RU2424611C1 - Noncontact electric motor - Google Patents
Noncontact electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424611C1 RU2424611C1 RU2010124808/07A RU2010124808A RU2424611C1 RU 2424611 C1 RU2424611 C1 RU 2424611C1 RU 2010124808/07 A RU2010124808/07 A RU 2010124808/07A RU 2010124808 A RU2010124808 A RU 2010124808A RU 2424611 C1 RU2424611 C1 RU 2424611C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- electric motor
- stator
- shaft
- bearings
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых элементов, и может быть использовано в высокоскоростных электродвигателях постоянного тока для малогабаритных электроприводов, например в приборостроении, стоматологической технике, электроинструменте при повышенных требованиях к энергетическим показателям и динамическим характеристикам при разгоне и торможении.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to electrical machines with non-contact switching, carried out using semiconductor elements, and can be used in high-speed DC motors for small electric drives, for example in instrumentation, dental technology, power tools with increased requirements for energy performance and dynamic acceleration and braking performance.
Известна электрическая машина для создания магнитного поля, представляющая собой отдельный блок, состоящий из полого цилиндра с фланцами на торцах, изготовленного из немагнитного материала, в сквозных в радиальном направлении пазах которого на внешней стороне, кольцеобразно, с определенным шагом закреплены сердечники, выполненные из магнитного материала, служащие магнитопроводом, в пространство между сердечниками укладывается обмотка, предотвращение выпадения обмотки обеспечивается прижимными планками, изготовленными из немагнитного материала, которые крепятся к торцевым фланцам. Устройство для преобразования одного вида энергии в другой состоит из двух роторов, причем один из роторов устанавливается внутри устройства для создания магнитного поля и взаимодействует с его внутренней частью, другой ротор охватывает наружную часть устройства для создания магнитного поля и взаимодействует с ней (описание к патенту RU 2360352 МПК H02K 16/02 (2006.01) H02K 1/16 (2006.01) H02K 17/00 (2006.01).A known electric machine for creating a magnetic field, which is a separate unit consisting of a hollow cylinder with flanges at the ends, made of non-magnetic material, in the radially through grooves of which on the outer side, cores made of magnetic material are fixed ring-like, with a certain step , serving as a magnetic circuit, a winding is placed in the space between the cores; prevention of falling out of the winding is provided by clamping strips made of non-magnetic material that is attached to the end flanges. A device for converting one type of energy into another consists of two rotors, one of the rotors being installed inside the device for creating a magnetic field and interacting with its internal part, the other rotor covering the external part of the device for creating a magnetic field and interacting with it (RU patent description 2360352 IPC H02K 16/02 (2006.01) H02K 1/16 (2006.01) H02K 17/00 (2006.01).
Наличие сердечников в известной конструкции создает дополнительные потери в стали, а также высшие гармоники магнитного поля. Цельнометаллический корпус, выполненный из немагнитного материала, обуславливает потери мощности от вихревых токов. Все это снижает КПД машины.The presence of cores in a known design creates additional losses in steel, as well as higher harmonics of the magnetic field. An all-metal casing made of non-magnetic material causes power loss from eddy currents. All this reduces the efficiency of the machine.
Кроме того, из-за большой разницы коэффициентов линейного расширения материала корпуса и подшипников неизбежно возникновение при сборке, а также в эксплуатации недопустимых зазоров или натягов. При этом происходят смещение осей подшипников, появление эксцентриситета между вращающимися и неподвижными частями. Появляются дополнительные механические потери в подшипниках и силы одностороннего магнитного притяжения. Такие явления приводят к снижению срока службы машины и совершенно недопустимы для высокоскоростных электродвигателей с повышенными массогабаритными требованиями.In addition, due to the large difference in the linear expansion coefficients of the housing material and bearings, the occurrence of unacceptable clearances or interference is inevitable during assembly. In this case, the axes of the bearings shift, the appearance of an eccentricity between the rotating and stationary parts. Additional mechanical losses in bearings and unilateral magnetic attraction forces appear. Such phenomena lead to a decrease in the service life of the machine and are completely unacceptable for high-speed electric motors with increased weight and size requirements.
