RU2497264C1 - Synchronous jet engine with electromagnetic reduction - Google Patents
Synchronous jet engine with electromagnetic reduction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497264C1 RU2497264C1 RU2012138557/07A RU2012138557A RU2497264C1 RU 2497264 C1 RU2497264 C1 RU 2497264C1 RU 2012138557/07 A RU2012138557/07 A RU 2012138557/07A RU 2012138557 A RU2012138557 A RU 2012138557A RU 2497264 C1 RU2497264 C1 RU 2497264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- teeth
- winding
- stator
- phases
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а точнее к синхронным реактивным двигателям с электромагнитной редукцией.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to synchronous jet engines with electromagnetic reduction.
Известны синхронные реактивные двигатели с электромагнитной редукцией, содержащие зубчатый ротор, статор с полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, и многофазную обмотку, каждая фаза которой содержит параллельно соединенные между собой полуфазы, смещенные относительно друг друга на 180 электрических градусов и содержат согласно включенные относительно начала этих полуфаз диоды, причем каждая полуфаза состоит из последовательно и согласно соединенных между собой катушек, размещенных на диаметрально расположенных зубчатых полюсах (см. патент Франции №2272519 от 1975 г.).Known synchronous jet engines with electromagnetic reduction, containing a gear rotor, a stator with poles, on the inner surface of which teeth are made, and a multiphase winding, each phase of which contains half-phases parallel to each other, offset from each other by 180 electrical degrees and contain the beginning of these half-phases are diodes, each half-phase consisting of sequentially and according to interconnected coils placed on diametrically located ubchatyh poles (see. French patent №2272519 from 1975).
В таком синхронном реактивном двигателе за один электрический период питающего напряжения осуществляется поворот ротора только на одно зубцовое деление, что значительно облегчает его запуск по сравнению с известными синхронными реактивными двигателями с поворотом ротора на два зубцовых деления за один электрический период.In such a synchronous jet engine, for one electric period of the supply voltage, the rotor rotates only by one tooth division, which makes it much easier to start compared to the known synchronous jet engines with the rotor rotated by two tooth divisions in one electric period.
Однако, такой двигатель имеет ограниченное применение, т.к. из-за сосредоточенной фазной обмотки он не обеспечивает плавное вращение ротора и поэтому является самозапускающимся только при очень низкой частоте вращения ротора - не превышающей 20-30 об/мин.However, such an engine has limited use since due to the concentrated phase winding, it does not provide smooth rotation of the rotor and therefore is self-starting only at a very low rotor speed - not exceeding 20-30 rpm.
Частично указанные недостатки устранены в синхронном реактивном двигателе с электромагнитной редукцией, содержащем зубчатый ротор с числом зубцов zp, зубчатый статор, выполненный с равномерно распределенными по окружности зубцами, число которых zc связано с числом зубцов ротора соотношением zp=zc±p, где p=1, 2, 3… число пар полюсов расположенной в статоре m - фазной обмотки, каждая фаза которой состоит из параллельно соединенных между собой полуфаз, смещенных относительно друг друга на 180 электрических градусов и содержащих согласно включенные относительно начала этих полуфаз диоды, при этом полуфазы в каждой фазе включены относительно друг друга встречно, т.е. конец первой полуфазы соединен с началом второй полуфазы, а конец второй полуфазы соединен с началом первой полуфазы, причем каждая полуфаза состоит из p согласно и последовательно соединенных между собой катушечных групп (см. патент России №2066912 от 1994 г.).Partially indicated disadvantages are eliminated in a synchronous jet engine with electromagnetic reduction, containing a gear rotor with the number of teeth z p , a gear stator made with teeth evenly distributed around the circumference, the number of which z c is related to the number of teeth of the rotor by the ratio z p = z c ± p, where p = 1, 2, 3 ... the number of pole pairs located in the stator m is a phase winding, each phase of which consists of half-phases connected in parallel, interconnected by 180 electrical degrees and containing according to nye respect to the semi-phase of the diodes, the semi-phase included in each phase relative to each other oppositely, i.e. the end of the first half phase is connected to the beginning of the second half phase, and the end of the second half phase is connected to the beginning of the first half phase, each half phase consisting of p according to and in series connected to each other coil groups (see Russian patent No. 2066912 of 1994).
