RU2524144C2 - Single-phase electrical machine - Google Patents

Single-phase electrical machine Download PDF

Info

Publication number
RU2524144C2
RU2524144C2 RU2012110547/07A RU2012110547A RU2524144C2 RU 2524144 C2 RU2524144 C2 RU 2524144C2 RU 2012110547/07 A RU2012110547/07 A RU 2012110547/07A RU 2012110547 A RU2012110547 A RU 2012110547A RU 2524144 C2 RU2524144 C2 RU 2524144C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
electric machine
rotor
phase electric
machine according
Prior art date
Application number
RU2012110547/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012110547A (en
Inventor
Владимир Александрович Дмитриевский
Владимир Алексеевич Прахт
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
ООО "Элтехно"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", ООО "Элтехно" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2012110547/07A priority Critical patent/RU2524144C2/en
Priority to PCT/RU2013/000186 priority patent/WO2013141757A1/en
Publication of RU2012110547A publication Critical patent/RU2012110547A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524144C2 publication Critical patent/RU2524144C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/38—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary
    • H02K21/44—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary with armature windings wound upon the magnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electrical machinery, and namely to electrical machines with magnets on a stator, and can be used in electrical drives of machines and mechanisms, as well as in electrical power generators. The proposed electrical machine includes a toothed rotor, a stator, which includes a toothed magnetic conductor with even number of teeth, a single-phase winding and a multiple-pole magnetic system made from hard-magnetic material, which is located between the rotor and the magnetic conductor of the stator, fixed on the stator and magnetised so that equal number of alternating opposite poles is provided on each tooth of the stator; with that, adjacent poles referring to different stator teeth are similar poles, and number of rotor teeth is lower by two times than the number of poles on all stator teeth.
EFFECT: technical result achieved by means of this invention consists in increase of specific power of an electrical machine at simultaneous decrease of weight of active materials.
16 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханике, а точнее к электрическим машинам с магнитами на статоре, и может быть использовано в электрических приводах машин и механизмов, а также в генераторах электрической энергии.The invention relates to electromechanics, and more specifically to electric machines with magnets on a stator, and can be used in electric drives of machines and mechanisms, as well as in electric energy generators.

Известна трехфазная электрическая машина с постоянными магнитами на зубцах статора [С.X. Wang, Member, IEEE, Ion Boldea, Fellow, IEEE, and Syed A. Nasar, Life Fellow, IEEE. A study of the design for the flux reversal machine. IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 16, NO.1, MARCH 2001], имеющая ротор с 8 зубцами и статор с 6 зубцами, сосредоточенную обмотку на статоре, состоящую из катушек, охватывающих каждый зубец (сосредоточенная двухслойная обмотка), а также магниты, расположенные на поверхности зубцов статора. Однако трехфазное питание усложняет структуру блока управления электрической машиной и увеличивает его цену.Known three-phase electric machine with permanent magnets on the teeth of the stator [C.X. Wang, Member, IEEE, Ion Boldea, Fellow, IEEE, and Syed A. Nasar, Life Fellow, IEEE. A study of the design for the flux reversal machine. IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 16, NO.1, MARCH 2001], having a rotor with 8 teeth and a stator with 6 teeth, a concentrated winding on the stator, consisting of coils covering each tooth (concentrated two-layer winding), as well as magnets located on the surface of the teeth of the stator. However, a three-phase power supply complicates the structure of the control unit of an electric machine and increases its price.

Прототипом является однофазная электрическая машина с магнитами на зубцах статора [Rajesh P. Deodhar, Svante Andersson, Ion Boldea, and Timothy J.E. Miller.The Flux-Reversal Machine: A New Brushless Doubly-Salient Permanent-Magnet Machine. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.33, NO.4, JULY/AUGUST 1997], имеющая ротор с тремя зубцами и статор с двумя зубцами, двухслойную обмотку на статоре, а также магнитную систему, расположенную на поверхности зубцов статора, имеющую по два магнита на каждом зубце статора и создающую на каждом зубце статора два магнитных полюса. Соседние полюса, расположенные на соседних зубцах, являются разноименными. В такой машине используется только 2/3 поверхности воздушного зазора машины, что понижает удельную мощность, увеличивает массу активных материалов и ведет к увеличению стоимости машины.The prototype is a single-phase electric machine with magnets on the stator teeth [Rajesh P. Deodhar, Svante Andersson, Ion Boldea, and Timothy J.E. Miller.The Flux-Reversal Machine: A New Brushless Doubly-Salient Permanent-Magnet Machine. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 33, NO.4, JULY / AUGUST 1997], having a rotor with three teeth and a stator with two teeth, a two-layer winding on the stator, as well as a magnetic system located on the surface of the stator teeth, having two a magnet on each stator tooth and creating two magnetic poles on each stator tooth. Neighboring poles located on adjacent teeth are opposite. In such a machine, only 2/3 of the air gap surface of the machine is used, which reduces the specific power, increases the mass of active materials and leads to an increase in the cost of the machine.

