RU2695813C1 - Electric motor - Google Patents

Electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2695813C1
RU2695813C1 RU2018135811A RU2018135811A RU2695813C1 RU 2695813 C1 RU2695813 C1 RU 2695813C1 RU 2018135811 A RU2018135811 A RU 2018135811A RU 2018135811 A RU2018135811 A RU 2018135811A RU 2695813 C1 RU2695813 C1 RU 2695813C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
rotor
winding
cylinder
possibility
Prior art date
Application number
RU2018135811A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Донг Хен Ли
Алексей Александрович Никифоров
Чул Джин Ю
Иван Алексеевич Соколов
Михаил Юрьевич Куприков
Original Assignee
Алексей Александрович Никифоров
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 Алексей Александрович Никифоров filed Critical Алексей Александрович Никифоров
Priority to RU2018135811A priority Critical patent/RU2695813C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695813C1 publication Critical patent/RU2695813C1/en
Priority to PCT/RU2019/000693 priority patent/WO2020076185A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02Machines with one stator and two or more rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the electrical equipment. Electric motor comprises rotor and stator without magnetic conductor with winding. Rotor can be mounted on a fixed axis in the coaxial inner and outer cylindrical rotors performing joint rotation. Winding is located in a gap between cylindrical surfaces of internal and external rotor. External rotor is installed on axis by means of one pair of bearings arranged in bases of its cylinder. Internal rotor is installed on axis by means of another pair of bearings arranged in bases of its cylinder. External rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding. Inner rotor is equipped with Halbach magnetic assembly, which permanent magnets are located on its cylindrical surface facing stator winding, or is equipped with assembly based on magnetically soft material, which closes magnetic field from external rotor magnets. Rotors combined rotation is provided with magnetic coupling.
EFFECT: technical result consists in improvement of structure rigidity and elimination of vibrations, increase of specific power, increase of motor power due to elongation of magnets and winding without significant structural reinforcements.
5 cl, 4 dwg

Description

Техническое решение относится к электрическим машинам, а именно, к электродвигателям с постоянными магнитами, без стальных магнитопроводов, на основе магнитной сборки Хальбаха (Halbach array) и может быть использовано, в частности в средствах перемещения, например, в таких, как летательные аппараты.The technical solution relates to electric machines, namely, electric motors with permanent magnets, without steel magnetic cores, based on the Halbach magnetic assembly (Halbach array) and can be used, in particular, in means of movement, for example, such as aircraft.

Известен электрический мотор (заявка US 2010/0181858 на изобретение), содержащий ротор, выполненный с возможностью соединения с валом в составе коаксиальных внутреннего и внешнего цилиндрических роторов, осуществляющих совместное вращение, статор, выполненный без магнитопровода, с обмоткой, которая расположена между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего роторов. При этом каждый из указанных роторов снабжен магнитной сборкой Хальбаха с возможностью усиливания потока от постоянных магнитов со стороны сборки, обращенной к обмотке, и гашения его с противоположной стороны. Каждая магнитная сборка Хальбаха снабжена концентраторами, выполненными на полюсах усиливающей стороны каждой сборки. С одной из сторон, на которую выходят основания цилиндров коаксиальных внешнего и внутреннего роторов, внутренний ротор снабжен крышкой, которая в ее центральной части снабжена трубчатообразным выступом. Внешний ротор механически связан с внутренним ротором - соединен болтовым соединением с крышкой внутреннего ротора. Внутренний и внешний роторы указанным трубчатообразным выступом насажены на трубчатую часть воронкообразного гнезда посредством пары подшипников, реализуя консольную конструкцию, с односторонним выносом элементов установки ротора в область трубчатой части гнезда из внутреннего объема указанных роторов, в котором расположена воронка гнезда. Положение в пространстве внутреннего ротора и его вращение относительно трубчатой части гнезда, как и положение в пространстве, а также и вращение связанного с внутренним ротором внешнего ротора обеспечены за счет трубчатообразного выступа в крышке внутреннего ротора и пары подшипников, расположенных на концах трубчатообразного выступа для насадки на трубчатую часть гнезда.A known electric motor (application US 2010/0181858 for an invention) comprising a rotor configured to be connected to a shaft as part of coaxial internal and external cylindrical rotors for joint rotation, a stator made without a magnetic circuit, with a winding located between the cylindrical surfaces of the internal and external rotors. Moreover, each of these rotors is equipped with a Halbach magnetic assembly with the possibility of amplifying the flux from permanent magnets from the assembly side facing the winding, and extinguishing it from the opposite side. Each Halbach magnetic assembly is equipped with hubs made at the poles of the reinforcing side of each assembly. On one of the sides, on which the bases of the cylinders of the coaxial external and internal rotors go, the internal rotor is provided with a cover, which in its central part is provided with a tubular protrusion. The external rotor is mechanically connected to the internal rotor - bolted to the cover of the internal rotor. The inner and outer rotors are indicated by the said tubular protrusion on the tubular part of the funnel-shaped socket by means of a pair of bearings, realizing a cantilever design, with one-sided removal of rotor installation elements into the region of the tubular part of the socket from the internal volume of the indicated rotors, in which the funnel of the socket is located. The position in space of the inner rotor and its rotation relative to the tubular part of the socket, as well as the position in space, as well as the rotation of the outer rotor connected to the inner rotor, are ensured by the tubular protrusion in the cover of the inner rotor and a pair of bearings located at the ends of the tubular protrusion for the nozzle on tubular part of the socket.

