efficiency

Наиболее близким к описываемому, принятым за прототип, является электродвигатель постоянного тока, содержащий полый немагнитный ротор с якорной обмоткой, магнитную систему на основе одного или нескольких постоянных магнитов, щеточно-коллекторный узел, описанный в техническом справочнике под ред. Э.А.Лодочникова и Ф.М.Юферова «Микродвигатели для систем автоматики», 1969, стр.37.Closest to the described, adopted as a prototype, is a direct current electric motor containing a hollow non-magnetic rotor with an anchor winding, a magnetic system based on one or more permanent magnets, a brush-collector assembly described in the technical reference under the editorship of E.A. Lodochnikova and F.M. Yuferova "Micromotors for automation systems", 1969, p. 37.

Недостатками прототипа являются его низкая наработка и высокий уровень радиопомех.The disadvantages of the prototype are its low operating time and a high level of radio interference.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение ресурса электродвигателя, снижение уровня радиопомех из-за наличия щеточно-коллекторного узла.The problem to which the present invention is directed, is to increase the resource of the electric motor, reduce the level of radio noise due to the presence of the brush-collector assembly.

Поставленная задача решается тем, что в электродвигателе постоянного тока, содержащем полый немагнитный ротор с якорной обмоткой, магнитную систему на основе одного или нескольких постоянных магнитов, ротор включает электронный коммутатор с внутренним выпрямителем, закрепленный на валу электродвигателя, соединенный с якорной обмоткой, питающийся переменным напряжением от вторичной обмотки вращающегося трансформатора, установленной на валу электродвигателя, первичная обмотка которого установлена на статоре электродвигателя и предназначена для подключения к внешнему источнику питания через преобразователь частоты.The problem is solved in that in a DC motor containing a hollow non-magnetic rotor with an anchor winding, a magnetic system based on one or more permanent magnets, the rotor includes an electronic switch with an internal rectifier, mounted on the motor shaft, connected to the anchor winding, powered by alternating voltage from the secondary winding of a rotating transformer mounted on an electric motor shaft, the primary winding of which is mounted on an electric motor stator and before Classifi- cation for connection to an external power source via a frequency converter.

Предусмотрено, что он содержит датчик положения ротора, выполненный в виде магнитоуправляемых микросхем, установленных на поверхности вращающегося коммутатора, перпендикулярной оси вращения, в зоне магнитного потока постоянного магнита.It is envisaged that it contains a rotor position sensor made in the form of magnetically controlled microcircuits mounted on the surface of a rotating commutator perpendicular to the axis of rotation in the zone of the magnetic flux of a permanent magnet.

Предусмотрено также, что преобразователь частоты выполнен тороидальной формы и конструктивно объединен со статором вращающегося трансформатора.It is also envisaged that the frequency converter is made in a toroidal shape and is structurally combined with a stator of a rotating transformer.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема электродвигателя постоянного тока с полым ротором и встроенным коммутатором, на фиг.2 - функциональная схема электродвигателя постоянного тока с полым ротором и встроенным коммутатором.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 is a schematic diagram of a DC motor with a hollow rotor and an integrated switch, and Fig. 2 is a functional diagram of a DC motor with a hollow rotor and an integrated switch.

Описываемое устройство содержит полый немагнитный ротор 1 с якорной обмоткой 2, магнитную систему на основе одного или нескольких постоянных магнитов 3, электронный коммутатор 4 с внутренним выпрямителем 5, закрепленный на валу 6 электродвигателя. Вторичная обмотка 7 вращающегося трансформатора 8 установлена на валу 6, статор 9 трансформатора установлен на статоре электродвигателя, а первичная обмотка 10 предназначена для подключения к внешнему источнику питания через преобразователь частоты 12.The described device comprises a hollow non-magnetic rotor 1 with an anchor winding 2, a magnetic system based on one or more permanent magnets 3, an electronic switch 4 with an internal rectifier 5, mounted on the shaft 6 of the electric motor. The secondary winding 7 of the rotating transformer 8 is mounted on the shaft 6, the stator 9 of the transformer is mounted on the stator of the electric motor, and the primary winding 10 is designed to be connected to an external power source through the frequency converter 12.