В этом реактивном двигателе, благодаря равномерно распределенным по окружности статора пазам и распределенной фазной обмотке, обеспечивается более плавное вращение ротора, а соответственно более высокие энергетические показатели.In this jet engine, thanks to the grooves evenly distributed around the stator circumference and the distributed phase winding, a smoother rotation of the rotor is provided, and correspondingly higher energy performance.
Однако, при выполнении этого реактивного двигателя с частотой вращения ротора превышающей 30-40 об/мин, его запуск от сети остается нестабильным, т.е. зависит от исходного положения зубцов ротора относительно зубцов статора и нагрузки на валу. Кроме того, существенным недостатком такого двигателя при его выполнении с числом зубцов статора более 48 является повышенная трудоемкость при изготовлении обмотки и ее укладке в пазы статора, а также малый коэффициент заполнения объема пазов медью из-за большого числа этих пазов. А из-за низкого Cos φ такой реактивный двигатель уменьшает Cos φ трехфазной сети.However, when performing this jet engine with a rotor speed exceeding 30-40 rpm, its starting from the network remains unstable, i.e. depends on the initial position of the teeth of the rotor relative to the teeth of the stator and the load on the shaft. In addition, a significant drawback of such an engine when it is executed with a number of stator teeth of more than 48 is the increased complexity in the manufacture of the winding and its placement in the stator grooves, as well as the small fill factor of the groove volume with copper due to the large number of these grooves. And because of the low Cos φ, such a jet engine reduces the Cos φ of the three-phase network.
Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. улучшение пусковых свойств синхронного реактивного двигателя с электромагнитной редукцией, повышение коэффициента использования его объема и уменьшение трудоемкости изготовления при большом числе пазов статора.The aim of the present invention is to remedy these disadvantages, i.e. improving the starting properties of a synchronous jet engine with electromagnetic reduction, increasing the utilization rate of its volume and reducing the complexity of manufacturing with a large number of stator slots.
Указанная цель достигается тем, что в синхронном реактивном двигателе с электромагнитной редукцией, содержащем зубчатый ротор с числом зубцов zp, зубчатый статор с равномерно распределенными зубцами zc, число которых связано с числом зубцов ротора zp соотношением zp=zc±р, где p=1, 2, 3… - число пар полюсов расположенной в статоре m - фазной обмотки, каждая фаза которой состоит из параллельно и встречно соединенных между собой полуфаз с согласно включенными относительно начала этих полуфаз диодами, причем эти полуфазы смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов, а каждая полуфаза состоит из p согласно соединенных между собой катушечных групп, катушечные группы каждой полуфазы соединены между собой параллельно, число пазов статора zп, в которых размещена m - фазная обмотка, равно zп=zc/k, где k=1, 2, 3…, а к m - фазной обмотке присоединены соответственно m соединенных между собой конденсаторов, при этом при m равном 3, конденсаторы, как и фазные обмотки, соединены между собой по схеме звезда или треугольник.This goal is achieved by the fact that in a synchronous jet engine with electromagnetic reduction, containing a gear rotor with the number of teeth z p , a gear stator with uniformly distributed teeth z c , the number of which is associated with the number of teeth of the rotor z p by the ratio z p = z c ± p, where p = 1, 2, 3 ... is the number of pole pairs located in the stator m - phase winding, each phase of which consists of parallel and counter-connected half-phases with diodes corresponding to the half-phases connected relative to the beginning of these half-phases, and these half-phases are offset relative to the other g of a friend by 180 electrical degrees, and each half-phase consists of p according to interconnected coil groups, the coil groups of each half-phase are interconnected in parallel, the number of stator slots z p , in which the m - phase winding is placed, is equal to z p = z c / k, where k = 1, 2, 3 ..., and m are connected to the m-phase winding, respectively, m connected to each other capacitors, while at m equal to 3, the capacitors, like phase windings, are interconnected by a star or triangle.
