RU2424611C1 - Noncontact electric motor - Google Patents

Noncontact electric motor Download PDF

Info

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
Application number
RU2010124808/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Анатольевич Пархоменко (RU)
Георгий Анатольевич Пархоменко
Александр Юрьевич Писаревский (RU)
Александр Юрьевич Писаревский
Юрий Валентинович Писаревский (RU)
Юрий Валентинович Писаревский
Владимир Аронович Сергеев (RU)
Владимир Аронович Сергеев
Владимир Борисович Фурсов (RU)
Владимир Борисович Фурсов
Original Assignee
Георгий Анатольевич Пархоменко
Александр Юрьевич Писаревский
Юрий Валентинович Писаревский
Владимир Аронович Сергеев
Владимир Борисович Фурсов
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 Георгий Анатольевич Пархоменко, Александр Юрьевич Писаревский, Юрий Валентинович Писаревский, Владимир Аронович Сергеев, Владимир Борисович Фурсов filed Critical Георгий Анатольевич Пархоменко
Priority to RU2010124808/07A priority Critical patent/RU2424611C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2424611C1 publication Critical patent/RU2424611C1/en

Links

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: noncontact electric motor includes hollow cylindrical nonmagnetic slotless stator with winding, which is arranged between parts of composite rotor. Outer part of rotor is made in the form of ferromagnetic shell, and inner part is made in the form of cylindrical constant magnet fixed on shaft in bearings. The latter are arranged in support sleeves of stator ends, which can be made from heat-resistant dielectric material. ^ EFFECT: improving positioning accuracy of rotor axis and improving reliability of proposed noncontact electric motor at simultaneous simplification of its design and manufacturing procedure, reduction of weight, dimensions and manufacturing costs. ^ 2 cl, 1 dwg

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)

1. Бесконтактный электродвигатель, включающий 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, отличающийся тем, что последние размещены в опорных втулках концов статора, а постоянный магнит зафиксирован на валу, образуя внутреннюю часть ротора.1. 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, characterized in that the latter are placed in the supporting bushings of the ends of the stator and a permanent magnet is fixed on the shaft, forming the inner part of the rotor. 2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что опорные втулки выполнены из термостойкого диэлектрического материала. 2. The electric motor according to claim 1, characterized in that the support sleeve is made of heat-resistant dielectric material.
RU2010124808/07A 2010-06-16 2010-06-16 Noncontact electric motor RU2424611C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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