Известна бесконтактная синхронная машина, включающая статор, представляющий собой неферромагнитный цилиндр, сформированный из медных обмоток беспазовой конструкции и залитых специальным составом с высокой теплопроводностью. Статор помещен между цилиндрическими поверхностями внутренней и наружной частей ротора, выполненного из ферромагнитного материала, и содержащего постоянные магниты, обращенные к статору и установленные на наружной части ротора. Ротор закреплен на валу в подшипниках, установленных в корпусе двигателя со стороны торцов (описание к патенту RU 2374743 H02K 21/12 (2006.01) H02K 21/22 (2006.01) H02K 16/02 (2006.01).A non-contact synchronous machine is known, including a stator, which is a non-ferromagnetic cylinder formed from copper windings of a baseless design and cast with a special composition with high thermal conductivity. The stator is placed between the cylindrical surfaces of the inner and outer parts of the rotor, made of ferromagnetic material, and containing permanent magnets facing the stator and mounted on the outer part of the rotor. The rotor is mounted on the shaft in bearings mounted in the motor housing from the ends (the description of patent RU 2374743 H02K 21/12 (2006.01) H02K 21/22 (2006.01) H02K 16/02 (2006.01).
В известном устройстве беспазовое выполнение статора устраняет проблему с потерями мощности в зубцах и потерями от высших гармоник магнитного поля.In the known device, the statorless execution of the stator eliminates the problem of power losses in the teeth and losses from higher harmonics of the magnetic field.
Существенными недостатками известного устройства являются сложность конструкции составного ротора, наличие внешнего корпуса, который дублирует функции статора и является дополнительным магнитопроводом; консольное крепление обмотки статора, которое требует для ее приклейки дополнительной центрирующей оправки; размещение подшипников вала в неметаллических втулках корпуса, снижающее точность позиционирования при сборке. Все эти факторы усложняют технологию изготовления электродвигателя, завышают его габариты и вес, усложняют эксплуатацию.Significant disadvantages of the known device are the complexity of the construction of the composite rotor, the presence of an external casing, which duplicates the functions of the stator and is an additional magnetic circuit; cantilever mounting of the stator winding, which requires an additional centering mandrel for gluing it; placement of shaft bearings in non-metallic bushings of the housing, which reduces positioning accuracy during assembly. All these factors complicate the technology of manufacturing an electric motor, overestimate its dimensions and weight, complicate operation.
Задача изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления, улучшение эксплутационных характеристик бесконтактного синхронного двигателя с одним статором и двумя роторами.The objective of the invention is to simplify the design and manufacturing technology, improve the operational characteristics of a non-contact synchronous motor with one stator and two rotors.
Техническим результатом изобретения являются повышение точности позиционирования оси ротора и надежности, снижение веса, габаритов и затрат на изготовление двигателя.The technical result of the invention is to increase the accuracy of the positioning of the axis of the rotor and reliability, reducing weight, dimensions and the cost of manufacturing an engine.
Технический результат достигается тем, что в бесконтактном электродвигателе, включающем полый цилиндрический немагнитный беспазовый статор с обмоткой, размещенный между частями составного ротора с постоянным магнитом, из которых наружная часть выполнена в виде ферромагнитного стакана, закрепленного на валу в подшипниках, последние размещены в опорных втулках концов статора, а постоянный цилиндрический магнит зафиксирован на валу, образуя внутреннюю часть ротора. При этом опорные втулки могут быть выполнены из термостойкого диэлектрического материала.The technical result is achieved by the fact that in a non-contact electric motor including a hollow cylindrical non-magnetic baseless stator with a winding located between the parts of the composite rotor with a permanent magnet, of which the outer part is made in the form of a ferromagnetic cup mounted on a shaft in bearings, the latter are placed in the bearing bushings of the ends stator, and a permanent cylindrical magnet is fixed on the shaft, forming the inner part of the rotor. In this case, the support sleeve can be made of heat-resistant dielectric material.
Бесконтактный синхронный двигатель схематично представлен на чертеже.The contactless synchronous motor is schematically represented in the drawing.
Двигатель содержит полый цилиндрический немагнитный статор 1 с многофазной обмоткой, намотанной на беспазовой оправке, размещенный коаксиально между раздельными частями составного ротора - наружной в виде ферромагнитного стакана и внутренней в виде радиально намагниченного постоянного цилиндрического магнита 3. Обмотка статора 1 размещается в зазоре между внутренней поверхностью ферромагнитного стакана 2 и наружной поверхностью постоянного магнита 3, которые зафиксированы на валу 4 в радиальных шариковых подшипниках 5, 6.The motor contains a hollow cylindrical non-magnetic stator 1 with a multiphase winding wound on a baseless mandrel, placed coaxially between the separate parts of the composite rotor — the outer one in the form of a ferromagnetic cup and the inner one in the form of a radially magnetized permanent cylindrical magnet 3. The stator winding 1 is placed in the gap between the inner surface of the ferromagnetic cup 2 and the outer surface of the permanent magnet 3, which are fixed on the shaft 4 in the radial ball bearings 5, 6.