Задачей изобретения является увеличение удельной мощности электрической машины и уменьшение массы активных материалов.The objective of the invention is to increase the specific power of an electric machine and reduce the mass of active materials.

Поставленная задача решается за счет того, что в заявляемой электрической машине, содержащей зубчатый ротор, статор, включающий зубчатый магнитопровод с четным числом зубцов, однофазную обмотку и многополюсную магнитную систему, выполненную из магнитотвердого материала, расположенную между ротором и магнитопроводом статора, зафиксированную на магнитопроводе статора и намагниченную таким образом, что на каждом зубце магнитопровода статора находится одинаковое количество чередующихся разноименных полюсов, соседние полюса, относящиеся к разным зубцам магнитопровода статора, являются одноименными и количество зубцов ротора вдвое меньше количества полюсов на всех зубцах магнитопровода статора.The problem is solved due to the fact that in the inventive electric machine containing a gear rotor, a stator, including a gear magnetic circuit with an even number of teeth, a single-phase winding and a multipolar magnetic system made of hard magnetic material, located between the rotor and the stator magnetic circuit, fixed on the stator magnetic circuit and magnetized in such a way that on each tooth of the stator magnetic circuit there is an equal number of alternating opposite poles, adjacent poles I have different teeth of the stator magnetic circuit are of the same name and the number of rotor teeth is half the number of poles on all the teeth of the stator magnetic circuit.

Кроме того, в однофазной электрической машине обмотка может быть выполнена однослойной и охватывающей каждый второй зубец магнитопровода статора, двухслойной и охватывающей каждый зубец магнитопровода статора или наматываться вокруг ярма магнитопровода статора.In addition, in a single-phase electric machine, the winding can be made single-layer and covering every second tooth of the stator magnetic circuit, two-layer and covering every tooth of the stator magnetic circuit, or wound around the yoke of the stator magnetic circuit.

В однофазной электрической машине зубцы магнитопровода статора и магнитная система статора могут быть выполнены со скосом относительно зубцов ротора.In a single-phase electric machine, the teeth of the stator magnetic circuit and the stator magnetic system can be beveled relative to the teeth of the rotor.

В однофазной электрической машине ротор может быть выполнен таким образом, что его сечение, перпендикулярное оси вращения, имеет линию зеркальной симметрии или выполнен таким образом, что такая симметрия отсутствует.In a single-phase electric machine, the rotor can be made in such a way that its cross section perpendicular to the axis of rotation has a mirror symmetry line or is made in such a way that there is no such symmetry.

В однофазной электрической машине статор может располагаться внутри ротора или наоборот ротор может располагаться внутри статора.In a single-phase electric machine, the stator can be located inside the rotor, or vice versa, the rotor can be located inside the stator.

В однофазной электрической машине магнитная система может быть выполнена монолитной и цилиндрической формы или выполнена из отдельных магнитов. При этом несколько электроизолированных друг от друга магнитов могут располагаться вдоль оси вращения ротора и/или в угловом направлении.In a single-phase electric machine, the magnetic system can be made monolithic and cylindrical in shape or made of separate magnets. Moreover, several electrically insulated magnets from each other can be located along the axis of rotation of the rotor and / or in the angular direction.

В однофазной электрической машине соседние магниты, формирующие противоположные полюса и имеющие противоположные остаточные намагниченности, коллинеарные радиус-вектору, могут быть установлены таким образом, что между ними имеется немагнитная область.In a single-phase electric machine, adjacent magnets forming opposite poles and having opposite remanent magnetizations collinear to the radius vector can be set so that there is a non-magnetic region between them.

В однофазной электрической машине магнитная система может быть выполнена таким образом, что между соседними разноименными полюсами остаточная намагниченность имеет угловое направление и способствует формированию полюсов магнитной системы.In a single-phase electric machine, the magnetic system can be designed so that between adjacent opposite poles the remanent magnetization has an angular direction and contributes to the formation of the poles of the magnetic system.

