RU2557252C2 - General-purpose electrical machine - Google Patents
General-purpose electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557252C2 RU2557252C2 RU2013156386/07A RU2013156386A RU2557252C2 RU 2557252 C2 RU2557252 C2 RU 2557252C2 RU 2013156386/07 A RU2013156386/07 A RU 2013156386/07A RU 2013156386 A RU2013156386 A RU 2013156386A RU 2557252 C2 RU2557252 C2 RU 2557252C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anchor
- armature
- poles
- winding
- teeth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, конкретно к универсальным электрическим машинам, которые могут применяться как для производства электроэнергии, так и для механической работы в любой отрасли народного хозяйства.The invention relates to electrical engineering, specifically to universal electric machines, which can be used both for the production of electricity and for mechanical work in any industry.
Известны электрические машины, содержащие корпус с полюсами индуктора и ротор с обмоткой (см., например, патенты US №5057726 или US №7188403). Известна также электрическая машина, содержащая статор в виде имеющего якорную обмотку кольцевого сердечника, размещенного между полюсами индуктора (см. патент на изобретение RU №2207692).Known electrical machines containing a housing with poles of an inductor and a rotor with a winding (see, for example, US patents No. 5057726 or US No. 7188403). An electric machine is also known, containing a stator in the form of an annular core having an anchor winding, placed between the poles of the inductor (see patent for invention RU No. 2207692).
Наиболее близкой, на наш взгляд, к предлагаемому изобретению является универсальная электрическая машина постоянного тока по патенту RU №2385525, публикация 2010 г. - прототип. Указанная машина содержит корпус, индуктор с явно выраженными полюсами, на которых расположена катушечная обмотка возбуждения, подшипниковые щиты для вала якоря, который имеет явно выраженные полюса, якорную обмотку, механизм щеточно-контактного узла.The closest, in our opinion, to the proposed invention is a universal electric DC machine according to patent RU No. 2385525, publication 2010 - prototype. The specified machine contains a housing, an inductor with pronounced poles on which the coil excitation winding is located, bearing shields for the armature shaft, which has pronounced poles, an anchor winding, and a brush-contact assembly mechanism.
Недостатком прототипа (как и других электрических машин) является избыточный вес якорной обмотки, которой, как правило, обматывают всю поверхность якоря. Следует заметить, что электрическая мощность создается в тех витках обмотки, что находятся на боковой поверхности якоря. Только эти витки пересекают магнитные линии поля индуктора. Витки, расположенные на торцах якоря, практически не добавляют электрической мощности машине, так как их расположение не позволяет им пересекать магнитные линии поля. Эти витки фактически являются балластными проводами, существенно повышая вес и стоимость машины.The disadvantage of the prototype (like other electric machines) is the excess weight of the anchor winding, which, as a rule, wrap the entire surface of the armature. It should be noted that electrical power is created in those turns of the winding that are on the side surface of the armature. Only these turns cross the magnetic lines of the field of the inductor. The turns located at the ends of the anchor practically do not add electric power to the machine, since their location does not allow them to cross the magnetic field lines. These turns are actually ballast wires, significantly increasing the weight and cost of the machine.
Технической задачей является упрощение конструкции и снижение материалоемкости электрической машины путем уменьшения массы якорной обмотки.The technical task is to simplify the design and reduce the material consumption of the electric machine by reducing the weight of the anchor winding.
Технический результат достигается тем, что универсальная электрическая машина, включающая корпус, индуктор с явно выраженными полюсами, на которых расположена обмотка возбуждения, якорь, на боковой поверхности которого выполнены зубцы для якорной обмотки, щеточно-контактный узел, включающий по меньшей мере два контактных кольца, индуктор содержит по меньшей мере два явно выраженных одноименных полюса с обмоткой возбуждения и по меньшей мере два ложных полюса в виде зубцов, расположенных между явно выраженными полюсами с обмоткой возбуждения, обмотка якоря выполнена в виде одинаковых якорных катушек, намотанных с определенной толщиной вокруг якорных зубцов, якорные катушки последовательно соединены между собой, начало первой якорной катушки соединено с одним контактным кольцом, конец последней якорной катушки соединен с другим контактным кольцом, при этом длина якорных зубцов уменьшена относительно длины боковой поверхности якоря на величину, равную, по меньшей мере, удвоенной толщине намотки якорной катушки.The technical result is achieved by the fact that a universal electric machine, comprising a housing, an inductor with distinct poles, on which the field winding is located, an armature on the side surface of which teeth are made for the armature winding, a brush-contact assembly comprising at least two contact rings, the inductor contains at least two distinct poles of the same name with an excitation winding and at least two false poles in the form of teeth located between pronounced poles with a winding waiting, the armature winding is made in the form of identical anchor coils wound with a certain thickness around the anchor teeth, the anchor coils are connected in series, the beginning of the first anchor coil is connected to one contact ring, the end of the last anchor coil is connected to another contact ring, while the length of the anchor teeth reduced relative to the length of the side surface of the anchor by an amount equal to at least twice the thickness of the winding of the anchor coil.
Предлагаемая машина может содержать три явно выраженных одноименных полюса с обмоткой возбуждения и три ложных полюса в виде зубцов без обмотки. В предлагаемой машине зубцы якоря с якорными катушками могут быть установлены относительно образующей якоря под углом, величина которого равна от 1° до 45°.The proposed machine may contain three pronounced homonymous poles with an excitation winding and three false poles in the form of teeth without winding. In the proposed machine, the teeth of the anchor with anchor coils can be installed relative to the generatrix of the anchor at an angle, the value of which is equal to from 1 ° to 45 °.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид универсальной электрической машины (далее - машина). На фиг.2 показана развертка боковой поверхности якоря. В конкретном примере показан вариант машины с тремя полюсами с обмотками возбуждения, с тремя ложными полюсами и с восемью якорными катушками.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of a universal electric machine (hereinafter - the machine). Figure 2 shows a scan of the side surface of the anchor. In a specific example, a variant of a machine with three poles with field windings, with three false poles and with eight anchor coils is shown.
Машина содержит корпус 1, на котором закреплены явно выраженные полюса 2 с обмотками возбуждения. Внутри корпуса размещен якорь 3. На боковой поверхности якоря имеются зубцы 4. На зубцах 4 намотаны одинаковым образом якорные катушки 5. Длина зубцов 4 меньше длины боковой поверхности якоря 3 на удвоенную толщину катушки 5 так, что витки катушек 5 полностью умещаются на боковой поверхности якоря. Якорь имеет вал 6 для установки в подшипниках. Щеточно-контактный узел содержит контактные кольца 7, 8, щетки 9. На корпусе также имеются ложные полюса в виде зубцов 10. Якорные зубцы 4 с якорными катушками 5 пронумерованы в порядке их расположения символами от Я1 до Я8. Начало первой якорной катушки (Я1) соединено с кольцом 7 (стрелка «а»). Конец последней якорной катушки (Я8) соединен с кольцом 8 (стрелка «б»). Для сглаживания характеристики генерируемого тока зубцы 4 с катушками 5 могут быть установлены относительно оси якоря 3 под углом от 1° до 45°.The machine contains a housing 1, on which are clearly marked poles 2 with field windings. An
Корпус 1 выполнен из магнитомягкой стали (или из чугуна с высокой магнитной проницаемостью). Полюса 2 выполнены из цельных кусков магнитомягкой стали или набраны из листов электротехнической стали, скрепленных в аксиальном направлении. Сердечник якоря 3 выполнен шихтованным пакетом из электротехнической стали. Катушки 5 выполнены из обмоточного медного провода или из обмоточной медной шины (для больших токов). Щеточно-контактный узел выполнен известным способом. Ложные полюса 10 изготовлены из листов электротехнической стали или из цельных кусков магнитомягкой стали.The housing 1 is made of soft magnetic steel (or of cast iron with high magnetic permeability). Poles 2 are made of solid pieces of soft magnetic steel or recruited from sheets of electrical steel bonded in the axial direction. The core of the
Обмотка возбуждения на полюсах 2 выполнена из обмоточного медного провода или из обмоточной медной шины. Обмотка возбуждения намотана так, что полюса 2 создают в радиальном направлении внутрь корпуса «северные» магнитные полюса «N». При этом ложные полюса 10 служат «южными» магнитными полюсами «S», концентрируя и упорядочивая линии магнитного поля внутри машины.The field winding at the poles 2 is made of a winding copper wire or from a winding copper bus. The field winding is wound so that the poles 2 create in the radial direction inward the housing "north" magnetic poles "N". In this case, the false poles 10 serve as the "southern" magnetic poles of the "S", concentrating and ordering the lines of the magnetic field inside the machine.
