RU2437196C1 - Electric machine of double rotation - Google Patents
Electric machine of double rotation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2437196C1 RU2437196C1 RU2010140676/07A RU2010140676A RU2437196C1 RU 2437196 C1 RU2437196 C1 RU 2437196C1 RU 2010140676/07 A RU2010140676/07 A RU 2010140676/07A RU 2010140676 A RU2010140676 A RU 2010140676A RU 2437196 C1 RU2437196 C1 RU 2437196C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- winding
- rotors
- electric double
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам двойного вращения.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric double-rotation machines.
Известна электрическая машина (патент на изобретение RU 2360352 С1, МПК Н02К 16/02, Н02К 1/16, Н02К 17/00, автор Пучкин Е.К.), состоящая из устройства для создания магнитного поля и устройства для преобразования одного вида энергии в другой, отличающаяся тем, что устройство для создания магнитного поля представляет 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. Недостатком аналога является то, что он представляет собой асинхронный двигатель и его массогабаритные и энергетические показатели хуже, чем у двигателя с постоянными магнитами, и в ряде случаев не удовлетворяют предъявляемым требованиям.A known electric machine (patent for invention RU 2360352 C1, IPC Н02К 16/02, Н02К 1/16, Н02К 17/00, author Puchkin E.K.), consisting of a device for creating a magnetic field and a device for converting one type of energy into another, characterized in that the device for creating a magnetic field 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 outside, the core is ring-shaped, with a certain step, fixed Made of magnetic material serving as a magnetic circuit, the space between the stacked winding cores, the winding preventing loss is ensured clamping bars made of non-magnetic material, which are fastened to the end flanges; a device for converting one type of energy into another consists of two rotors; moreover, one of the rotors is installed inside the device for creating a magnetic field and interacts with its internal part, the other rotor covers the outer part of the device for creating a magnetic field and interacts with it. The disadvantage of the analogue is that it is an asynchronous motor and its overall dimensions and energy indicators are worse than those of a permanent magnet motor, and in some cases they do not satisfy the requirements.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению (его прототипом) является Ветровой электрогенератор двойного вращения (варианты) [патент на изобретение RU 2355909 С1, МПК F03B 9/00, авторы Захаренко А.Б., Дашко О.Г., Кривоспицкий Ю.П., Литвинов В.Н., Мартынов A.M.], содержащий установленный с возможностью вращения статор, установленный с возможностью вращения ротор, первые лопатки, которые действуют на ротор и вызывают вращение ротора в первом направлении, вторые лопатки, которые действуют на статор и вызывают вращение статора в направлении, противоположном вращению ротора, вал ротора, вал статора и подшипники, которые позволяют вращаться валам, несущий корпус, отличающийся тем, что первые лопатки и вторые лопатки размещены вне корпуса, с целью повышения удельной мощности статор выполнен в виде отдельных зубцов с обмоткой без ярма, а ротор выполнен в виде двух скрепленных между собой концентрических втулок из материала с высокой магнитной проницаемостью, находящихся с внешней и внутренней стороны статора, на втулках закреплены радиально намагниченные постоянные магниты чередующейся полярности, полярность соседних постоянных магнитов - чередуется, друг напротив друга находятся постоянные магниты, создающие согласно направленные магнитные потоки, на каждом зубце расположена концентрическая обмотка, изолированная от корпуса, число полюсов 2·р, число пар полюсов р, число зубцов статора z и число катушечных групп в фазе d, число зубцов статора b, приходящихся на одну фазную группу, и число фаз m связаны соотношениями:The closest in technical essence to the present invention (its prototype) is a double-rotation wind generator (options) [patent for invention RU 2355909 C1, IPC F03B 9/00, authors Zakharenko AB, Dashko OG, Krivospitsky Yu. P., Litvinov VN, Martynov AM], comprising a rotatable rotor, rotor rotatably mounted, first blades that act on the rotor and cause the rotor to rotate in the first direction, second blades that act on the stator and cause stator rotation in the direction opposite to the rotation of the rotor, the rotor shaft, the stator shaft and bearings that allow the shafts to rotate, the bearing body, characterized in that the first blades and second blades are placed outside the body, in order to increase the specific power, the stator is made in the form of separate teeth with a winding without yoke and the rotor is made in the form of two concentric bushings of high magnetic permeability material bonded to each other located on the external and internal sides of the stator, radially magnetized permanent magnets are fixed on the bushings You have alternating polarity, the polarity of adjacent permanent magnets - alternating, opposite each other are permanent magnets that create directional magnetic fluxes, each tooth has a concentric winding isolated from the housing, the number of
