RU2526540C1 - Электромагнитный редуктор - Google Patents
Электромагнитный редуктор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526540C1 RU2526540C1 RU2013140903/07A RU2013140903A RU2526540C1 RU 2526540 C1 RU2526540 C1 RU 2526540C1 RU 2013140903/07 A RU2013140903/07 A RU 2013140903/07A RU 2013140903 A RU2013140903 A RU 2013140903A RU 2526540 C1 RU2526540 C1 RU 2526540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- teeth
- winding
- grooves
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к общему машиностроению, к электротехнике, к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным электромагнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства с регулируемым передаточным отношением в механических системах с большим ресурсом работы в условиях отсутствия смазки. Техническим результатом заявляемого устройства является упрощение конструкции при сохранении возможности регулирования коэффициента редукции. Этот технический результат достигается тем, что в электромагнитном редукторе, содержащем корпус с установленными в нем статором с многофазной обмоткой, подключенной к источнику напряжения, а также первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, соответственно, в соответствии с изобретением, обмотка статора подключена к источнику напряжения через регулируемый преобразователь частоты и размещена в пазах внутренней поверхности статора с образованием полюсов, при этом первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора, у которых высота равна половине ширины паза, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен с пазами по его внешней поверхности, в которые залита короткозамкнутая обмотка, причем статор, зубцы первого ротора и зубцы второго ротора выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали.
Description
Изобретение относится к общему машиностроению, к электротехнике, к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным электромагнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства с регулируемым передаточным отношением в механических системах с большим ресурсом работы в условиях отсутствия смазки.
Известен двухступенчатый редуктор, являющийся мультипликатором (статья Дергачев П.А., Кирюхин В.П., Кулаев Ю.В., Курбатов П.А., Молоканов О.Н. «Анализ двухступенчатого магнитного мультипликатора», ж. «Электротехника», №5, 2012 г., с.39-45), имеющий три вращающихся ротора, внешний статор и внутреннее модулирующее кольцо наружный ротор и наружные магниты промежуточного ротора образуют первую ступень мультипликатора. Второй (промежуточный) ротор имеет радиально намагниченные магниты на наружной и внутренней сторонах. Статор, наружный ротор и наружные магниты промежуточного ротора образуют первую ступень мультипликатора. Третий (внутренний) ротор жестко связан с выходным валом. Внутренние магниты промежуточного ротора, вторая беличья клетка и внутренний ротор образуют вторую (выходную) ступень мультипликатора. Недостатком этого магнитного редуктора является большое число ступеней. Магнитная система содержит четыре воздушных зазора. Современные высокоэнергетические постоянные магниты из редкоземельных элементов имеют высокую стоимость. Гармоники магнитного поля во втором воздушном зазоре, взаимодействуя с наружными магнитами, создают переменные электромагнитные моменты - источник вибрации и шума. Существенным недостатком мультипликатора является отсутствие возможности регулирования частоты вращения выходного вала.
Наиболее близким к заявляемому устройству является электромагнитный редуктор (патент RU 2012980 H02K 16/00, H02K 51/00), содержащий статор с двумя многофазными обмотками, первичный ротор с системой возбуждения, вторичный ротор с обмоткой, выпрямитель и инвертор, причем вход выпрямителя и выход инвертора подключены соответственно к двум обмоткам статора, выход выпрямителя и вход инвертора соединены между собой, причем статор и роторы выполнены торцевыми, обмотки статора размещены на двух его торцах, напротив которых установлены роторы. На входном валу этого редуктора закреплен один из роторов, на котором располагаются магнитопровод и обмотка возбуждения; на выходном валу закреплен другой ротор, имеющий другой магнитопровод и короткозамкнутую обмотку. Между роторами коаксиально им и друг другу расположены статоры со своими магнитопроводами и многофазными (например, трехфазными) обмотками. Статоры закреплены в корпусе с подшипниками с помощью щитов. Каждый из валов вращается в двух подшипниках. Обмотки статоров соединены посредством полупроводникового преобразователя с выпрямителем и зависимым инвертором.
Изменение направления вращения выходного вала (задний ход) обеспечивается изменением алгоритма управления инвертором. Для удобства управления режимами электромагнитного редуктора используется микропроцессорное устройство, которое может обеспечить автоматическое регулирование по заданному закону.
Недостатком этого электромагнитного редуктора является сложность конструкции и регулирования, значительные потери. Это обусловлено наличием двух многофазных обмоток на статоре, двух роторов с обмотками, выполнение статора и ротора торцевыми, при этом управление осуществляется по двум каналам: по частоте напряжения, подаваемого на статор, и току, подаваемому в обмотку возбуждения ротора. Используются регулируемые выпрямитель и инвертор для питания двух обмоток статора со своими алгоритмами, и необходимо микропроцессорное устройство. Это усложняет конструкцию, усложняет регулирование, приводит к излишним потерям. Недостаток прототипа связан с его сложностью и соответственно с низкой надежностью при использовании в силовых передачах.
Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи создания несложной и недорогой конструкции электромагнитного редуктора, который может использоваться в качестве редуктора, с регулируемым коэффициентом редукции.
Техническим результатом заявляемого устройства является упрощение конструкции при сохранении возможности регулирования коэффициента редукции.
Этот технический результат достигается тем, что в электромагнитном редукторе, содержащем корпус с установленными в нем статором с многофазной обмоткой, подключенной к источнику напряжения, а также первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, соответственно, в соответствии с изобретением обмотка статора подключена к источнику напряжения через регулируемый преобразователь частоты и размещена в пазах внутренней поверхности статора с образованием полюсов, при этом первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора, у которых высота равна половине ширины паза, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен с пазами по его внешней поверхности, в которые залита короткозамкнутая обмотка, причем статор, зубцы первого ротора и зубцы второго ротора выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали
На рис.1 и рис.2 представлена принципиальная конструктивная схема заявляемого электромагнитного редуктора.
В электромагнитном редукторе входной вал 1 установлен с возможностью вращения в подшипниках щита 9, корпуса 8. Неподвижно установленный в корпусе 8 статор 3 выполнен из шихтованных листов электротехнической холоднокатаной стали с пазами на его внутренней поверхности. В пазах статора 3 расположена многофазная обмотка 4, образующая пары полюсов статора, число которых равно p1. Обмотка 4 подсоединена к регулируемому преобразователю частоты 5. Коаксиально статору установлен жестко связанный с концом входного вала 1, с возможностью вращения вместе с ним в подшипниках, первый ротор 2. Ротор 2 выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой выполнены из шихтованных тонких ферромагнитных прямоугольных пластин электротехнической стали и имеют форму прямоугольной призмы, причем стержни закреплены в кольцах 11, 12 из немагнитного материала. Эти стержни образуют зубцы ротора 2, число которых равно z1, причем высота h их шихтованных призм прямоугольного сечения больше половины ширины bn пазов, для увеличения глубины модуляции магнитного поля ферромагнитными беличьими клетками. Внутренний ротор 6 выполнен из шихтованной электротехнической стали, с пазами по его внешней поверхности, в которые залита короткозамкнутая обмотка 13, например, из алюминия, жестко установлен на выходном валу 7, вращающемся в подшипниках щитов 9 и 10 корпуса 8.
Электромагнитный редуктор работает следующим образом. На выводы обмотки 4 статора 3 подают напряжение от регулируемого преобразователя частоты 5. В результате магнитное поле статора 3 может перемещаться в пространстве с угловой скоростью (знак минус реализуется преобразователем при смене следования фаз) и может быть неподвижно (частный случай управления редуктором). Образующееся при этом магнитное поле статора взаимодействует с внешней стороной вращающегося ротора 2, с z1 ферромагнитными стержнями, образуя с внутренней стороны ротора 2 магнитное поле с числом пар полюсов, равным разности (z1-p1). Волна магнитной индукции ротора 2, которая при близости значений z1 и p1 будет иметь сравнительно небольшое число пар полюсов. Внутренний ротор 6 будет увлекаться волной индукции с внутренней стороны ротора 2, вращаясь со скоростью Ω2=ΩC(1-s), Ω2(1-s), где s - скольжение этого ротора, ΩC - синхронная скорость вращения ротора. Синхронная скорость вращения выходного вала ΩC будет пропорциональна скорости вращения входного вала Ω1 и угловой частоте ω напряжения статора.
а скорость вращения выходного вала 7
Если подаваемое напряжение частотой ω=0 (магнитное поле постоянное), то при вращении входного вала 1 со скоростью Ω1 угловая скорость Ω2 выходного вала 7 будет пропорциональна коэффициенту редукции i.
Если угловая скорость входного вала 1 равна нулю Ω1=0 и подаваемое напряжение частотой ω>0, магнитное поле статора вращается с угловой скоростью и взаимодействует с внешней стороны ферромагнитного ротора 2. С внутренней стороны ротора 2 образуется магнитное поле с числом пар полюсов, равным разности (z1-p1). Это малополюсное магнитное поле взаимодействует с зубцами второго ротора 6, при этом угловая скорость Ω2.
Если задана угловая скорость Ω1 входного вала 1 и частота питающего напряжения статора 3 ω>0, то угловая скорость Ω2 выходного вала 7 зависит от частоты ω, угловой скорости Ω1 входного вала 1 и скольжения s согласно формуле:
Для изменения (регулирования) коэффициента редукции плавно или ступенчато, необходимо плавно или ступенчато менять частоту ω питающего напряжения статора 3.
Такой электромагнитный редуктор отличается упрощенной конструкцией за счет выполнения безобмоточных роторов и одного статора с одной многофазной, например, трехфазной обмоткой. При этом заявляемый редуктор обладает высоким удельным моментом, плавным изменением частоты вращения выходного вала редуктора по отношению к частоте вращения входного вала (если менять частоту напряжения статора), простотой и удобством эксплуатации, отсутствием постоянных магнитов. Редуктор может найти применение в различных транспортных системах, в ветроэнергетике в качестве мультипликатора и так далее. Есть возможность создать систему автоматического поддержания выходных параметров редуктора за счет плавного регулирования коэффициента редукции в функции входной скорости.
Claims (1)
- Электромагнитный редуктор, содержащий корпус с установленными в нем статором с многофазной обмоткой, подключенной к источнику напряжения, а также первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, соответственно, отличающийся тем, что обмотка статора подключена к источнику напряжения через регулируемый преобразователь частоты и размещена в пазах внутренней поверхности статора с образованием полюсов, при этом первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора, у которых высота равна половине ширины паза, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен с пазами по его внешней поверхности, в которые залита короткозамкнутая обмотка, причем статор, зубцы первого ротора и зубцы второго ротора выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140903/07A RU2526540C1 (ru) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | Электромагнитный редуктор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140903/07A RU2526540C1 (ru) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | Электромагнитный редуктор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2526540C1 true RU2526540C1 (ru) | 2014-08-27 |
Family
ID=51456180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013140903/07A RU2526540C1 (ru) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | Электромагнитный редуктор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526540C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106487201A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-03-08 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种结构紧凑型磁耦驱动电机 |
RU2774117C1 (ru) * | 2021-06-28 | 2022-06-15 | Ооо "Чэаз-Элпри" | Индукторный ветрогенератор со встроенным магнитным редуктором |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683249A (en) * | 1969-09-27 | 1972-08-08 | Fukuo Shibata | Electric machine arrangement combining electromagnetic coupling with electric rotating machine |
RU2012980C1 (ru) * | 1991-02-13 | 1994-05-15 | Курбасов Александр Севостьянович | Электромагнитный редуктор |
US5917248A (en) * | 1995-01-31 | 1999-06-29 | Denso Corporation | System and method for driving electric vehicle |
DE69616842T2 (de) * | 1995-01-31 | 2002-06-20 | Denso Corp | System und Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs |
RU2375806C1 (ru) * | 2008-10-07 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией |
RU2474033C1 (ru) * | 2011-07-19 | 2013-01-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Магнитный редуктор |
-
2013
- 2013-09-05 RU RU2013140903/07A patent/RU2526540C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683249A (en) * | 1969-09-27 | 1972-08-08 | Fukuo Shibata | Electric machine arrangement combining electromagnetic coupling with electric rotating machine |
RU2012980C1 (ru) * | 1991-02-13 | 1994-05-15 | Курбасов Александр Севостьянович | Электромагнитный редуктор |
US5917248A (en) * | 1995-01-31 | 1999-06-29 | Denso Corporation | System and method for driving electric vehicle |
DE69616842T2 (de) * | 1995-01-31 | 2002-06-20 | Denso Corp | System und Verfahren zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs |
RU2375806C1 (ru) * | 2008-10-07 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией |
RU2474033C1 (ru) * | 2011-07-19 | 2013-01-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Магнитный редуктор |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДЕРГАЧЕВ П.А. и др., "Анализ двухступенчатого магнитного мультипликаьлра", Электротехника, N 5, 2012, с. 39 - 45. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106487201A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-03-08 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种结构紧凑型磁耦驱动电机 |
CN106487201B (zh) * | 2016-11-07 | 2019-03-19 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种结构紧凑型磁耦驱动电机 |
RU2774117C1 (ru) * | 2021-06-28 | 2022-06-15 | Ооо "Чэаз-Элпри" | Индукторный ветрогенератор со встроенным магнитным редуктором |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9397543B2 (en) | Electrical machine | |
RU2529422C1 (ru) | Электромагнитный редуктор | |
CN106026576B (zh) | 一种能平滑自起动的异步起动永磁同步电机 | |
CN104682648A (zh) | 双谐波励磁的混合励磁永磁电机 | |
CN116526796A (zh) | 混合励磁多相磁阻电机及发电系统 | |
RU2590915C1 (ru) | Редуктор электромагнитный | |
RU2390086C1 (ru) | Бесконтактная редукторная электрическая машина с комбинированным возбуждением | |
RU2526540C1 (ru) | Электромагнитный редуктор | |
KR101854723B1 (ko) | 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기 | |
RU2437202C1 (ru) | Магнитоэлектрическая бесконтактная машина с аксиальным возбуждением | |
RU2583846C1 (ru) | Электромагнитный редуктор | |
Afanas’ ev | An electric-machine–magnetic-reducer combination set | |
RU2594757C1 (ru) | Электромагнитный редуктор | |
CN111953161A (zh) | 双绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统 | |
RU2630482C1 (ru) | Электромагнитный редуктор | |
Abdel-Khalik et al. | Magnetic gearbox with an electric power output port and fixed speed ratio for wind energy applications | |
Wang et al. | A novel hybrid-excited flux bidirectional modulated machine for electric vehicle propulsion | |
RU2437200C1 (ru) | Бесконтактная редукторная машина с аксиальным возбуждением | |
Zaytoon et al. | An axial magnetic gearbox with an electric power output port | |
CN106026591A (zh) | 具有双励磁绕组的混合励磁永磁电机 | |
RU2477917C1 (ru) | Редукторная электрическая машина с полюсным зубчатым индуктором | |
RU2414793C1 (ru) | Бесконтактная модульная магнитоэлектрическая машина | |
RU2392723C1 (ru) | Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором | |
RU2774117C1 (ru) | Индукторный ветрогенератор со встроенным магнитным редуктором | |
RU2572023C2 (ru) | Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160906 |