RU2541427C1 - Terminal electric machine (versions) - Google Patents

Terminal electric machine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2541427C1
RU2541427C1 RU2013147480/07A RU2013147480A RU2541427C1 RU 2541427 C1 RU2541427 C1 RU 2541427C1 RU 2013147480/07 A RU2013147480/07 A RU 2013147480/07A RU 2013147480 A RU2013147480 A RU 2013147480A RU 2541427 C1 RU2541427 C1 RU 2541427C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric machine
stator
rotor
end electric
winding
Prior art date
Application number
RU2013147480/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Борисович Захаренко
Светлана Андреевна Мартынова
Original Assignee
Андрей Борисович Захаренко
Светлана Андреевна Мартынова
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 Андрей Борисович Захаренко, Светлана Андреевна Мартынова filed Critical Андрей Борисович Захаренко
Priority to RU2013147480/07A priority Critical patent/RU2541427C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541427C1 publication Critical patent/RU2541427C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: terminal electrical machine contains a stator with a toroidal magnetic conductor and a coil winding, a disk rotor with permanent magnets with axial magnetisation and alternating polarity (or ferromagnetic rotor cores), bearings and a shaft. The rotor is rigidly fixed on a shaft and rotates thanks to the bearing with reference to the stator. Number of couples of rotor poles p, number of stator teeth Z are related by equations for three-phase winding (m=3) for Z=y·m·k: p=y·k, (y+1)·k, where y=1; p=(y+1)·k, (y+2)·k, where y=3, 4; p=(y+2)·k, (y+3)·k, where y=5; p=(y+3)·k, (y+4)·k, where y=7; p=(y+3)·k, (y+5)·k, where y=8; p=(y+4)·k, (y+5)·k, where y=9; p=(y+5)·k, (y+6)·k, where y=11, and y, k - integer positive values.
EFFECT: obtaining of low rotating terminal electrical machine with the maximum capacity at the pre-set dimensions.
19 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в специальных электроприводах в качестве низкооборотных электродвигателей и электрогенераторов.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines, and can be used in special electric drives as low-speed electric motors and electric generators.

Известен Электромеханический преобразователь (Патент RU 2441308 C1, автор Захаренко А.Б. МПК H02K 19/10), содержащий по меньшей мере одну статорно-роторную пару, в которой статор состоит из сердечников из материала с высокой магнитной проницаемостью, торцами прикрепленных к опорному статорному кольцу и ориентированных параллельно основному магнитному потоку, и между которыми расположены проводники многофазной обмотки, ротор выполнен в виде двух коаксиально расположенных наружного и внутреннего индукторов - магнитопроводов из материала с высокой магнитной проницаемостью в форме полых цилиндров, закрепленных с возможностью вращения относительно статора, несущих расположенные по окружностям полюса с чередующейся полярностью, обращенные через рабочие зазоры к статору и охватывающие его, при этом полярность полюсов, расположенных на внутреннем и наружном индукторах напротив друг друга, согласная, отличающийся тем, что число пар полюсов p, число сердечников статора Z связаны соотношениями:Known Electromechanical converter (Patent RU 2441308 C1, author Zakharenko AB IPC H02K 19/10), containing at least one stator-rotor pair, in which the stator consists of cores of material with high magnetic permeability, the ends attached to the supporting stator ring and oriented parallel to the main magnetic flux, and between which the multiphase winding conductors are located, the rotor is made in the form of two coaxially located external and internal inductors - magnetic cores made of a material with high magnetic permeability in the form of hollow cylinders, rotatably fixed relative to the stator, bearing alternating poles located around the circumferences of the pole, facing the stator through working gaps and covering it, while the polarity of the poles located on the inner and outer inductors is opposite to each other, characterized in that the number of pole pairs p, the number of stator cores Z are related by:

- для двухфазной обмотки (m=2):- for a two-phase winding (m = 2):

для Z=y·m·k p=(y-1)·k, (y+1)·k, где y - четное число, y≥4; k - целое положительное число;for Z = y · m · k p = (y-1) · k, (y + 1) · k, where y is an even number, y≥4; k is a positive integer;

- для трехфазной обмотки (m=3) для Z=y·m·k:- for a three-phase winding (m = 3) for Z = y · m · k:

p=y·k, (y+1)·k, где y=1;p = y · k, (y + 1) · k, where y = 1;

p=(y+1)·k, (y+2)·k, где y=3, 4;p = (y + 1) · k, (y + 2) · k, where y = 3,4;

p=(y+2)·k, (y+3)·k, где y=5;p = (y + 2) · k, (y + 3) · k, where y = 5;

p=(y+3)·k, (y+4)·k, где y=7, 8*;p = (y + 3) · k, (y + 4) · k, where y = 7, 8 *;

p=(y+4)·k, (y+5)·k, где y=9;p = (y + 4) · k, (y + 5) · k, where y = 9;

p=(y+5)·k, (y+6)·k, где y=11,p = (y + 5) · k, (y + 6) · k, where y = 11,

при этом y, k - целые положительные числа.moreover, y, k are positive integers.