В качестве ближайшего аналога выбран электрический мотор (патент US 9270154 на изобретение), содержащий ротор, выполненный с возможностью соединения с валом в составе коаксиальных внутреннего и внешнего цилиндрических роторов, осуществляющих совместное вращение, статор, выполненный без магнитопровода, с обмоткой, которая расположена между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего ротора, пару магнитных сборок Хальбаха, каждой из которых снабжены внутренний и внешний роторы на цилиндрических поверхностях, обращенных к обмотке статора, в которых магниты расположены с возможностью усиливания потока от них в поперечной области статора и гашения его вне указанной области. Каждая из сборок снабжена концентраторами потока, расположенными на полюсах сборки со стороны обмотки статора с возможностью концентрации потока от постоянных магнитов внутреннего ротора посредством концентраторов внутреннего ротора, а потока от постоянных магнитов внешнего ротора - посредством концентраторов внешнего ротора, причем таким образом, что сконцентрированный поток посредством концентраторов внутреннего ротора и сконцентрированный поток посредством концентраторов внешнего ротора подвержены взаимному усилению при пересечении обмотки. Последняя выполнена в виде пакета проводников, характеризующегося поперечным сечением, длинная сторона которого расположена поперек направления расположения линий магнитного поля между внутренним и внешним роторами. С одной из сторон, на которую выходят основания цилиндров коаксиальных внешнего и внутреннего роторов, внутренний ротор снабжен крышкой, которая в ее центральной части снабжена трубчатообразным выступом. Внешний ротор механически связан с внутренним ротором - соединен болтовым соединением с крышкой внутреннего ротора. Внутренний и внешний роторы указанным трубчатообразным выступом насажены на трубчатую часть воронкообразного гнезда посредством пары подшипников, реализуя консольную конструкцию, с односторонним выносом элементов установки ротора в область трубчатой части гнезда из внутреннего объема указанных роторов, в котором расположена воронка гнезда. Положение в пространстве внутреннего ротора и его вращение относительно трубчатой части гнезда, как и положение в пространстве, а также и вращение связанного с внутренним ротором внешнего ротора обеспечены за счет трубчатообразного выступа в крышке внутреннего ротора и пары подшипников, расположенных на концах трубчатообразного выступа для насадки на трубчатую часть гнезда.As the closest analogue, an electric motor was selected (patent US 9270154 for the invention), containing a rotor configured to connect to the shaft as a part of coaxial internal and external cylindrical rotors performing joint rotation, a stator made without a magnetic circuit, with a winding located between the cylindrical the surfaces of the internal and external rotors, a pair of Halbach magnetic assemblies, each of which is equipped with internal and external rotors on cylindrical surfaces facing the winding Tatorey in which the magnets are arranged to exacerbating flow from them into the transverse region of the stator and blanking it out of said area. Each of the assemblies is equipped with flow concentrators located on the poles of the assembly on the side of the stator winding with the possibility of concentration of the flux from the permanent magnets of the inner rotor through the hubs of the inner rotor, and the flux from the permanent magnets of the outer rotor through the hubs of the outer rotor, so that the concentrated flux through the internal rotor concentrators and the concentrated flow through the external rotor concentrators are mutually reinforced by winding section. The latter is made in the form of a package of conductors characterized by a cross section, the long side of which is located across the direction of the magnetic field lines between the inner and outer rotors. On one of the sides, on which the bases of the cylinders of the coaxial external and internal rotors go, the internal rotor is provided with a cover, which in its central part is provided with a tubular protrusion. The external rotor is mechanically connected to the internal rotor - bolted to the cover of the internal rotor. The inner and outer rotors are indicated by the said tubular protrusion on the tubular part of the funnel-shaped socket by means of a pair of bearings, realizing a cantilever design, with one-sided removal of rotor installation elements into the region of the tubular part of the socket from the internal volume of the indicated rotors, in which the funnel of the socket is located. The position in space of the inner rotor and its rotation relative to the tubular part of the socket, as well as the position in space, as well as the rotation of the outer rotor connected to the inner rotor, are ensured by the tubular protrusion in the cover of the inner rotor and a pair of bearings located at the ends of the tubular protrusion for the nozzle on tubular part of the socket.

Вышеописанными моторами не преодолена техническая проблема создания высокоэффективного, мощного, надежного электрического мотора, чему препятствуют их недостатки.The above-mentioned motors have not overcome the technical problem of creating a highly efficient, powerful, reliable electric motor, which is impeded by their shortcomings.

Недостатками аналогов являются: наличие вибраций; невысокая жесткость конструкции; не достаточно высокая величина удельной мощности - мощности, приходящейся на единицу массы; отсутствие возможности увеличения мощности двигателя за счет удлинения магнитов вдоль продольной оси и обмотки без существенных конструкционных усилений. Причина недостатков заключается в том, что в электрическом моторе при насадке его внутреннего и внешнего роторов на элемент - трубчатую часть, относительно которой на подшипниках вращаются внешний и внутренний роторы, реализуется конструкция консольного типа. Элементы установки ротора вынесены за пределы его внутреннего пространства в одну сторону относительно положения ротора. Снижена жесткость конструкции, возникают вибрации. Как правило, конструкция консольного типа требует использования значительно массивных элементов. В результате массивный мотор характеризуется недостаточно высокой удельной мощностью, отсутствием возможности увеличения его мощности за счет удлинения магнитов и обмотки без существенных конструкционных усилений. Кроме того, совместное вращение внутреннего и внешнего роторов осуществляется за счет наличия механической связи между ними, реализуемой дополнительными элементами крепежа, способствуя увеличению массы.The disadvantages of analogues are: the presence of vibrations; low rigidity; not high enough specific power - power per unit mass; the inability to increase engine power by lengthening the magnets along the longitudinal axis and winding without significant structural reinforcements. The reason for the disadvantages is that in the electric motor, when the internal and external rotors are mounted on the element, the tubular part, relative to which the external and internal rotors rotate on the bearings, a cantilever type construction is implemented. The installation elements of the rotor are moved outside its inner space in one direction relative to the position of the rotor. The rigidity of the structure is reduced, vibrations occur. As a rule, a console-type design requires the use of significantly massive elements. As a result, the massive motor is characterized by insufficiently high specific power, the lack of the possibility of increasing its power by lengthening the magnets and windings without significant structural reinforcements. In addition, the joint rotation of the internal and external rotors is due to the presence of a mechanical connection between them, implemented by additional fasteners, contributing to an increase in mass.

Разработка электрического мотора направлена на решение технической проблемы создания высокоэффективного, мощного, надежного электрического мотора за счет достижения нижеследующего технического результата.The development of an electric motor is aimed at solving the technical problem of creating a highly efficient, powerful, reliable electric motor by achieving the following technical result.

Техническим результатом является:The technical result is:

- устранение вибраций;- elimination of vibrations;

- повышение жесткости конструкции;- increasing the rigidity of the structure;

- повышение удельной мощности (на единицу массы);- increase in specific power (per unit mass);

- увеличение мощности мотора за счет удлинения магнитов и обмотки без существенных конструкционных усилений.- increase in motor power due to the extension of magnets and windings without significant structural reinforcements.