Для упрощения технологии изготовления синхронного реактивного двигателя с большим числом зубцов статора, например, равным или большим 48, k принимается большим 1 и каждый из участков статора, расположенный между соседними пазами с обмоткой, представляет собой зубец с гребенчатой зоной, число зубцов которого равно k, а безобмоточные пазы гребенчатой зоны выполнены с меньшим объемом, чем пазы с обмоткой.To simplify the manufacturing technology of a synchronous jet engine with a large number of stator teeth, for example, equal to or greater than 48, k is taken to be greater than 1 and each of the stator sections located between adjacent grooves with a winding is a tooth with a comb area, the number of teeth of which is k, and the winding-free grooves of the comb zone are made with a smaller volume than the grooves with the winding.
На фиг.1 представлен общий вид реактивного синхронного двигателя с электромагнитной редукцией в разрезе.Figure 1 presents a General view of a jet synchronous motor with electromagnetic reduction in section.
Па фиг.2 представлена развернутая схема трехфазной обмотки синхронного реактивного двигателя с электромагнитной редукцией.Pa figure 2 presents a detailed diagram of a three-phase winding of a synchronous jet engine with electromagnetic reduction.
Па фиг.3 приведена принципиальная схема трехфазной обмотки двигателя, соединенная по схеме звезда с подключенными к фазам тремя конденсаторами, соединенными между собой по схеме треугольник.Pa figure 3 shows a schematic diagram of a three-phase winding of the motor, connected by a star circuit with three capacitors connected to the phases, interconnected by a triangle circuit.
На фиг.4 приведена принципиальная схема трехфазной обмотки двигателя, соединенная по схеме треугольник с подключенными к ней конденсаторами, соединенными между собой также по схеме треугольник.Figure 4 shows a schematic diagram of a three-phase motor winding, connected in a triangle circuit with capacitors connected to it, also interconnected in a triangle circuit.
Предложенный синхронный реактивный двигатель с электромагнитной редукцией содержит: зубчатый статор 1 (см. фиг.1), выполненный из листовой электротехнической стали с равномерно распределенными по окружности зубцами 2, число которых zc равно 48; зубчатый ротор 3, выполненный также из листовой электротехнической стали с равномерно распределенными по окружности зубцами 4, число которых zp определяется из соотношения zp=zc±p=48-2=46, где p - число пар полюсов, расположенной в пазах статора 1 трехфазной обмотки 5, принятое равным 2. Число пазов статора zn в которых размещена трехфазная обмотка, определяется коэффициентом k. Так, при k=2, т.е. числе зубцов в гребенчатой зоне равным 2 (см. фиг.1), число пазов статора, занятых обмоткой zп=zc/2=48/2=24, при этом расположенные между соседними пазами статора с обмоткой участки представляют собой зубцы 6, каждый из которых представляет собой зубец с гребенчатой зоной, содержащей по k=2 зубца, причем пазы гребенчатой зоны выполнены с меньшим объемом паза, чем пазы с обмоткой. Трехфазная обмотка (см. фиг.2) выполнена распределенной, двухслойной, фазы соединены между собой но схеме звезда, число пар полюсов р равно 2 (см. фиг.2). Каждая фаза трехфазной обмотки, например, фаза A-X состоит из двух параллельно и встречно соединенных между собой полуфаз A1-X1 и A2-X2, т.е. конец первой полуфазы X1 соединен с началом второй полуфазы A2, а конец второй полуфазы X2 соединен с началом первой полуфазы A1, причем эти полуфазы смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов или 6 зубцовых делений и каждая из полуфаз содержит согласно включенные относительно начала этих полуфаз диоды (см. фиг.2). При этом, каждая из полуфаз состоит из двух параллельно и согласно соединенных между собой катушечных групп (т.к. p - число пар полюсов обмотки равно 2), а каждая катушечная группа содержит две катушки, выполненные с шагом равным полюсному делению τ, которое равно zn/2p=24/4=6 зубцовым делениям статора. Аналогично выполнены фазы B-Y и C-Z, а концы фаз X, Y, Z соединены между собой согласно схеме звезда. Чтобы не загромождать электрическую схему обмотки двигателя, присоединенные к ней конденсаторы изображены на принципиальной электрической схеме обмотки, представленной на фиг.3.The proposed synchronous jet engine with electromagnetic reduction contains: a gear stator 1 (see figure 1), made of sheet electrical steel with teeth 2 evenly distributed around the circumference, the number of which z c is 48; gear rotor 3, also made of sheet electrical steel with
