RU2551674C1 - Dc collector electric machine - Google Patents

Dc collector electric machine Download PDF

Info

Publication number
RU2551674C1
RU2551674C1 RU2013156201/07A RU2013156201A RU2551674C1 RU 2551674 C1 RU2551674 C1 RU 2551674C1 RU 2013156201/07 A RU2013156201/07 A RU 2013156201/07A RU 2013156201 A RU2013156201 A RU 2013156201A RU 2551674 C1 RU2551674 C1 RU 2551674C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
poles
main
core
armature
Prior art date
Application number
RU2013156201/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Олегович Куменко
Владимир Владимирович Жуловян
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"
Priority to RU2013156201/07A priority Critical patent/RU2551674C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2551674C1 publication Critical patent/RU2551674C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: DC collector electrical machine contains the main trapezoidal poles with the central and lateral non-magnetic inserts, minimum 5 pieces placed parallel to an axis of the main poles. Total width of non-magnetic inserts shall be no less than the size of the uniform air gap between the main pole and the armature. The central non-magnetic inserts have the height equal to the total height of the inductor core and the yoke magnetic conductor along the main pole axis. The height of lateral non-magnetic inserts decreases at approach to lateral surfaces of the core of the main poles. The invention allows to reduce negative impact of the armature field and to implement the motor design with a uniform air gap without damping windings on the main poles.
EFFECT: invention allows to increase motor efficiency due to reduction of electric losses in additional poles.
5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических коллекторных машин постоянного тока с явно выраженными полюсами, применяемых в промышленных и тяговых установках в качестве двигателей и генераторов.The present invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the design of direct current electric collector machines with distinct poles used in industrial and traction units as engines and generators.

Известна электрическая коллекторная машина постоянного тока с явно выраженными полюсами, имеющая немагнитную вставку в сердечник главного полюса. Статор коллекторной электрической машины постоянного тока с явно выраженными полюсами состоит из n раздельных частей магнитопровода, равных количеству полюсов p. Каждая часть содержит одно плечо ярма статора и две половины сердечника главного полюса. Части магнитопровода статора скреплены между собой соединительными элементами, изготовленными в виде пластин из немагнитного металла, которые расположены с торцов магнитопровода и прикреплены сваркой или заклепками к частям магнитопровода статора. Скрепленные немагнитным металлом части магнитопровода образуют сердечник статора с неравномерным немагнитным зазором между частями магнитопровода. Немагнитный зазор расположен вдоль оси главных полюсов. Зазор имеет наименьшую ширину в области полюсных наконечников и наибольшую ширину в области сердечника и ярма. С помощью этого зазора достигается увеличение магнитного сопротивления для силовых линий, искажающих равномерное распределение магнитного потока на полюсном делении, и для силовых линий, увеличивающих магнитный поток, протекающий в зоне коммутации поля якоря [патент №2107375/C1, МПК H02K 1/14, H02K 23/42, опубл. 1998.0.20].Known electric DC collector machine with pronounced poles, having a non-magnetic insert in the core of the main pole. The stator of a DC collector electric machine with pronounced poles consists of n separate parts of the magnetic circuit equal to the number of poles p. Each part contains one arm of the stator yoke and two halves of the core of the main pole. The parts of the stator magnetic circuit are fastened together by connecting elements made in the form of plates of non-magnetic metal, which are located at the ends of the magnetic circuit and are attached by welding or rivets to the parts of the stator magnetic circuit. The parts of the magnetic circuit fastened by non-magnetic metal form the stator core with a non-uniform non-magnetic gap between the parts of the magnetic circuit. Non-magnetic gap is located along the axis of the main poles. The gap has the smallest width in the region of the pole pieces and the largest width in the region of the core and yoke. Using this gap, an increase in magnetic resistance is achieved for power lines that distort the uniform distribution of magnetic flux at the pole division, and for power lines that increase the magnetic flux flowing in the switching zone of the armature field [patent No. 2107375 / C1, IPC H02K 1/14, H02K 23/42, publ. 1998.0.20].

