RU2556076C2 - Synchronous electrical machine - Google Patents
Synchronous electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556076C2 RU2556076C2 RU2013133046/07A RU2013133046A RU2556076C2 RU 2556076 C2 RU2556076 C2 RU 2556076C2 RU 2013133046/07 A RU2013133046/07 A RU 2013133046/07A RU 2013133046 A RU2013133046 A RU 2013133046A RU 2556076 C2 RU2556076 C2 RU 2556076C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- inductor
- magnetic field
- nominal
- synchronous
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано для генерирования электрической энергии и преобразования электрической энергии в механическую. Работа синхронных электрических машин основана на законе электромагнитной индукции. Согласно этому закону в замкнутом контуре из проводников, помещенных в переменное магнитное поле, возникает ЭДС и свое магнитное поле. Индукционные электрические машины состоят из двух основных частей. Это устройство для создания магнитного поля и устройства для преобразования одного вида энергии в другой. Современные индукционные электрические машины могут работать или в режиме электродвигателя или в режиме генератора тока. Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности индукционных электрических машин путем придания им возможности генерации электрической энергии при работе в режиме электродвигателя. Синхронные электрические двигатели могут быть переменного или постоянного тока. Указанный технический результат достигается тем, что в магнитопровод устройства для создания магнитного поля укладываются, совместно, две обмотки, электрически не связанные между собой, одна из обмоток является номинальной обмоткой для создания переменного магнитного поля, а другая обмотка является номинальной обмоткой для генерирования электрической энергии, как замкнутый контур из проводников, находящийся в переменном магнитном поле, катушки обмоток наматываются из двухизолированных проводников, как двухжильный кабель, или укладываются двухслойно.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical machines, and can be used to generate electrical energy and convert electrical energy into mechanical energy. The operation of synchronous electric machines is based on the law of electromagnetic induction. According to this law, in a closed circuit of conductors placed in an alternating magnetic field, an emf and its own magnetic field arise. Induction electric machines consist of two main parts. This is a device for creating a magnetic field and a device for converting one type of energy into another. Modern induction electric machines can operate either in electric motor mode or in a current generator mode. The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the efficiency of induction electric machines by giving them the opportunity to generate electrical energy when operating in electric motor mode. Synchronous electric motors can be AC or DC. The specified technical result is achieved by the fact that two windings that are not electrically connected to each other are stacked in the magnetic circuit of the device for creating a magnetic field, one of the windings is a nominal winding for creating an alternating magnetic field, and the other winding is a nominal winding for generating electric energy, like a closed loop of conductors in an alternating magnetic field, winding coils are wound from two-insulated conductors, like a two-wire cable, or bilayer.
Номинальная генерирующая обмотка может быть уложена совместно с номинальной обмоткой для создания переменного магнитного поля индуктора - статора - синхронного электрического двигателя переменного тока или синхронного электрического двигателя постоянного тока.The rated generating winding can be stacked together with the rated winding to create an alternating magnetic field of the inductor - stator - synchronous alternating current electric motor or synchronous direct current electric motor.
Номинальная генерирующая обмотка может быть уложена совместно с номинальной обмоткой для создания переменного магнитного поля индуктора - статора - синхронного электрического двигателя с радиальным или аксиальным магнитными потоками индуктора.The rated generating winding can be stacked together with the rated winding to create an alternating magnetic field of the inductor - stator - a synchronous electric motor with radial or axial magnetic fluxes of the inductor.
Номинальная генерирующая обмотка может быть уложена совместно с номинальной обмоткой устройства для создания переменного магнитного поля индуктора - статора - в синхронных электрических двигателях, использующих в работе магнитные потоки обоих полюсов индуктора или использующих в работе магнитных потоков только одних полюсов индуктора.The rated generating winding can be stacked together with the rated winding of the device to create an alternating magnetic field of the inductor - stator - in synchronous electric motors that use magnetic fluxes of both poles of the inductor or use magnetic fluxes of only one pole of the inductor.
Результат достигается посредством изменения конструкции катушечных групп устройства для создания магнитного поля - индуктора.The result is achieved by changing the design of the coil groups of the device to create a magnetic field - inductor.
Согласно предлагаемому изобретению в магнитопровод индуктора (статора) электрической машины укладывается обмотка, состоящая из двух не связанных между собой электрически частей. Два изолированных проводника, совместно, наматываются в катушки, которые укладываются, как единая обмотка, в магнитопровод каждой фазы индуктора. Намотанные проводники в катушках (жилы) не имеют между собой электрической связи.According to the invention, a winding consisting of two electrically unconnected parts is laid in the magnetic circuit of the inductor (stator) of the electric machine. Two insulated conductors, together, are wound into coils, which fit, as a single winding, into the magnetic circuit of each phase of the inductor. Wound conductors in coils (cores) do not have an electrical connection between themselves.
На примере двухжильной (бифилярной) обмотки в синхронном электродвигателе, одна жила в катушках, принадлежит номинальной обмотке индуктора (статора) этого синхронного электродвигателя, другая жила в этих же катушках принадлежит номинальной обмотке для генерирования электрической энергии.Using the example of a two-core (bifilar) winding in a synchronous electric motor, one core in the coils belongs to the nominal winding of the inductor (stator) of this synchronous electric motor, the other core in the same coils belongs to the nominal winding for generating electrical energy.
Получается схема трансформатора электрического тока, в которой первичная обмотка это номинальная обмотка индуктора синхронного электродвигателя, а вторичная обмотка - это номинальная обмотка, служащая для генерирования электрической энергии. Сердечниками этого трансформатора являются сердечники магнитопровода индуктора (статора) синхронного электродвигателя, а ярмом служат роторы этого электродвигателя. Роторы имеют в своем составе постоянные магниты или обмотки с постоянным током. При укладке многожильной обмотки жилы между собой не имеют электрической связи.The result is an electric current transformer circuit in which the primary winding is the nominal winding of the inductor of the synchronous electric motor, and the secondary winding is the nominal winding used to generate electrical energy. The cores of this transformer are the cores of the magnetic circuit of the inductor (stator) of the synchronous electric motor, and the rotors of this electric motor serve as the yoke. Rotors incorporate permanent magnets or DC windings. When laying a multicore winding, the cores between themselves do not have an electrical connection.
Одна жила является номинальной обмоткой индуктора синхронного электродвигателя и подключается к электрической сети, а другая жила, служащая номинальной обмоткой для генерирования электрической энергии подключается к нагрузке, которой может служить накопители электрической энергии - аккумуляторы.One core is the nominal winding of the inductor of the synchronous electric motor and is connected to the electric network, and the other core, which serves as the nominal winding for generating electric energy, is connected to the load, which can serve as electric energy storage devices - batteries.
В каждой жиле, образующей номинальные обмотки, могут быть выполнены отводки, которые служат для переключения с целью изменения технических характеристик электрической машины. Такими характеристиками могут быть крутящий момент Мкр., напряжение и количество генерируемой электрической энергии.In each core forming the rated windings, cut-offs can be made that serve to switch in order to change the technical characteristics of the electric machine. Such characteristics can be the torque Mkr., Voltage and the amount of generated electrical energy.
При необходимости генерирующая номинальная обмотка может включаться полностью или частично, в цепь номинальной обмотки индуктора синхронного электродвигателя для увеличения крутящего момента на валу. Рассматриваем синхронный электрический двигатель с постоянными магнитами на роторе.If necessary, the generating rated winding can be included in whole or in part in the rated winding circuit of the inductor of the synchronous electric motor to increase the torque on the shaft. We consider a synchronous electric motor with permanent magnets on the rotor.
Процессом работы, предлагаемой электрической машины, можно управлять с помощью контроллера, который должен выполнять функции включения номинальной обмотки индуктора синхронного электродвигателя в электрическую сеть, в соответствии с сигналами датчика положения ротора. Включать номинальную обмотку для генерирования электрической энергии в сеть с нагрузкой, например к накопителям электрической энергии (аккумуляторам) или в каскад электрических машин, работающих от индуцированной электрической энергии предыдущей электрической машины. При необходимости, при изменении нагрузки на вал синхронного электродвигателя, производить переключения по отводкам обмоток с целью установления более эффективного режима работы электрической машины. При необходимости, так же, с помощью контроллера, номинальная генерирующая электрическая обмотка, частично или полностью, включается в цепь номинальной обмотки индуктора синхронного электродвигателя для увеличения крутящего момента на валу электродвигателя. Для управления работой, предлагаемой электрической машиной можно использовать существующие электронные приборы, такие как инверторы, преобразователи частоты, датчики положения ротора.The work process of the proposed electric machine can be controlled using a controller, which should perform the functions of including the nominal winding of the inductor of the synchronous electric motor in the electric network, in accordance with the signals of the rotor position sensor. Include a nominal winding for generating electrical energy in a network with a load, for example, to electrical energy storage devices (batteries) or to a cascade of electrical machines powered by the induced electrical energy of a previous electrical machine. If necessary, when changing the load on the shaft of the synchronous electric motor, switch over the windings in order to establish a more efficient mode of operation of the electric machine. If necessary, also, using the controller, the nominal generating electric winding, partially or completely, is included in the circuit of the rated winding of the inductor of the synchronous electric motor to increase the torque on the motor shaft. To control the work offered by the electric machine, you can use existing electronic devices, such as inverters, frequency converters, rotor position sensors.
Возможность генерации электрической энергии, во время работы синхронных электродвигателей, можно создать как в цилиндрических, так и в торцевых электрических машинах. Такую возможность можно создать в электрических машинах, в которых в работе используются магнитные потоки обоих полюсов индуктора и в электрических машинах, в которых в работе используется магнитный поток одного полюса индуктора.The possibility of generating electrical energy during the operation of synchronous electric motors can be created both in cylindrical and in face electric machines. Such an opportunity can be created in electric machines in which magnetic fluxes of both poles of the inductor are used in the work and in electric machines in which magnetic flux of one pole of the inductor is used in the work.
На фиг.1 изображена схема устройства индуктора и ротора синхронного электродвигателя согласно изобретению, в котором во взаимодействие с ротором включен только один магнитный поток индуктора.Figure 1 shows a diagram of the device of the inductor and rotor of a synchronous electric motor according to the invention, in which only one magnetic flux of the inductor is included in the interaction with the rotor.
На фиг.2 изображена схема устройства индуктора и роторов синхронного электродвигателя согласно изобретению, в котором во взаимодействие с роторами включены магнитные потоки обоих полюсов индуктора.Figure 2 shows a diagram of the device of the inductor and rotors of a synchronous electric motor according to the invention, in which magnetic fluxes of both poles of the inductor are included in interaction with the rotors.
Электрическая машина согласно предлагаемому изобретению состоит из ротора 1, имеющего в своем составе постоянные магниты, магнитопровода индуктора 2, двух совместно уложенных в пазы магнитопровода обмоток, не связанных между собой электрически 3. В том случае, когда в электрической машине в работу включены магнитные потоки обоих полюсов индуктора, в состав электрической машины входят корпус индуктора 4, в котором крепятся ферритовые сердечники магнитопровода 2 и внешний ротор 5 (см. фиг.1, 2).The electric machine according to the invention consists of a rotor 1, which has permanent magnets, an
Электрическая машина согласно предлагаемому изобретению, не зависимо от того используются в работе один или оба магнитных потока индуктора, работает следующим образом.The electric machine according to the invention, regardless of whether one or both magnetic fluxes of the inductor are used in operation, works as follows.
Постоянный электрический ток, из сети, подается на номинальную обмотку 3 индуктора синхронного электродвигателя 2, которая уложена совместно с номинальной генерирующей обмоткой.Direct electric current from the network is supplied to the rated
В это время, номинальная генерирующая обмотка может быть разомкнута или подключена к нагрузке. Так как «включение-отключение» обмоток индуктора статора происходит по командам датчика положения ротора, то возникшее «бегущее» переменное магнитное поле взаимодействует с постоянными магнитами ротора (роторов). В результате этого возникает крутящий момент. В переменном поле индуктора синхронного электродвигателя, совместно с номинальной обмоткой индуктора, находится номинальная генерирующая обмотка, электрически не связанная с ней. При замыкании номинальной генерирующей обмотки на нагрузку образуется замкнутый контур, находящийся в переменном магнитном поле. Согласно закону электромагнитной индукции в данном замкнутом контуре возникает ЭДС. Так как каждая фаза индуктора предлагаемой электрической машины представляет собой трансформатор с концентрической обмоткой, то для повышения эффективности работы электрической машины можно использовать резонансные явления.At this time, the rated generating winding can be open or connected to the load. Since the "on-off" windings of the stator inductor occurs according to the commands of the rotor position sensor, the resulting "running" alternating magnetic field interacts with the permanent magnets of the rotor (rotors). As a result of this, torque is generated. In the alternating field of the inductor of the synchronous electric motor, together with the nominal winding of the inductor, is the nominal generating winding, which is not electrically connected to it. When the nominal generating winding closes to the load, a closed loop is formed in an alternating magnetic field. According to the law of electromagnetic induction in this closed loop, EMF occurs. Since each phase of the inductor of the proposed electric machine is a transformer with a concentric winding, it is possible to use resonance phenomena to increase the efficiency of the electric machine.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013133046/07A RU2556076C2 (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Synchronous electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013133046/07A RU2556076C2 (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Synchronous electrical machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013133046A RU2013133046A (en) | 2015-01-27 |
| RU2556076C2 true RU2556076C2 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=53280950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013133046/07A RU2556076C2 (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Synchronous electrical machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2556076C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304892A1 (en) * | 1968-02-16 | 1975-11-15 | В. П. Колесников , Э. А. Лодочников | Brushless synchronized DC motor |
| US20010002777A1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-07 | Raul Ravinovici | Single phase autonomous generator with DC excitation |
| RU2188494C1 (en) * | 2001-04-16 | 2002-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Thyratron motor with built-in transducers of speed and angular position of rotor |
| RU2221323C2 (en) * | 1995-08-16 | 2004-01-10 | Йоун Соо БАЕ | Magnetic circuits in revolving system for generating both mechanical and electrical energy |
| RU2355060C2 (en) * | 2007-03-28 | 2009-05-10 | Владимир Петрович Янчук | Bobbin |
| RU115130U1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-04-20 | Евгений Константинович Пучкин | ELECTRIC MACHINE |
-
2013
- 2013-07-16 RU RU2013133046/07A patent/RU2556076C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304892A1 (en) * | 1968-02-16 | 1975-11-15 | В. П. Колесников , Э. А. Лодочников | Brushless synchronized DC motor |
| RU2221323C2 (en) * | 1995-08-16 | 2004-01-10 | Йоун Соо БАЕ | Magnetic circuits in revolving system for generating both mechanical and electrical energy |
| US20010002777A1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-07 | Raul Ravinovici | Single phase autonomous generator with DC excitation |
| RU2188494C1 (en) * | 2001-04-16 | 2002-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Thyratron motor with built-in transducers of speed and angular position of rotor |
| RU2355060C2 (en) * | 2007-03-28 | 2009-05-10 | Владимир Петрович Янчук | Bobbin |
| RU115130U1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-04-20 | Евгений Константинович Пучкин | ELECTRIC MACHINE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013133046A (en) | 2015-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103208893B (en) | Induced excitation formula composite excitation brushless synchronous motor | |
| CN101820192B (en) | Mixed excitation permanent magnet flux switching motor | |
| CN103187846A (en) | Four-phase and double-salient brushless direct current motor with symmetrical phase inductances | |
| CN202334220U (en) | Hybrid rotor brushless synchronous motor | |
| CN103166402B (en) | Magnetism insulating reluctance and short circuit cage integrated rotor brushless electro-magnetic synchronous motor | |
| CN108141121B (en) | Electric motor | |
| JP2015509697A (en) | Synchronous electrical machine | |
| CN103812294A (en) | Five-phase doubly-salient motor | |
| CN106549547A (en) | A kind of mixing magnet steel magnetic flux switching memory electrical machine | |
| CN105186749B (en) | A kind of ring-shaped yoke portion double winding composite excitation permanent magnet motor | |
| US20150155761A1 (en) | Electronically Commutated Electromagnetic Apparatus | |
| CN105896833A (en) | Hybrid excitation three-phase brushless synchronous generator based on full wave induction excitation | |
| CN105141104B (en) | A kind of yoke portion Exciting Windings for Transverse Differential Protection high power density composite excitation permanent magnet linear electric generator | |
| Sakai et al. | Principles and characteristics of an ultralightweight electromagnetic resonance coupling machine with a cage rotor | |
| JP3185587U (en) | Electric machine | |
| Oh et al. | Improved transverse flux type permanent magnet reluctance generator with auxiliary rotor pole inserted permanent magnet | |
| US9831753B2 (en) | Switched reluctance permanent magnet motor | |
| KR100664092B1 (en) | Self magnetizing motor and method for winding main coils and sub coils on stator thereof | |
| RU2556076C2 (en) | Synchronous electrical machine | |
| RU2556075C1 (en) | Asynchronous electrical machine | |
| Shen et al. | Design and analysis of a novel modular six-phase linear permanent-magnet vernier machine | |
| RU2392724C1 (en) | Single-phased electric generator | |
| US10770999B2 (en) | Brushless, self-excited synchronous field-winding machine | |
| JP3185588U (en) | Electric machine | |
| RU2380813C1 (en) | Asynchronous controlled machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190717 |