Датчик положения ротора 11 выполнен в виде магнитоуправляемых микросхем. Тороидальный преобразователь частоты 12 конструктивно объединен со статором вращающегося трансформатора 8. Тороидальная форма преобразователя частоты позволяет добиться его оптимального размещения в корпусе электродвигателя.The position sensor of the rotor 11 is made in the form of magnetically controlled microcircuits. The toroidal frequency converter 12 is structurally integrated with the stator of the rotary transformer 8. The toroidal shape of the frequency converter allows its optimal placement in the motor housing.

Устройство работает следующим образом. Преобразователь частоты 12 представляет собой генератор высокой частоты, питающийся от внешнего источника постоянного тока. Преобразователь частоты 12 питает повышенной частотой первичную обмотку 10 статора вращающегося трансформатора 8. Вращающийся трансформатор 8 передает энергию постоянного тока от внешнего источника питания к полому ротору 1.The device operates as follows. The frequency converter 12 is a high frequency generator, powered by an external DC source. The frequency converter 12 feeds with increased frequency the primary winding 10 of the stator of the rotary transformer 8. The rotary transformer 8 transmits direct current energy from an external power source to the hollow rotor 1.

Далее напряжение со вторичной обмотки 7 ротора 1 вращающегося трансформатора 8 подается на преобразователь частоты 12, постоянное напряжение с которого подается на вращающийся электронный коммутатор 4.Next, the voltage from the secondary winding 7 of the rotor 1 of the rotating transformer 8 is supplied to the frequency converter 12, a constant voltage from which is supplied to the rotating electronic switch 4.

Электронный коммутатор 4 с датчиком 11 положения ротора организует коммутацию обмоток электродвигателя постоянного тока по стандартной мостовой схеме бесконтактного электродвигателя постоянного тока.The electronic switch 4 with the sensor 11 of the rotor position organizes the switching of the windings of the DC motor according to the standard bridge circuit of a contactless DC motor.

Конструктивное совмещение преобразователя частоты 12 со статором 9 вращающегося трансформатора 8 позволяет достигнуть низкого уровня помех и обеспечить питание электродвигателя постоянного тока по двухпроводной линии.The structural combination of the frequency converter 12 with the stator 9 of the rotating transformer 8 allows to achieve a low level of interference and to provide power to the DC motor via a two-wire line.

Применение вращающегося коммутатора 4 позволяет получить электродвигатель постоянного тока с полым ротором, сочетающий в себе лучшие качества известных бесконтактных электродвигателей постоянного тока и коллекторных электродвигателей с полым ротором.The use of a rotating switch 4 allows you to get a DC motor with a hollow rotor, combining the best qualities of the known contactless DC motors and commutator motors with a hollow rotor.

Claims (3)

1. Электродвигатель постоянного тока, содержащий полый немагнитный ротор с якорной обмоткой, магнитную систему на основе одного или нескольких постоянных магнитов, отличающийся тем, что ротор включает электронный коммутатор с внутренним выпрямителем, закрепленный на валу электродвигателя, соединенный с якорной обмоткой, питающийся переменным напряжением от вторичной обмотки вращающегося трансформатора, установленной на валу электродвигателя, первичная обмотка которого установлена на статоре электродвигателя, и предназначена для подключения к внешнему источнику питания через преобразователь частоты.1. A DC motor containing a hollow non-magnetic rotor with an anchor winding, a magnetic system based on one or more permanent magnets, characterized in that the rotor includes an electronic switch with an internal rectifier, mounted on the motor shaft, connected to the anchor winding, powered by an alternating voltage from the secondary winding of a rotating transformer mounted on a motor shaft, the primary winding of which is mounted on a motor stator, and is designed to Connections to an external power source via a frequency converter. 2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит датчик положения ротора, выполненный в виде магнитоуправляемых микросхем, установленных на поверхности вращающегося коммутатора, перпендикулярной оси вращения, в зоне магнитного потока постоянного магнита.2. The electric motor according to claim 1, characterized in that it comprises a rotor position sensor made in the form of magnetically controlled microcircuits mounted on the surface of a rotating commutator perpendicular to the axis of rotation in the zone of the magnetic flux of a permanent magnet. 3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь частоты выполнен тороидальной формы и конструктивно объединен со статором вращающегося трансформатора. 3. The electric motor according to claim 1, characterized in that the frequency converter is made of a toroidal shape and is structurally combined with a stator of a rotating transformer.
RU2008145941/09A 2008-11-20 2008-11-20 Dc electric motor with hollow rotor RU2382476C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145941/09A RU2382476C1 (en) 2008-11-20 2008-11-20 Dc electric motor with hollow rotor
PCT/RU2009/000561 WO2010059076A2 (en) 2008-11-20 2009-10-19 Direct current electric motor with a hollow rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145941/09A RU2382476C1 (en) 2008-11-20 2008-11-20 Dc electric motor with hollow rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2382476C1 true RU2382476C1 (en) 2010-02-20