2·р=d·(b·m±1),2 · p = d · (b · m ± 1),
z=d·b·m,z = d · b · m,
p/d=k,p / d = k,
где k=1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5… - целое положительное число, или число, отличающееся от него на 0.5, при этом, если k - целое число, обмотки катушечных групп в каждой фазе соединены согласно, а при k - отличном от целого числа на 0.5, обмотки катушечных групп в каждой фазе соединены встречно, для достижения наилучших энергетических показателей при m=2, 3, b=1, 2, 3, 4, 5…, иwhere k = 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 ... is a positive integer, or a number that differs from it by 0.5, while if k is an integer, the windings of the coil groups in each phase are connected according to, and for k - different from the integer by 0.5, the windings of the coil groups in each phase are connected in opposite directions, to achieve the best energy performance at m = 2, 3, b = 1, 2, 3, 4, 5 ..., and
если (b·m±1) - четное число, то d=1, 2, 3, 4, 5…,if (b · m ± 1) is an even number, then d = 1, 2, 3, 4, 5 ...,
если (b·m±1) - нечетное число, то d=2, 4, 6, 8…if (b · m ± 1) is an odd number, then d = 2, 4, 6, 8 ...
Недостатком прототипа является наличие щеточного контакта, что определяет его недостаточную надежность.The disadvantage of the prototype is the presence of brush contact, which determines its lack of reliability.
Целью настоящего изобретения является создание машиныAn object of the present invention is to provide a machine.
1) бесконтактной, обладающей повышенной надежностью,1) non-contact, with increased reliability,
2) с роторами, вращающимися в разные стороны, их вращающие моменты практически компенсируют друг друга, таким образом, реактивный момент на статор практически не передается.2) with rotors rotating in different directions, their torques practically cancel each other, thus, the reactive moment is practically not transmitted to the stator.
Обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу q<1, где q=Z/2·p·m, расположенные на статоре, имеют обширный гармонический состав МДС. Однако, две гармоники МДС имеют наибольшую амплитуду и вращаются в противоположных направлениях с различными, хотя и близкими друг к другу числами периодов в единицу времени (пар полюсов). МДС такой обмотки можно записать следующим образом:Windings with a fractional number of grooves per pole and phase q <1, where q = Z / 2 · p · m, located on the stator, have an extensive harmonic composition of the MDS. However, the two harmonics of the MDS have the largest amplitude and rotate in opposite directions with different, albeit close to each other, numbers of periods per unit time (pairs of poles). The MDS of such a winding can be written as follows:
F=F1m·sin(ω1t-p1α)-F2m·sin(ω1t+р2α),F = F 1m sin (ω 1 tp 1 α) -F 2m sin (ω 1 t + p 2 α),
где F1m, F2m - амплитуды гармоник с наибольшей амплитудой, ω1 - угловая частота, t - время, р1, р2 - числа периодов (пар полюсов) упомянутых гармоник. Если создать электрическую машину с двумя роторами, имеющими числа пар полюсов р1 и р2, то ротор, имеющий то же число пар полюсов, что и соответствующая гармоника, будет с ней взаимодействовать.where F 1m , F 2m are the amplitudes of the harmonics with the largest amplitude, ω 1 is the angular frequency, t is time, p 1 , p 2 are the number of periods (pairs of poles) of the harmonics mentioned. If you create an electric machine with two rotors having the number of pole pairs p 1 and p 2 , then the rotor having the same number of pole pairs as the corresponding harmonic will interact with it.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - поперечное сечение активной части электрической машины двойного вращения с числом зубцов статора Z=15 и числами пар полюсов ротора р1=7, p2=8;figure 1 is a cross section of the active part of the electric double-rotation machine with the number of stator teeth Z = 15 and the number of pairs of rotor poles p 1 = 7, p 2 = 8;
фиг.2 - продольное сечение активной части электрической машины двойного вращения;figure 2 is a longitudinal section of the active part of an electric double rotation machine;
фиг.3 - общий вид электрической машины двойного вращения в режиме ветрового электрогенератора.figure 3 is a General view of an electric double rotation machine in the mode of a wind generator.