Однако сердечник этой машины наряду со значительным увеличением магнитного сопротивления полю якоря также создает значительное сопротивление полю индуктора. Это обусловлено большой шириной немагнитной вставки в области сердечника, которая является основным путем протекания магнитного потока индуктора. Увеличение магнитного сопротивления полю индуктора по осевой линии главного полюса приводит к появлению глобального минимума, что ухудшает равномерность распределения магнитного потока на полюсных делениях и снижает его величину. Кроме того, магнитный мостик в полюсном наконечнике при величине магнитной индукции в нем менее 1.8 Тл приводит к значительному снижению магнитного сопротивления полю якоря и еще большему искажению магнитного поля под главным полюсом. Такая конструкция сердечника главных полюсов снижает мощность двигателя и его перегрузочную способность.However, the core of this machine, along with a significant increase in magnetic resistance to the armature field, also creates significant resistance to the inductor field. This is due to the large width of the non-magnetic insert in the core region, which is the main path of the magnetic flux of the inductor. An increase in the magnetic resistance of the inductor field along the axial line of the main pole leads to the appearance of a global minimum, which worsens the uniformity of the distribution of the magnetic flux at the pole divisions and reduces its value. In addition, the magnetic bridge in the pole tip with a magnetic induction in it of less than 1.8 T leads to a significant decrease in the magnetic resistance of the armature field and even greater distortion of the magnetic field under the main pole. This design of the core of the main poles reduces engine power and its overload capacity.

Также известна электрическая коллекторная машина постоянного тока с явно выраженными главными и дополнительными полюсами (а.с. №1601693, СССР, H02K 1/14), являющаяся прототипом предлагаемого изобретения. Полюс этой электрической машины постоянного тока содержит сердечник с полюсным наконечником, набранный из листов электротехнической стали с шихтовкой поперек оси машины. На сердечнике закреплена обмотка, и средняя часть сердечника полюса и полюсного наконечника собрана из листов стали с шихтовкой вдоль оси машины. Полюс закреплен на ярме с помощью винтов, размещенных в плоскости симметрии полюса. Концы этих винтов входят в стержни, заложенные в отверстия в средней части сердечника и полюсного наконечника и завинчены в них. Стержни могут иметь форму дуги, повторяющей форму поверхности наконечника, обращенной к рабочему воздушному зазора. Средняя часть сердечника набрана из одинаковых листов, в каждом предусмотрены отверстия для закладки стержней. Крайние части сердечника соединены одна с другой перемычкой. Форма поверхности сопряжения перемычки может повторять форму поверхности полюсного наконечника, обращенной к рабочему воздушному зазору. Этим обеспечивается требуемый профиль поверхности наконечника. Содержание сердечником части с шихтовкой листов стали вдоль оси машины создает дополнительное магнитное сопротивление на пути протекания потока, созданного магнитным полем обмоток якоря, при этом не увеличивая магнитного сопротивления для потока магнитного поля, созданного обмотками возбуждения. Это изобретение позволяет уменьшить влияние магнитного поля якоря на магнитное поле индуктора.Also known is an electric DC collector machine with pronounced main and additional poles (AS No. 1601693, USSR, H02K 1/14), which is the prototype of the invention. The pole of this electric DC machine contains a core with a pole tip, recruited from sheets of electrical steel with a charge across the axis of the machine. A winding is fixed on the core, and the middle part of the pole core and pole tip is assembled from steel sheets with a charge along the axis of the machine. The pole is fixed to the yoke with screws placed in the plane of symmetry of the pole. The ends of these screws enter the rods embedded in the holes in the middle of the core and the pole piece and screwed into them. The rods may be in the form of an arc repeating the shape of the surface of the tip facing the working air gap. The middle part of the core is composed of identical sheets, each provided with holes for laying rods. The extreme parts of the core are connected to one another by a jumper. The shape of the interface surface of the jumper may repeat the shape of the surface of the pole piece facing the working air gap. This ensures the desired tip surface profile. The core content of the part with the batch of steel sheets along the axis of the machine creates additional magnetic resistance along the flow path created by the magnetic field of the armature windings, while not increasing the magnetic resistance for the magnetic flux generated by the field windings. This invention allows to reduce the influence of the magnetic field of the armature on the magnetic field of the inductor.

Однако указанная электрическая коллекторная машина не обеспечивает значительного увеличения магнитного сопротивления для поля якоря, искажающего равномерное распределение магнитной индукции на полюсном делении, так как ширина немагнитных промежутков (между стальными листами, шихтованными поперек продольной оси машины), расположенных в сердечниках главных полюсов, недостаточна для создания значительного магнитного сопротивления. Кроме того, часть сердечника с шихтовкой поперек оси машины имеет высоту меньшую, чем суммарная высота полюсного наконечника, сердечника и ярма, что приводит к перераспределению магнитного потока поля якоря и большая часть потока проходит, минуя вставки, шихтованные поперек оси машины. В этой конструкции для части магнитного потока якоря ухудшающего условия коммутации не создается дополнительного сопротивления, что приводит к применению стандартной конструкции дополнительных полюсов. Создание равномерного воздушного зазора между полюсным наконечником и якорем в этой конструкции связано со значительными сложностями изготовления главного полюса с вставками. Эта конструкция не обеспечивает достаточного снижения отрицательных воздействий поля якоря на поле индуктора, что приводит к применению стандартных методов снижения реакции якоря, уменьшающих мощность и коэффициент полезного действия двигателя.However, the indicated electric collector machine does not provide a significant increase in magnetic resistance for the armature field, distorting the uniform distribution of magnetic induction on the pole division, since the width of the non-magnetic gaps (between steel sheets lined across the longitudinal axis of the machine) located in the cores of the main poles is insufficient to create significant magnetic resistance. In addition, the part of the core with the charge across the axis of the machine has a height less than the total height of the pole piece, core and yoke, which leads to the redistribution of the magnetic flux of the armature field and most of the flow passes bypassing the inserts lined across the axis of the machine. In this design, for the part of the magnetic flux of the armature that worsens the switching conditions, no additional resistance is created, which leads to the use of the standard design of additional poles. Creating a uniform air gap between the pole piece and the anchor in this design is associated with significant difficulties in manufacturing the main pole with inserts. This design does not provide a sufficient reduction of the negative effects of the armature field on the inductor field, which leads to the use of standard methods to reduce the armature reaction, which reduce the power and efficiency of the engine.

Задачей предлагаемой электрической коллекторной машины постоянного тока с явно выраженными главными и дополнительными полюсами является увеличение мощности и коэффициента полезного действия.The objective of the proposed electric DC collector machine with pronounced main and additional poles is to increase power and efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что главные полюса имеют трапецеидальную форму с центральными и боковыми немагнитными вставками в количестве не менее 5 штук, размещенными параллельно оси главных полюсов, центральные немагнитные вставки имеют высоту, равную суммарной высоте сердечника индуктора и магнитопровода ярма по оси главного полюса. Высота боковых немагнитных вставок в левой и правой части главных полюсов уменьшается при приближении к боковым поверхностям сердечника главных полюсов, таким образом, чтобы при номинальном режиме работы машины не происходило насыщение частей сердечника. Воздушный зазор между главными полюсами и поверхностью якоря выполнен равномерным. Суммарная ширина немагнитных вставок должна быть не менее величины воздушного зазора между главным полюсом и якорем.The task is achieved in that the main poles have a trapezoidal shape with central and side non-magnetic inserts in an amount of at least 5 pieces placed parallel to the axis of the main poles, the central non-magnetic inserts have a height equal to the total height of the inductor core and the yoke magnetic circuit along the axis of the main pole. The height of the side non-magnetic inserts in the left and right parts of the main poles decreases when approaching the side poles of the core of the main poles, so that in the nominal mode of operation of the machine saturation of the core parts does not occur. The air gap between the main poles and the surface of the armature is uniform. The total width of non-magnetic inserts must be at least the size of the air gap between the main pole and the armature.

На фиг.1 представлен поперечный разрез четверти предлагаемой конструкции коллекторной машины постоянного тока с явно выраженными полюсами трапецеидальной формы и, например, с 15 немагнитными вставками.Figure 1 shows a cross section of a quarter of the proposed design of a DC collector machine with pronounced trapezoidal poles and, for example, with 15 non-magnetic inserts.

На фиг.2 представлен основной путь протекания рабочего магнитного потока Финд поля индуктора в магнитопроводе коллекторного электрического двигателя постоянного тока с явно выраженными полюсами трапецеидальной формы и, например, с 15 немагнитными вставками.Figure 2 shows the main path of the working magnetic flux F ind of the inductor field in the magnetic circuit of a DC collector electric motor with distinct trapezoidal poles and, for example, with 15 non-magnetic inserts.

На фиг.3 представлены основные пути протекания магнитного потока поля якоря в магнитопроводе коллекторного электрического двигателя постоянного тока с явно выраженными полюсами трапецеидальной формы и, например, с 15 немагнитными вставками.Figure 3 presents the main paths of the magnetic flux of the armature field in the magnetic circuit of a DC collector electric motor with pronounced trapezoidal poles and, for example, with 15 non-magnetic inserts.

На фиг.4 представлено распределение нормальной составляющей магнитной индукции на полюсном делении для двигателя с предлагаемой конструкцией магнитопровода (фиг.1), промоделированного в конечно-элементном пакете FEMM. Габариты двигателя соответствуют габаритам тягового двигателя ЭДМ-114, мощность двигателя увеличена на 9%, равномерность распределения увеличена на 19% и магнитный поток в зоне коммутации снижен на 5%.Figure 4 presents the distribution of the normal component of the magnetic induction at the pole division for the engine with the proposed design of the magnetic circuit (figure 1), modeled in a finite element package FEMM. The dimensions of the motor correspond to the dimensions of the EDM-114 traction motor, the engine power is increased by 9%, the uniformity of distribution is increased by 19%, and the magnetic flux in the switching zone is reduced by 5%.

На фиг.5 представлены основные геометрические параметры немагнитных вставок в сердечнике и ярме главных полюсов коллекторных двигателей постоянного тока.Figure 5 presents the main geometric parameters of non-magnetic inserts in the core and the yoke of the main poles of DC collector motors.

Предлагаемая конструкция электрической коллекторной машины постоянного тока с явно выраженными полюсами (фиг.1) состоит из трапецеидальных главных полюсов (1), обмоток возбуждения (2), ярма (3), немагнитных вставок (4, 5), якоря (6), дополнительных полюсов (7′, 7) и их обмотки (8′, 8). Немагнитные вставки (4, 5) расположены в главных полюсах (1) и ярме (3). Ось центральных вставок (5) находится на оси главных полюсов (1) и имеет высоту, равную сумме высот сердечника главного полюса hсерд и ярма hярм (фиг.5). Боковые вставки (4) размещены симметрично относительно центральных вставок (5) (фиг.1). Общее количество боковых немагнитных вставок (4) должно быть не менее 4 штук в каждом главном полюсе. Высота боковых вставок (4) уменьшается к приближению к краю главного полюса (1).The proposed design of an electric DC collector machine with distinct poles (Fig. 1) consists of trapezoidal main poles (1), field windings (2), yoke (3), non-magnetic inserts (4, 5), armature (6), additional poles (7 ′, 7) and their windings (8 ′, 8). Non-magnetic inserts (4, 5) are located at the main poles (1) and the yoke (3). The axis of the central inserts (5) is located on the axis of the main poles (1) and has a height equal to the sum of the heights of the core of the main pole h heart and yoke h yokes (Fig. 5). Side inserts (4) are placed symmetrically with respect to the central inserts (5) (Fig. 1). The total number of side non-magnetic inserts (4) must be at least 4 pieces in each main pole. The height of the side inserts (4) decreases toward the edge of the main pole (1).

Предлагаемая электрическая коллекторная машина постоянного тока с явно выраженными полюсами работает следующим образом.The proposed electric DC collector machine with pronounced poles works as follows.

Магнитный поток Финд, созданный обмоткой возбуждения (2, 2′), протекает через сердечник главного полюса (1′), ярмо (3′), ярмо (3), сердечник главного полюса (1), воздушный зазор (9), сердечник якоря (6), воздушный зазор (9′), сердечник главного полюса (1′) (фиг.2). Немагнитные вставки (4, 5) размещены параллельно основным путям протекания Финд, за счет чего не создают дополнительного магнитного сопротивления этому потоку.The magnetic flux Ф ind created by the excitation winding (2, 2 ′) flows through the core of the main pole (1 ′), yoke (3 ′), yoke (3), core of the main pole (1), air gap (9), core anchors (6), air gap (9 ′), core of the main pole (1 ′) (figure 2). Non-magnetic inserts (4, 5) are placed parallel to the main flow paths f ind , due to which they do not create additional magnetic resistance to this flow.

Магнитный поток Фяк, созданный обмотками якоря при явно выраженных полюсах статора, можно разделить на две части Фяк1 и Фяк2 протекающих по различным частям магнитопровода.The magnetic flux Ф yak , created by the windings of the armature with clearly defined stator poles, can be divided into two parts Ф yk1 and Ф yak2 flowing through different parts of the magnetic circuit.

Первая часть потока якоря Фяк1 (Фиг.3) протекает через сердечник якоря (6), воздушный зазор (9′), левую часть сердечника главного полюса (1′), по нижней части сердечника главного воздушному зазору (от 1′ к 1), правую часть сердечника главного полюса (1), воздушный зазор (9), сердечник якоря (6). Распределение немагнитных вставок (4, 5) по ширине главного полюса (1) обеспечивает увеличивающееся магнитное сопротивление полю якоря при удалении от оси главного полюса (1), величина намагничивающей силы якоря (8) зависит от расстояния от оси главного полюса (1), определяющаяся по известной формуле:The first part of the flow of the anchor Ф yak1 (Figure 3) flows through the core of the armature (6), the air gap (9 ′), the left side of the core of the main pole (1 ′), along the bottom of the core of the main air gap (from 1 ′ to 1) , the right side of the core of the main pole (1), the air gap (9), the core of the armature (6). The distribution of non-magnetic inserts (4, 5) along the width of the main pole (1) provides an increasing magnetic resistance to the armature field when moving away from the axis of the main pole (1), the magnitude of the magnetizing force of the armature (8) depends on the distance from the axis of the main pole (1), determined according to the well-known formula:

Fякях;F yak = And I x;

где х - расстояние от оси главного полюса;where x is the distance from the axis of the main pole;

Ая - линейная нагрузка якоря.And I am the linear load of the anchor.

Расположением немагнитных вставок параллельно (4, 5) оси главного полюса и уменьшением высоты боковых вставок (4) в зависимости от расстояния от оси главного полюса достигается минимальное увеличение магнитного сопротивления для потока Финд. Высота боковых вставок hб.в.i (i порядковый номер вставки, начало отсчета центральная вставка, фиг.5) зависит от количества боковых вставок, формы главного полюса, материала магнитопровода и распределение результирующего магнитного потока. Высота hб.в.i должна быть меньше, чем высота сердечника hс.i (фиг.5) в месте расположения этой немагнитной вставки и величина промежутка hп.i между вставкой и краем главного полюса не должна насыщаться при номинальной режиме работы двигателя (фиг.5). Определение hп.i производится с помощью конечно элементного моделирования магнитного поля машины при питании обмоток возбуждения и обмоток якоря в заключительной части электромагнитного проектирования двигателя. Часть магнитного потока якоря Фяк1, протекающего по первому пути, приводит к искажению равномерного распределения основного магнитного потока на полюсном делении, что приводит к увеличению электрического напряжения между ламелями и снижению результирующего магнитного потока на полюсном делении (снижение мощности двигателя). Увеличение магнитного сопротивление полю якоря в главных полюсах значительно снижает искажение поля индуктора и его распределение на полюсном делении при количестве немагнитных вставок больше или равно 5 штук приближается к распределению магнитного потока при холостом ходе (Фиг.4). При уменьшении количества немагнитных вставок менее 5 штук для создания достаточного магнитного сопротивления полю якоря ширина каждой вставки значительно увеличивается, что в конечном итоге приводит к пульсации магнитного потока на полюсном делении и созданию дополнительного магнитного сопротивления для поля индуктора. Увеличение количества вставок более 5 штук приводит к уменьшению пульсаций магнитного потока и магнитного сопротивления для потока Финд.By arranging non-magnetic inserts parallel to (4, 5) the axis of the main pole and reducing the height of the side inserts (4) depending on the distance from the axis of the main pole, a minimum increase in magnetic resistance for the flux Φ ind is achieved. The height of the side inserts h b.i. (i is the insertion number, reference is the center insert, Fig. 5) depends on the number of side inserts, the shape of the main pole, the material of the magnetic circuit and the distribution of the resulting magnetic flux. The height h b.i should be less than the height of the core h s.i (Fig. 5) at the location of this non-magnetic insert and the gap h p.i between the insert and the edge of the main pole should not be saturated at the rated engine operating mode (figure 5). The determination of h P.i is made using finite element modeling of the machine’s magnetic field when feeding the field windings and the armature windings in the final part of the electromagnetic design of the engine. A part of the magnetic flux of the armature Ф як1 , flowing along the first path, leads to a distortion of the uniform distribution of the main magnetic flux at the pole division, which leads to an increase in the electrical voltage between the lamellas and a decrease in the resulting magnetic flux at the pole division (decrease in motor power). The increase in magnetic resistance of the armature field in the main poles significantly reduces the distortion of the inductor field and its distribution on the pole division when the number of non-magnetic inserts is greater than or equal to 5 pieces approaches the distribution of the magnetic flux at idle (Figure 4). When reducing the number of non-magnetic inserts to less than 5 pieces to create sufficient magnetic resistance to the armature field, the width of each insert increases significantly, which ultimately leads to pulsation of the magnetic flux at the pole division and the creation of additional magnetic resistance for the inductor field. An increase in the number of inserts of more than 5 pieces leads to a decrease in pulsations of the magnetic flux and magnetic resistance for the flux f ind

Вторая часть потока якоря Фяк2 (Фиг.3) протекает через сердечник якоря (6), воздушный зазор (10′), сердечник дополнительного полюса (7′), ярмо (3′), ярмо (3), сердечник дополнительного полюса (7), воздушный зазор (10), сердечник якоря (6). Центральная немагнитная вставка (5) пересекает все силовые линии потока якоря Фяк2 и обеспечивает дополнительное магнитное сопротивление. Кроме того, часть боковых немагнитных вставок, имеющих высоту hсерд<hб.в<hсерд+hярм, создают дополнительное сопротивление потоку Фяк2. При значительном увеличении намагничивающей силы магнитного поля якоря магнитопровод между немагнитными вставками с высотой hсерд<hб.в<hсерд+hярм, расположенными около центральной вставки, и внешней границей ярма насыщается увеличивая магнитное сопротивление потоку якоря Фяк2. Поток Фяк2 усложняет процесс коммутации и приводит к применению дополнительных полюсов для обеспечения удовлетворительной коммутации. Предлагаемый сердечник обеспечивает дополнительное сопротивление на пути этого потока и, как следствие, снижает его величину в зоне коммутации, что приводит к уменьшению отрицательного влияния поля якоря в зоне коммутации и, как следствие, к возможности уменьшения количества используемой меди в дополнительных полюсах.The second part of the flow of the anchor Ф yak2 (Figure 3) flows through the core of the armature (6), the air gap (10 ′), the core of the additional pole (7 ′), the yoke (3 ′), the yoke (3), the core of the additional pole (7 ), air gap (10), core of the armature (6). The central non-magnetic insert (5) intersects all the lines of force of the armature stream Ф yak2 and provides additional magnetic resistance. Furthermore, part of the side nonmagnetic inserts having a height h serd <h BV <h + h serd yokes create additional flow resistance F Yakovlev Yak-2. With a significant increase in the magnetizing force of the magnetic field of the armature, the magnetic circuit between non-magnetic inserts with a height of h heart <h bv <h heart + h yokes located near the central insert and the outer boundary of the yoke is saturated increasing the magnetic resistance to the armature flux Ф yk2 . The flow Φ yak2 complicates the switching process and leads to the use of additional poles to ensure satisfactory switching. The proposed core provides additional resistance in the path of this flow and, as a result, reduces its value in the switching zone, which reduces the negative influence of the armature field in the switching zone and, as a result, the possibility of reducing the amount of copper used in additional poles.

Трапецеидальная форма главного полюса исключает насыщение частей сердечника главного полюса при номинальном режиме работы, уменьшая магнитное сопротивление потоку Финд от боковых немагнитных вставок.The trapezoidal shape of the main pole eliminates the saturation of the core parts of the main pole in the nominal mode of operation, reducing the magnetic flux resistance f ind from the side non-magnetic inserts.

Изобретение позволяет увеличить мощность двигателя за счет снижения отрицательных воздействий поля якоря и обеспечение условий для конструкции двигателя с равномерным воздушным зазором между главными полюсами и якорем без дополнительных средств (компенсационных обмоток).The invention allows to increase engine power by reducing the negative effects of the armature field and providing conditions for the design of the engine with a uniform air gap between the main poles and the armature without additional means (compensation windings).

Также изобретение позволяет увеличить коэффициент полезного действия двигателя за счет уменьшения электрических потерь в дополнительных полюсах и достижения величины магнитной индукции в зубцах якоря не более 1 Тл.The invention also allows to increase the efficiency of the engine by reducing electrical losses in the additional poles and achieving a magnitude of magnetic induction in the teeth of the armature of not more than 1 T.

Claims (1)

Электрическая коллекторная машина постоянного тока с явно выраженными дополнительными полюсами и главными полюсами, содержащими немагнитные вставки, отличающаяся тем, что главные полюса имеют трапецеидальную форму с центральными и боковыми немагнитными вставками в количестве не менее 5 штук, размещенными параллельно оси главных полюсов, центральные немагнитные вставки имеют высоту, равную суммарной высоте сердечника индуктора и магнитопровода ярма по оси главного полюса, высота боковых немагнитных вставок в левой и правой части главных полюсов уменьшается при приближении к боковым поверхностям сердечника главных полюсов, таким образом, чтобы при номинальном режиме работы машины не происходило насыщение частей сердечника, воздушный зазор между главными полюсами и поверхностью якоря выполнен равномерным, суммарная ширина немагнитных вставок должна быть не менее величины воздушного зазора между главным полюсом и якорем. An electric DC collector machine with pronounced additional poles and main poles containing non-magnetic inserts, characterized in that the main poles have a trapezoidal shape with central and side non-magnetic inserts in an amount of at least 5 pieces parallel to the axis of the main poles, the central non-magnetic inserts have a height equal to the total height of the core of the inductor and the yoke magnetic circuit along the axis of the main pole, the height of the side non-magnetic inserts in the left and right parts of the head of the poles decreases as the main poles approach the lateral surfaces of the core, so that, during the nominal operating mode of the machine, parts of the core do not saturate, the air gap between the main poles and the armature surface is uniform, the total width of non-magnetic inserts must be at least the size of the air gap between main pole and anchor.
RU2013156201/07A 2013-12-17 2013-12-17 Dc collector electric machine RU2551674C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156201/07A RU2551674C1 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Dc collector electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156201/07A RU2551674C1 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Dc collector electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2551674C1 true RU2551674C1 (en) 2015-05-27

Family

ID=53294569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013156201/07A RU2551674C1 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Dc collector electric machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2551674C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1265929A1 (en) * 1985-06-05 1986-10-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе Rotor of electric machine with permanent magnets
SU1578791A1 (en) * 1987-03-25 1990-07-15 Kosenkov Vladimir D Magnetic circuit of field structure of dc machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1265929A1 (en) * 1985-06-05 1986-10-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе Rotor of electric machine with permanent magnets
SU1578791A1 (en) * 1987-03-25 1990-07-15 Kosenkov Vladimir D Magnetic circuit of field structure of dc machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106787337B (en) A kind of novel double-layer wave winding method for saving leading-out terminal wiring space
Yao et al. Comparative study of E-core and C-core modular PM linear machines with different slot/pole combinations
RU50059U1 (en) SYNCHRONOUS VARIABLE-POLAR GENERATOR WITH EXCITATION MACHINE
Zhang Soft magnetic composites in novel designs of electrical traction machines
US20200176183A1 (en) Method for manufacturing a magnetic core of an electric machine, an electric machine utilizing the magnetic core thereof, and a magnetic core
Endert et al. Effects of current displacement in a PMSM traction drive with single turn coils
Xinghe et al. Numerical analysis on the magnetic field of hybrid exciting synchronous generator
Islam et al. Effects of pulse-width-modulated supply voltage on eddy currents in the form-wound stator winding of a cage induction motor
RU2551674C1 (en) Dc collector electric machine
Ponomarev et al. Additional losses in stator slot windings of permanent magnet synchronous machines
Reddy et al. Scalability investigation of proximity losses in fractional-slot concentrated winding surface PM machines during high-speed operation
Luo et al. Analysis and design of an E-core transverse-flux flux-reversal linear motor
Kondo et al. Rotor design for high efficiency induction motors for railway vehicle traction
Noguchi et al. Eddy-current loss analysis of copper-bar windings of ultra high-speed PM motor
Yu et al. Comparative analysis of AC loss with round copper wire and flat copper wire of high-speed stator PM flux-switching machine: Comparative analysis of AC loss of HS-SPMFS machine
Habibinia et al. A new method for computation of axial flux permanent magnet synchronous machine inductances under saturated condition
CN114580226A (en) Design method of E-shaped iron core hybrid excitation flux switching motor
RU123602U1 (en) LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
RU2506690C2 (en) Bar-wound linear electric machine
CN102684448B (en) Switched reluctance linear motor with high power density
CN202721591U (en) Switched reluctance linear motor with high power density
Lu et al. Design optimization and performance investigation of novel linear switched flux PM machines
RU2517437C2 (en) Linear motor
RU113089U1 (en) STATOR OF THE FOUR-POLE COLLECTOR ELECTRIC MACHINE
Xiong et al. Research on the end effect of the linear phase-shifting transformer

Legal Events

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

Effective date: 20171218