Технический результат достигается в электрическом моторе, содержащем ротор, выполненный с возможностью соединения с валом в составе коаксиальных внутреннего и внешнего цилиндрических роторов, осуществляющих совместное вращение, статор, выполненный без магнитопровода, с обмоткой, которая расположена в зазоре между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего ротора, в моторе выполнена ось, статор неподвижно установлен на указанной оси, внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализован с возможностью установки его на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, а внутренний ротор реализован с возможностью установки его на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, при этом внешний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, а внутренний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, или снабжен сборкой на основе магнитомягкого материала, замыкающей магнитное поле от магнитов внешнего ротора, а совместное вращение роторов обеспечено магнитной связьюThe technical result is achieved in an electric motor containing a rotor made with the possibility of connecting with the shaft as part of coaxial internal and external cylindrical rotors performing joint rotation, a stator made without a magnetic circuit, with a winding located in the gap between the cylindrical surfaces of the internal and external rotor, the axis is made in the motor, the stator is fixedly mounted on the specified axis, an external rotor made with the possibility of its connection with the shaft is implemented with the possibility installing it on the axis by means of one pair of bearings located at the bases of its cylinder, and the internal rotor is implemented with the possibility of installing it on the axis by means of another pair of bearings located at the bases of its cylinder, while the external rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding, and the inner rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface, facing to the stator winding, or equipped with an assembly based on soft magnetic material that closes the magnetic field from the magnets of the external rotor, and the joint rotation of the rotors is provided by magnetic coupling

В уточненном варианте реализации мотора внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализованный с возможностью установки его на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха, выполнен в составе полого цилиндра, и жестко связанных с ним двух крышек, установленных в его основаниях, каждая из которых в ее центральной части снабжена посадочным местом для подшипника для установки на оси, в одной из которых смонтирован вентилятор охлаждения, а во второй по периферийному кольцу выполнены вентиляционные отверстия, обеспечивая циркуляцию воздуха между участками обмотки, при этом внутренний ротор, реализованный с возможностью установки его на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха или сборкой на основе магнитомягкого материала, выполнен цилиндром, в теле которого вдоль его продольной оси сформировано сквозное отверстие для установки его посредством пары подшипников на оси, расположенных между осью и поверхностью отверстия на краях его выходов, кроме указанного сквозного отверстия, в теле цилиндра выполнены выемки.In a refined embodiment of the motor, the external rotor, made with the possibility of its connection with the shaft, implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of one pair of bearings located at the base of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly, is made up of a hollow cylinder, and rigidly connected with it two covers installed in its bases, each of which in its central part is equipped with a bearing seat for mounting on an axis, in one of which a cooling fan is mounted, and in watts swirling along the peripheral ring made ventilation holes, providing air circulation between the winding sections, while the internal rotor, which is implemented with the possibility of installing it on the axis by means of another pair of bearings located at the base of its cylinder, equipped with a magnetic Halbach assembly or assembly based on soft magnetic material, is made a cylinder in the body of which a through hole is formed along its longitudinal axis for mounting it by means of a pair of bearings on an axis located between the axis and The surface of the hole at the edges of its exits, in addition to the specified through hole, in the body of the cylinder, recesses are made.

В уточненном варианте реализации мотора внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализованный с возможностью установки его на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха, выполнен в составе полого цилиндра и жестко связанных с ним двух крышек, установленных в его основаниях, каждая из которых в ее центральной части снабжена посадочным местом для подшипника для установки на оси, в каждой из которых по периферийному кольцу выполнены вентиляционные отверстия, при этом внутренний ротор, реализованный с возможностью установки его на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха или сборкой на основе магнитомягкого материала, выполнен цилиндром, в теле которого вдоль его продольной оси сформировано сквозное отверстие для установки его посредством пары подшипников на оси, расположенных между осью и поверхностью отверстия на краях его выходов, кроме указанного сквозного отверстия, в теле цилиндра выполнены выемки с возможность использования их для монтажа вентилятора, обеспечивающего поток воздуха для прокачивания между участками обмотки.In a refined embodiment of the motor, the external rotor, made with the possibility of its connection with the shaft, implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of one pair of bearings located at the base of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly, is made up of a hollow cylinder and two rigidly connected to it covers installed in its bases, each of which in its central part is equipped with a bearing seat for mounting on an axis, in each of which valves are made along the peripheral ring holes, while the internal rotor, implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of another pair of bearings located at the base of its cylinder, equipped with a magnetic Halbach assembly or assembly based on soft magnetic material, is made by a cylinder in which a through hole is formed along its longitudinal axis to install it by means of a pair of bearings on an axis located between the axis and the surface of the hole at the edges of its outputs, in addition to the specified through hole, in the cylinder body We have recesses with the possibility of using them for mounting a fan, which provides an air flow for pumping between sections of the winding.

