RU2518489C2 - Magnetoelectric machine with improved rotation uniformity - Google Patents
Magnetoelectric machine with improved rotation uniformity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518489C2 RU2518489C2 RU2012110625/07A RU2012110625A RU2518489C2 RU 2518489 C2 RU2518489 C2 RU 2518489C2 RU 2012110625/07 A RU2012110625/07 A RU 2012110625/07A RU 2012110625 A RU2012110625 A RU 2012110625A RU 2518489 C2 RU2518489 C2 RU 2518489C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetoelectric machine
- machine
- magnetoelectric
- armature
- electric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc Machiner (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в электромашиностроении.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to electric machines with excitation from permanent magnets, and can be used in electrical engineering.
Известно, что в магнитоэлектрической машине наблюдается эффект "залипания" ротора, что значительно ухудшает плавную работу привода на малых частотах вращения ротора, уменьшая тем самым диапазон регулирования частоты вращения привода и ограничивая область его применения [1, с.45].It is known that in the magnetoelectric machine the effect of “sticking” of the rotor is observed, which significantly worsens the smooth operation of the drive at low rotor speeds, thereby reducing the range of control of the speed of the drive and limiting its scope [1, p. 45].
Основной причиной нарушения плавного движения ротора ("залипания" ротора) является реактивный момент, который уменьшает пусковой момент магнитоэлектрической машины, вызывает остановку ротора в определенных положениях и увеличивает неравномерность вращения магнитоэлектрической машины [2, с.38].The main reason for the violation of the smooth movement of the rotor (“sticking” of the rotor) is the reactive moment, which reduces the starting torque of the magnetoelectric machine, causes the rotor to stop in certain positions and increases the uneven rotation of the magnetoelectric machine [2, p. 38].
Под реактивным моментом магнитоэлектрической машины понимают момент, возникающий в электрической машине за счет зубчатого строения якоря, асимметрии его магнитной цепи и неравномерного рабочего зазора [2, с.38].By the reactive moment of a magnetoelectric machine is understood the moment arising in an electric machine due to the gear structure of the armature, the asymmetry of its magnetic circuit and the uneven working gap [2, p. 38].
Реактивный момент, являющийся одной из составляющих пульсаций вращающего момента, не зависит от формы потребляемого тока и питающего напряжения, так как сохраняется и в обесточенном состоянии магнитоэлектрической машины.The reactive moment, which is one of the constituents of the pulsations of the torque, does not depend on the shape of the current consumed and the supply voltage, since it remains in the de-energized state of the magnetoelectric machine.
Вследствие зубчатого строения статора кривая реактивного момента отличается от синусоиды и при разложении ее в ряд Фурье получается спектр гармоник, которые называют зубцовыми [5, с.456-457].Due to the tooth structure of the stator, the curve of the reactive moment differs from the sinusoid and when it is expanded into the Fourier series, a spectrum of harmonics is obtained, which are called tooth harmonics [5, p. 456-457].
Скос пазов является самым эффективным способом борьбы с зубцовыми гармониками.Slanting is the most effective way to deal with tooth harmonics.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является электрическая машина с выполненным скосом пазов статора на полюсную дугу, равную целому числу зубцовых делений статора [5, с.457-459]. Недостатком данного технического решения является большая дискретность принимаемого скоса пазов и, как следствие, уменьшение коэффициента скоса и ЭДС, что приводит к снижению энергетических показателей электрической машины.Closest to the claimed technical solution is an electric machine with a bevel groove of the stator into a pole arc equal to an integer number of tooth divisions of the stator [5, p. 457-459]. The disadvantage of this technical solution is the large discreteness of the received bevel grooves and, as a consequence, a decrease in the coefficient of bevel and EMF, which leads to a decrease in the energy performance of an electric machine.