В однофазной электрической машине могут использоваться магниты прямоугольного сечения.In a single-phase electric machine, rectangular magnets can be used.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображены:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - принципиальная схема электрической машины, в которой полюса зубцов магнитопровода статора представлены отдельными магнитами и немагнитная область между магнитами отсутствует;figure 1 is a schematic diagram of an electric machine in which the poles of the teeth of the stator magnetic circuit are represented by individual magnets and there is no non-magnetic region between the magnets;

фиг.2 - принципиальная схема электрической машины, в которой на один полюс приходится несколько электроизолированных магнитов;figure 2 is a schematic diagram of an electric machine, in which several electrically insulated magnets fall on one pole;

фиг.3 - принципиальная схема электрической машины, в которой между магнитами противоположной намагниченности и между магнитами, расположенными на соседних зубцах магнитопровода статора, выполнены немагнитные области в виде зазора;figure 3 is a schematic diagram of an electric machine in which between the magnets of the opposite magnetization and between the magnets located on adjacent teeth of the stator magnetic circuit, non-magnetic regions are made in the form of a gap;

фиг.4 - принципиальная схема электрической машины, в некоторых участках магнитной системы которой намагниченность принимает угловое направление;4 is a schematic diagram of an electric machine, in some parts of the magnetic system of which the magnetization takes an angular direction;

фиг.5 - принципиальная схема ротора, сечение которого, перпендикулярное оси вращения, имеет линию зеркальной симметрии;5 is a schematic diagram of a rotor, the cross section of which, perpendicular to the axis of rotation, has a line of mirror symmetry;

фиг.6 - принципиальная схема ротора, обеспечивающего неравномерный воздушный зазор;6 is a schematic diagram of a rotor providing an uneven air gap;

фиг.7 - принципиальная схема ротора с фаской с одной стороны зубца;7 is a schematic diagram of a rotor with a chamfer on one side of the tooth;

фиг.8 - принципиальная схема ротора, в котором стороны зубца выполнены под разными углами к зазору между ротором и статором;Fig is a schematic diagram of a rotor in which the sides of the tooth are made at different angles to the gap between the rotor and the stator;

фиг.9 - принципиальная схема электрической машины с четырьмя зубцами на магнитопроводе статора;Fig.9 is a schematic diagram of an electric machine with four teeth on the stator magnetic circuit;

фиг.10 - принципиальная схема электрической машины с однослойной обмоткой, охватывающей каждый второй зубец магнитопровода статора;figure 10 is a schematic diagram of an electric machine with a single-layer winding, covering every second tooth of the stator magnetic circuit;

фиг.11, фиг.12 - принципиальные схемы электрических машин, в которых обматывается каждый зубец магнитопровода статора;11, 12 - schematic diagrams of electrical machines in which each tooth of the stator magnetic circuit is wound;

фиг.13 - принципиальная схема электрической машины, в которой катушки наматываются вокруг ярма магнитопровода статора.13 is a circuit diagram of an electric machine in which coils are wound around a yoke of a stator magnetic circuit.

Направления намагниченности магнитов показаны стрелочками, направление тока пазовой части на смотрящего обозначено знаком О, а направление от смотрящего обозначено знаком Ф.The directions of magnetization of the magnets are shown by arrows, the direction of the current of the grooved part in the viewer is indicated by the sign O, and the direction from the viewer is indicated by the sign F.

Предлагаемая однофазная электрическая машина (фиг.1) содержит зубчатый магнитопровод статора 1 с двумя зубцами 2 и зубчатый ротор 3. В пазы магнитопровода статора 1 укладывается однофазная обмотка 4, причем направление токов в любых двух соседних пазах противоположное.The proposed single-phase electric machine (figure 1) contains a stator toothed magnetic circuit 1 with two teeth 2 and a toothed rotor 3. A single-phase winding 4 is placed in the grooves of the stator 1 magnetic circuit, the opposite direction of the currents in any two adjacent grooves.

В зазоре между ротором 3 и магнитопроводом статора 1 располагается многополюсная магнитная система 5, выполненная из магнитотвердого материала, зафиксированная на магнитопроводе статора 1 и намагниченная таким образом, что на каждом зубце 2 магнитопровода статора 1 находятся по 4 чередующихся разноименных полюсов примерно равного размера.In the gap between the rotor 3 and the stator 1 magnetic circuit there is a multi-pole magnetic system 5 made of hard magnetic material, fixed on the stator 1 magnetic circuit and magnetized in such a way that on each tooth 2 of the stator 1 magnetic circuit there are 4 alternating opposite poles of approximately equal size.

Соседние полюса магнитной системы 5, относящиеся к разным зубцам 2 магнитопровода статора 1, являются одноименными.The adjacent poles of the magnetic system 5, related to different teeth 2 of the magnetic circuit of the stator 1, are of the same name.

Полюса зубцов 2 магнитопровода статора 1 представлены отдельными магнитами 6 и немагнитная область между магнитами отсутствует.The poles of the teeth 2 of the magnetic circuit of the stator 1 are represented by individual magnets 6 and there is no non-magnetic region between the magnets.