Торцы статора 1 и радиальные шариковые подшипники 5, 6 установлены соответственно в опорных втулках 7, 8, выполненные, например, из термостойкого диэлектрического материала. Подшипник 5 на валу 4 и опорная втулка 7 размещены внутри ферромагнитного стакана 2.The ends of the stator 1 and the radial ball bearings 5, 6 are installed respectively in the support sleeves 7, 8, made, for example, of a heat-resistant dielectric material. The bearing 5 on the shaft 4 and the support sleeve 7 are placed inside the ferromagnetic cup 2.
Втулка 8 выполнена в виде подшипникового щита и в ней для вывода концов 9 подключения обмотки предусмотрены отверстия (не показаны).The sleeve 8 is made in the form of a bearing shield and holes (not shown) are provided in it for outputting the ends 9 of the winding connection.
Фиксация статора 1 в опорных втулках 7, 8 с противоположных концов повышает жесткость его конструкции, а размещение в них подшипников вала 4 позволяет исключить из конструкции несущей корпусной детали. Устранение несущего корпуса уменьшает габариты и вес машины, уменьшает количество элементов конструкции, избавляет от потерь мощности от тормозных моментов, создаваемых полями рассеяния с наружной поверхности наружной части ротора.The fixation of the stator 1 in the support sleeves 7, 8 from opposite ends increases the rigidity of its structure, and the placement of the shaft bearings 4 in them allows to exclude the bearing body part from the structure. Elimination of the bearing housing reduces the dimensions and weight of the machine, reduces the number of structural elements, eliminates power losses from the braking moments created by the scattering fields from the outer surface of the outer part of the rotor.
При подключении концов обмотки 9 к преобразователю с полупроводниковыми приборами возникает вращающееся магнитное поле. При взаимодействии магнитного поля обмотки статора 1 с полем постоянного магнита 3 возникает вращающий момент, приводящий ротор во вращение. Возможна также работа электродвигателя в режиме генератора.When connecting the ends of the winding 9 to the transducer with semiconductor devices, a rotating magnetic field occurs. When the magnetic field of the stator winding 1 interacts with the field of the permanent magnet 3, a torque arises, causing the rotor to rotate. It is also possible to operate the motor in generator mode.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124808/07A RU2424611C1 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Noncontact electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124808/07A RU2424611C1 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Noncontact electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2424611C1 true RU2424611C1 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010124808/07A RU2424611C1 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Noncontact electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424611C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2603680C2 (en) * | 2011-08-29 | 2016-11-27 | Патентфервертунгсгезельшафт ПаЛиБа ГмбХ | Electric motor with winding which contains no iron |
-
2010
- 2010-06-16 RU RU2010124808/07A patent/RU2424611C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2603680C2 (en) * | 2011-08-29 | 2016-11-27 | Патентфервертунгсгезельшафт ПаЛиБа ГмбХ | Electric motor with winding which contains no iron |
US9685830B2 (en) | 2011-08-29 | 2017-06-20 | Patentverwertungsgesellschaft Paliba Gmbh | Electric motor having an iron-free winding |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6794781B2 (en) | Compact electrical machine | |
KR20180071159A (en) | A generator using two rotors which can use a rotary shaft or a fixed shaft | |
Li et al. | Design, analysis, and prototyping of a water-cooled axial-flux permanent-magnet machine for large-power direct-driven applications | |
CA3029381C (en) | Homopolar motor for a flywheel energy storage system | |
CN110971099A (en) | Stator coreless Halbach array bearingless permanent magnet synchronous motor | |
RU2541356C1 (en) | Electric machine | |
CN101282050B (en) | Non-groove stator of evaporative cooling motor | |
RU2424611C1 (en) | Noncontact electric motor | |
JP2012231578A (en) | Embedded magnet rotary electric machine | |
RU2544002C1 (en) | Electrical machine | |
RU85044U1 (en) | TORTSOVA ELECTRIC MACHINE | |
Hao et al. | Influences of machine structure on high speed PM BLDC motor | |
RU133662U1 (en) | CONTACTLESS MOTOR | |
RU115130U1 (en) | ELECTRIC MACHINE | |
WO2015181703A1 (en) | Electrical machine with continuous geometry and constant torque operation | |
RU2406213C1 (en) | Face-type electrical machine | |
CN110601478A (en) | Double-stator motor | |
RU192585U1 (en) | ELECTRIC GENERATOR | |
KR101843456B1 (en) | Synchronous generator | |
Zhang et al. | Design and FEM analysis of a flywheel energy storage system assisted by integrated magnetic bearings | |
RU2759561C1 (en) | Contactless synchronous machine | |
CN110556990B (en) | Axial magnetic flux low vibration disk type switch reluctance motor | |
RU2440659C1 (en) | Electrical machine | |
KR200415924Y1 (en) | The attached structure of rotor balance weight for generator | |
KR100624985B1 (en) | Motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120617 |