Работает предложенный синхронный реактивный двигатель с электромагнитной редукцией следующим образом. При подключении выводных концов A, B, C обмотки 5 к трехфазному напряжению в статоре 1 создается вращающееся магнитное поле, которое взаимодействуя через зубцы 2 статора 1 с зубцами 4 ротора 3, приводит последний во вращение. Частота вращения ротора 3 в об/мин определяется по формуле n=60×f/zp=60×50/46=65,2 об/мин, где: f - частота напряжения трехфазной сети в Гц. На фиг.2 стрелками указано направление тока в полуфазах A1-X1 и C2-Z2 в момент времени, когда амплитуды тока в фазах A и C равны по величине, а в фазе B ток отсутствует. Полуфазы A1-X1 и C2-Z2 смещены относительно друг друга на 60 электрических градусов, что соответствует 30 угловым градусам или двум зубцовым делениям статора 1, поэтому своими катушечными группами они создают результирующую намагничивающую силу в зубцах, расположенных между пазами 3 и 8, а также между пазами 15 и 20. Эти зубцы взаимодействуя с зубцами 4 ротора 3, создают вращающий момент, направление которого указано на фиг.1 стрелкой.The proposed synchronous jet engine with electromagnetic reduction operates as follows. When connecting the output ends A, B, C of the winding 5 to a three-phase voltage in the stator 1, a rotating magnetic field is created, which, interacting through the teeth 2 of the stator 1 with the
Благодаря параллельному соединению между собой катушечных групп каждой полуфазы, каждая катушка полуфазы выполняется примерно с вдвое большим числом витков, в результате чего индуктивность каждой катушечной группы возрастает в четыре раза, а индуктивность всей полуфазы соответственно в два раза. С увеличением же индуктивности обмотки двигателя уменьшается скорость нарастания в ней тока, в результате чего ток в полуфазе достигает своего номинального значения за большее число электрических полупериодов, что обеспечивает значительное улучшение запуска реактивного двигателя.Due to the parallel connection between the coil groups of each half phase, each coil of the half phase is performed with approximately twice as many turns, as a result of which the inductance of each coil group increases four times, and the inductance of the entire half phase, respectively, doubles. With an increase in the inductance of the motor winding, the rate of rise of current in it decreases, as a result of which the current in the half-phase reaches its nominal value for a larger number of electric half-periods, which provides a significant improvement in the start of the jet engine.
Благодаря выполнению статора с числом зубцов в гребенчатой зоне равным например, двум (как изображено на фиг.1), значительно упрощается технология изготовления двигателя с числом зубцов статора равным или большим 48 за счет уменьшения в два раза числа катушек трехфазной обмотки. При этом, не менее, чем на 20% возрастает коэффициент использования объема пазов и появляется возможность увеличить число ампер-витков обмотки статора, а соответственно величину вращающего момента на валу двигателя.Due to the implementation of the stator with the number of teeth in the comb area equal to, for example, two (as shown in Fig. 1), the technology of manufacturing an engine with the number of stator teeth equal to or greater than 48 is greatly simplified by halving the number of coils of a three-phase winding. Moreover, the utilization of the volume of the grooves increases by no less than 20% and it becomes possible to increase the number of ampere-turns of the stator winding, and accordingly the magnitude of the torque on the motor shaft.