Недостатком аналога Электромеханический преобразователь является консольное крепление индукторов ротора, которое вследствие наличия силы магнитного притяжения между статором и ротором не позволяет увеличить диаметр машины. А увеличение диаметра благотворно сказалось бы на увеличении электромагнитной мощности. Кроме того, исходя из выбора в качестве основной гармоники МДС с максимальной амплитудой, наилучшим для m=3, Z=24, y=8, k=1 являются варианты с 2p=22, и 2p=24. Совпадение Z и 2p недопустимо из-за получения нежелательно устойчивого положения зубцов статора напротив магнитов ротора. Таким образом, соотношение, отмеченное «*» не является верным, его следует уточнить.A disadvantage of the analogue of the Electromechanical converter is the cantilever mounting of the rotor inductors, which, due to the presence of magnetic attraction between the stator and the rotor, does not allow to increase the diameter of the machine. An increase in diameter would have a beneficial effect on the increase in electromagnetic power. In addition, based on the choice of the MDS with the maximum amplitude as the main harmonic, the best options for m = 3, Z = 24, y = 8, k = 1 are the options with 2p = 22, and 2p = 24. The coincidence of Z and 2p is unacceptable due to the undesirably stable position of the stator teeth opposite the rotor magnets. Thus, the ratio marked with "*" is not true, it should be clarified.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является торцевая магнитоэлектрическая машина (варианты) (Патент RU 2337458 C1, авторы Захаренко А.Б., Чернухин В.М., МПК H02K 26/00), содержащая статор с тороидальным магнитопроводом и катушечной обмоткой, дисковый ротор с постоянными магнитами с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, подшипники и вал, отличающаяся тем, что статор жестко закреплен на валу, а ротор вращается в подшипниках относительно оси вала, число катушек в катушечной группе статора b=2, 3, 4, 5 … - целое положительное число большее или равное 2, и число d катушечных групп в фазе, число Z зубцов статора и число p пар полюсов ротора связаны соотношениями:The closest in technical essence to the present invention is the end magnetoelectric machine (options) (Patent RU 2337458 C1, authors Zakharenko AB, Chernukhin VM, IPC H02K 26/00), containing a stator with a toroidal magnetic circuit and coil winding, disk rotor with permanent magnets with axial magnetization and alternating polarity, bearings and shaft, characterized in that the stator is rigidly mounted on the shaft, and the rotor rotates in bearings relative to the shaft axis, the number of coils in the stator coil group b = 2, 3, 4, 5 ... - the whole ozhitelnoe number greater than or equal to 2 and the number of d-phase coil groups, the number Z of the stator teeth and the number p of pairs of poles of the rotor are related by:

1<Z / p<4,1 <Z / p <4,

при этом Z/p ≠ 2, иmoreover, Z / p ≠ 2, and

p / d=k,p / d = k,

где k=1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 … - целое положительное число, или число, отличающееся от него на 0.5, если k - целое число, обмотки катушечных групп в каждой фазе соединены согласно, а при k - отличном от целого числа на 0.5, обмотки катушечных групп в каждой фазе соединены встречно.where k = 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 ... is a positive integer, or a number different from it by 0.5, if k is an integer, the windings of the coil groups in each phase are connected according to, and when k is different from integer by 0.5, the windings of the coil groups in each phase are connected in opposite directions.

Недостатком прототипа является то, что предложенные в нем зависимости не дают в точности наилучших соотношений между числом z зубцов статора и числом 2p полюсов ротора. Так, например, в таблице 1 патента RU 2337458 C1 приведены следующие лучшие соотношения для m=3, Z=24, 2р=16, 20, 22, 26, 28, 32. При этом неясно, какое (или какие) из соотношений является наилучшим, исходя из выбора в качестве основной гармоники МДС с максимальной амплитудой (высших гармоник с максимальными амплитудами обычно бывает две). Кроме того, в прототипе не рассмотрена возможность получения торцевой электрической машины без постоянных магнитов.The disadvantage of the prototype is that the dependencies proposed in it do not give exactly the best relations between the number z of stator teeth and the number 2p of rotor poles. So, for example, in table 1 of patent RU 2337458 C1 the following best ratios are given for m = 3, Z = 24, 2p = 16, 20, 22, 26, 28, 32. It is not clear which (or which) of the ratios is the best, based on the choice of the MDS with the maximum amplitude as the main harmonic (usually there are two higher harmonics with maximum amplitudes). In addition, the prototype did not consider the possibility of obtaining an end electric machine without permanent magnets.

Целью настоящего изобретения (по варианту 1) является уточнение наиболее оптимальных соотношений между числом Z зубцов статора и числом 2p полюсов ротора для торцевой электрической машины, а также получение торцевой электрической машины с наилучшими свойствами без постоянных магнитов (по варианту 2).The aim of the present invention (according to option 1) is to clarify the most optimal ratios between the number Z of stator teeth and the number 2p of rotor poles for an end electric machine, as well as to obtain an end electric machine with the best properties without permanent magnets (according to option 2).

Техническим результатом настоящего изобретения (по обоим вариантам) является получение низкооборотной торцевой электрической машины, обладающей максимальной мощностью при заданных габаритах.The technical result of the present invention (for both options) is to obtain a low-speed end-face electric machine with maximum power for a given size.

Исходя из максимизации амплитуд двух высших гармоник МДС для m=3, z=24, у=8, k=1 необходимы следующие соотношения для р=(у+3)·k, (у+5)·k, то есть 2р=22, и 2р=26, иными словами р=(у+3)·k, (у+5)·k, где у=8. Прочие соотношения, по мнению авторов, верные и должны быть оставлены как в аналоге, без изменений. То есть число пар полюсов ротора р, число зубцов Ζ статора должны быть связаны соотношениями:Based on the maximization of the amplitudes of the two higher harmonics of the MDS for m = 3, z = 24, y = 8, k = 1, the following relations are necessary for p = (y + 3) · k, (y + 5) · k, i.e., 2p = 22, and 2p = 26, in other words, p = (y + 3) · k, (y + 5) · k, where y = 8. Other ratios, according to the authors, are correct and should be left unchanged as in the analogue. That is, the number of pairs of poles of the rotor p, the number of teeth Ζ of the stator should be related by the relations:

- для двухфазной обмотки (m=2):- for a two-phase winding (m = 2):

для Z=y·m·k p=(у-1)·k, (у+1)·k, где у - четное число, у·4; k - целое положительное число;for Z = y · m · k p = (y-1) · k, (y + 1) · k, where y is an even number, y · 4; k is a positive integer;

- для трехфазной обмотки (m=3) для Z=y·m·k: р=у·k, (у+1)·k, где у=1;- for a three-phase winding (m = 3) for Z = y · m · k: p = y · k, (y + 1) · k, where y = 1;

p=(у+1)·k, (у+2)·k, где у=3, 4;p = (y + 1) · k, (y + 2) · k, where y = 3, 4;

р=(у+2)·k, (у+3)·k, где у=5;p = (y + 2) · k, (y + 3) · k, where y = 5;

р=(у+3)·k, (у+4)·k, где у=7;p = (y + 3) · k, (y + 4) · k, where y = 7;

р=(у+3)·k, (у+5)·k, где y=8;p = (y + 3) · k, (y + 5) · k, where y = 8;

p=(у+4)·k, (у+5)·k, где у=9;p = (y + 4) · k, (y + 5) · k, where y = 9;

p=(у+5)·k, (у+6)·k, где у=11,p = (y + 5) k, (y + 6) k, where y = 11,

при этом у, k - целые положительные числа.while y, k are positive integers.

Оба варианта настоящего изобретения поясняются фигурами 1 и 2.Both variants of the present invention are illustrated by figures 1 and 2.

Фиг. 1. Конструкция торцевой электрической машины.FIG. 1. The design of the end electric machine.

Фиг. 2. Схема обмотки статора торцевой электрической машины с m=3, Ζ=12, k=1. Точками обозначены начала катушек.FIG. 2. The stator winding circuit of the end electric machine with m = 3, Ζ = 12, k = 1. Dots indicate the beginning of the coils.

Конструкция торцевой электрической машины (по варианту 1)The design of the end electric machine (according to option 1)

Зубцы 1 статора (якоря) прикреплены к корпусу 2 статора. Зубцы 1 и корпус 2 выполнены из магнитомягкого материала. Зубцы 1 статора могут быть шихтованы их электротехнической стали, корпус 2 статора может быть выполнен из конструкционной стали с высокой магнитной проницаемостью. На зубцах 1 статора размещена трехфазная (m=3) обмотка 3, где буквами А, В, С обозначены начала соответствующих фаз, Χ, Υ, Ζ - их концы. Обмотка также может иметь другое число фаз, например m=2. Катушки обмотки 3 статора наматываются из обмоточного провода, например медного эмаль-провода. Катушки обмотки 3 статора соединяются в катушечные группы (на фиг. 2 вкатушечной группе каждой фазы по 4 катушки). Для увеличения надежности катушечная группа, либо фаза в целом, может наматываться непрерывным проводом. Следует отметить, что между собой катушечные группы могут соединяться не только последовательно, но и параллельно (при k≥1), а также образовывать параллельные ветви (соединяться последовательно-параллельно) по нескольку последовательно соединенных катушечных групп в случае, если k=4, 6, 8, 10 четное число больше двух. Трехфазная обмотка 3 статора (m=3) может быть соединена в звезду, а также в треугольник. На немагнитном основании 4 ротора закрепляются постоянные магниты 5, намагниченные в осевом направлении, полярность магнитов в тангенциальном направлении чередуется. Ротор (основание 4 с закрепленными на нем постоянными магнитами 5) жестко закреплен на валу 6 и вращается благодаря подшипнику 7 относительно корпуса 2 статора. Подшипник 7 может быть выполнен, например, шариковым насыпным для уменьшения осевой длины машины.The teeth 1 of the stator (anchor) are attached to the housing 2 of the stator. The teeth 1 and the housing 2 are made of soft magnetic material. The teeth of the stator 1 can be laced with their electrical steel, the housing 2 of the stator can be made of structural steel with high magnetic permeability. On the teeth of stator 1 there is a three-phase (m = 3) winding 3, where the letters A, B, C indicate the beginning of the corresponding phases, Χ, Υ, Ζ their ends. The winding may also have a different number of phases, for example m = 2. The stator winding coils 3 are wound from a winding wire, for example, copper enamel wire. The stator winding coils 3 are connected into coil groups (in FIG. 2, there are 4 coils in each phase of the coil group). To increase reliability, the coil group, or the phase as a whole, can be wound with a continuous wire. It should be noted that the coil groups can be connected to each other not only sequentially, but also in parallel (for k≥1), and also form parallel branches (connected in series-parallel) over several series-connected coil groups in case k = 4, 6 , 8, 10 an even number is greater than two. The three-phase stator winding 3 (m = 3) can be connected to a star, as well as to a triangle. Permanent magnets 5 magnetized in the axial direction are fixed on the non-magnetic base 4 of the rotor, the polarity of the magnets in the tangential direction alternates. The rotor (base 4 with permanent magnets 5 fixed to it) is rigidly fixed to the shaft 6 and rotates thanks to the bearing 7 relative to the housing 2 of the stator. The bearing 7 can be made, for example, ball bulk to reduce the axial length of the machine.

Принцип действия торцевой электрической машины (по варианту 1)The principle of operation of the end electric machine (according to option 1)

Магнитный поток каждого постоянного магнита 5 проходит через воздушные зазоры между статором и ротором, зубцы 1 и корпус 2 статора.The magnetic flux of each permanent magnet 5 passes through the air gaps between the stator and the rotor, the teeth 1 and the housing 2 of the stator.

В двигательном режиме на зажимы каждой фазы обмотки 3 статора синхронной электрической машины подается переменное напряжение, по обмотке протекает ток, вызывая вращающуюся МДС статора. Обычно две гармоники МДС статора имеют наибольшую амплитуду. Ротор выполнен с числом полюсов, равным числу полюсов одной из этих гармоник. При протекании электрического тока в обмотке 3 статора происходит силовое взаимодействие магнитного потока обмотки 3 с магнитным потоком постоянных магнитов 5. Перемещаясь, волна МДС статора создает вращающий момент, действующий на ротор, магнитный поток постоянных магнитов 5 перемещается от одной катушки к следующей, при этом наводит электродвижущую силу (ЭДС) в обмотке 3. Величина ЭДС обусловлена величиной магнитного потока полюсов и частотой вращения ротора. При вращении ротора торцевая электрическая машина будет отдавать механическую мощность в нагрузку.In the motor mode, alternating voltage is applied to the clamps of each phase of the stator winding 3 of the synchronous electric machine, current flows through the winding, causing the stator to rotate MDS. Typically, the two harmonics of the MDS stator have the largest amplitude. The rotor is made with the number of poles equal to the number of poles of one of these harmonics. When electric current flows in the stator winding 3, the magnetic flux of the winding 3 interacts with the magnetic flux of permanent magnets 5. Moving, the MDS stator wave creates a torque acting on the rotor, the magnetic flux of permanent magnets 5 moves from one coil to the next, while inducing electromotive force (EMF) in the winding 3. The magnitude of the EMF is due to the magnitude of the magnetic flux of the poles and the rotational speed of the rotor. When the rotor rotates, the end-face electric machine will give mechanical power to the load.

Питание обмотки 3 статора осуществляется от сети переменного тока, либо от инвертора. В случае питания от инвертора для наиболее эффективной работы машины в двигательном режиме вводится обратная связь по положению ротора. Положение ротора определяется по показаниям датчика положения. В качестве датчика положения может использоваться синусно-косинусный вращающийся трансформатор или датчик на основе эффекта Холла (датчик Холла). При использовании датчика Холла в качестве чувствительного элемента датчика положения ротора он может быть размещен между статором и ротором на стороне статора, обращенной к постоянным магнитам ротора, непосредственно в основном рабочем воздушном зазоре.The stator winding 3 is powered by an alternating current main or from an inverter. In the case of power from the inverter, for the most efficient operation of the machine in motor mode, feedback on the position of the rotor is introduced. The position of the rotor is determined by the readings of the position sensor. As a position sensor, a sine-cosine rotary transformer or a sensor based on the Hall effect (Hall sensor) can be used. When using the Hall sensor as a sensitive element of the rotor position sensor, it can be placed between the stator and the rotor on the side of the stator facing the permanent magnets of the rotor, directly in the main working air gap.

В режиме генератора ротор торцевой электрической машины приводится во вращение сторонним источником механической энергии (двигателем), при этом вращающий момент прикладывают к ротору. Поле постоянных магнитов 5, перемещаясь вместе с ротором, пересекает обмотку 3 статора, в которой наводится ЭДС. Если цепь нагрузки замкнута, по обмотке 3 протекает ток. Получаемая при этом электрическая энергия передается в нагрузку.In the generator mode, the rotor of the end electric machine is driven into rotation by an external source of mechanical energy (engine), while the torque is applied to the rotor. The field of permanent magnets 5, moving with the rotor, crosses the stator winding 3, in which the emf is induced. If the load circuit is closed, current flows through winding 3. The resulting electrical energy is transferred to the load.

Конструкция торцевой электрической машины (по варианту 2)The design of the end electric machine (option 2)

Зубцы 1 статора (якоря) прикреплены к корпусу 2 статора. Зубцы 1 и корпус 2 выполнены из магнитомягкого материала. На зубцах 1 статора (якоря) размещена трехфазная (m=3) обмотка 3, где буквами А, В, С обозначены начала соответствующих фаз, Χ, Υ, Ζ - их концы. Обмотка также может иметь другое число фаз, например, m=2. Катушки обмотки 3 статора наматываются из обмоточного провода, например медного эмаль-провода. Катушки соединяются в катушечные группы. Для увеличения надежности катушечная группа, либо фаза в целом, может наматываться непрерывным проводом. Следует отметить, что между собой катушечные группы могут соединяться не только последовательно, но и параллельно (при k≥1), а также образовывать параллельные ветви (соединяться последовательно-параллельно) по нескольку последовательно соединенных катушечных групп в случае, если k=4, 6, 8, 10 четное число больше двух. Трехфазная обмотка 3 статора (m=3) может быть соединена в звезду, а также в треугольник. На немагнитном основании 4 ротора закрепляются ферромагнитные сердечники 5, выполненные в форме параллелепипедов из магнитомягкого материала, например шихтованы из электротехнической стали. Ротор (основание 4 с сердечниками 5) жестко закреплен на валу 6 и вращается благодаря подшипнику 7 относительно корпуса 2 статора. Подшипник 7 может быть выполнен, например, шариковым насыпным для уменьшения осевой длины машины.The teeth 1 of the stator (anchor) are attached to the housing 2 of the stator. The teeth 1 and the housing 2 are made of soft magnetic material. On the teeth of stator 1 (armature) there is a three-phase (m = 3) winding 3, where the letters A, B, C indicate the beginning of the corresponding phases,,, Υ, Ζ are their ends. The winding may also have a different number of phases, for example, m = 2. The stator winding coils 3 are wound from a winding wire, for example, copper enamel wire. Coils are connected in coil groups. To increase reliability, the coil group, or the phase as a whole, can be wound with a continuous wire. It should be noted that the coil groups can be connected to each other not only sequentially, but also in parallel (for k≥1), and also form parallel branches (connected in series-parallel) over several series-connected coil groups in case k = 4, 6 , 8, 10 an even number is greater than two. The three-phase stator winding 3 (m = 3) can be connected to a star, as well as to a triangle. On the non-magnetic base 4 of the rotor, ferromagnetic cores 5 are fixed, made in the form of parallelepipeds made of soft magnetic material, for example, lined from electrical steel. The rotor (base 4 with cores 5) is rigidly fixed to the shaft 6 and rotates due to the bearing 7 relative to the housing 2 of the stator. The bearing 7 can be made, for example, ball bulk to reduce the axial length of the machine.

Принцип действия торцевой электрической машины (по варианту 2) Магнитный поток, созванный обмоткой статора 3, проходит через воздушные зазоры между статором и ротором, зубцы 1 и сердечники 5 и корпус 2 статора.The principle of operation of the end electric machine (according to option 2) The magnetic flux generated by the stator winding 3 passes through the air gaps between the stator and the rotor, teeth 1 and cores 5, and the stator housing 2.

Торцевая электрическая машина по варианту 2 является по своей сути синхронной реактивной и работает только в двигательном режиме. При этом на зажимы каждой фазы обмотки 3 статора синхронной электрической машины подается переменное напряжение, по обмотке протекает ток, вызывая вращающуюся МДС статора. Обычно две гармоники МДС статора имеют наибольшую амплитуду. Ротор выполнен с числом полюсов, равным числу полюсов одной из этих гармоник. При протекании электрического тока в обмотке 3 статора происходит силовое взаимодействие магнитного потока обмотки 3 с ферромагнитными сердечниками 5 ротора. Перемещаясь, волна МДС статора создает вращающий момент, действующий на ротор, При вращении ротора торцевая электрическая машина будет отдавать механическую мощность в нагрузку.The end electric machine according to option 2 is essentially synchronous reactive and works only in motor mode. At the same time, alternating voltage is applied to the clamps of each phase of the stator winding 3 of the synchronous electric machine, current flows through the winding, causing the stator to rotate MDS. Usually the two harmonics of the stator MDS have the largest amplitude. The rotor is made with the number of poles equal to the number of poles of one of these harmonics. When an electric current flows in the stator winding 3, the magnetic flux of the winding 3 interacts forcefully with the ferromagnetic cores 5 of the rotor. Moving, the MDS wave of the stator creates a torque acting on the rotor. When the rotor rotates, the end electric machine will give mechanical power to the load.

Питание обмотки 3 статора осуществляется от сети переменного тока, либо от инвертора. В случае питания от инвертора для наиболее эффективной работы машины вводится обратная связь по положению ротора. Положение ротора определяется по показаниям датчика положения. В качестве датчика положения может использоваться синусно-косинусный вращающийся трансформатор.The stator winding 3 is powered by an alternating current main or from an inverter. In the case of power from the inverter, for the most efficient operation of the machine, feedback on the position of the rotor is introduced. The position of the rotor is determined by the readings of the position sensor. A sine-cosine rotary transformer can be used as a position sensor.

Claims (19)

1. Торцевая электрическая машина (вариант 1), содержащая статор с тороидальным магнитопроводом и катушечной обмоткой, дисковый ротор с постоянными магнитами с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, подшипники и вал, отличающаяся тем, что ротор жестко закреплен на валу и вращается благодаря подшипнику относительно статора, число пар полюсов ротора р, число зубцов Z статора связаны соотношениями для трехфазной обмотки (m=3) для Z=y·m·k:
р=у·k, (у+1)·k, где у=1;
p=(y+1)·k, (у+2)·k, где у=3, 4;
р=(y+2)·k, (у+3)·k, где у=5;
р=(у+3)·k, (у+4)·k, где у=7;
р=(у+3)·k, (у+5)·k, где y=8;
p=(у+4)·k, (у+5)·k, где у=9;
p=(у+5)·k, (у+6)·k, где у=11,
при этом у, k - целые положительные числа.
1. End-face electric machine (option 1), comprising a stator with a toroidal magnetic circuit and coil winding, a disk rotor with permanent magnets with axial magnetization and alternating polarity, bearings and a shaft, characterized in that the rotor is rigidly mounted on the shaft and rotates thanks to the bearing relative to the stator , the number of pairs of poles of the rotor p, the number of teeth Z of the stator are related by the relations for a three-phase winding (m = 3) for Z = y · m · k:
p = y · k, (y + 1) · k, where y = 1;
p = (y + 1) · k, (y + 2) · k, where y = 3, 4;
p = (y + 2) · k, (y + 3) · k, where y = 5;
p = (y + 3) · k, (y + 4) · k, where y = 7;
p = (y + 3) · k, (y + 5) · k, where y = 8;
p = (y + 4) · k, (y + 5) · k, where y = 9;
p = (y + 5) k, (y + 6) k, where y = 11,
while y, k are positive integers.
2. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что k≥1.2. The end electric machine according to claim 1, characterized in that k≥1. 3. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что при четном k катушечные группы одной и той же фазы обмотки статора соединены параллельно.3. The end electric machine according to claim 1, characterized in that for even k, the coil groups of the same phase of the stator winding are connected in parallel. 4. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что катушечные группы одной и той же фазы обмотки статора соединены последовательно.4. The end electric machine according to claim 1, characterized in that the coil groups of the same phase of the stator winding are connected in series. 5. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что при четном k>2 катушечные группы одной и той же фазы обмотки статора соединены последовательно-параллельно.5. The end electric machine according to claim 1, characterized in that for even k> 2 coil groups of the same phase of the stator winding are connected in series-parallel. 6. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что диск ротора выполнен из немагнитного материала.6. The end electric machine according to claim 1, characterized in that the rotor disk is made of non-magnetic material. 7. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что обмотка статора питается от сети переменного тока.7. The end electric machine according to claim 1, characterized in that the stator winding is powered by an alternating current network. 8. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что обмотка статора питается от управляемого инвертора, допускающего работу синхронной электрической машины в двигательном и генераторном режимах.8. The end electric machine according to claim 1, characterized in that the stator winding is powered by a controlled inverter that allows the synchronous electric machine to operate in motor and generator modes. 9. Торцевая электрическая машина по п.1, отличающаяся наличием датчика углового положения ротора.9. The end electric machine according to claim 1, characterized in the presence of a rotor angular position sensor. 10. Торцевая электрическая машина (вариант 2), содержащая статор с тороидальным магнитопроводом и катушечной обмоткой, дисковый ротор, подшипники и вал, отличающаяся тем, что ротор жестко закреплен на валу и вращается благодаря подшипнику относительно статора, на дисковом роторе размещены ферромагнитные сердечники, число пар полюсов ротора p, число зубцов Z статора связаны соотношениями для трехфазной обмотки (m=3) для Z=y·m·k:
р=у·k, (у+1)·k, где у=1;
p=(у+1)·k, (у+2)·k, где у=3, 4;
р=(у+2)·k, (у+3)·k, где у=5;
р=(у+3)·k, (у+4)·k, где у=7;
р=(у+3)·k, (у+5)·k, где y=8;
p=(у+4)·k, (у+5)·k, где у=9;
p=(у+5)·k, (у+6)·k, где у=11,
при этом у, k - целые положительные числа.
10. End electric machine (option 2), containing a stator with a toroidal magnetic circuit and coil winding, a disk rotor, bearings and a shaft, characterized in that the rotor is rigidly mounted on the shaft and rotates thanks to the bearing relative to the stator, ferromagnetic cores are placed on the disk rotor, number pairs of poles of the rotor p, the number of teeth Z of the stator are related by the relations for a three-phase winding (m = 3) for Z = y · m · k:
p = y · k, (y + 1) · k, where y = 1;
p = (y + 1) · k, (y + 2) · k, where y = 3, 4;
p = (y + 2) · k, (y + 3) · k, where y = 5;
p = (y + 3) · k, (y + 4) · k, where y = 7;
p = (y + 3) · k, (y + 5) · k, where y = 8;
p = (y + 4) · k, (y + 5) · k, where y = 9;
p = (y + 5) k, (y + 6) k, where y = 11,
while y, k are positive integers.
11. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что k≥1.11. End electrical machine according to claim 10, characterized in that k≥1. 12. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что при четном k катушечные группы одной и той же фазы обмотки статора соединены параллельно.12. The end electric machine of claim 10, characterized in that for even k, the coil groups of the same phase of the stator winding are connected in parallel. 13. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что катушечные группы одной и той же фазы обмотки статора соединены последовательно.13. The electrical end machine of claim 10, wherein the coil groups of the same phase of the stator winding are connected in series. 14. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что при четном k>2 катушечные группы одной и той же фазы обмотки статора соединены последовательно-параллельно.14. The end electric machine of claim 10, characterized in that for even k> 2, the coil groups of the same phase of the stator winding are connected in series-parallel. 15. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что диск ротора выполнен из немагнитного материала.15. The electrical end machine of claim 10, wherein the rotor disk is made of non-magnetic material. 16. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что обмотка статора питается от сети переменного тока.16. The end electric machine of claim 10, wherein the stator winding is powered by an alternating current network. 17. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что обмотка статора питается от управляемого инвертора, допускающего работу синхронной электрической машины в двигательном режиме.17. End electric machine according to claim 10, characterized in that the stator winding is powered by a controlled inverter that allows the synchronous electric machine to operate in motor mode. 18. Торцевая электрическая машина по п. 10, отличающаяся наличием датчика углового положения ротора.18. The end electric machine according to claim 10, characterized by the presence of a rotor angular position sensor. 19. Торцевая электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что ферромагнитные сердечники ротора выполнены в форме параллелепипедов из магнитомягкого материала. 19. The end electric machine of claim 10, wherein the ferromagnetic rotor cores are made in the form of parallelepipeds of soft magnetic material.
RU2013147480/07A 2013-10-25 2013-10-25 Terminal electric machine (versions) RU2541427C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147480/07A RU2541427C1 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Terminal electric machine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147480/07A RU2541427C1 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Terminal electric machine (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2541427C1 true RU2541427C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53287175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013147480/07A RU2541427C1 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Terminal electric machine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541427C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA032923B1 (en) * 2016-07-13 2019-08-30 Марат Булатович Кошумбаев Low-speed disk generator
RU2810639C1 (en) * 2023-05-25 2023-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" End-mounted electric machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2337458C1 (en) * 2007-07-18 2008-10-27 Андрей Борисович Захаренко Face electromagnetic machine (versions)
RU2437196C1 (en) * 2010-10-05 2011-12-20 Андрей Борисович Захаренко Electric machine of double rotation
RU2441308C1 (en) * 2010-07-26 2012-01-27 Андрей Борисович Захаренко Electromechanical converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2337458C1 (en) * 2007-07-18 2008-10-27 Андрей Борисович Захаренко Face electromagnetic machine (versions)
RU2441308C1 (en) * 2010-07-26 2012-01-27 Андрей Борисович Захаренко Electromechanical converter
RU2437196C1 (en) * 2010-10-05 2011-12-20 Андрей Борисович Захаренко Electric machine of double rotation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA032923B1 (en) * 2016-07-13 2019-08-30 Марат Булатович Кошумбаев Low-speed disk generator
RU2810639C1 (en) * 2023-05-25 2023-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" End-mounted electric machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI451667B (en) Permanent magnet generator and wind power generator using the same
RU2337458C1 (en) Face electromagnetic machine (versions)
Zulu et al. Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines
RU2541513C2 (en) Synchronous machine with anisotropic magnetic conductivity of rotor
RU2437196C1 (en) Electric machine of double rotation
Zhao et al. Design and analysis of a novel dual stator axial flux spoke-type ferrite permanent magnet machine
RU2441308C1 (en) Electromechanical converter
RU2407135C2 (en) Contactless reducer electromagnetic machine
RU2437202C1 (en) Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation
RU2356154C1 (en) Electrical machine with double-pack inductor (versions)
RU2311715C1 (en) Synchronous electrical machine
RU2541427C1 (en) Terminal electric machine (versions)
RU2354032C1 (en) Contactless electromagnetic machine
RU2412519C1 (en) Reluctance machine
RU2393615C1 (en) Single-phase contact-free electromagnetic generator
WO2009072623A1 (en) Generator
RU2406212C2 (en) Contact-free electrical machine
JP2010516224A (en) Multi-phase drive or generator machine
RU2414793C1 (en) Non-contact modular magnetoelectric machine
RU2339147C1 (en) Electrical machine
WO2009051515A1 (en) Synchronous electrical machine
RU2507667C2 (en) Magnetic generator
RU175895U1 (en) ELECTRIC MACHINE ANCHOR RING
RU2478250C1 (en) Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
WO2014038971A1 (en) Electromechanical converter

Legal Events

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

Effective date: 20151026