Известно, что электрические машины постоянного тока обладают свойством обратимости, т.е. одна и та же машина может работать и как двигатель, и как генератор. Для простоты рассмотрим работу предлагаемой машины в качестве генератора постоянного тока с независимым возбуждением индуктора.It is known that electric DC machines have the property of reversibility, i.e. the same machine can operate both as an engine and as a generator. For simplicity, we consider the operation of the proposed machine as a direct current generator with independent excitation of the inductor.
От независимого источника постоянного напряжения подают питание на обмотку возбуждения. Постоянный ток, протекающий в катушках полюсов 2, создает внутри машины стационарное, симметричное относительно оси якоря 3 магнитное поле. Силовые линии поля выходят из явно выраженных «северных» полюсов 2, пронизывают обмотки якорных катушек 5, сходятся в полюсах 10 и возвращаются через корпус 1 обратно в катушки возбуждения на полюсах 2.An independent DC voltage source supplies power to the field winding. The direct current flowing in the coils of the poles 2 creates a stationary magnetic field symmetrical about the axis of the
При вращении вала 6 сторонним источником крутящего момента якорные катушки 5 пересекают своими витками линии магнитного поля. При этом в каждой катушке 5 возникает изменяющийся по величине, но постоянный по направлению ток. Так как катушки 5 соединены последовательно, токи в них суммируются. При достаточном количестве якорных катушек наведенные в катушках 5 токи в сумме создают в обмотке якоря э.д.с. практически постоянной величины. Таким образом, в нагрузке, подключенной к кольцам 7, 8, будет протекать постоянный ток. Управляют выходным током путем изменения напряжения, которое подают на обмотку возбуждения.When the shaft 6 is rotated by an external source of torque, the
Достигаемый результат заключается в том, что для изготовления обмотки якоря требуется гораздо меньше медного провода, так как якорная обмотка заполняет только боковую поверхность якоря. Неочевидным (изобретательский уровень) является то, что существенная (до 50%) экономия меди достигается за счет отказа от витков, которые в других машинах наматывают также и на торцы якоря. Поскольку витки на торцах якоря не участвуют в генерации тока (так как они фактически не пересекают линии магнитного поля) мощность машины (при прочих равных параметрах) практически не изменяется (экономия материала без потери мощности). При этом упрощается сборка машины, так как одинаковые якорные катушки более технологичны.The achieved result is that for the manufacture of the armature winding, much less copper wire is required, since the anchor winding fills only the side surface of the armature. It is not obvious (inventive step) that a significant (up to 50%) saving of copper is achieved due to the rejection of turns, which in other machines are also wound on the ends of the armature. Since the turns at the ends of the armature do not participate in the generation of current (since they do not actually intersect the magnetic field lines), the power of the machine (ceteris paribus) is practically unchanged (saving material without losing power). At the same time, assembly of the machine is simplified, since identical anchor coils are more technological.
Согласно описанной выше схеме разработана техническая документация, начата подготовка к изготовлению опытного образца изделия.According to the scheme described above, technical documentation has been developed, and preparations have begun to manufacture a prototype of the product.
Описанное выше новое устройство, отвечающее критериям изобретательского уровня и промышленной применимости, предлагается к защите патентом на изобретение.The new device described above that meets the criteria of inventive step and industrial applicability is proposed for protection by a patent for an invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013156386/07A RU2557252C2 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | General-purpose electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013156386/07A RU2557252C2 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | General-purpose electrical machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013156386A RU2013156386A (en) | 2015-06-27 |
RU2557252C2 true RU2557252C2 (en) | 2015-07-20 |
Family
ID=53497117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013156386/07A RU2557252C2 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | General-purpose electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557252C2 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3535604A (en) * | 1968-06-14 | 1970-10-20 | Superior Electric Co | Electric stepping motor |
US5057726A (en) * | 1990-10-10 | 1991-10-15 | Westinghouse Electric Corp. | Structureborne vibration-compensated motor arrangement having back-to-back twin AC motors |
EP0484525A1 (en) * | 1990-05-24 | 1992-05-13 | HIRATSUKA, Kazukimi | Power servomotor |
US5117142A (en) * | 1989-11-20 | 1992-05-26 | 501 Ibk Ab | Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle |
RU2118036C1 (en) * | 1996-11-18 | 1998-08-20 | Алексей Николаевич Белашов | Multipurpose electrical machine |
RU2207692C2 (en) * | 2001-03-21 | 2003-06-27 | Открытое акционерное общество "Электропривод" | Electrical machine |
RU2385525C1 (en) * | 2009-04-15 | 2010-03-27 | Владимир Михайлович Чернухин | Collector dc electric machine with pole anchor |
RU2414039C1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-03-10 | Владимир Михайлович Чернухин | Modular synchronous electric machine |
RU2477917C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-03-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Electric reducer machine with polar gear inducer |
-
2013
- 2013-12-18 RU RU2013156386/07A patent/RU2557252C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3535604A (en) * | 1968-06-14 | 1970-10-20 | Superior Electric Co | Electric stepping motor |
US5117142A (en) * | 1989-11-20 | 1992-05-26 | 501 Ibk Ab | Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle |
EP0484525A1 (en) * | 1990-05-24 | 1992-05-13 | HIRATSUKA, Kazukimi | Power servomotor |
US5057726A (en) * | 1990-10-10 | 1991-10-15 | Westinghouse Electric Corp. | Structureborne vibration-compensated motor arrangement having back-to-back twin AC motors |
RU2118036C1 (en) * | 1996-11-18 | 1998-08-20 | Алексей Николаевич Белашов | Multipurpose electrical machine |
RU2207692C2 (en) * | 2001-03-21 | 2003-06-27 | Открытое акционерное общество "Электропривод" | Electrical machine |
RU2385525C1 (en) * | 2009-04-15 | 2010-03-27 | Владимир Михайлович Чернухин | Collector dc electric machine with pole anchor |
RU2414039C1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-03-10 | Владимир Михайлович Чернухин | Modular synchronous electric machine |
RU2477917C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-03-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Electric reducer machine with polar gear inducer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013156386A (en) | 2015-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10862355B2 (en) | Armature with a core having teeth of different circumferential widths and electric motor including the armature and a rotor | |
US10164486B2 (en) | Optimized electric motor with narrow teeth | |
CN103730997B (en) | A kind of excitation integrated form brushless synchronous machine | |
JP5695748B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR20030085502A (en) | Induction motor | |
JP2008193785A (en) | Three-phase rotary electric machine | |
JPWO2014188466A1 (en) | Stator and electric motor using this stator | |
US20150188366A1 (en) | Stator of a rotary electric machine | |
JP2012019576A (en) | Rotary electric machine | |
RU2538835C1 (en) | Radial magnetic bearing for rotor magnetic support | |
RU2437202C1 (en) | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation | |
RU2437201C1 (en) | Non-contact electric machine with axial excitation | |
EP3011662B1 (en) | Rotor for a rotating electrical machine | |
CN101951098A (en) | Pulse load excitation constant-voltage DC generator | |
RU2557252C2 (en) | General-purpose electrical machine | |
US9843247B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR101472056B1 (en) | Brushless synchronous generator having flat exciter | |
RU107418U1 (en) | COMBINED EXCITATION AC INDUCTION MACHINE | |
JP2011067070A (en) | Motor | |
RU2709024C1 (en) | Electromechanical energy converter with serrated concentric winding | |
RU2246167C1 (en) | Face-type electrical machine | |
JP2009296745A (en) | Multipole axial gap-type capacitor motor and its manufacturing method | |
JP2010081670A (en) | Alternating current generator | |
JP4607823B2 (en) | AC rotating electric machine | |
RU2439770C1 (en) | Alternate current generator with combined excitation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161219 |