RU2565384C2 - Dc electric machine - Google Patents
Dc electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565384C2 RU2565384C2 RU2013111240/07A RU2013111240A RU2565384C2 RU 2565384 C2 RU2565384 C2 RU 2565384C2 RU 2013111240/07 A RU2013111240/07 A RU 2013111240/07A RU 2013111240 A RU2013111240 A RU 2013111240A RU 2565384 C2 RU2565384 C2 RU 2565384C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- inductor
- armature
- winding
- packets
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока и может быть использовано как для генерирования электрической энергии постоянного тока, так и для электропривода механизмов. Известны машины постоянного тока коллекторного типа, содержащие якорь с магнитопроводом и обмоткой, индуктор с магнитопроводом и обмоткой и коммутационное устройство обмотки якоря в виде коллектора и щеточной траверсы широко известной конструкции, опубликованные в монографиях, таких как: М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. Электрические машины, т.1. M.: Энергия, 1964 г., с.62-74; А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины. M.: Энергия, 1980 г., с.716-717. Прототипом данного технического решения принята конструкция машины постоянного тока в книге М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. Электрические машины, т.1. M.: Энергия, 1964 г., с.62-74. В прототипе машина постоянного тока содержит якорь с магнитопроводом и обмоткой, индуктор с попарными полюсными делениями с магнитопроводом и обмоткой, воздушный зазор между якорем и индуктором, коммутационное устройство обмотки якоря в виде коллектора со щеточной траверсой. Недостатком прототипа является наличие скользящего контакта между коллектором и щеточной траверсой. Цель изобретения - устранение скользящего контакта в машине постоянного тока. Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа обмотка якоря выполнена кольцевого типа, магнитопровод якоря выполнен из кольцевых пакетов шихтованной стали, замкнутых по наружному диаметру внешним магнитопроводом, снабженных по окружности продольными немагнитными вставками и разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками, с магнитопроводом индуктора, выполненным из кольцевых пакетов стали, разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками, соотносящихся с пакетами магнитопровода якоря, и с обмоткой индуктора, создающей одноименнополюсное магнитное поле, воздушный зазор выполнен с периодически переменным значением на длине каждого полюсного деления по закону изменения магнитного потока, обеспечивающего индуцирование в обмотке якоря однополярных попарных импульсов однополупериодной эдс синусоидальной формы на каждом парном полюсном делении, коммутирующее устройство выполняется со сдвигом пакетов индуктора относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора.The invention relates to electric DC machines and can be used both for generating direct current electric energy, and for electric drive mechanisms. Known DC collector-type machines containing an armature with a magnetic circuit and winding, an inductor with a magnetic circuit and winding and a switching device for winding the armature in the form of a collector and brush beam of a well-known design, published in monographs, such as: M.P. Kostenko, L.M. Piotrovsky. Electric cars, t.1. M .: Energy, 1964, p. 62-74; A.V. Ivanov-Smolensky. Electric cars. M .: Energy, 1980, pp. 716-717. The prototype of this technical solution adopted the design of the DC machine in the book of M.P. Kostenko, L.M. Piotrovsky. Electric cars, t.1. M .: Energy, 1964, p. 62-74. In the prototype, a direct current machine comprises an armature with a magnetic circuit and a winding, an inductor with pairwise pole divisions with a magnetic circuit and a winding, an air gap between the armature and the inductor, an armature switching device in the form of a collector with a brush beam. The disadvantage of the prototype is the presence of a sliding contact between the collector and the brush beam. The purpose of the invention is the elimination of sliding contact in a DC machine. This goal is achieved by the fact that, in contrast to the prototype, the armature winding is made of a ring type, the armature magnetic core is made of ring packages of lined steel, closed by an external diameter with an external magnetic circuit, provided with circumferential longitudinal non-magnetic inserts and separated by circular non-magnetic gaps, with an inductor magnetic circuit, made of annular steel packets, separated by annular non-magnetic gaps corresponding to the packages of the armature magnetic circuit, and with As a inductor, creating the same pole magnetic field, the air gap is made with a periodically variable value on the length of each pole division according to the law of magnetic flux variation, which ensures that unipolar pairwise impulses of a half wave emf of a sinusoidal shape are induced in the armature winding on each paired pole division, the switching device is shifted of the inductor relative to each other by the electric angle of one pulse equal to the quotient of dividing the width of one pulse by number of inductor packets.
Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются: выполнение обмотки якоря кольцевого типа; снабжение магнитопровода якоря продольными немагнитными вставками; выполнение магнитопровода индуктора из кольцевых пакетов стали, разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками с формой его цилиндрической поверхности, создающей изменение величины воздушного зазора вдоль каждого полюсного деления магнитопровода, обеспечивающей закон изменения магнитного потока на двойной длине полюсного деления, производящей индуцирование в обмотке якоря однополярных попарных импульсов однополупериодной эдс синусоидальной формы; наличие дополнительного внешнего магнитопровода; выполнение пакетов магнитопровода индуктора со сдвигом относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора.Distinctive features of the invention are: the execution of the winding of the annular anchor; supply of the armature magnetic circuit with longitudinal non-magnetic inserts; the implementation of the inductor magnetic circuit from ring steel packets separated by annular non-magnetic gaps with the shape of its cylindrical surface, creating a change in the air gap along each pole division of the magnetic circuit, providing a law of magnetic flux change over the double pole division length, inducing unipolar pairwise pulses in the armature winding sinusoidal half-wave emf; the presence of an additional external magnetic circuit; the implementation of the packages of the magnetic circuit of the inductor with a shift relative to each other by the electric angle of one pulse equal to the quotient of dividing the width of one pulse by the number of packets of the inductor.
Предложение соответствует критерию «существенные отличия», так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.127, Э3-1-74), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены. На фиг.1 схематически изображена машина постоянного тока с числом парных полюсных делений, равным трем (p=3), продольный разрез; на фиг.2 изображен поперечный разрез. Машина постоянного тока включает, фиг.1 и фиг.2, якорь с обмоткой 1 кольцевого типа с магнитопроводом якоря из кольцевых пакетов 2 шихтованной стали, внешний магнитопровод 3, продольные немагнитные вставки 4, фиг.2, кольцевые немагнитные промежутки 5, индуктор, фиг.1 и фиг.2, с магнитопроводом из кольцевых пакетов стали 6, с кольцевыми немагнитными промежутками 7, с обмоткой 8, воздушный зазор 9, фиг.2, вал индуктора 10. Устройство в генераторном режиме работает следующим образом. При подаче тока в обмотку 8 индуктора возбуждается одноименнополюсный магнитный поток в магнитопроводах якоря и индуктора. Распределение плотности магнитного потока, Фα, (его индукции) по длине полюсного деления практически определяется конкретным значением воздушного зазора, задаваемого формой цилиндрической поверхности кольцевых пакетов 6 стали индуктора, то есть распределение значения магнитного потока вдоль двойного полюсного деления будет соответствовать обратно пропорциональному значению воздушного зазораThe proposal meets the criterion of “significant differences”, since from the well-known list of information established by the regulatory document (p. 127, E3-1-74), technical solutions with signs similar to those declared were not found. Figure 1 schematically shows a DC machine with the number of paired pole divisions equal to three (p = 3), a longitudinal section; figure 2 shows a cross section. The DC machine includes, FIG. 1 and FIG. 2, an armature with a winding 1 of ring type with a magnetic circuit, anchors from
где: δo, δα - минимальное и текущее значения величины воздушного зазора по длине двойной полюсной дуги соответственно, Фo - значение магнитного потока при минимальном значении величины воздушного зазора.where: δ o , δ α - the minimum and current values of the air gap along the length of the double pole arc, respectively, Ф o - the value of the magnetic flux at the minimum value of the air gap.