Задача изобретения состоит в минимизации реактивного момента, который является причиной снижения равномерности вращения ротора магнитоэлектрической машины.The objective of the invention is to minimize the reactive moment, which is the reason for reducing the uniformity of rotation of the rotor of the magnetoelectric machine.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, заключается в снижении пульсаций реактивного момента магнитоэлектрической машины, содержащей якорь с обмоткой, уложенной в z пазов, и неявнополюсный ротор с постоянными магнитами, выполнением скоса пазов якоря на угол α, соответствующий целому числу периодов зубцовой гармоники.The technical result, the proposed solution is aimed at, is to reduce the ripple of the reactive moment of a magnetoelectric machine containing an armature with a winding laid in z grooves and an implicit pole rotor with permanent magnets; .
Теоретический анализ и расчет реактивного момента представляет значительные трудности. В общем виде выражение для реактивного момента Мр магнитоэлектрической машины можно записать следующим образом [2, с.38]Theoretical analysis and calculation of the reactive moment presents significant difficulties. In general terms, the expression for the reactive moment M r of a magnetoelectric machine can be written as follows [2, p. 38]
где k - конструктивный коэффициент;where k is the design coefficient;
Ф - магнитный поток постоянного магнита, Вб;Ф - magnetic flux of a permanent magnet, Wb;
λ - проводимость магнитной цепи, Гн;λ is the conductivity of the magnetic circuit, GN;
θ - угол поворота ротора, эл. град.θ is the angle of rotation of the rotor, el. hail.
Зависимость проводимости λ от угла поворота θ обусловлена влиянием зубчатости якоря и может быть записана в виде [3, с.201]The dependence of the conductivity λ on the angle of rotation θ is due to the influence of the gearing of the armature and can be written in the form [3, p.201]
где n - номер гармоники;where n is the number of harmonics;
λ0 - постоянная составляющая магнитной проводимости, Гн;λ 0 is the constant component of magnetic conductivity, H;
λп - переменная составляющая магнитной проводимости, Гн;λ p - a variable component of magnetic conductivity, GN;
z - число зубцов.z is the number of teeth.
ТогдаThen
Из формулы (3) видно, что момент Мр изменяется по закону косинуса и является нежелательной пульсацией, таким образом, число пульсаций реактивного момента за один оборот кратно числу зубцов якоря z и составляет [4, с.12]From the formula (3) it is seen that the moment M p varies according to the law of cosine and is an undesirable pulsation, thus, the number of pulsations of the reactive moment per revolution is a multiple of the number of teeth of the armature z and is [4, p.12]
Так как пульсации имеют зубцовый порядок, то целесообразно рассматривать зубцовую гармонику с порядковым номером n, соответствующим числу зубцов zSince the pulsations are in the tooth order, it is advisable to consider the tooth harmonic with serial number n corresponding to the number of teeth z
где p - число пар полюсов магнитоэлектрической машины.where p is the number of pole pairs of the magnetoelectric machine.
Пульсации, вызванные остальными гармониками, будут иметь существенно меньшие значения и ими можно пренебречь [5, с.457].Ripples caused by other harmonics will have significantly lower values and they can be neglected [5, p. 457].
В литературе [5, с.459] приведен метод снижения гармоник зубцового порядка, заключающийся в выполнении скоса пазов на полюсную дугу, равную целому числу зубцовых делений якоря.In the literature [5, p.459] a method for reducing harmonics of the tooth order is presented, which consists in performing bevel grooves on a pole arc equal to an integer number of tooth divisions of the anchor.
При этом в одно зубцовое деление, на которое выполняется скос пазов, может укладываться несколько периодов зубцовой гармоники. Существенное ослабление пульсаций можно получить, выполнив скос пазов на угол, соответствующий одному периоду зубцовой гармоники, т.к. среднее значение амплитуды Az одного периода зубцовой гармоники имеет нулевое значение [6, с.526]At the same time, several periods of the tooth harmonic can fit into one tooth division, on which the beveling of the grooves is performed. Significant weakening of pulsations can be obtained by performing bevel grooves at an angle corresponding to one period of the tooth harmonic, since the average value of the amplitude A z of one period of the tooth harmonic has a zero value [6, p. 526]
где Tz - период зубцовой гармоники, эл. град.where T z - period of the tooth harmonic, el. hail.