Количество зубцов ротора 3 вдвое меньше количества полюсов на всех зубцах 2 магнитопровода статора 1 и равно 4. В том числе пара одноименных полюсов, относящихся к соседним зубцам 2, считаются за два полюса.The number of teeth of the rotor 3 is half the number of poles on all the teeth 2 of the magnetic circuit of the stator 1 and is 4. Including a pair of poles of the same name belonging to adjacent teeth 2 are considered two poles.

Принцип действия предлагаемой электрической машины с магнитной системой 5 на зубцах 2 магнитопровода статора 1 в генераторном режиме состоит в следующем. При вращении ротора 3 магнитный поток в магнитопроводе статора 1 меняет свое направление. В результате в обмотке 4 магнитопровода статора 1 наводится электродвижущая сила.The principle of operation of the proposed electric machine with a magnetic system 5 on the teeth 2 of the magnetic circuit of the stator 1 in the generator mode is as follows. When the rotor 3 rotates, the magnetic flux in the magnetic circuit of the stator 1 changes its direction. As a result, an electromotive force is induced in the winding 4 of the stator 1 magnetic circuit.

Количество и размеры магнитов 6 не зависят от структуры полюсов машины. При этом магниты 6 могут иметь сложную структуру и довольно неоднородную намагниченность. В частности, электрическая машина может иметь только один магнит 6, при этом неоднородная структура намагниченности обеспечивает требуемое количество полюсов на каждом зубце 2 магнитопровода статора 1. Или, например, на каждом зубце 2 может содержаться по одному многополюсному магниту 6.The number and size of magnets 6 are independent of the structure of the poles of the machine. In this case, the magnets 6 can have a complex structure and a rather inhomogeneous magnetization. In particular, an electric machine can have only one magnet 6, while a non-uniform magnetization structure provides the required number of poles on each tooth 2 of the stator 1 magnetic circuit. Or, for example, one multi-pole magnet 6 can be contained on each tooth 2.

При изготовлении статоров и роторов электрических машин из стали для уменьшения электрических потерь они обычно выполняются шихтованными - из отдельных изолированных друг от друга листов.In the manufacture of stators and rotors of electric machines from steel, in order to reduce electrical losses, they are usually carried out in batches - from separate sheets isolated from each other.

Для снижения электрических потерь в магнитной системе 5 несколько магнитов 6 располагают вдоль оси вращения ротора 3 (выполняют шихтовку, аналогичную шихтовке стали).To reduce electrical losses in the magnetic system 5, several magnets 6 are placed along the axis of rotation of the rotor 3 (they perform a charge similar to steel charge).

Также для снижения электрических потерь в магнитной системе 5 уменьшают угловой размер магнитов 6, в частности, на один полюс может приходиться несколько магнитов 6 (фиг.2). Магниты 6 малого углового размера могут иметь прямоугольное сечение, что упрощает изготовление магнитов и снижает их цену.Also, in order to reduce electrical losses in the magnetic system 5, the angular size of the magnets 6 is reduced, in particular, several magnets 6 can fall on one pole (FIG. 2). The magnets 6 of a small angular size can have a rectangular cross section, which simplifies the manufacture of magnets and reduces their price.

С целью экономии магнитов 6 соприкасающиеся части магнитов 6 разной намагниченности могут быть заменены немагнитной областью 7 между ними (фиг.3), представляющей собой зазор или немагнитную и неэлектропроводную вставку, что практически не снижает технических характеристик электрической машины, поскольку в местах соприкосновения магнитов 6 с противоположной намагниченностью их потоки замыкаются сами на себя и фактически не участвуют в создании потока в воздушном зазоре. Другими словами, между соседними магнитами 6, формирующими противоположные полюса и имеющими противоположные остаточные намагниченности, коллинеарные радиус-вектору, может располагаться немагнитная область, выполненная в виде зазора между магнитами или в виде немагнитной и неэлектропроводной вставки.In order to save magnets 6, the contacting parts of magnets 6 of different magnetizations can be replaced by a non-magnetic region 7 between them (Fig. 3), which is a gap or a non-magnetic and non-conductive insert, which practically does not reduce the technical characteristics of the electric machine, since at the points of contact of the magnets 6 s By opposite magnetization, their flows are closed onto themselves and do not actually participate in creating a flow in the air gap. In other words, a nonmagnetic region can be located between adjacent magnets 6, which form opposite poles and have opposite remanent magnetizations collinear to the radius vector, made in the form of a gap between the magnets or in the form of a non-magnetic and non-conductive insert.

Между соседними магнитами 6, расположенными на соседних зубцах 2 магнитопровода статора 1, также целесообразно выполнять немагнитную вставку 7 (фиг.3), поскольку магниты 6, расположенные вдали от магнитопровода статора, в меньшей степени участвуют в формировании полезного магнитного потока.Between neighboring magnets 6 located on adjacent teeth 2 of the stator 1 magnetic circuit, it is also advisable to carry out a non-magnetic insert 7 (Fig. 3), since magnets 6 located far from the stator magnetic circuit are less involved in the formation of a useful magnetic flux.

На фиг.3 показана схема электрической машины, в которой расположены немагнитные области 7 между магнитами 6 разной намагниченности и между магнитами 6, расположенными на соседних зубцах 2 магнитопровода статора 1.Figure 3 shows a diagram of an electric machine in which non-magnetic regions 7 are located between magnets 6 of different magnetizations and between magnets 6 located on adjacent teeth 2 of the stator 1 magnetic circuit.

Увеличение полезного магнитного потока возможно при условии, что между соседними разноименными полюсами магнитной системы 5 расположен магнитотвердый материал магнитной системы 8 с намагниченностью, направленной в угловом направлении так, чтобы способствовать формированию полюсов магнитной системы 5.An increase in the useful magnetic flux is possible provided that between the opposite opposite poles of the magnetic system 5 there is a magnetically hard material of the magnetic system 8 with magnetization directed in the angular direction so as to facilitate the formation of the poles of the magnetic system 5.

При использовании заявленной электрической машины в качестве генератора может применяться ротор 3, сечение которого, перпендикулярное оси вращения, имеет линию зеркальной симметрии. На фиг.5 показан пример такого ротора, причем некоторые линии зеркальной симметрии показаны штрихпунктиром.When using the claimed electric machine as a generator, a rotor 3 can be used, the cross section of which, perpendicular to the axis of rotation, has a line of mirror symmetry. Figure 5 shows an example of such a rotor, with some lines of mirror symmetry shown by a dot-dash line.

При использовании заявленной электрической машины в качестве двигателя необходимо обеспечить возможность старта. Для этого ротор 3 выполняют несимметричным так, чтобы при отсутствии электропитания его равновесное положение было отклонено от положения, в котором зубцы ротора 3 находятся строго напротив полюсов, что позволяет при подаче питания создавать пусковой момент. Несимметричность ротора 3 может состоять в несимметричности воздушного зазора между ротором 3 и магнитопроводом статора 1 (фиг.6), в наличии фаски с одной стороны зубца ротора 3 (фиг.7) или/и в выполнении сторон зубца ротора 3 под разными углами к зазору между ротором 3 и магнитопроводом статора 1 (фиг.8).When using the declared electric machine as an engine, it is necessary to ensure the possibility of starting. To do this, the rotor 3 is asymmetric so that, in the absence of power supply, its equilibrium position is deviated from the position in which the teeth of the rotor 3 are strictly opposite the poles, which allows creating a starting moment when power is applied. The asymmetry of the rotor 3 may consist in the asymmetry of the air gap between the rotor 3 and the magnetic circuit of the stator 1 (Fig.6), in the presence of a chamfer on one side of the tooth of the rotor 3 (Fig.7) or / and in the execution of the sides of the tooth of the rotor 3 at different angles to the gap between the rotor 3 and the stator 1 magnetic circuit (Fig. 8).

Фиг.9 иллюстрирует возможность изготовления электрической машины с четным количеством зубцов 3 на магнитопроводе статора 1, большим двух.Fig.9 illustrates the possibility of manufacturing an electric machine with an even number of teeth 3 on the magnetic circuit of the stator 1, greater than two.

Выбор количества зубцов 2 на магнитопроводе статора 1, а также выбор количества полюсов на каждом его зубце 2 позволяет задать произвольное не меньшее двух количество зубцов ротора 3, которое равно отношению частот электропитания и вращения электрической машины, т.е варьировать количество зубцов ротора 3 в широких пределах.The choice of the number of teeth 2 on the magnetic circuit of the stator 1, as well as the choice of the number of poles on each of its teeth 2, allows you to set an arbitrary at least two number of teeth of the rotor 3, which is equal to the ratio of the frequencies of power supply and rotation of the electric machine, i.e., vary the number of teeth of the rotor 3 in wide limits.

Количество зубцов на роторе 3 равно отношению частоты питающего тока к частоте вращения. Чем больше это отношение, тем больший крутящий момент достигается машиной. Если это отношение невелико, то такой двигатель применим в высокоскоростных приложениях. Таким образом, заявленная электрическая машина может быть спроектирована для широкого диапазона приложений, от высокомоментных до высокоскоростных.The number of teeth on the rotor 3 is equal to the ratio of the frequency of the supply current to the rotation frequency. The larger this ratio, the greater the torque achieved by the machine. If this ratio is small, then such an engine is applicable in high-speed applications. Thus, the claimed electric machine can be designed for a wide range of applications, from high torque to high speed.