При вращении индуктора магнитный поток в воздушном зазоре будет вращаться с частотой вращения индуктора и будет наводить эдс в обмотке якоря согласно выражениюWhen the inductor rotates, the magnetic flux in the air gap will rotate with the inductor speed and will induce the emf in the armature winding according to the expression
где Фα - текущее значение магнитного потока, α - текущее значение угла полюсной дуги, C - постоянный коэффициент пропорциональности. Согласно выражениям (Бронштейн К.А., Семендяев И.Н. Справочник по математике, с.555-557; Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB. 2005, с.187) общее выражение для эдс в форме периодических сдвоенных однонаправленных синусоидальных импульсов, фиг.3, может быть записано рядом Фурье, что позволяет интегрированием приведенного выражения для εα получить требуемую форму и значение потока с заданным распределением по длине двойной полюсной дуги, обеспечивающего получение сдвоенного одноименно направленного синусоидального импульса. Магнитопровод индуктора выполнен из кольцевых пакетов, сдвинутых относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора. В этом случае на длине одного витка на длине пакета якоря будет наводиться эдс со сдвигом на электрический угол сдвига пакетов индуктора, а суммарное значение эдс на длине одного витка запишется в видеwhere Ф α is the current value of the magnetic flux, α is the current value of the angle of the pole arc, C is a constant coefficient of proportionality. According to the expressions (Bronstein K.A., Semendyaev I.N. Handbook of mathematics, p. 555-557; Lazarev Yu. Modeling of processes and systems in MATLAB. 2005, p. 187) a general expression for the emf in the form of periodic double unidirectional sinusoidal pulses, Fig. 3, can be written in a Fourier series, which allows integration of the above expression for ε α to obtain the desired shape and value of the flow with a given distribution along the length of the double pole arc, providing a double of the same directional sinusoidal pulse. The inductor magnetic circuit is made of ring packets shifted relative to each other by the electric angle of one pulse equal to the quotient of dividing the width of one pulse by the number of packets of the inductor. In this case, the emf will be induced along the length of one turn along the length of the armature package with a shift by the electric angle of shift of the inductor packets, and the total value of the emf over the length of one turn will be written as
где: εmax - амплитуда эдс по длине одного пакета якоря; αo- исходное положение первого пакета индуктора; Δα- угол сдвига между соседними пакетами индуктора; i - номер текущего пакета индуктора; n - число пакетов индуктора. При этом значение эдс в витках каждого паза обмотки якоря будет практически одинаковым. На фиг.4 приведена форма сдвинутых импульсов эдс на длине одного витка обмотки якоря.where: εmax is the amplitude of the emf along the length of one package of the anchor; α o - the initial position of the first package of the inductor; Δα is the angle of shift between adjacent packages of the inductor; i is the number of the current inductor package; n is the number of packets of the inductor. The value of the emf in the turns of each groove of the armature winding will be almost the same. Figure 4 shows the shape of the shifted EMF pulses along the length of one turn of the armature winding.
Ток имеет одно направление во всех витках обмотки по окружности якоря, вследствие чего возникает кольцевой магнитный поток реакции якоря, замыкающийся по спинке якоря, повышающий насыщение магнитопровода спинки якоря. Для уменьшения потока реакции якоря спинка якоря разделена продольными немагнитными вставками 4, фиг.2.The current has one direction in all turns of the winding around the circumference of the armature, as a result of which there is an annular magnetic flux of the armature reaction, which closes along the armature’s back, increasing saturation of the magnetic circuit of the armature’s back. To reduce the flow of the reaction of the anchor, the back of the armature is divided by longitudinal
Преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в отсутствии скользящих контактов.The advantage of the invention in comparison with the prototype is the absence of sliding contacts.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111240/07A RU2565384C2 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Dc electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111240/07A RU2565384C2 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Dc electric machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013111240A RU2013111240A (en) | 2014-09-27 |
RU2565384C2 true RU2565384C2 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=51656185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013111240/07A RU2565384C2 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Dc electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2565384C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666970C1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-09-18 | Виталий Арсеньевич Обухов | Dc electric machine |
RU195699U1 (en) * | 2019-09-27 | 2020-02-04 | Евгений Николаевич Коптяев | PERMANENT MAGNET GENERATOR |
RU2730246C1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-08-19 | Виталий Арсеньевич Обухов | Direct-current electric machine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2615631C2 (en) * | 2015-04-06 | 2017-04-06 | Игорь Георгиевич Лебедев | Method of spatial separation of magnetic flows in electric machines |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU95245A1 (en) * | 1952-04-22 | 1952-11-30 | Ю.В. Мордвинов | Inductor type pulse generator |
SU106940A1 (en) * | 1955-03-09 | 1956-11-30 | И.С. Рогачев | Inductor type pulse generator |
SU120745A1 (en) * | 1958-07-29 | 1958-11-30 | А.А. Голован | DC micromotor |
US3458741A (en) * | 1967-12-28 | 1969-07-29 | Ford Motor Co | Pulse generator for use with a speedometer cable |
US3535604A (en) * | 1968-06-14 | 1970-10-20 | Superior Electric Co | Electric stepping motor |
SU371674A1 (en) * | 1971-06-07 | 1973-02-22 | PULSE GENERATOR | |
RU2089994C1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-09-10 | Альберт Владимирович Крашенинников | Contactless compressing generator |
SU1649990A1 (en) * | 1989-03-01 | 2000-02-27 | Томский политехнический институт им.С.М.Кирова | ELECTRIC PULSE GENERATOR |
EP1139560A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Switched Reluctance Drives Limited | Position detection of switched reluctance machines |
RU2407135C2 (en) * | 2009-01-19 | 2010-12-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Contactless reducer electromagnetic machine |
-
2013
- 2013-03-12 RU RU2013111240/07A patent/RU2565384C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU95245A1 (en) * | 1952-04-22 | 1952-11-30 | Ю.В. Мордвинов | Inductor type pulse generator |
SU106940A1 (en) * | 1955-03-09 | 1956-11-30 | И.С. Рогачев | Inductor type pulse generator |
SU120745A1 (en) * | 1958-07-29 | 1958-11-30 | А.А. Голован | DC micromotor |
US3458741A (en) * | 1967-12-28 | 1969-07-29 | Ford Motor Co | Pulse generator for use with a speedometer cable |
US3535604A (en) * | 1968-06-14 | 1970-10-20 | Superior Electric Co | Electric stepping motor |
SU371674A1 (en) * | 1971-06-07 | 1973-02-22 | PULSE GENERATOR | |
SU1649990A1 (en) * | 1989-03-01 | 2000-02-27 | Томский политехнический институт им.С.М.Кирова | ELECTRIC PULSE GENERATOR |
RU2089994C1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-09-10 | Альберт Владимирович Крашенинников | Contactless compressing generator |
EP1139560A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Switched Reluctance Drives Limited | Position detection of switched reluctance machines |
RU2407135C2 (en) * | 2009-01-19 | 2010-12-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Contactless reducer electromagnetic machine |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666970C1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-09-18 | Виталий Арсеньевич Обухов | Dc electric machine |
RU2730246C1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-08-19 | Виталий Арсеньевич Обухов | Direct-current electric machine |
RU195699U1 (en) * | 2019-09-27 | 2020-02-04 | Евгений Николаевич Коптяев | PERMANENT MAGNET GENERATOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013111240A (en) | 2014-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2565384C2 (en) | Dc electric machine | |
RU2494520C2 (en) | Electromagnetic generator | |
CN104578635A (en) | Asymmetric double-stator cylindrical permanent magnet linear motor | |
RU2437202C1 (en) | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation | |
JP2012105423A (en) | Dc brushless motor and control method thereof | |
CN104201859A (en) | Asymmetrical double-side type mixed excitation linear synchronous motor | |
RU2437201C1 (en) | Non-contact electric machine with axial excitation | |
CN110277889B (en) | Stator permanent magnet type rotary transformer | |
CN105305753A (en) | Three-phase (6/5)k doubly salient motor structure | |
RU115978U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2478250C1 (en) | Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor | |
RU2477917C1 (en) | Electric reducer machine with polar gear inducer | |
RU2412519C1 (en) | Reluctance machine | |
RU2414039C1 (en) | Modular synchronous electric machine | |
RU2499344C1 (en) | Synchronous electric motor | |
RU144223U1 (en) | MAGNETO ELECTRIC MACHINE | |
JP2010136524A (en) | Rotary electric machine | |
US20200412216A1 (en) | Electromagnetic machine | |
RU2609524C1 (en) | Multiphase motor-generator with magnetic rotor | |
RU2416858C1 (en) | Electric reduction machine with salient-pole armature | |
Soda et al. | Utilization method of electrical steel sheets on stator of self-propelled rotary actuator | |
RU2730246C1 (en) | Direct-current electric machine | |
RU2666970C1 (en) | Dc electric machine | |
RU105543U1 (en) | CONTACTLESS ELECTRIC MACHINE | |
US11171524B2 (en) | Electromechanical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20150123 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20150520 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180313 |