RU2545167C1 - Synchronous electric motor - Google Patents
Synchronous electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545167C1 RU2545167C1 RU2013138977/07A RU2013138977A RU2545167C1 RU 2545167 C1 RU2545167 C1 RU 2545167C1 RU 2013138977/07 A RU2013138977/07 A RU 2013138977/07A RU 2013138977 A RU2013138977 A RU 2013138977A RU 2545167 C1 RU2545167 C1 RU 2545167C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- disks
- teeth
- electric motor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом.The invention relates to electric machines, and in particular to synchronous motors with a jet rotor, and can be used as an actuator with high torque.
Известен синхронный электродвигатель с магнитной редукцией, содержащий корпус, вал, зубчатый статор с трехфазной обмоткой и зубчатый ротор (патент №2076433, Н02K 19/06, опубл. 2003.07.10, Бюл. №19) - [1].Known synchronous motor with magnetic reduction, comprising a housing, a shaft, a gear stator with a three-phase winding and a gear rotor (patent No. 2076433, Н02K 19/06, publ. 2003.07.10, Bull. No. 19) - [1].
Недостатком данного двигателя являются низкие массогабаритные показатели, поскольку взаимодействие между статором и ротором происходит на одной цилиндрической поверхности в рабочем зазоре.The disadvantage of this engine is the low overall dimensions, since the interaction between the stator and the rotor occurs on one cylindrical surface in the working gap.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами zc и с многофазной обмоткой, магнитопровод ротора с зубцами zp=zc±2p на валу с подшипниками, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора, а цилиндры статора - с корпусом, при этом зубцы полюсов и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения (Афанасьев А.Ю., Давыдов Н.В. Синхронный электродвигатель. Патент РФ №2321140, МПК7 Н02K 19/06, Н02K 19/00, опубл. 2008.03.27, Бюл. №9) - [2].Closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved effect is a synchronous electric motor containing a housing, a stator package with teeth z c and with a multiphase winding, a rotor magnetic circuit with teeth z p = z c ± 2 p on a shaft with bearings, alternating coaxial hollow cylinders rotor and stator, consisting of ferromagnetic and non-magnetic elements located along the axis of rotation, and the rotor cylinders are mechanically connected to the rotor magnetic circuit, and the stator cylinders to the body, while the teeth of the poles and ferromagnetic elements of the stator cylinder and the battlements of the magnetic elements and ferromagnetic rotor cylinders have their same angular position (Afanas'ev AY, Davydov NV synchronous motor. Russian Patent №2321140, IPC 7 19/06 N02K, N02K 19/00 , publ. 2008.03.27, Bull. No. 9) - [2].
Его недостатком является наличие тонкостенных полых цилиндров с консольным креплением, что усложняет технологию изготовления, ограничивает скорость вращения и снижает надежность при работе на подвижном основании.Its disadvantage is the presence of thin-walled hollow cylinders with cantilever mounting, which complicates the manufacturing technology, limits rotation speed and reduces reliability when working on a moving base.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении технологичности синхронного электродвигателя, в увеличении его скорости вращения и повышении надежности при работе на подвижном основании.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the manufacturability of a synchronous electric motor, to increase its rotational speed and increase reliability when working on a moving base.
Технический результат достигается тем, что в электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, введены чередующиеся диски ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками установлены на торцевой поверхности кольца пакета статора, на поверхности зубцов и на другом кольце имеются клиновидные выступы, при этом выступы зубцов и ферромагнитные элементы дисков статора, а также ферромагнитные элементы дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, причем количества ферромагнитных элементов на диске статора zc и на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2р.The technical result is achieved by the fact that alternating rotor and stator disks consisting of ferromagnetic and non-magnetic elements in the form of sectors are introduced into the electric motor, comprising a housing, a shaft with bearings, a stator package with teeth and a multiphase winding, the stator package is made in the form of two rings of electrical steel strips by winding, located at the ends of the electric motor, false teeth with coils are installed on the end surface of the ring of the stator package, on the surface of the teeth and on the other ring there are wedges dnye protrusions, wherein the protrusions teeth and ferromagnetic elements of the stator discs and ferromagnetic elements of the rotor discs have their own equal angular dimensions and position, the number of ferromagnetic elements on the drive stator z c and z p rotor disk related by z p = z c ± 2 p .
Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1 - Фиг.10, где:The essence of the claimed invention is illustrated in figure 1 - figure 10, where:
Фиг.1 - продольное сечение синхронного электродвигателя с одной обмоткой;Figure 1 is a longitudinal section of a synchronous electric motor with one winding;
Фиг.2 - продольное сечение синхронного электродвигателя с двумя обмотками;Figure 2 is a longitudinal section of a synchronous electric motor with two windings;
Фиг.3 - зубцы с выступами и катушками;Figure 3 - teeth with protrusions and coils;
Фиг.4 - диск статора;Figure 4 - stator disk;
Фиг.5 - диск ротора;Figure 5 - rotor disk;
Фиг.6-9 - графики магнитной индукции по зубцам и взаимного положения секторов статора и ротора;6-9 are graphs of magnetic induction along the teeth and the relative position of the stator and rotor sectors;
Фиг.10 - форма листов шихтованного ферромагнитного элемента.Figure 10 - the shape of the sheets of the laden ferromagnetic element.
Здесь 1 - корпус; 2, 3 - подшипниковые щиты; 4, 5 - кольца пакета статора; 6 - зубец; 7 - катушка; 8 - диски статора; 9 - втулка статора; 10 - диски ротора; 11 - втулка ротора; 12 - вал; 13, 14 - подшипники.Here 1 is the case; 2, 3 - bearing shields; 4, 5 - stator pack rings; 6 - tooth; 7 - coil; 8 - stator disks; 9 - stator sleeve; 10 - rotor discs; 11 - rotor sleeve; 12 - shaft; 13, 14 - bearings.
Корпус 1 жестко связан с подшипниковыми щитами 2, 3. На них установлены кольца 4, 5 пакета статора. На кольце 4 имеются шесть зубцов 6 с катушками 7.The housing 1 is rigidly connected with the
Диски 8 статора закреплены на втулке 9 статора, установленной на корпусе 1. Диски 10 ротора установлены на втулке 11 ротора. Вал 12 опирается на подшипники 13, 14, установленные в подшипниковых щитах 2, 3.The
Кольца 4, 5 и зубцы 6 выполнены лентой из электротехнической стали методом навивки. Диски 8 статора и диски 10 ротора имеют чередующиеся элементы в виде секторов из магнитомягкого и немагнитного материалов. Магнитные элементы выполнены шихтованными из электротехнической стали. Количество магнитных элементов дисков статора и ротора, приходящихся на один полюс, отличаются на единицу. На фиг.3, 4 показан случай, когда р=1, количество ферромагнитных элементов у диска статора zc=24, у диска ротора zp=26.
Диски 8 статора имеют ферромагнитные элементы, расположенные равномерно и образующие шесть групп по числу зубцов статора (на фиг.3 показаны светлым цветом), и немагнитные элементы (на фиг.3 показаны темным цветом).The
Диски 10 ротора имеют ферромагнитные элементы, расположенные равномерно (на фиг.4 показаны светлым цветом), и немагнитные элементы (на фиг.4 показаны темным цветом).The
Зубцы 6 имеют вид секторов из электротехнической стали и содержат коронки (показаны на фиг.3 слева). Они установлены на магнитопроводе 4 статора. Катушки, расположенные диаметрально, соединены последовательно согласно и образуют три фазы обмотки статора: А, В и С. На фиг.3 буквами X, Y, Z обозначены зубцы с катушками, создающими магнитные потоки, направленные противоположно потокам зубцов А, В, С. Например, если зубец А создает полюс N, то зубец X - полюс S. Число пар полюсов здесь р=1.The teeth 6 have the form of sectors of electrical steel and contain crowns (shown in figure 3 on the left). They are installed on the
Синхронный электродвигатель работает следующим образом. При подаче на фазы А-С обмотки статора трехфазной системы напряжений получается вращающееся магнитное поле. При этом ротор поворачивается в положение, при котором восемь ферромагнитных элементов ротора располагаются вблизи выступов на зубцах статора и соответствующих ферромагнитных элементов дисков статора в зоне максимума модуля магнитной индукции.Synchronous motor operates as follows. When a three-phase voltage system is applied to the stator winding phases AC, a rotating magnetic field is obtained. In this case, the rotor rotates to a position in which eight ferromagnetic rotor elements are located near the protrusions on the stator teeth and the corresponding ferromagnetic elements of the stator disks in the maximum zone of the magnetic induction module.
Если напряжения питания имеют угловую частоту ωс, то угловая скорость ротора определяется выражениемIf the supply voltage has an angular frequency ω s , then the angular velocity of the rotor is determined by the expression
ωр=2ωс/zp.ω p = 2ω s / z p .
Наличие нескольких дисков статора и ротора вызывает многократную деформацию магнитного поля в зоне дисков, что увеличивает развиваемый момент и позволяет улучшить массогабаритные показатели.The presence of several disks of the stator and rotor causes multiple deformation of the magnetic field in the zone of the disks, which increases the developed moment and allows to improve the overall dimensions.
На торцевой поверхности магнитопровода статора, обращенной к активной зоне, имеются ферромагнитные выступы в виде секторов, повторяющие по форме и количеству ферромагнитные элементы дисков статора, что увеличивает развиваемый момент.On the end surface of the stator magnetic circuit facing the core, there are ferromagnetic protrusions in the form of sectors, repeating in shape and quantity the ferromagnetic elements of the stator disks, which increases the developed moment.
На фиг.6 показаны графики распределения магнитной индукции В(α) по зубцам в момент времени, когда фазы токов iA, iB, iC имеют значения:6 shows graphs of the distribution of magnetic induction B (α) over the teeth at the time when the phases of the currents i A , i B , i C have the meanings:
φA=-15°; φB=-135°; φC=105°.φ A = -15 °; φ B = -135 °; φ C = 105 °.
Показана первая пространственная гармоника магнитной индукции. Штрихпунктирными линиями показаны места максимального модуля магнитной индукции. В этих местах ферромагнитные сектора статора и ротора расположены напротив друг друга.The first spatial harmonic of magnetic induction is shown. Dash-dotted lines show the locations of the maximum magnetic induction module. In these places, the ferromagnetic sectors of the stator and rotor are located opposite each other.
На фиг.7 показаны графики распределения магнитной индукции В(α) по зубцам в момент времени, когда фазы токов iA, iB, iC имеют значения:7 shows graphs of the distribution of magnetic induction B (α) over the teeth at the time when the phases of the currents i A , i B , i C have the meanings:
φA=0°; φB=-120°; φC=120°.φ A = 0 °; φ B = -120 °; φ C = 120 °.
Видно, что первая пространственная гармоника магнитной индукции сместилась влево на 15°. При этом ротор повернется на уголIt is seen that the first spatial harmonic of magnetic induction has shifted to the left by 15 °. In this case, the rotor will rotate an angle
На фиг.8 показаны графики распределения магнитной индукции B(α) по зубцам в момент времени, когда фазы токов iA, iB, iC имеют значения:On Fig shows graphs of the distribution of magnetic induction B (α) along the teeth at the time when the phases of the currents i A , i B , i C have the meanings:
φA=15°; φB=-105°; φC=135°.φ A = 15 °; φ B = -105 °; φ C = 135 °.
Видно, что первая пространственная гармоника магнитной индукции сместилась влево на 30°. При этом ротор повернется на уголIt is seen that the first spatial harmonic of magnetic induction has shifted to the left by 30 °. In this case, the rotor will rotate an angle
На фиг.9 показаны графики распределения магнитной индукции B(α) по зубцам в момент времени, когда фазы токов iA, iB, iC имеют значения:Figure 9 shows the graphs of the distribution of magnetic induction B (α) along the teeth at the time when the phases of the currents i A , i B , i C have the meanings:
φA=30°; φB=-90°; φC=150°.φ A = 30 °; φ B = -90 °; φ C = 150 °.
Видно, что первая пространственная гармоника магнитной индукции сместилась влево на 45°. При этом ротор повернется на уголIt is seen that the first spatial harmonic of magnetic induction has shifted to the left by 45 °. In this case, the rotor will rotate an angle
При изменении фаз всех токов на угол 180° положение максимумов модуля магнитной индукции повторится, а ротор повернется на зубцовый шагWhen the phases of all currents change by an angle of 180 °, the position of the maxima of the magnetic induction module will repeat, and the rotor will turn by a tooth pitch
У синхронного электродвигателя по фиг.2 имеются две обмотки, расположенные на двух кольцах 4, 5 пакета статора, что облегчает охлаждение и делает симметричным магнитное поле в рабочей зоне.The synchronous motor of FIG. 2 has two windings located on two
Выполнение ротора в виде дисков допускает большие угловые скорости и работу на подвижном основании, а также упрощает технологию изготовления.The implementation of the rotor in the form of disks allows large angular speeds and work on a moving base, and also simplifies the manufacturing technology.
Магнитные секторы статора и ротора выполнены из электротехнической стали шихтованными для уменьшения потерь в стали на вихревые токи и гистерезис, поскольку в процессе работы магнитная индукция в секторах изменяется. На фиг.10 показана форма листов шихтованного ферромагнитного элемента, выполняемого из электротехнической стали.The magnetic sectors of the stator and rotor are made of electrical steel lined to reduce losses in the steel due to eddy currents and hysteresis, since during operation the magnetic induction in the sectors changes. Figure 10 shows the shape of the sheets of a charged ferromagnetic element made of electrical steel.
Таким образом, в результате введения чередующихся дисков ротора и статора, состоящих из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, выполнения пакета статора в виде двух колец с накладными зубцами с катушками, выполнения на поверхности зубцов и на втором кольце клиновидных выступов, при этом клиновидные зубцы полюсов и ферромагнитные элементы дисков статора, а также ферромагнитные элементы дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, получен синхронный электродвигатель с технологичной конструкцией, допускающей большие скорости вращения и надежную работу на подвижном основании.Thus, as a result of the introduction of alternating disks of the rotor and stator, consisting of ferromagnetic and non-magnetic elements in the form of sectors, the stator package is made in the form of two rings with false teeth with coils, and wedge-shaped teeth are made on the surface of the teeth and on the second ring, poles and ferromagnetic elements of the stator disks, as well as ferromagnetic elements of the rotor disks, have their identical angular sizes and positions, a synchronous motor with a technological design is obtained, additional accelerating high speeds of rotation and reliable work on a moving base.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138977/07A RU2545167C1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Synchronous electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138977/07A RU2545167C1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Synchronous electric motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013138977A RU2013138977A (en) | 2015-02-27 |
RU2545167C1 true RU2545167C1 (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53279352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013138977/07A RU2545167C1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Synchronous electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545167C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588230C1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) | Synchronous motor |
RU173606U1 (en) * | 2017-05-12 | 2017-09-01 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская компания "НОВАТОР" | Submersible Asynchronous Disc Motor |
RU2634587C1 (en) * | 2016-07-26 | 2017-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМАШ" | Synchronous reluctance machine |
RU2653725C1 (en) * | 2017-02-01 | 2018-05-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Motor wheel |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1737643A1 (en) * | 1989-06-26 | 1992-05-30 | Воронежский сельскохозяйственный институт им.К.Д.Глинки | Three-phase synchronous reduction-gear motor |
RU2066912C1 (en) * | 1994-03-25 | 1996-09-20 | Михаил Иванович Лузин | Electromagnetic-reduction synchronous motor |
EP1635439A1 (en) * | 2003-06-19 | 2006-03-15 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Three-phase synchronous reluctance motor |
RU2321140C1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-03-27 | Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Synchronous electric motor |
US20090167119A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-02 | Denso Corporation | Switched reluctance motor |
RU2375806C1 (en) * | 2008-10-07 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Synchronous motor with magnetic reduction |
US20130207498A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-15 | Denso Corporation | Synchronous motor |
-
2013
- 2013-08-20 RU RU2013138977/07A patent/RU2545167C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1737643A1 (en) * | 1989-06-26 | 1992-05-30 | Воронежский сельскохозяйственный институт им.К.Д.Глинки | Three-phase synchronous reduction-gear motor |
RU2066912C1 (en) * | 1994-03-25 | 1996-09-20 | Михаил Иванович Лузин | Electromagnetic-reduction synchronous motor |
EP1635439A1 (en) * | 2003-06-19 | 2006-03-15 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Three-phase synchronous reluctance motor |
RU2321140C1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-03-27 | Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Synchronous electric motor |
US20090167119A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-02 | Denso Corporation | Switched reluctance motor |
RU2375806C1 (en) * | 2008-10-07 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Synchronous motor with magnetic reduction |
US20130207498A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-15 | Denso Corporation | Synchronous motor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU 2076433 Ч1, 10.07.2003. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588230C1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) | Synchronous motor |
RU2634587C1 (en) * | 2016-07-26 | 2017-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМАШ" | Synchronous reluctance machine |
RU2653725C1 (en) * | 2017-02-01 | 2018-05-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Motor wheel |
RU173606U1 (en) * | 2017-05-12 | 2017-09-01 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская компания "НОВАТОР" | Submersible Asynchronous Disc Motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013138977A (en) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3679640B1 (en) | Permanent magnet motor with passively controlled variable rotor/stator alignment | |
RU2386200C2 (en) | Rotor of electric generator | |
RU2604058C1 (en) | Synchronous motor with magnetic reduction | |
CN104578635B (en) | Asymmetric double-stator cylindrical permanent magnet linear motor | |
US20210044165A1 (en) | Permanent Magnet Motor with Passively Controlled Variable Rotor/Stator Alignment | |
CN108390529A (en) | Double-stator permanent magnet synchronous motor | |
RU2541513C2 (en) | Synchronous machine with anisotropic magnetic conductivity of rotor | |
RU2544835C1 (en) | Synchronous motor with magnet gear reduction | |
RU2545167C1 (en) | Synchronous electric motor | |
RU2704308C1 (en) | Synchronous electric motor | |
WO2019125347A1 (en) | Contra-rotating synchronous electro-mechanical converter | |
RU2302692C1 (en) | Electromechanical converter | |
RU2588599C1 (en) | Synchronous motor with magnetic reduction | |
CN203872024U (en) | Switched reluctance motor | |
RU2249904C2 (en) | Permanent-magnet electrical machine using power-saving control gear | |
RU105540U1 (en) | MODULAR ELECTRIC MACHINE | |
RU2596145C1 (en) | Stepping motor | |
RU2412519C1 (en) | Reluctance machine | |
RU2673587C1 (en) | Motor-wheel | |
CN1272975A (en) | No-load generator | |
RU2588230C1 (en) | Synchronous motor | |
RU2544836C1 (en) | Stepping motor | |
RU2653725C1 (en) | Motor wheel | |
RU2246167C1 (en) | Face-type electrical machine | |
WO2015181703A1 (en) | Electrical machine with continuous geometry and constant torque operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150821 |