Для уменьшения потребляемого от трехфазной сети реактивного тока синхронный реактивный двигатель выполнен, как изображено на фиг.3, 4 с тремя конденсаторами, соединенными между собой по схеме треугольник (или звезда) и подключенными к фазной обмотке в местах ее подключения к трехфазной сети.To reduce the reactive current consumed from the three-phase network, the synchronous jet engine is made as shown in Figs. 3, 4 with three capacitors connected to each other according to the triangle (or star) circuit and connected to the phase winding at the points of its connection to the three-phase network.
Синхронный реактивный двигатель может быть выполнен с шагом обмотки большим или меньшим полюсного деления, например, обмотка, представленная на фиг.2, может быть выполнена с шагом 5 или 7 зубцовых делений, а при k равном 1 и zc равном 48 с шагом 11 или 13 зубцовых делений.A synchronous jet motor can be performed with a step of winding greater or less than the pole division, for example, the winding shown in figure 2 can be performed with a step of 5 or 7 gear divisions, and with k equal to 1 and z c equal to 48 with a step of 11 or 13 tooth divisions.
Реактивный двигатель средней и большой мощности может быть выполнен с диодом в каждой катушечной группе полуфазы, подключенным аналогично диоду полуфазы.A medium and high power jet engine can be made with a diode in each half-coil group connected in the same way as a half-phase diode.
При двухфазном выполнении реактивного двигателя он может быть подключен к однофазной сети путем последовательно подключенного к одной из его фаз конденсатора.In a two-phase jet engine, it can be connected to a single-phase network by a capacitor connected in series to one of its phases.
Предложенный синхронный реактивный двигатель с электромагнитной редукцией предполагается патентовать за границей, а также намечается его серийный выпуск.The proposed synchronous jet engine with electromagnetic reduction is supposed to be patented abroad, and its serial production is also planned.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012138557/07A RU2497264C1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Synchronous jet engine with electromagnetic reduction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012138557/07A RU2497264C1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Synchronous jet engine with electromagnetic reduction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2497264C1 true RU2497264C1 (en) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012138557/07A RU2497264C1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Synchronous jet engine with electromagnetic reduction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2497264C1 (en) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2272519A1 (en) * | 1974-05-22 | 1975-12-19 | Pont A Mousson | |
| GB1539930A (en) * | 1975-06-06 | 1979-02-07 | Nordebo K | Multi-phase inductor alternator without slip rings and brushes |
| SU797003A1 (en) * | 1979-03-21 | 1981-01-15 | Предприятие П/Я А-7677 | Synchronous reactive gearmotor |
| SU858183A1 (en) * | 1979-09-26 | 1981-08-23 | Специальное Конструкторское Бюро Систем Промышленной Автоматики Чебоксарского Производственного Объединения "Промприбор" | Synchronous electric motor |
| SU919021A1 (en) * | 1979-10-08 | 1982-04-07 | Специальное Конструкторское Бюро Систем Промышленной Автоматики | Synchronous motor |
| SU1075356A1 (en) * | 1982-12-30 | 1984-02-23 | Новосибирский электротехнический институт | Gearmotor |
| SU1210184A1 (en) * | 1984-07-18 | 1986-02-07 | Воронежский Политехнический Институт | Synchronous reactive gearmotor |
| EP0205027A2 (en) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Hewlett-Packard Company | Variable reluctance motor with reduced torque ripple |