Следовательно, величину скоса пазов необходимо выбирать из условия кратности периоду зубцовой гармоники Tz в эл. град.Therefore, the value of the slanting of the grooves must be selected from the condition of multiplicity to the period of the tooth harmonic T z in el. hail.
где i=1, 2, 3, … - порядковый номер гармоники;where i = 1, 2, 3, ... is the serial number of the harmonic;
На основании формул (4)-(8) получаемBased on formulas (4) - (8), we obtain
Определение угла скоса пазов по формуле (9) при различных i позволяет получить ряд значений, при которых пульсации реактивного момента будут минимальны.Determination of the bevel angle of the grooves by the formula (9) for various i allows one to obtain a number of values at which the ripple of the reactive moment will be minimal.
При выборе числа i необходимо учитывать, что большим значениям i соответствует большая величина скоса пазов и меньшая амплитуда пульсаций, сохраняющаяся за счет наличия в кривой реактивного момента других гармоник высшего порядка.When choosing the number i, it is necessary to take into account that large values of the slots correspond to a large slope of the grooves and a smaller amplitude of pulsations, which is preserved due to the presence of other higher-order harmonics in the curve of the reactive moment.
Скос пазов выполняется известным способом при изготовлении пакета якоря [7, с.84-85].The beveling of the grooves is carried out in a known manner in the manufacture of an anchor package [7, p. 84-85].
Например, скашивание пазов может выполняться после пакетирования, изолирования и заполнения намотанными катушками якоря при помощи специального устройства с гидравлическим приводом, которое поворотом скашивает якорь на требуемый угол скоса, используя для этого либо специальный паз, либо выпуклость на внешнем диаметре якоря. Рекомендаций по размеру этого паза не существует, так как его глубина и ширина определяются размером якоря и зависят от угла скоса наименьшего из сердечников. После этой операции скошенные якоря можно скреплять или склеивать. Во время сварки якоря рекомендуется, чтобы сварочный шов был параллелен скосу и проходил по оси зубцов по наружному диаметру якоря, чтобы обеспечить оптимальное сечение магнитопровода в этой части магнитной цепи якоря.For example, mowing of grooves can be carried out after packing, isolation and filling of the anchor with wound coils using a special device with a hydraulic drive that rotates the anchor to the desired bevel angle, using either a special groove or a bulge on the outer diameter of the anchor. There are no recommendations on the size of this groove, since its depth and width are determined by the size of the anchor and depend on the bevel angle of the smallest of the cores. After this operation, beveled anchors can be fastened or glued. During welding of the anchor, it is recommended that the welding seam be parallel to the bevel and extend along the axis of the teeth along the outer diameter of the armature to ensure the optimum cross section of the magnetic circuit in this part of the armature magnetic circuit.
Таким образом, решена поставленная задача по минимизации реактивного момента, заключающаяся в снижении пульсаций реактивного момента, а следовательно, улучшении равномерности вращения магнитоэлектрической машины.Thus, the task is solved to minimize the reactive moment, which consists in reducing the ripple of the reactive moment, and therefore, improving the uniformity of rotation of the magnetoelectric machine.
Предлагаемое техническое решение, помимо улучшения равномерности вращения, позволяет повысить энергетические показатели (КПД, cos(φ)), снизить шум и вибрации магнитоэлектрической машины.The proposed technical solution, in addition to improving the uniformity of rotation, allows you to increase energy performance (efficiency, cos (φ)), reduce noise and vibration of the magnetoelectric machine.
Примером реализации предлагаемой магнитоэлектрической машины с улучшенной равномерностью вращения может служить вентильный электродвигатель постоянного тока ДБМ142-18-3 с постоянными магнитами разработки предприятия-заявителя ОАО "Электропривод". Электродвигатель ДБМ 142-18-3 имеет z=45; p=3.An example of the implementation of the proposed magnetoelectric machine with improved uniformity of rotation can serve as a DCB valve DCM142-18-3 with permanent magnets developed by the applicant company OJSC "Electric Drive". The DBM 142-18-3 electric motor has z = 45; p = 3.