В уточненном варианте реализации мотора статор, выполненный без магнитопровода, с обмоткой, установленный на оси, реализован в составе пары позиционирующих обмотку элементов относительно оси, между которыми расположена обмотка с возможностью фиксации к указанным элементам, при этом указанные элементы неподвижно установлены на оси между подшипниками внешнего и внутреннего роторов.In a refined embodiment of the motor, the stator, made without a magnetic circuit, with a winding mounted on an axis, is implemented as a pair of elements positioning the winding relative to the axis, between which the winding is located with the possibility of fixation to these elements, while these elements are fixedly mounted on the axis between the bearings of the outer and internal rotors.

В уточненном варианте реализации мотора обмотка выполнена n-фазной, где n≥2, каждая фаза реализована в составе одного или более покрытых изоляцией проводников с сечением округлой или прямоугольной формы, собранных в пакет серпантиновидной формы, с прямыми протяженными участками пакета проводников, ориентированными в пространстве с возможностью их расположения на условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра вдоль образующей, переходящими в дуги, с количеством дуг в пакете N, равным удвоенному количеству магнитных полюсов за вычетом единицы, с общим количеством дуг в обмотке n×N-n, с расположением прямых протяженных участков пакетов проводников перпендикулярно линиям магнитного поля, при этом часть пакетов проводников выполнена с отогнутыми участками, приходящимися на дуги, относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра, на которой расположены прямые протяженные участки пакетов, участки дуг, соединяющие расположенные по одну сторону концы прямых протяженных участков пакетов, отогнуты в одну и ту же сторону относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра под углом «плюс» 90 градусов, участки дуг, соединяющие расположенные по другую сторону концы прямых протяженных участков, отогнуты в одну и ту же сторону относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра, но под углом «минус» 90 градусов, пакеты, выполненные без отгибания участков дуг и с отгибанием участков дуг расположены в обмотке с регулярным перемежением.In a refined embodiment of the motor, the winding is made n-phase, where n≥2, each phase is implemented as one or more insulated conductors with a round or rectangular cross section, assembled in a serpentine-shaped package, with straight extended sections of the package of conductors oriented in space with the possibility of their location on the conditional lateral surface of a straight circular cylinder along the generatrix, turning into arcs, with the number of arcs in the packet N equal to twice the number of magnetic poles per minus one, with the total number of arcs in the winding n × Nn, with the location of the direct extended sections of the packages of conductors perpendicular to the lines of the magnetic field, while some of the packages of conductors are made with bent sections falling on the arcs relative to the conditional side surface of the straight circular cylinder on which straight extended sections of packages, sections of arcs connecting the ends of straight extended sections of packages located on one side, are bent to the same side relative to the conditional sides th surface of a straight circular cylinder at an angle “plus” of 90 degrees, sections of arcs connecting the ends of straight extended sections located on the other side are bent to the same side relative to the conditional lateral surface of a straight circular cylinder, but at an angle of “minus” 90 degrees, packages made without bending sections of arcs and with bending sections of arcs are located in the winding with regular alternation.

Предлагаемое техническое решение поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.The proposed technical solution is illustrated by the following description and the attached figures.

На Фиг. 1 показан электрический мотор сбоку, вдоль продольной оси, со стороны цилиндрической поверхности внешнего ротора с вентилятором охлаждения, смонтированным на крышке внешнего ротора, где: 1 - ось; 2 - позиционирующий обмотку элемент; 3 - обмотка; 4 - магнитная сборка Хальбаха; 5 - крышка внешнего ротора; 6 - крышка внешнего ротора; 7 - подшипник; 8 - внутренний ротор.In FIG. 1 shows an electric motor on the side, along the longitudinal axis, from the side of the cylindrical surface of the outer rotor with a cooling fan mounted on the cover of the outer rotor, where: 1 - axis; 2 - positioning winding element; 3 - winding; 4 - magnetic Halbach assembly; 5 - cover of the external rotor; 6 - cover of the external rotor; 7 - bearing; 8 - internal rotor.

На Фиг. 2 показан электрический мотор в поперечном сечении, где: 1 - ось; 3 - обмотка; 4 - магнитная сборка Хальбаха; 7 - подшипник; 8 - внутренний ротор; 9 - цилиндр внешнего ротора;.In FIG. 2 shows an electric motor in cross section, where: 1 - axis; 3 - winding; 4 - magnetic Halbach assembly; 7 - bearing; 8 - internal rotor; 9 - cylinder of the external rotor ;.