В качестве примера для трехфазной обмотки (m=3) можно привести следующие соотношения чисел зубцов Z якоря и полюсов р1 и p2 ротора:As an example for a three-phase winding (m = 3), we can cite the following ratios of the number of teeth Z of the armature and the poles of p 1 and p 2 of the rotor:
для Z=у·m·k р1=у·k, р2=(у+1)·k, где у=1;for Z = y · m · k p 1 = y · k, p 2 = (y + 1) · k, where y = 1;
для Z=у·m·k p1=(у+1)·k, p2=(у+2)·k, где у=3, 4;for Z = y · m · kp 1 = (y + 1) · k, p 2 = (y + 2) · k, where y = 3, 4;
для Z=у·m·k p1=(у+2)·k, p2=(у+3)·k, где у=5,for Z = y · m · kp 1 = (y + 2) · k, p 2 = (y + 3) · k, where y = 5,
для Z=у·m·k p1=(у+3)·k, p2=(у+4)·k, где у=7, 8;for Z = y · m · kp 1 = (y + 3) · k, p 2 = (y + 4) · k, where y = 7, 8;
для Z=у·m·k p1=(у+4)·k, p2=(у+5)·k, где у=9;for Z = y · m · kp 1 = (y + 4) · k, p 2 = (y + 5) · k, where y = 9;
для Z=у·m·k p1=(у+5)·k, p2=(у+6)·k, где у=11,for Z = y · m · kp 1 = (y + 5) · k, p 2 = (y + 6) · k, where y = 11,
при этом у, k - целые положительные числа, k - число циклически повторяющихся участков магнитной системы.in this case, y, k are positive integers, k is the number of cyclically repeated sections of the magnetic system.
На фиг.1 изображены эскиз поперечного сечения активной части электрической машины двойного вращения и схема обмотки статора для варианта с числом зубцов 1 сердечника статора Z=24, на котором размещена трехфазная обмотка 2, соединенная в звезду, где А, В, С - начала соответствующих фаз. Обмотка 2 может быть также соединена в треугольник. Число пар полюсов первого ротора р1=7, полюса первого ротора образованы при помощи семи пар постоянных магнитов 3, чередующейся полярности, прикрепленных к ярму первого ротора 4. Число пар полюсов второго ротора p2=8, полюса второго ротора образованы при помощи восьми пар постоянных магнитов 5, чередующейся полярности, прикрепленных к ярму второго ротора 6. Соседние катушки в катушечной группе статора должны быть соединены встречно, поскольку они находятся в основном под полюсами ротора противоположной полярности. Катушки в катушечных группах и катушечные группы фаз соединяются между собой во всех фазах одинаково. Ярма роторов 4 и 6 должны быть изготовлены при помощи механообработки из отливки или поковки конструкционной стали с высокой магнитной проницаемостью, например, стали 10. Зубцы 1 статора должны быть шихтованы из листов электротехнической стали, направление шихтовки - перпендикулярно оси вращения роторов. С целью снижения стоимости статора зубцы и ярмо могут быть изготовлены из порошкового магнитомягкого материала, например, путем прессования. С целью устранения сил магнитного притяжения роторов к статору и связанных с ними магнитных вибраций зубцы 1 статора могут быть изготовлены их немагнитного непроводящего материала. При этом для улучшения энергетических показателей радиальный размер зубцов должен быть максимально уменьшен.Figure 1 shows a sketch of the cross section of the active part of an electric double-rotation machine and a stator winding diagram for a variant with the number of
Катушки обмотки 2 статора наматываются из обмоточного провода, например, медного эмаль-провода, на электроизолирующие каркасы, либо на зубцовую изоляцию на каждый зубец статора 1. Для снижения электрических ("омических") потерь катушечная группа, либо фаза в целом, может наматываться непрерывным проводом (без пайки). Для упрощения и автоматизации технологии намотки катушек обмотки 2 зубцы 1 изготавливаются отдельно, на зубцы 1 наматывается обмотка 2, а затем зубцы скрепляют опорным статорным кольцом 7, которое крепится к корпусу 8. После окончания обмоточных работ для увеличения электрической прочности изоляции и повышения ее надежности производится пропитка обмотки 2 лаком или заливка обмотки 2 компаундом.The
Первый и второй валы роторов 9 и 10 закреплены в подшипниках 11, которые позволяют вращаться упомянутым валам.The first and second shafts of the
Электрическая машина двойного вращения работает следующим образом. Магнитный поток постоянного первого магнита 3 индуктора первого ротора проходит через воздушный зазор между статором и ротором, зубец 1 статора, воздушный зазор между статором и ротором, постоянный магнит 5 индуктора второго ротора, ярмо 6 индуктора второго ротора, постоянный магнит 5 индуктора второго ротора, воздушный зазор между статором и ротором, зубец 1 статора, воздушный зазор между статором и ротором, постоянный магнит 3 индуктора первого ротора и замыкается по ярму 4 индуктора первого ротора. На катушки обмотки 2 статора подается переменное напряжение. При подключении напряжения частоты f будут образовываться 2 гармоники МДС с наибольшими амплитудами, вращающимися в противоположных направлениях с частотами вращения n1=f·60/p1, n2=f·60/p2.Electric double rotation machine operates as follows. The magnetic flux of the permanent
Если цепь обмотки замкнута, по ней протекает ток, по зубцам 1 с размещенной на них обмоткой 3 перемещаются гармоники магнитодвижущей силы. Постоянные магниты 3 и 5 обоих роторов взаимодействуют с гармониками МДС статора, которые имеют с ними одинаковую полюсность, на роторах возникает вращающий момент. В результате лопатки вентиляторов (насосов) 12 и 13 первого и второго роторов вращаются в разные стороны.If the winding circuit is closed, current flows through it, along the
Техническим результатом настоящего изобретения при работе в двигательном режиме является то, что за счет вращения роторов в разные стороны, например, в случае вентиляторной (насосной) нагрузки удается увеличить скорость прокачиваемого воздуха (жидкости) в два раза по сравнению с машиной, имеющей один ротор.The technical result of the present invention when operating in motor mode is that due to the rotation of the rotors in different directions, for example, in the case of a fan (pump) load, it is possible to double the speed of the pumped air (liquid) compared to a machine having one rotor.
Электрическая машина двойного вращения может работать также в генераторном режиме, например, как ветрогенератор. Электрическая машина двойного вращения в режиме генератора имеет горизонтальную ось вращения и установлена на поворотной топ-мачте 14. Ориентация по направлению воздушного потока осуществляется стабилизатором 15. Электрическая машина двойного вращения размещена в обтекаемой гондоле 16. Лопасти 12 и 13 первого и второго роторов имеют такой наклон и длину, чтобы обеспечить вращение упомянутых роторов в разные стороны с частотами, пропорциональными частотам вращения первой и второй гармоник МДС с наибольшей амплитудой.An electric double rotation machine can also work in generator mode, for example, as a wind generator. The electric double-rotation machine in the generator mode has a horizontal axis of rotation and is mounted on the rotary
При наличии ветра благодаря стабилизатору 15 электрическая машина двойного вращения ориентируется по направлению потока воздуха. Лопасти 12 и 13 вращаются в разные стороны с частотами вращения n1 и n2, вращают первый и второй роторы в разные стороны. Магнитный поток роторов пересекает витки обмотки статора 2, в обмотке 2 наводится ЭДС. Если цепь обмотки замкнута, то по ней протекает ток, в нагрузку отдается мощность.In the presence of wind, thanks to the
Техническим результатом настоящего изобретения при работе в генераторном режиме является использование для генерации электроэнергии воздушных потоков с малыми линейными скоростями.The technical result of the present invention when operating in a generator mode is the use of air flow at low linear speeds to generate electricity.
Claims (9)
для Z=y·m·k p1=y·k, p2=(y+1)·k, где у=1;
для Z=y·m·k p1=(y+1)·k, p2=(y+2)·k, где y=3, 4;
для Z=y·m·k p1=(y+2)·k, p2=(y+3)·k, где y=5;
для Z=y·m·k p1=(y+3)·k, p2=(y+4)·k, где y=7, 8;
для Z=y·m·k p1=(y+4)·k, p2=(y+5)·k, где y=9;
для Z=y·m·k p1=(y+5)·k, p2=(y+6)·k, где y=11,
при этом y, k - целые положительные числа, k - число циклически
повторяющихся участков магнитной системы.2. The electric double rotation machine according to claim 1, characterized in that for the three-phase winding (m = 3), the following ratios of the number of teeth Z of the armature and the poles of the rotor p 1 and p 2 are fulfilled:
for Z = y · m · kp 1 = y · k, p 2 = (y + 1) · k, where y = 1;
for Z = y · m · kp 1 = (y + 1) · k, p 2 = (y + 2) · k, where y = 3, 4;
for Z = y · m · kp 1 = (y + 2) · k, p2 = (y + 3) · k, where y = 5;
for Z = y · m · kp 1 = (y + 3) · k, p 2 = (y + 4) · k, where y = 7, 8;
for Z = y · m · kp 1 = (y + 4) · k, p 2 = (y + 5) · k, where y = 9;
for Z = ym · kp 1 = (y + 5) · k, p 2 = (y + 6) · k, where y = 11,
moreover, y, k are positive integers, k is a number cyclically
repeating sections of the magnetic system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010140676/07A RU2437196C1 (en) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Electric machine of double rotation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010140676/07A RU2437196C1 (en) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Electric machine of double rotation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2437196C1 true RU2437196C1 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=45404481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010140676/07A RU2437196C1 (en) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Electric machine of double rotation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2437196C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014038971A1 (en) | 2012-09-06 | 2014-03-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Electromechanical converter |
| RU2541427C1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-02-10 | Андрей Борисович Захаренко | Terminal electric machine (versions) |
| RU2605611C2 (en) * | 2011-04-19 | 2016-12-27 | Т. К Леверидж Ко., Лтд. | Power generator |
| RU195975U1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-02-12 | Акционерное общество «АВТОВАЗ» | Generator |
| RU203894U1 (en) * | 2020-12-16 | 2021-04-26 | Александр Александрович Стуров | Sturov electric machine with external and internal stators, rotation of rotors coaxial with the stators in opposite directions |
| RU204090U1 (en) * | 2021-01-19 | 2021-05-06 | Александр Александрович Стуров | Sturov electric machine with external and internal stators, rotation of rotors coaxial with the stators in opposite directions |
-
2010
- 2010-10-05 RU RU2010140676/07A patent/RU2437196C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2605611C2 (en) * | 2011-04-19 | 2016-12-27 | Т. К Леверидж Ко., Лтд. | Power generator |
| WO2014038971A1 (en) | 2012-09-06 | 2014-03-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Electromechanical converter |
| RU2541427C1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-02-10 | Андрей Борисович Захаренко | Terminal electric machine (versions) |
| RU195975U1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-02-12 | Акционерное общество «АВТОВАЗ» | Generator |
| RU203894U1 (en) * | 2020-12-16 | 2021-04-26 | Александр Александрович Стуров | Sturov electric machine with external and internal stators, rotation of rotors coaxial with the stators in opposite directions |
| RU204090U1 (en) * | 2021-01-19 | 2021-05-06 | Александр Александрович Стуров | Sturov electric machine with external and internal stators, rotation of rotors coaxial with the stators in opposite directions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101420467B1 (en) | Permanent-magnet generator and windmill generator using the same | |
| JP5449892B2 (en) | Permanent magnet excitation type radial magnetic bearing and magnetic bearing device including the radial magnetic bearing | |
| US10749390B2 (en) | Line-start synchronous reluctance motor with improved performance | |
| RU2437196C1 (en) | Electric machine of double rotation | |
| US8917087B2 (en) | Moving magnetic field generating apparatus | |
| CN104821668B (en) | A kind of stator permanent magnetic type electric | |
| JP2009072010A (en) | Axial gap type coreless rotating machine | |
| RU2337458C1 (en) | Face electromagnetic machine (versions) | |
| CN105637733B (en) | Transverse flux motor or generator | |
| US6833647B2 (en) | Discoid machine | |
| RU2541513C2 (en) | Synchronous machine with anisotropic magnetic conductivity of rotor | |
| CN104836398A (en) | Rotor magnetic concentrating double-stator transverse magnetic field permanent magnet synchronous motor | |
| CN111969823A (en) | Radial-axial air gap type three-phase disc transverse flux permanent magnet motor | |
| CN100369367C (en) | Mixed excitation switch reluctance motor | |
| RU2441308C1 (en) | Electromechanical converter | |
| US20150214797A1 (en) | Three-dimensional axial gap type rotating electric machine | |
| CN112713668A (en) | Three-phase double-salient-pole motor with unevenly distributed stator pole widths | |
| TWI555306B (en) | High efficiency power generator | |
| CN102403860B (en) | Equal pole double-section reluctance generator | |
| RU2588599C1 (en) | Synchronous motor with magnetic reduction | |
| EP2288006A2 (en) | A homopolar machine | |
| EP4068573A1 (en) | A cogging electric machine and a method of operating the cogging electric machine | |
| CN102299599B (en) | High-speed electric machine with stator and permanent magnet | |
| EP2894772A1 (en) | Electromechanical converter | |
| RU2716489C2 (en) | Electromechanical converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131006 |