при этом пульсация реактивного момента составляет 0,27% (опытное значение) от номинального вращающего момента, что обеспечивает улучшенную равномерность вращения.the pulsation of the reactive moment is 0.27% (experimental value) of the nominal torque, which provides improved uniformity of rotation.
При создании предложенной магнитоэлектрической машины на предприятии-заявителе ОАО "Электропривод" практически была решена задача разработки ряда вентильных электродвигателей постоянного тока с постоянными магнитами для прецизионных электроприводов металлообрабатывающего оборудования (технологических роботов), одним из требований к которым является высокая равномерность вращения и точность позиционирования.When creating the proposed magnetoelectric machine at the applicant company OAO Elektroprivod, the task of developing a series of DC direct current motors with permanent magnets for precision electric drives of metalworking equipment (technological robots) was practically solved, one of the requirements of which is high uniformity of rotation and positioning accuracy.
Источники информацииInformation sources
[1] Лузин М.И. Магнитоэлектрический вентильный двигатель с улучшенными массогабаритными показателями и малым значением момента «залипания» ротора [Текст] / М.И.Лузин // Электричество. - 2010. - №6. - с.45-48.[1] Luzin M.I. Magnetoelectric valve motor with improved overall dimensions and a small value of the moment of “sticking” of the rotor [Text] / M.I. Luzin // Electricity. - 2010. - No. 6. - p. 45-48.
[2] Дубенский А.А. Бесконтактные двигатели постоянного тока [Текст] / А.А.Дубенский. - М.: Энергия, 1967. - 144 с.[2] Dubensky A.A. Contactless DC motors [Text] / A.A.Dubensky. - M .: Energy, 1967. - 144 p.
[3] Осин И.Л. Электрические машины автоматических устройств [Текст]: учеб. пособие для вузов / И.Л.Осин, Ф.М.Юферов. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 424 с.[3] Osin I.L. Electric machines of automatic devices [Text]: textbook. manual for universities / I.L. Osin, F.M. Yuferov. - M.: Publishing House MPEI, 2003. - 424 p.
[4] Ефимов В.В. Численное и экспериментальное моделирование электромеханических компонентов автоэлектронных систем [Текст]: Автореферат диссертации канд. техн. наук / В.В.Ефимов. - Чебоксары: ЧГУ, 2011. - 23 с.[4] Efimov V.V. Numerical and experimental modeling of electromechanical components of auto-electronic systems [Text]: Abstract of the dissertation Cand. tech. Sciences / V.V.Efimov. - Cheboksary: ChSU, 2011 .-- 23 p.
[5] Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств [Текст]: учебник для студентов вузов, обучающихся по спец. "Электромеханика" / Ф.М.Юферов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1988. - 479 с.[5] Yuferov F.М. Electric machines of automatic devices [Text]: a textbook for university students enrolled in special. "Electromechanics" / F.M. Yuferov. - 2nd ed., Revised. and add. - M.: Higher School, 1988 .-- 479 p.
[6] Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров [Текст] / Г.Корн, Т.Корн; под ред. И.Г.Арамановича; пер. с англ. - М.: Наука, 1968. - 720 с.[6] Korn G. Handbook of mathematics for scientists and engineers [Text] / G. Korn, T. Korn; under the editorship of I.G. Aramanovich; trans. from English - M .: Nauka, 1968 .-- 720 p.