На Фиг. 3 показан показан электрический мотор сбоку, вдоль продольной оси, со стороны цилиндрической поверхности внешнего ротора с вентилятором охлаждения, смонтированным на внутреннем роторе, где: 1 - ось; 2 - позиционирующий обмотку элемент; 3 - обмотка; 4 - магнитная сборка Хальбаха; 5 - крышка внешнего ротора; 6 - крышка внешнего ротора; 7 - подшипник; 8 - внутренний ротор; 9 - цилиндр внешнего ротора; 10 - центробежный вентилятор охлаждения.In FIG. 3 shows an electric motor on the side, along the longitudinal axis, from the side of the cylindrical surface of the outer rotor with a cooling fan mounted on the inner rotor, where: 1 - axis; 2 - positioning winding element; 3 - winding; 4 - magnetic Halbach assembly; 5 - cover of the external rotor; 6 - cover of the external rotor; 7 - bearing; 8 - internal rotor; 9 - cylinder of the outer rotor; 10 - centrifugal cooling fan.

На Фиг. 4 показан сбоку, вдоль продольной оси, электрический мотор, приведенный в вышеуказанных аналогах, где: 4 - магнитная сборка Хальбаха; 7 - подшипник; 8 - внутренний ротор; 9 - цилиндр внешнего ротора; 11 - статор; 12 - гнездо; 13 - шпиндель.In FIG. 4 shows on the side, along the longitudinal axis, an electric motor, shown in the above analogues, where: 4 - magnetic Halbach assembly; 7 - bearing; 8 - internal rotor; 9 - cylinder of the outer rotor; 11 - stator; 12 - nest; 13 - spindle.

В целях достижения технического результата при установке конструктивных частей предлагаемого электрического мотора на неподвижной оси - внешнего и внутреннего роторов, статора - реализуется конструкция типа балки - линейного элемента несущей конструкции с опорой на оба конца (в отличие от консоли), работающего преимущественно на изгиб. Каждая из перечисленных конструктивных частей - коаксиальные внутренний и внешний цилиндрические роторы, осуществляющие совместное вращение, статор, выполненный с возможностью установки на оси 1, без магнитопровода, с обмоткой 3, которая расположена между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего роторов (см. Фиг. 1-3) - расположена на оси 1 с реализацией двухсторонней ее опоры относительно оси, при которой каждая часть имеет опору с обеих ее сторон.In order to achieve a technical result when installing the structural parts of the proposed electric motor on a fixed axis - the external and internal rotors, the stator - a beam type structure is implemented - a linear element of the supporting structure with support on both ends (unlike the console), working mainly on bending. Each of the listed structural parts is coaxial inner and outer cylindrical rotors, performing joint rotation, a stator made with the possibility of installation on the axis 1, without a magnetic circuit, with a winding 3, which is located between the cylindrical surfaces of the inner and outer rotors (see Fig. 1- 3) - is located on axis 1 with the implementation of its bilateral support relative to the axis at which each part has support on both its sides.

В известном аналоге (см. Фиг. 4) - в электрическом моторе со статором 11 и с устанавливаемыми на трубчатой части гнезда 12 внутренним ротором 8 и внешним ротором, снабженными магнитными сборками Хальбаха 4, реализуется конструкция консольного типа с опорой на одном конце балки, при которой каждая из перечисленных частей мотора устанавливается с реализацией односторонней ее опоры относительно трубчатой части гнезда 12, которая устанавливается на шпинделе 13. Так, механически связанные для совместного вращения цилиндрические внутренний ротор 8 и внешний ротор установлены на трубчатую часть гнезда 12 посредством пары подшипников 7 лишь с одной стороны цилиндров роторов.In the well-known analogue (see Fig. 4), in an electric motor with a stator 11 and with an internal rotor 8 and an external rotor mounted on the tubular part of the socket 12 and equipped with Halbach magnetic assemblies 4, a cantilever type construction with a support at one end of the beam in which each of the listed parts of the motor is installed with the implementation of its one-sided support relative to the tubular part of the socket 12, which is mounted on the spindle 13. Thus, the cylindrical inner rotor 8 and mechanically connected for joint rotation an external rotor is mounted on the tubular part of the socket 12 by means of a pair of bearings 7 on only one side of the rotor cylinders.

Предлагаемый электрический мотор (см. Фиг. 1-3) характеризуется следующими отличиями. Внешний ротор выполнен с возможностью установки на оси 1 посредством одной пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра (цилиндр внешнего ротора 9, см. Фиг. 3). Внутренний ротор 8 выполнен с возможностью установки на неподвижной оси 1 посредством другой пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра (см. Фиг. 1 и 3). Это приводит к повышению жесткости конструкции и устранению вибраций, поскольку относительно оси 1 реализована двухсторонняя опора. Оба основания каждого цилиндра связаны через подшипники 7 с осью 1, в то время, как и известных решениях по одному основанию каждого цилиндра связаны с гнездом 12, установленным на шпиндель 13, а вторые их основания свободны от механической связи. Кроме того, этими же отличительными особенностями обеспечивается увеличение мощности мотора за счет удлинения магнитов и обмотки без существенных конструкционных усилений. Конструкция типа балки с опорами на ее двух концах благоприятствует удлинению в направлении продольной оси цилиндра магнитов и проводников обмотки, без применения дополнительных мер усиления ее конструкции. Нагруженная балка воздействует на опоры. Нагрузка передается и воспринимается опорами, являющимися конструктивными элементами, работающими на сжатие. Конструкция же консольного типа из-за присущей ей односторонней опоры не благоприятствует удлинению магнитов и проводников обмотки, поскольку для надлежащей работы мотора использование единственной опоры потребует усиления конструкции в связи с увеличением нагрузки на свободный конец балки. Конструкционные усиления в этом случае повлекут повышение массы и, как следствие, относительно незначительное увеличение удельной мощности мотора.The proposed electric motor (see Fig. 1-3) is characterized by the following differences. The external rotor is made with the possibility of installation on the axis 1 by means of one pair of bearings 7 located in the bases of its cylinder (cylinder of the external rotor 9, see Fig. 3). The inner rotor 8 is made with the possibility of installation on a fixed axis 1 by means of another pair of bearings 7 located in the bases of its cylinder (see Fig. 1 and 3). This leads to increased structural rigidity and the elimination of vibrations, since a double-sided support is implemented relative to axis 1. Both bases of each cylinder are connected through bearings 7 to the axis 1, while, as well as known solutions, one base of each cylinder is connected to a socket 12 mounted on the spindle 13, and their second bases are free from mechanical connection. In addition, these same distinctive features provide an increase in motor power due to the extension of magnets and windings without significant structural reinforcements. A beam-type construction with supports at its two ends favors elongation in the direction of the longitudinal axis of the cylinder of magnets and winding conductors, without additional measures to strengthen its structure. A loaded beam acts on the supports. The load is transmitted and perceived by the supports, which are structural elements working on compression. The design of the cantilever type, due to the inherent one-sided support, does not favor elongation of the magnets and conductors of the winding, since for the proper operation of the motor the use of a single support will require reinforcement of the structure due to an increase in load on the free end of the beam. In this case, structural reinforcements will entail an increase in mass and, as a result, a relatively insignificant increase in the specific power of the motor.

Повышение удельной мощности также связано с реализацией конструкции типа балки с опорами на ее концах при установке конструктивных частей мотора на - внешнего и внутреннего роторов, статора. В отношении прилагаемой одной и той же нагрузки балка с опорами на ее двух концах дает выигрыш в массе, по сравнению с консолью - балкой с одной опорой на конце и вторым свободным концом.The increase in specific power is also associated with the implementation of a structure such as a beam with supports at its ends when installing the structural parts of the motor on the external and internal rotors, the stator. With respect to the same load applied, a beam with supports at its two ends gives a gain in mass, compared with a console with a beam with one support at the end and a second free end.