На фиг.10-13 показаны способы укладки обмотки 4, отличающиеся расположением частей катушек 9, не создающих полезного магнитного поля.Figure 10-13 shows the methods of laying the winding 4, characterized by the location of the parts of the coils 9 that do not create a useful magnetic field.

На фиг.10 катушки охватывают каждый второй зубец 2 магнитопровода статора 1 (однослойная обмотка 4), целиком заполняя пазы.In figure 10, the coils cover every second tooth 2 of the magnetic circuit of the stator 1 (single-layer winding 4), completely filling the grooves.

На фиг.11 и фиг.12 показаны два способа укладки обмотки 4, в которых обматывается каждый зубец 2 магнитопровода статора 1 (двухслойная обмотка 4).In Fig.11 and Fig.12 shows two ways of laying the winding 4, in which each tooth 2 is wound around the magnetic circuit of the stator 1 (two-layer winding 4).

На фиг.13 катушки наматываются вокруг ярма магнитопровода статора 1.13, coils are wound around the yoke of the stator 1 magnetic circuit.

Для уменьшения момента страгивания и пульсаций момента возможно выполнение зубцов 3 магнитопровода статора 1 и магнитов 6 на статоре скошенными относительно зубцов ротора 3.To reduce the moment of stragging and pulsations of the moment, it is possible to perform teeth 3 of the magnetic circuit of the stator 1 and magnets 6 on the stator beveled relative to the teeth of the rotor 3.

Представленная конструкция электрической машины позволяет решить поставленную задачу. А именно: в представленной конструкции электрической машины магниты расположены на большей в сравнении с прототипом части окружности статора, благодаря чему удается более полно использовать активные материалы машины. В результате увеличивается удельная мощность электрической машины и уменьшается масса активных материалов, т.е. достигается цель изобретения.The presented design of the electric machine allows you to solve the problem. Namely: in the presented design of the electric machine, the magnets are located on a larger part of the stator circumference in comparison with the prototype, due to which it is possible to more fully use the active materials of the machine. As a result, the specific power of the electric machine increases and the mass of active materials decreases, i.e. the objective of the invention is achieved.

Кроме того, в зависимости от конфигурации представленная конструкция может применяться в широком диапазоне приложений, от высокомоментных до высокоскоростных.In addition, depending on the configuration, the design presented can be applied in a wide range of applications, from high-torque to high-speed.

Кроме того, выполнение магнитной системы из достаточного числа отдельных электроизолированных магнитов позволяет снизить электрические потери в магнитах.In addition, the implementation of the magnetic system of a sufficient number of individual electrically insulated magnets can reduce electrical losses in the magnets.

Кроме того, расположение магнитов таким образом, что между соседними магнитами, формирующими противоположные полюса и имеющими противоположные остаточные намагниченности, коллинеарные радиус-вектору, имеется немагнитная область, позволяет уменьшить массу магнитов, а значит и себестоимость электрической машины.In addition, the arrangement of the magnets in such a way that there is a non-magnetic region between adjacent magnets that form opposite poles and have opposite residual magnetizations, collinear to the radius vector, reduces the mass of magnets, and therefore the cost of the electric machine.

Кроме того, выполнение магнитной системы таким образом, что между соседними разноименными полюсами магнитной системы остаточная намагниченность имеет угловое направление и способствует формированию полюсов магнитной системы, позволяет увеличить полезный магнитный поток, что способствует достижению цели изобретения.In addition, the implementation of the magnetic system in such a way that between adjacent opposite poles of the magnetic system, the residual magnetization has an angular direction and contributes to the formation of the poles of the magnetic system, allows you to increase the useful magnetic flux, which helps to achieve the objective of the invention.

Claims (16)

1. Однофазная электрическая машина, содержащая зубчатый ротор, статор, включающий зубчатый магнитопровод с четным числом зубцов, однофазную обмотку и многополюсную магнитную систему, выполненную из магнитотвердого материала, расположенную между ротором и магнитопроводом статора, зафиксированную на магнитопроводе статора и намагниченную таким образом, что на каждом зубце магнитопровода статора находится одинаковое количество чередующихся разноименных полюсов, отличающаяся тем, что соседние полюса, относящиеся к разным зубцам магнитопровода статора, являются одноименными и количество зубцов ротора вдвое меньше количества полюсов на всех зубцах магнитопровода статора.1. A single-phase electric machine containing a toothed rotor, a stator, including a toothed magnetic circuit with an even number of teeth, a single-phase winding and a multi-pole magnetic system made of hard magnetic material, located between the rotor and the stator magnetic circuit, fixed on the stator magnetic circuit and magnetized in such a way that each tooth of the stator magnetic circuit contains the same number of alternating opposite poles, characterized in that the adjacent poles belonging to different teeth of the magnet stator wires are the same name and the number of rotor teeth is half the number of poles of the teeth on the stator yoke. 2. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что однофазная обмотка выполнена однослойной и охватывающей каждый второй зубец магнитопровода статора.2. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the single-phase winding is made single-layer and covering every second tooth of the stator magnetic circuit. 3. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что обмотка выполнена двухслойной и охватывающей каждый зубец магнитопровода статора.3. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the winding is made of two-layer and covering each tooth of the stator magnetic circuit. 4. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что катушки обмотки намотаны вокруг ярма магнитопровода статора.4. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the winding coils are wound around the yoke of the stator magnetic circuit. 5. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что зубцы магнитопровода статора и магнитная система статора выполнены со скосом относительно зубцов ротора.5. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the teeth of the stator magnetic circuit and the stator magnetic system are beveled relative to the teeth of the rotor. 6. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что ротор выполнен таким образом, что его сечение, перпендикулярное оси вращения, имеет линию зеркальной симметрии.6. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the rotor is designed so that its cross section perpendicular to the axis of rotation has a line of mirror symmetry. 7. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что ротор выполнен таким образом, что его сечение, перпендикулярное оси вращения, не имеет линии зеркальной симметрии.7. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the rotor is designed in such a way that its cross section perpendicular to the axis of rotation does not have a mirror symmetry line. 8. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что ротор расположен внутри статора.8. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the rotor is located inside the stator. 9. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что статор расположен внутри ротора.9. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the stator is located inside the rotor. 10. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что магнитная система выполнена монолитной и цилиндрической формы.10. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the magnetic system is made of a monolithic and cylindrical shape. 11. Однофазная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что магнитная система выполнена из отдельных магнитов.11. The single-phase electric machine according to claim 1, characterized in that the magnetic system is made of individual magnets. 12. Однофазная электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что вдоль оси вращения ротора расположено несколько электроизолированных друг от друга магнитов.12. The single-phase electric machine according to claim 11, characterized in that several magnets are electrically insulated from each other along the axis of rotation of the rotor. 13. Однофазная электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что в угловом направлении расположено несколько электроизолированных друг от друга магнитов.13. The single-phase electric machine according to claim 11, characterized in that several magnets are electrically insulated from each other in the angular direction. 14. Однофазная электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что соседние магниты, формирующие противоположные полюса и имеющие противоположные остаточные намагниченности, коллинеарные радиус-вектору, установлены таким образом, что между ними имеется немагнитная область.14. The single-phase electric machine according to claim 11, characterized in that the adjacent magnets forming opposite poles and having opposite remanent magnetizations, collinear to the radius vector, are installed in such a way that there is a non-magnetic region between them. 15. Однофазная электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что магнитная система выполнена таким образом, что между соседними разноименными полюсами магнитной системы остаточная намагниченность имеет угловое направление и способствует формированию полюсов магнитной системы.15. The single-phase electric machine according to claim 11, characterized in that the magnetic system is designed so that between adjacent opposite poles of the magnetic system, the remanent magnetization has an angular direction and contributes to the formation of the poles of the magnetic system. 16. Однофазная электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что использованы магниты прямоугольного сечения. 16. The single-phase electric machine according to claim 11, characterized in that the magnets of rectangular cross section are used.
RU2012110547/07A 2012-03-19 2012-03-19 Single-phase electrical machine RU2524144C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110547/07A RU2524144C2 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Single-phase electrical machine
PCT/RU2013/000186 WO2013141757A1 (en) 2012-03-19 2013-03-12 Single-phase electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110547/07A RU2524144C2 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Single-phase electrical machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012110547A RU2012110547A (en) 2013-09-27
RU2524144C2 true RU2524144C2 (en) 2014-07-27

Family

ID=49223073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012110547/07A RU2524144C2 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Single-phase electrical machine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2524144C2 (en)
WO (1) WO2013141757A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700179C1 (en) * 2018-09-21 2019-09-13 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМАШ" Electric machine
RU2720882C1 (en) * 2019-09-04 2020-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Electrotechnical complex of piston compressor based on linear magnetoelectric machine
WO2022216496A1 (en) * 2021-04-05 2022-10-13 Raytheon Company Dynamo-electric machine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566659C1 (en) * 2014-07-14 2015-10-27 Алексей Германович Пижонков Single-phase low-speed current generator

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU465689A1 (en) * 1973-02-12 1975-03-30 Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе Non-contact current source device
SU626471A1 (en) * 1977-04-08 1978-09-30 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Single-phase synchronous electric motor
SU678603A1 (en) * 1977-11-09 1979-08-05 Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А.Н.Туполева Single-phase contact-free inductor generator
EP0455578A2 (en) * 1990-04-30 1991-11-06 Emerson Electric Co. Hybrid single-phase variable reluctance motor
US5294856A (en) * 1990-04-30 1994-03-15 Emerson Electric Co. Shifted pole single phase variable reluctance motor
RU92011862A (en) * 1992-12-14 1995-03-10 Научно-производственное предприятие "Эметрон" SINGLE PHASE ELECTRICAL MACHINE
RU2040096C1 (en) * 1992-12-14 1995-07-20 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single-phase field structured electric motor
RU754U1 (en) * 1994-06-02 1995-08-16 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single phase electric motor
RU874U1 (en) * 1994-03-15 1995-09-16 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single-phase induction motor with start poles
RU4028U1 (en) * 1996-01-10 1997-04-16 Научно-производственное предприятие "Эметрон" SINGLE-PHASE MOTOR
RU2103786C1 (en) * 1996-01-10 1998-01-27 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single-phase motor with starter poles
EP1363384A2 (en) * 1995-05-30 2003-11-19 Török, Vilmos A self-starting brushless electric motor

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU465689A1 (en) * 1973-02-12 1975-03-30 Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе Non-contact current source device
SU626471A1 (en) * 1977-04-08 1978-09-30 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Single-phase synchronous electric motor
SU678603A1 (en) * 1977-11-09 1979-08-05 Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А.Н.Туполева Single-phase contact-free inductor generator
EP0455578A2 (en) * 1990-04-30 1991-11-06 Emerson Electric Co. Hybrid single-phase variable reluctance motor
US5294856A (en) * 1990-04-30 1994-03-15 Emerson Electric Co. Shifted pole single phase variable reluctance motor
RU92011862A (en) * 1992-12-14 1995-03-10 Научно-производственное предприятие "Эметрон" SINGLE PHASE ELECTRICAL MACHINE
RU2040096C1 (en) * 1992-12-14 1995-07-20 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single-phase field structured electric motor
RU874U1 (en) * 1994-03-15 1995-09-16 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single-phase induction motor with start poles
RU754U1 (en) * 1994-06-02 1995-08-16 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single phase electric motor
EP1363384A2 (en) * 1995-05-30 2003-11-19 Török, Vilmos A self-starting brushless electric motor
RU4028U1 (en) * 1996-01-10 1997-04-16 Научно-производственное предприятие "Эметрон" SINGLE-PHASE MOTOR
RU2103786C1 (en) * 1996-01-10 1998-01-27 Научно-производственное предприятие "Эметрон" Single-phase motor with starter poles

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700179C1 (en) * 2018-09-21 2019-09-13 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМАШ" Electric machine
WO2020060447A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМАШ" Electrical machine
RU2700179C9 (en) * 2018-09-21 2020-06-05 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМАШ" Electric machine
RU2720882C1 (en) * 2019-09-04 2020-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Electrotechnical complex of piston compressor based on linear magnetoelectric machine
WO2022216496A1 (en) * 2021-04-05 2022-10-13 Raytheon Company Dynamo-electric machine
US11632021B2 (en) 2021-04-05 2023-04-18 Raytheon Company Dynamo-electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013141757A1 (en) 2013-09-26
RU2012110547A (en) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11289956B2 (en) Rotating electric device
CN108964396B (en) Stator partition type alternate pole hybrid excitation motor
JP2013215021A (en) Electromagnetic induction device
RU2541513C2 (en) Synchronous machine with anisotropic magnetic conductivity of rotor
CN103138519A (en) Switched reluctance motor
RU2524144C2 (en) Single-phase electrical machine
US20100314961A1 (en) Magnetic flux switching type electric generator using shielding member as permanent magnet
JP2005510991A (en) Electric synchronous machine with annular winding
JP2008067561A (en) Permanent-magnet electromotor
CN106451855A (en) Consequent-pole permanent magnet motor
KR102126256B1 (en) Electric motor
JP2014192951A (en) Dynamo-electric machine, electric motor unit and generator unit
KR20070114615A (en) A field magnet is consist of the outer magnet and the inner magnet, an armature is the generator to keep the gap positioning between the outer magnet and inner magnet
JP2018108007A (en) Generator decreasing magnetic force resistance
RU2507667C2 (en) Magnetic generator
RU2526846C2 (en) Brushless electric machine
EA009822B1 (en) Gate electric motor
JP2020512807A5 (en)
JP2011004576A (en) Generator
JP2015027208A (en) Electromagnetic induction device
RU2541427C1 (en) Terminal electric machine (versions)
JP2015532826A (en) Electromechanical transducer
CN204118976U (en) A kind of commutator of rotor magnetic pole winding type motor of improvement and brush
JP6973591B1 (en) Rotor and rotating machine
JP7392388B2 (en) rotating electric machine

Legal Events

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

Effective date: 20150320