[7] Виноградов Н.В. Производство электрических машин [Текст]: учебное пособие для Втузов / Н.В.Виноградов. - 2-е изд., перераб. - М., Энергия, 1970. - 288 с., с ил.[7] Vinogradov N.V. Production of electrical machines [Text]: a manual for technical colleges / N.V. Vinogradov. - 2nd ed., Revised. - M., Energy, 1970. - 288 p., With silt.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110625/07A RU2518489C2 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | Magnetoelectric machine with improved rotation uniformity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110625/07A RU2518489C2 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | Magnetoelectric machine with improved rotation uniformity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012110625A RU2012110625A (en) | 2013-09-27 |
RU2518489C2 true RU2518489C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=49253618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110625/07A RU2518489C2 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | Magnetoelectric machine with improved rotation uniformity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518489C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205577U1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-07-21 | Акционерное общество "Томский электротехнический завод" | Magnetoelectric machine |
RU208769U1 (en) * | 2021-10-10 | 2022-01-12 | Сергей Сергеевич Лагутин | Non-salient pole rotor of a synchronous electrical machine |
WO2023059223A1 (en) * | 2021-10-10 | 2023-04-13 | Сергей Сергеевич ЛАГУТИН | Non-salient pole rotor of a synchronous electric machine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU15525U1 (en) * | 2000-07-04 | 2000-10-20 | Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" | DC MOTOR |
RU2195066C2 (en) * | 2000-10-10 | 2002-12-20 | Ступицкий Валерий Петрович | Valve-type motor |
-
2012
- 2012-03-20 RU RU2012110625/07A patent/RU2518489C2/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU15525U1 (en) * | 2000-07-04 | 2000-10-20 | Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" | DC MOTOR |
RU2195066C2 (en) * | 2000-10-10 | 2002-12-20 | Ступицкий Валерий Петрович | Valve-type motor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ф.М. ЮФЕРОВ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "электромеханика". 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1988. - 479 с. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205577U1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-07-21 | Акционерное общество "Томский электротехнический завод" | Magnetoelectric machine |
RU208769U1 (en) * | 2021-10-10 | 2022-01-12 | Сергей Сергеевич Лагутин | Non-salient pole rotor of a synchronous electrical machine |
WO2023059223A1 (en) * | 2021-10-10 | 2023-04-13 | Сергей Сергеевич ЛАГУТИН | Non-salient pole rotor of a synchronous electric machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012110625A (en) | 2013-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bianchi et al. | Torque harmonic compensation in a synchronous reluctance motor | |
MX2016005938A (en) | Single-phase outer-rotor motor and rotor thereof. | |
RU2518489C2 (en) | Magnetoelectric machine with improved rotation uniformity | |
CN101860092A (en) | Pole core and the DC motor of using pole core | |
EP2819298A3 (en) | Position sensorless permanent magnet electrical machine | |
WO2015022803A3 (en) | Synchronous drive motor | |
RU124996U1 (en) | MAGNETOELECTRIC MACHINE WITH IMPROVED ROTATION UNIFORMITY | |
Behbahanifard et al. | Cogging torque reduction in line start permanent magnet synchronous motor | |
WO2012044014A3 (en) | Permanent magnet chain orbit generator | |
DE602007008552D1 (en) | ELECTRIC MOTOR WITH LOW REVOLUTION, IN PARTICULAR FOR DRIVING LIFTING DEVICES | |
CN109391098A (en) | A kind of torque motor structure design method of low torque fluctuation | |
Klausnitzer et al. | Quick cogging torque calculation for electronically commutated motors considering combinations of deviant and flawless magnets | |
RU94389U1 (en) | CONTACTLESS ELECTRIC MACHINE | |
RU2013138975A (en) | MAGNET REDUCER | |
Zhang et al. | Torque performance improvement of doubly salient synchronous reluctance machines by current harmonic injection | |
Volokitina et al. | Optimization of the magnetic system of a brushless DC motor with rare-earth permanent magnets | |
Mao et al. | Normal force and vibration investigation of linear permanent-magnet vernier machine | |
Takanami et al. | Design for improvement of torque-thrust characteristic in simultaneous drive in two-degree-of-freedom electromagnetic actuator | |
RU113887U1 (en) | SYNCHRONOUS TACHOGENERATOR | |
WO2015022804A3 (en) | Synchronous drive motor | |
CN102594069B (en) | Thin-wall-cylinder type permanent magnet brushless direct-current motor with low cogging torque | |
Jie et al. | Analytical calculation of no-load magnetic field distribution in the slotted airgap of a permanent magnet synchronous motor | |
JP2012065505A5 (en) | ||
CN202550729U (en) | Cogging structure of frequency conversion adjustable-speed permanent-magnet synchronous motor | |
Rabiee | Using MATLAB to Teach Electric Energy Courses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |