RU2605945C1 - Device of dc motor of increased power with permanent magnet excitation and electronic switching of collector plates - Google Patents
Device of dc motor of increased power with permanent magnet excitation and electronic switching of collector plates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605945C1 RU2605945C1 RU2015135718A RU2015135718A RU2605945C1 RU 2605945 C1 RU2605945 C1 RU 2605945C1 RU 2015135718 A RU2015135718 A RU 2015135718A RU 2015135718 A RU2015135718 A RU 2015135718A RU 2605945 C1 RU2605945 C1 RU 2605945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- excitation
- collector
- permanent magnets
- collector plates
- stator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
- H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям приводов вспомогательного оборудования подвижных объектов, преимущественно автомобилей и тракторов, и может быть использовано при проектировании и производстве указанных электродвигателей.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric motors of auxiliary equipment drives of moving objects, mainly automobiles and tractors, and can be used in the design and manufacture of these electric motors.
Известны двигатели постоянного тока преимущественно большой мощности с электромагнитным возбуждением, содержащие якорь с обмоткой и коллектором, с цилиндрическим магнитопроводящим корпусом, на внутренней поверхности которого установлены основные полюса с обмоткой возбуждения и дополнительные полюса с компенсационной обмоткой, включенной последовательно обмотке якоря. Дополнительные полюса имеют меньшую по сравнению с основными полюсами ширину и располагаются в зонах коммутации с целью компенсации магнитной индукции, наводимой током якоря в нейтральной зоне, для улучшения процесса коммутации, благодаря чему снижаются искрение и дугообразование на коллекторе электродвигателя (Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 704).Known DC motors of predominantly high power with electromagnetic excitation, containing an armature with a winding and a collector, with a cylindrical magnetically conductive housing, on the inner surface of which there are main poles with an excitation winding and additional poles with a compensation winding, connected in series with the armature winding. Additional poles have a smaller width compared to the main poles and are located in switching zones in order to compensate for the magnetic induction induced by the armature current in the neutral zone to improve the switching process, thereby reducing sparking and arcing on the motor collector (Ivanov-Smolensky A.V. Electric machines. - M.: Energy, 1980, p. 704).
Недостатком такой конструкции является сложность и дороговизна исполнения, соответственно невозможность ее реализации в массовом производстве.The disadvantage of this design is the complexity and high cost of execution, respectively, the impossibility of its implementation in mass production.
Известно также устройство электродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, содержащее якорь с обмоткой и коллектором и цилиндрический магнитопроводящий корпус, одновременно являющийся ярмом, с установленными на его внутренней поверхности полюсами, представляющими собой ферритобариевые или ферритостронциевые постоянные магниты, выполненные в виде сегментов (Гаршина А.В. Кондратьев В.Н. и др. Особенности конструкции, параметры автотракторных электродвигателей и перспективы их развития: Заказное издание. - М.: НИИН Автопром, 1976, с. 22-50; Кенио Т. Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. / Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 22-26).A device of direct current electric motors with permanent magnet excitation is also known, comprising an armature with a winding and a collector and a cylindrical magnetically conductive housing, which is also a yoke, with poles mounted on its inner surface, which are ferrite-barium or ferrite-strontium permanent magnets made in the form of segments (Garshin A .V. Kondratyev V.N. et al. Design Features, Parameters of Autotractor Electric Motors and Prospects for Their Development: Custom Edition. - M.: N IIN Avtoprom, 1976, pp. 22-50; Kenio T. Nagamori S. DC motors with permanent magnets./ Transl. From English - M.: Energoatomizdat, 1989, pp. 22-26).
Недостатком такой конструкции является то, что в режимах, отличных от холостого хода, происходит смещение физической магнитной нейтрали относительно геометрической нейтрали, на которой устанавливаются щетки, в направлении, противоположном вращению якоря электродвигателя, что значительно ухудшает условия коммутации в щелочно-коллекторном узле, так как при этом в коммутируемых секциях обмотки якоря наводится ЭДС, замедляющая коммутацию. Причем величина магнитной индукции в зоне коммутации увеличивается с ростом нагрузки электродвигателя.The disadvantage of this design is that in modes other than idling, the physical magnetic neutral is displaced relative to the geometric neutral on which the brushes are mounted in the opposite direction to the rotation of the motor armature, which significantly worsens the switching conditions in the alkaline collector assembly, since while in the switched sections of the armature winding induced EMF, slowing down the switching. Moreover, the magnitude of the magnetic induction in the switching zone increases with increasing load of the electric motor.
Конструкции машин постоянного тока описаны в книге А.С. Касаткина «Основы электротехники», под редакцией доктора технических наук профессора В.Г. Герасимова и кандидата технических наук доцента В.В. Коген-Далина, раздел XII. - М.: Высшая школа, 1986.Designs of DC machines are described in the book by A.S. Kasatkin "Fundamentals of Electrical Engineering", edited by Dr. V.G. Gerasimov and candidate of technical sciences associate professor V.V. Cohen-Dalin, Section XII. - M.: Higher School, 1986.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение состоит в повышении эффективности работы коллекторного узла и статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, создании электрических двигателей постоянного тока с увеличенной полезной механической мощностью, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.The technical result to which the invention is directed is to increase the efficiency of the collector assembly and the stator of the DC motor with excitation from permanent magnets, the creation of DC electric motors with increased useful mechanical power developed by the engine in relation to the consumed electric power.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании электродвигателя постоянного тока с максимально возможным удельным электромагнитным моментом и максимальной эффективностью, определяемой как отношение полезной мощности к потребляемой электрической мощности.The problem to which the invention is directed, is to create a direct current electric motor with the maximum possible specific electromagnetic moment and maximum efficiency, defined as the ratio of the useful power to the consumed electric power.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство электродвигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов и электронной коммутацией коллекторных пластин характеризуется тем, что содержит статор выполненного в виде цилиндрического магнитопроводящего корпуса с размещенными на внутренней поверхности диаметрально расположенными полюсами возбуждения выполненных из полюсных постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB). Пластины коллектора соединены проводом с обмоткой якоря. На валу якоря, между коллектором и боковой крышкой, размещен стробоскопический диск с прорезями по центру пластин коллектора. На боковой крышке, включающей щеточные траверсы, на которых закреплены щеткодержатели с щетками, размещена оптопара, дающая сигнал на электронную схему, которая, в свою очередь, в момент нахождения щетки по центру пластины подает импульс тока, исключая искрообразование при переходном процессе.This problem is solved due to the fact that the claimed device of a direct current electric motor of increased mechanical power with excitation of the stator from permanent magnets and electronic commutation of the collector plates is characterized by the fact that it contains a stator made in the form of a cylindrical magnetically conductive housing with diametrically arranged excitation poles located on the inner surface pole permanent magnets based on neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B, NdFeB) alloys. The collector plates are wired to the armature winding. A stroboscopic disk with slots in the center of the collector plates is located on the armature shaft, between the collector and the side cover. An optocoupler is placed on a side cover including brush traverses on which brush holders with brushes are mounted, which gives a signal to an electronic circuit, which, in turn, gives a current pulse at the moment the brush is located in the center of the plate, eliminating sparking during the transient process.
Это позволяет увеличить мощность импульса тока с многократным увеличением полезной мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности при тех же геометрических размерах.This allows you to increase the power of the current pulse with a multiple increase in the net power developed by the engine in relation to the consumed electric power with the same geometric dimensions.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство двигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов и приняты следующие обозначения: 1 - статор из литой стали; 2 - полюса постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB); 3 - якорь; 4 - коллектор; 5 - обмотка якоря; 6 - стробоскопический диск; 7 - боковая крышка; 8 - щеточная травеса; 9 - щеткодержатели; 10 - щетки; 11 - оптопара; 12 - электронная схема.The invention is illustrated in the drawing, which shows a device of a DC motor with increased mechanical power with excitation of the stator from permanent magnets and the following notation: 1 - stator made of cast steel; 2 - poles of permanent magnets based on neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B, NdFeB) alloys; 3 - anchor; 4 - collector; 5 - winding of the armature; 6 - stroboscopic disk; 7 - side cover; 8 - brush traverse; 9 - brush holders; 10 - brushes; 11 - optocoupler; 12 is an electronic circuit.
Устройство двигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов состоит из статора, ротора и боковой крышки.The device of a DC motor of increased mechanical power with excitation of the stator from permanent magnets consists of a stator, a rotor and a side cover.
Статор включает в себя цилиндр из литой стали (1) и полюсные магниты на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB) (2).The stator includes a cast steel cylinder (1) and pole magnets based on neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B, NdFeB) alloys (2).
Ротор исполнен в виде якоря (3) с обмоткой (5), коллектором (4) и стробоскопическим диском (6).The rotor is made in the form of an anchor (3) with a winding (5), a collector (4) and a stroboscopic disk (6).
Боковая крышка (7) состоит из щеточной траверсы (8) с щеткодержателем (9) и щеткой (10), оптопары (11) и электронной схемы (12).The side cover (7) consists of a brush beam (8) with a brush holder (9) and a brush (10), optocouplers (11) and an electronic circuit (12).
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
При подаче напряжения на электронную схему (12), она определяет местоположение коллекторной пластины (4) через стробоскоп (6) посредством оптопары (11) и выдает высоковольтный импульс на коллекторную пластину (4) через щетку (10). Электрический ток, проходя через обмотку якоря (5) и взаимодействуя с магнитным полем статорных постоянных магнитов (2), обеспечивающих равномерное распределение магнитной индукции по поверхности якоря (3), передает усилие отталкивания на якорь (3). В результате использования электронной схемы (12) устраняется коллекторный огонь, улучшается работа коллекторного узла и увеличивается удельный электромагнитный момент. Происходит многократное увеличение полезной мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.When voltage is applied to the electronic circuit (12), it determines the location of the collector plate (4) through a stroboscope (6) by means of an optocoupler (11) and provides a high-voltage pulse to the collector plate (4) through a brush (10). An electric current passing through the armature winding (5) and interacting with the magnetic field of the stator permanent magnets (2), ensuring uniform distribution of magnetic induction on the surface of the armature (3), transfers the repulsive force to the armature (3). As a result of using the electronic circuit (12), the collector fire is eliminated, the operation of the collector assembly improves, and the specific electromagnetic moment increases. There is a multiple increase in the net power developed by the engine in relation to the consumed electric power.
В конструкции заявляемого электродвигателя использованы постоянные магниты из сплава NdFeBCo марки N-45 с остаточной индукцией 1,37 Тл, коэрцитивной силой Hс>876 кА/м, коэрцитивной силой по индукции Hcj>955 кА/м и максимальной энергией ВН 358 кДж/м3. Рабочая температура до 250°C.In the design of the inventive electric motor, permanent magnets made of NdFeBCo alloy N-45 grade with a residual induction of 1.37 T, a coercive force Hc> 876 kA / m, a coercive force by induction Hcj> 955 kA / m and a maximum HV energy of 358 kJ / m 3 were used . Operating temperature up to 250 ° C.
В предлагаемой конструкции двигателей могут быть использованы различные марки постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB).In the proposed engine design, various brands of permanent magnets based on neodymium-iron-boron alloys (Nd-Fe-B, NdFeB) can be used.
Был изготовлен опытный образец заявляемого устройства электродвигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов, испытания которого подтвердили:A prototype of the inventive device of a direct current electric motor of increased mechanical power was manufactured with excitation of the stator from permanent magnets, the tests of which confirmed:
высокую эффективность работы коллекторного узла;high efficiency of the collector assembly;
высокую эффективность работы статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов;high efficiency of the stator of a DC motor with excitation from permanent magnets;
получение максимально возможного удельного электромагнитного момента и увеличение полезной механической мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.obtaining the maximum possible specific electromagnetic moment and increasing the useful mechanical power developed by the engine in relation to the consumed electric power.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015135718A RU2605945C1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Device of dc motor of increased power with permanent magnet excitation and electronic switching of collector plates |
PCT/RU2016/000543 WO2017034440A1 (en) | 2015-08-24 | 2016-08-15 | Increased output dc motor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015135718A RU2605945C1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Device of dc motor of increased power with permanent magnet excitation and electronic switching of collector plates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605945C1 true RU2605945C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58100536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015135718A RU2605945C1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Device of dc motor of increased power with permanent magnet excitation and electronic switching of collector plates |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605945C1 (en) |
WO (1) | WO2017034440A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3570116A (en) * | 1967-04-27 | 1971-03-16 | Gen Electric | Method of assembling an electric motor having speed indicating means |
SU1735973A1 (en) * | 1990-02-12 | 1992-05-23 | Московский энергетический институт | Direct-current machine |
RU2035115C1 (en) * | 1990-10-31 | 1995-05-10 | Василий Васильевич Шкондин | Motor-wheel |
US6013961A (en) * | 1998-03-18 | 2000-01-11 | Asmo Co., Ltd. | Electric motor having rotation detection sensor |
RU60806U1 (en) * | 2006-09-12 | 2007-01-27 | Владимир Анатольевич Чернышов | DC ELECTRIC MACHINE |
RU102861U1 (en) * | 2010-09-02 | 2011-03-10 | Павел Иванович Бухтеев | CAR DC MOTOR |
-
2015
- 2015-08-24 RU RU2015135718A patent/RU2605945C1/en active IP Right Revival
-
2016
- 2016-08-15 WO PCT/RU2016/000543 patent/WO2017034440A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3570116A (en) * | 1967-04-27 | 1971-03-16 | Gen Electric | Method of assembling an electric motor having speed indicating means |
SU1735973A1 (en) * | 1990-02-12 | 1992-05-23 | Московский энергетический институт | Direct-current machine |
RU2035115C1 (en) * | 1990-10-31 | 1995-05-10 | Василий Васильевич Шкондин | Motor-wheel |
US6013961A (en) * | 1998-03-18 | 2000-01-11 | Asmo Co., Ltd. | Electric motor having rotation detection sensor |
RU60806U1 (en) * | 2006-09-12 | 2007-01-27 | Владимир Анатольевич Чернышов | DC ELECTRIC MACHINE |
RU102861U1 (en) * | 2010-09-02 | 2011-03-10 | Павел Иванович Бухтеев | CAR DC MOTOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017034440A1 (en) | 2017-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105337429B (en) | A kind of hybrid excitation type stator partition type hybrid permanent magnet magnetic flux switches memory electrical machine | |
CN102223036B (en) | Hybrid excitation E-shaped iron core axial magnetic field permanent magnet brushless motor | |
CN203368271U (en) | Double-stator disc type hybrid excitation machine | |
CN103390978B (en) | A kind of bimorph transducer disc type mixed excitation electric machine | |
CN103199661B (en) | Built-in permanent magnet memory motor of magnetic flux switching type | |
CN105141092A (en) | Magnetic gear type double-stator hybrid permanent magnet memory motor | |
CN101662193A (en) | Two-rotor axial magnetic flux switching type mixed excitation synchronous generator | |
CN1913290A (en) | Radial magnet steel double salient-pole mixed excitation electric machine | |
CN103051139A (en) | Magnetic flux switching type permanent magnet memory motor | |
CN201549999U (en) | Axial flux switching type hybrid excitation synchronous generator | |
RU2010147189A (en) | ELECTROMAGNETIC MOTOR AND WORKING TORQUE GENERATOR | |
CN109768634A (en) | A method of enhancing motor outputting torsion | |
CN105914979B (en) | A kind of adjustable magnetic flow permanent magnet motor of the double subregions of few terres rares hybrid excitation type rotor | |
CN104518625A (en) | Doubly salient permanent magnet memory flywheel motor | |
RU2605945C1 (en) | Device of dc motor of increased power with permanent magnet excitation and electronic switching of collector plates | |
RU105540U1 (en) | MODULAR ELECTRIC MACHINE | |
CN201409020Y (en) | Radial magnetic steel doubly-salient-pole mixed excitation motor | |
RU2507667C2 (en) | Magnetic generator | |
CN105529865A (en) | Memory motor with concentrated fractional-slot windings | |
RU2396672C1 (en) | Asynchronous motor with hollow rotor with outside excitation | |
RU112536U1 (en) | MAGNETOELECTRIC ELECTROMECHANICAL CONVERTER WITH RING WINDING | |
RU174733U1 (en) | PERMANENT MAGNET ELECTRIC MACHINE | |
RU2366063C1 (en) | Magnetoelectric machine | |
CN110994833A (en) | Auxiliary magnetic leakage type memory motor with series magnetic circuits | |
RU2820845C1 (en) | Stator of dc electric machine with permanent magnets |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180825 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211118 |