RU2474946C2 - Dc electric machine - Google Patents

Dc electric machine Download PDF

Info

Publication number
RU2474946C2
RU2474946C2 RU2011116619/07A RU2011116619A RU2474946C2 RU 2474946 C2 RU2474946 C2 RU 2474946C2 RU 2011116619/07 A RU2011116619/07 A RU 2011116619/07A RU 2011116619 A RU2011116619 A RU 2011116619A RU 2474946 C2 RU2474946 C2 RU 2474946C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric
stator
winding
parts
machine
Prior art date
Application number
RU2011116619/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011116619A (en
Inventor
Вениамин Францевич Самосейко
Николай Алексеевич Лазаревский
Фёдор Андреевич Гельвер
Валентин Алексеевич Хомяк
Алексей Юрьевич Румянцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС")
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-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС")
Priority to RU2011116619/07A priority Critical patent/RU2474946C2/en
Publication of RU2011116619A publication Critical patent/RU2011116619A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474946C2 publication Critical patent/RU2474946C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc Machiner (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: active parts of working windings are arranged outside a stator magnetic conductor in a working gap between a stator and a rotor, and working windings are sectioned and arranged symmetrically relative to an excitation winding, for passive stator winding parts they use magnetic shunting, therefore they are eliminated from the process preventing energy generation. To eliminate saturation of the stator magnetic conductor, it is segmented in the longitudinal direction of the electric machine. Using the matched serial connection of active parts of the stator winding by means of passive parts made it possible to develop a DC electric machine, capable of operation in electric DC circuits of high voltage. Using the matched parallel connection of active parts of an anchor winding by means of passive parts makes it possible to increase current load of an electric machine at low level of working winding voltage. Magnetic shunting of passive parts and sectioning of active parts of the anchor winding make it possible to develop a simple, efficient and having better weight and dimension characteristics, universal electric DC machine, capable of operation in electric DC circuits of practically any level of voltage.
EFFECT: provision of electric machine operation in electric DC circuits of both low and high voltage, higher efficiency of operation and simplified design of an electric DC machine, higher index of capacity per weight unit.
2 cl, 3 dwg

Description

Предложение относится к электрическим машинам постоянного тока и может быть использовано в качестве генератора либо электрического двигателя постоянного тока в системах постоянного тока как низкого, так и высокого напряжения.The proposal relates to electric DC machines and can be used as a generator or electric DC motor in DC systems of both low and high voltage.

Известна конструкция униполярной электрической машины постоянного тока [МПК Н02К 31/00, патент SU, Заявка: 4936467/07, 17.05.1991, Сидоров О.П., Униполярная электрическая машина], содержащая станину, щиты, полый цилиндрический ротор, токосъемное устройство и систему возбуждения. Недостатком упомянутого устройства является низкое напряжение роторной обмотки электрической машины и, как следствие, ограничение ее установленной мощности коммутационной способностью токосъемного устройства.The known design of a unipolar electric DC machine [IPC Н02К 31/00, patent SU, Application: 4936467/07, 05.17.1991, Sidorov O.P., Unipolar electric machine] containing a frame, shields, hollow cylindrical rotor, collector and excitation system. The disadvantage of this device is the low voltage of the rotor winding of an electric machine and, as a consequence, the limitation of its installed power by the switching ability of the current collector device.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство электрической машины [МПК Н02К 31/02, патент RU, Заявка: 2008126707/09, 30.06.2008, Уппе Д.В. Униполярная бесколлекторная машина], содержащее ротор, статор, обмотку возбуждения и рабочую обмотку, которая состоит из активной и пассивной частей, находящихся в теле статора. Технический результат такой конструкции обеспечивает работу машины в системах постоянного тока высокого напряжения. Недостатками данного устройства являются: низкая эффективность машины, так как активная часть обмотки расположена в теле магнитопровода статора, который осуществляет магнитное шунтирование большей части рабочего потока статора; насыщение магнитопровода статора токами рабочей обмотки. При создании такой электрической машины большой мощности возникнут проблемы и конструктивного характера, связанные с передачей большого крутящего момента.The closest in technical essence to the claimed device is a device of an electric machine selected as a prototype [IPC Н02К 31/02, patent RU, Application: 2008126707/09, 06/30/2008, Uppe D.V. Unipolar brushless machine] containing a rotor, a stator, an excitation winding and a working winding, which consists of active and passive parts located in the stator body. The technical result of this design ensures the operation of the machine in high voltage DC systems. The disadvantages of this device are: low efficiency of the machine, since the active part of the winding is located in the body of the stator magnetic circuit, which carries out magnetic shunting of most of the stator working flow; saturation of the stator magnetic circuit with currents of the working winding. When creating such an electric machine of high power, there will be problems and constructive nature associated with the transmission of large torque.

Предлагаемая конструкция электрической машины постоянного тока позволяет осуществлять работу в сетях постоянного тока как низкого, так и высокого напряжения, повысить эффективность устройства, исключить возможность насыщения магнитопровода статора, упростить конструкцию токопередающего устройства.The proposed design of an electric DC machine allows you to work in DC networks of both low and high voltage, increase the efficiency of the device, eliminate the possibility of saturation of the stator magnetic circuit, simplify the design of the current-transmitting device.

Описанные преимущества достигаются тем, что активные части рабочих обмоток расположены вне магнитопровода статора в рабочем зазоре между статором и ротором и могут быть соединены пассивными частями параллельно либо последовательно, а рабочие обмотки секционированы и расположены симметрично относительно обмотки возбуждения. Для исключения насыщения магнитопровода статора он сегментирован в продольном направлении электрической машины.The described advantages are achieved in that the active parts of the working windings are located outside the stator magnetic circuit in the working gap between the stator and the rotor and can be connected by the passive parts in parallel or in series, and the working windings are partitioned and arranged symmetrically with respect to the field winding. To exclude saturation of the stator magnetic circuit, it is segmented in the longitudinal direction of the electric machine.

Электрическая машина постоянного тока, конструкция которой представлена на фиг.1, состоит из корпуса 1, магнитопровода статора 2 с двумя секциями 3 и 4 обмотки, магнитопровода ротора 5 с обмоткой возбуждения 6, установленным на валу 7 машины и щеточного узла со щетками 8 и токосъемными кольцами 9. Обмотка статора секционирована симметрично относительно центра поперечного сечения машины, изображенной на фиг.2, и содержит активную часть обмотки 3, 4 и пассивные части 10, 11, 12, 13 обмотки статора. Причем активные части 3, 4 через выводы пассивных частей статорной обмотки 10, 11, 12, 13 могут быть соединены внешними пассивными частями снаружи магнитопровода статора как последовательно, так и параллельно. Такое секционирование позволяет полезно использовать поток одной обмотки возбуждения ротора для преобразования одного вида энергии в другой в обеих секциях обмотки статора.The DC electric machine, the design of which is shown in Fig. 1, consists of a housing 1, a stator magnetic circuit 2 with two winding sections 3 and 4, a rotor magnetic circuit 5 with an excitation winding 6 mounted on the shaft 7 of the machine and a brush assembly with brushes 8 and current collectors rings 9. The stator winding is symmetrically partitioned relative to the center of the cross section of the machine shown in figure 2, and contains the active part of the winding 3, 4 and passive parts 10, 11, 12, 13 of the stator winding. Moreover, the active parts 3, 4 through the conclusions of the passive parts of the stator winding 10, 11, 12, 13 can be connected by external passive parts outside the stator magnetic circuit both in series and in parallel. Such sectioning makes it possible to use advantageously the flow of one rotor field winding to convert one type of energy to another in both sections of the stator winding.

Поперечное сечение машины, поясняющее принципы работы, а так же взаимодействие обмоток статора и ротора представлено на фиг.3. Активные части секции обмотки 3 расположены вдоль продольного сечения машины по внутреннему периметру магнитопровода статора и выступают из его сегментов 2, пассивные части обмотки 12 проходят между сегментами магнитопровода статора, причем между пассивными частями обмоток 12 и магнитопроводом имеется воздушный зазор 14, который обеспечивает большое магнитное сопротивление. Такое конструктивное решение позволило реализовать магнитное шунтирование и исключение пассивных частей обмотки из процесса взаимодействия с обмоткой возбуждения. Последовательное согласованное соединение активных частей обмоток якоря дополнительными пассивными частями обмотки позволяет использовать данную машину постоянного тока в системах постоянного тока практически любого уровня напряжения без использования дополнительного преобразования электрической энергии. Параллельное согласованное соединение активных частей обмоток якоря дополнительными пассивными частями обмотки позволяет увеличить токовую нагрузку электрической машины при низком уровне напряжения.The cross section of the machine, explaining the principles of operation, as well as the interaction of the stator windings and the rotor are presented in figure 3. The active parts of the winding section 3 are located along the longitudinal section of the machine along the inner perimeter of the stator magnetic circuit and protrude from its segments 2, the passive parts of the winding 12 pass between the segments of the stator magnetic circuit, and there is an air gap 14 between the passive parts of the windings 12 and the magnetic circuit, which provides high magnetic resistance . Such a constructive solution made it possible to realize magnetic shunting and the exclusion of the passive parts of the winding from the process of interaction with the field winding. Serial consistent connection of the active parts of the armature windings with additional passive parts of the winding allows you to use this DC machine in DC systems of almost any voltage level without the use of additional conversion of electrical energy. Parallel coordinated connection of the active parts of the armature windings with additional passive parts of the winding allows you to increase the current load of the electric machine at a low voltage level.

Преимуществами данной электрической машины являются:The advantages of this electric machine are:

- высокий удельный показатель мощности на единицу массы;- high specific power indicator per unit mass;

- высокая эффективность;- high efficiency;

- простота конструкции и высокая технологичность изготовления;- simplicity of design and high manufacturability;

- высокая эксплуатационная надежность.- high operational reliability.

Таким образом, предлагаемая электрическая машина позволяет существенно упростить конструкцию, повысить эффективность и надежность работы, осуществлять суммирование напряжений активных частей обмотки статора за счет магнитного шунтирования пассивных частей обмотки статора и, как следствие, возможность работы такой электрической машины постоянного тока в системах постоянного тока низкого и высокого напряжения.Thus, the proposed electric machine can significantly simplify the design, increase efficiency and reliability, summarize the voltages of the active parts of the stator winding due to magnetic shunting of the passive parts of the stator winding and, as a result, the ability to operate such an electric DC machine in low and high voltage.

Claims (2)

1. Электрическая машина постоянного тока, содержащая статор с магнитопроводом и рабочими обмотками, состоящими из активных частей, которые могут быть соединены последовательно либо параллельно пассивными частями, ротор с магнитопроводом и обмоткой возбуждения, намотанной по диаметру в пазу магнитопровода, расположенном в середине поперечного сечения машины, и кольцевые контакты с щеточным аппаратом, отличающаяся тем, что активные части рабочих обмоток статора расположены вне магнитопровода статора в зазоре между статором и ротором, а рабочие обмотки статора секционированы и расположены симметрично относительно обмотки возбуждения ротора.1. An electric DC machine containing a stator with a magnetic circuit and working windings, consisting of active parts that can be connected in series or parallel to passive parts, a rotor with a magnetic circuit and an excitation winding, wound in diameter in the groove of the magnetic circuit located in the middle of the machine’s cross section and ring contacts with a brush apparatus, characterized in that the active parts of the working stator windings are located outside the stator magnetic circuit in the gap between the stator and the rotor, and the working stator windings are partitioned and arranged symmetrically with respect to the rotor field winding. 2. Электрическая машина постоянного тока по п.1, отличающаяся тем, что магнитопровод статора сегментирован в продольном направлении электрической машины. 2. The electric DC machine according to claim 1, characterized in that the stator magnetic circuit is segmented in the longitudinal direction of the electric machine.
RU2011116619/07A 2011-04-26 2011-04-26 Dc electric machine RU2474946C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011116619/07A RU2474946C2 (en) 2011-04-26 2011-04-26 Dc electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011116619/07A RU2474946C2 (en) 2011-04-26 2011-04-26 Dc electric machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011116619A RU2011116619A (en) 2012-11-10
RU2474946C2 true RU2474946C2 (en) 2013-02-10

Family

ID=47321783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011116619/07A RU2474946C2 (en) 2011-04-26 2011-04-26 Dc electric machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474946C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019027345A1 (en) * 2017-08-03 2019-02-07 Общество с ограниченной ответственностью "РДП" Rotary polyhybrid energy device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1296699B (en) * 1965-01-21 1969-06-04 Lloyd Dynamowerke Gmbh Disk-type electric machine
US5049771A (en) * 1990-06-21 1991-09-17 Iap Research, Inc. Electrical machine
RU1833949C (en) * 1991-05-17 1993-08-15 О.П.Сидоров и Г.Н.Фридман Unipolar electric motor
RU2031517C1 (en) * 1991-05-05 1995-03-20 Николай Григорьевич Ермилов Unipolar electric machine
RU2124799C1 (en) * 1996-07-23 1999-01-10 Филиппов Алексей Николаевич Self-exciting brushless d c generator
US6856062B2 (en) * 2000-04-26 2005-02-15 General Atomics Homopolar machine with shaft axial thrust compensation for reduced thrust bearing wear and noise
RU2284629C2 (en) * 2004-01-21 2006-09-27 Алексей Николаевич Филиппов Unipolar overhung brushless direct-current generator
RU2367079C1 (en) * 2008-06-30 2009-09-10 Дмитрий Валерьевич Уппе Unipolar brushless machine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1296699B (en) * 1965-01-21 1969-06-04 Lloyd Dynamowerke Gmbh Disk-type electric machine
US5049771A (en) * 1990-06-21 1991-09-17 Iap Research, Inc. Electrical machine
RU2031517C1 (en) * 1991-05-05 1995-03-20 Николай Григорьевич Ермилов Unipolar electric machine
RU1833949C (en) * 1991-05-17 1993-08-15 О.П.Сидоров и Г.Н.Фридман Unipolar electric motor
RU2124799C1 (en) * 1996-07-23 1999-01-10 Филиппов Алексей Николаевич Self-exciting brushless d c generator
US6856062B2 (en) * 2000-04-26 2005-02-15 General Atomics Homopolar machine with shaft axial thrust compensation for reduced thrust bearing wear and noise
RU2284629C2 (en) * 2004-01-21 2006-09-27 Алексей Николаевич Филиппов Unipolar overhung brushless direct-current generator
RU2367079C1 (en) * 2008-06-30 2009-09-10 Дмитрий Валерьевич Уппе Unipolar brushless machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019027345A1 (en) * 2017-08-03 2019-02-07 Общество с ограниченной ответственностью "РДП" Rotary polyhybrid energy device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011116619A (en) 2012-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101562383B (en) Single-phase reluctance generator
KR102078684B1 (en) Mechanical drive to the motor and alternator
RU2391761C1 (en) Commutator-free dc motor
RU2474946C2 (en) Dc electric machine
KR101471784B1 (en) System for generating power
CA2743160A1 (en) Generator
JP2017034741A (en) Rectification device and rotary electric machine
CN107026559B (en) Method for generating magnetic field along center line and vertical center line and magnetic armature motor
CN208241559U (en) A kind of Lorentz force motor
KR20190090755A (en) Mechanical drive to the motor and alternator
EA039244B1 (en) Brushless motor-generator
CN211481123U (en) Stator-free multi-loop energy-saving motor
CN110120732B (en) Induction tandem type brushless excitation motor
RU2396677C1 (en) Unipolar direct current machine with rolling contacts
RU2507667C2 (en) Magnetic generator
RU2359392C1 (en) Commutator machine with polar armature
RU2629017C1 (en) Hybrid axial electric machine-generator
RU2302070C2 (en) Commutatorless direct-current motor
RU2396678C1 (en) Unipolar machine with cylindrical rotor without sliding contacts
RU146918U1 (en) DESIGN OF A UNIPOLAR ELECTRIC MACHINE WITH ROLLING CONTACTS
CN203368277U (en) Magnetic passage type new generator
SU1728941A1 (en) Unipolar electromechanical accumulator
RU2800228C1 (en) Low-voltage quantum electric motor
KR102188707B1 (en) Motor
RU2667889C1 (en) Multi-section dc engine with ring sliding contacts

Legal Events

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

Effective date: 20170427