| SU1723640A1 (en) * | 1990-02-05 | 1992-03-30 | Воронежский сельскохозяйственный институт им.К.Д.Глинки | Reducing synchronous electric motor |
| RU2066912C1 (en) * | 1994-03-25 | 1996-09-20 | Михаил Иванович Лузин | Electromagnetic-reduction synchronous motor |
| RU2076433C1 (en) * | 1995-03-14 | 1997-03-27 | Михаил Иванович Лузин | Synchronous motor with electromagnetic reduction |
-
2012
- 2012-09-10 RU RU2012138557/07A patent/RU2497264C1/en active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2272519A1 (en) * | 1974-05-22 | 1975-12-19 | Pont A Mousson | |
| GB1539930A (en) * | 1975-06-06 | 1979-02-07 | Nordebo K | Multi-phase inductor alternator without slip rings and brushes |
| SU797003A1 (en) * | 1979-03-21 | 1981-01-15 | Предприятие П/Я А-7677 | Synchronous reactive gearmotor |
| SU858183A1 (en) * | 1979-09-26 | 1981-08-23 | Специальное Конструкторское Бюро Систем Промышленной Автоматики Чебоксарского Производственного Объединения "Промприбор" | Synchronous electric motor |
| SU919021A1 (en) * | 1979-10-08 | 1982-04-07 | Специальное Конструкторское Бюро Систем Промышленной Автоматики | Synchronous motor |
| SU1075356A1 (en) * | 1982-12-30 | 1984-02-23 | Новосибирский электротехнический институт | Gearmotor |
| SU1210184A1 (en) * | 1984-07-18 | 1986-02-07 | Воронежский Политехнический Институт | Synchronous reactive gearmotor |
| EP0205027A2 (en) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Hewlett-Packard Company | Variable reluctance motor with reduced torque ripple |
| SU1723640A1 (en) * | 1990-02-05 | 1992-03-30 | Воронежский сельскохозяйственный институт им.К.Д.Глинки | Reducing synchronous electric motor |
| RU2066912C1 (en) * | 1994-03-25 | 1996-09-20 | Михаил Иванович Лузин | Electromagnetic-reduction synchronous motor |
| RU2076433C1 (en) * | 1995-03-14 | 1997-03-27 | Михаил Иванович Лузин | Synchronous motor with electromagnetic reduction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104300755B (en) | Double-deck wound-rotor type Dual-stator brushless double-fed motor | |
| RU109934U1 (en) | ASYNCHRONOUS ROTATING MACHINE | |
| Zulu et al. | Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines | |
| CN106233584A (en) | Motor | |
| RU2437202C1 (en) | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation | |
| More et al. | Outer rotor flux reversal machine for rooftop wind generator | |
| RU2437201C1 (en) | Non-contact electric machine with axial excitation | |
| RU2066912C1 (en) | Electromagnetic-reduction synchronous motor | |
| RU2497264C1 (en) | Synchronous jet engine with electromagnetic reduction | |
| RU115978U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
| RU204405U1 (en) | SYNCHRONOUS GENERATOR | |
| RU2559197C2 (en) | Multiphase ac electric machine | |
| RU2076433C1 (en) | Synchronous motor with electromagnetic reduction | |
| RU2477917C1 (en) | Electric reducer machine with polar gear inducer | |
| CN103609008A (en) | Rotating electric machine | |
| RU2498483C2 (en) | Autonomous induction generator with bipolar stator winding | |
| RU2478250C1 (en) | Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor | |
| RU2453971C1 (en) | Multistage synchronously asynchronous generator | |
| Ivanov et al. | Electrical generators driven by renewable energy systems | |
| WO2009100600A1 (en) | Low-speed harmonic elimination synchronous power generator | |
| RU2313889C1 (en) | Asynchronously-synchronous two-frequency generator | |
| RU2402141C1 (en) | Low-speed asynchronous energy converter | |
| RU2436221C1 (en) | Contactless magnetoelectric machine with axial excitation | |
| RU2779505C1 (en) | Multi-pole synchronous electric motor | |
| RU209317U1 (en) | Polyphase generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191025 Effective date: 20191025 |