Family

ID=42127228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008145941/09A RU2382476C1 (en) 2008-11-20 2008-11-20 Dc electric motor with hollow rotor

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2382476C1 (en)
WO (1) WO2010059076A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213868U1 (en) * 2022-07-19 2022-10-04 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Variable AC drive with dual zone control for synchronous motor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH648963A5 (en) * 1978-11-08 1985-04-15 Faulhaber Fritz DC CURRENT MOTOR WITH IRON-FREE ANCHOR.
US4612486A (en) * 1985-04-19 1986-09-16 Itsuki Ban Semiconductor electric motor having a rotary transformer to excite a rotor
US6864648B1 (en) * 2002-02-08 2005-03-08 Powersci, Inc Vector flux machine
US7042122B1 (en) * 2002-08-02 2006-05-09 James Dufala Electric motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОПЫЛОВ И.П., КЛОКОВ Б.К. Справочник по электрическим машинам. - М.: Энергоатомиздат, 1989, т.2, раздел 14, глава 14.1. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213868U1 (en) * 2022-07-19 2022-10-04 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Variable AC drive with dual zone control for synchronous motor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010059076A3 (en) 2010-12-02
WO2010059076A2 (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111049288B (en) Surrounding type winding magnetic flux modulation stator structure
RU2698102C2 (en) Synchronous machine with common stage of excitation device for motor/generator
CN111181262B (en) Stator structure using built-in magnetic flux modulation ring of winding
JP2007221995A (en) Motor generator
CN110994821B (en) Magnetic flux modulation stator structure using axial sectional type hysteresis loop
EP2528207A1 (en) Brushless electric machine
KR100442122B1 (en) Brushless generator with permanent magnet
US20150155761A1 (en) Electronically Commutated Electromagnetic Apparatus
WO2021025547A1 (en) Bayaliev universal generator/motor
RU2407135C2 (en) Contactless reducer electromagnetic machine
RU2356154C1 (en) Electrical machine with double-pack inductor (versions)
RU2382476C1 (en) Dc electric motor with hollow rotor
RU2392724C1 (en) Single-phased electric generator
WO2009072623A1 (en) Generator
CN101841210B (en) Constant frequency and constant voltage sine-wave power unit consisting of axle generator and inverter
KR20030039945A (en) Alternators Magnetic Circuit Using Revolving Current
RU2414039C1 (en) Modular synchronous electric machine
RU2380815C1 (en) Contactless dc motor
CN112787476A (en) Integrated direct-current induction hybrid excitation brushless motor based on alternating-pole rotor
KR200242142Y1 (en) DC Motor-Generator
RU2416858C1 (en) Electric reduction machine with salient-pole armature
RU2414793C1 (en) Non-contact modular magnetoelectric machine
RU2279173C2 (en) Inductor engine (variants)
RU2609524C1 (en) Multiphase motor-generator with magnetic rotor
RU195227U1 (en) CONTACTLESS DC GENERATOR

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20101118

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121121