Наконец, отличием предлагаемого электрического мотора является совместное вращение внешнего и внутреннего роторов за счет магнитной связи, обеспечиваемой магнитной сборкой Хальбаха 4 (см. Фиг. 1, 2 и 3), которой снабжен внешний ротор, с постоянными магнитами, расположенными на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке 3 статора, а также магнитной сборкой Хальбаха 4, которой снабжен внутренний ротор, с постоянными магнитами, расположенными на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке 3 статора, или сборкой на основе магнитомягкого материала, замыкающей магнитное поле от магнитов внешнего ротора. Использование магнитной связи предоставляет возможность избавиться от механической связи внутреннего и внешнего ротора, используемой в приведенных аналогах для приведения их в совместное вращение и, как следствие, конструктивных элементов, обеспечивающих указанную связь, что дает дополнительный выигрыш не только в массе мотора, но и удельной мощности.Finally, the difference of the proposed electric motor is the joint rotation of the external and internal rotors due to the magnetic coupling provided by the Halbach magnetic assembly 4 (see Figs. 1, 2 and 3), which is equipped with an external rotor, with permanent magnets located on its cylindrical surface, facing the stator winding 3, as well as the Halbach 4 magnetic assembly, which is equipped with an internal rotor, with permanent magnets located on its cylindrical surface facing the stator winding 3, or a magnet-based assembly tomyagkogo material closing the magnetic field from magnets of the outer rotor. The use of magnetic coupling provides an opportunity to get rid of the mechanical coupling of the internal and external rotors used in the above analogues to bring them into joint rotation and, as a result, of structural elements providing this coupling, which gives an additional gain not only in the mass of the motor, but also in specific power .

В общем случае выполнения предлагаемый электрический мотор содержит (см. Фиг. 1, 2, 3): ось 1, ротор, статор, обмотку 3, две магнитные сборки Хальбаха 4 или одну магнитную сборку Хальбаха 4 и одну сборку на основе магнитомягкого материала.In general, the proposed electric motor contains (see Fig. 1, 2, 3): axis 1, rotor, stator, winding 3, two magnetic Halbach assemblies 4 or one magnetic Halbach assembly 4 and one assembly based on soft magnetic material.

Ротор выполнен в составе коаксиальных внутреннего и внешнего цилиндрических роторов, осуществляющих совместное вращение. Внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализован с возможностью установки его на оси 1 посредством одной пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра. Внутренний ротор 8 реализован с возможностью установки его на оси 1 посредством другой пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра. Статор выполнен без магнитопровода, с обмоткой 3. Обмотка 3 расположена в зазоре между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего роторов. Статор неподвижно установлен на оси 1.The rotor is made up of coaxial inner and outer cylindrical rotors that rotate together. An external rotor, made with the possibility of its connection with the shaft, is implemented with the possibility of installing it on the axis 1 by means of one pair of bearings 7 located at the base of its cylinder. The inner rotor 8 is implemented with the possibility of installing it on the axis 1 by means of another pair of bearings 7 located at the base of its cylinder. The stator is made without a magnetic circuit, with a winding 3. The winding 3 is located in the gap between the cylindrical surfaces of the inner and outer rotors. The stator is fixedly mounted on axis 1.

Магнитная сборка Хальбаха, каждой из которых могут быть снабжены внутренний и внешний роторы на цилиндрических поверхностях, обращенных к обмотке статора, или которой снабжен внешний ротор на поверхности, обращенной к обмотке статора, имеет постоянные магниты, в совокупности обеспечивающие усиливание потока от них в поперечной области статора и гашения его вне указанной области.The Halbach magnetic assembly, each of which can be equipped with internal and external rotors on cylindrical surfaces facing the stator winding, or with which the external rotor is equipped with on the surface facing the stator winding, has permanent magnets, which together provide an increase in the flux from them in the transverse region stator and its extinction outside the specified area.

Внешний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха 4, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке 3 статора. Внутренний ротор 8 снабжен магнитной сборкой Хальбаха 4, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке 3 статора, или снабжен сборкой на основе магнитомягкого материала, замыкающей магнитное поле от магнитов внешнего ротора. Совместное вращение роторов обеспечено магнитной связью.The external rotor is equipped with a Halbach 4 magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding 3. The inner rotor 8 is equipped with a Halbach magnetic assembly 4, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding 3, or is equipped with a magnetically soft material assembly that closes the magnetic field from the magnets of the outer rotor. Joint rotation of the rotors is provided by magnetic coupling.

В электрическом моторе использованы постоянные магниты - неодимовые магниты. Магниты изготовлены, например, из сплава неодим-железо-бор. Сборка на основе магнитомягкого материала изготовлена из чистого железа или сплавов железа с никелем или кобальтом. Магнитное поле в зазоре между внутренним и внешним роторами равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждой из указанных сборок. На Фиг. 2 показано поперечное сечение электрического мотора для одного из возможных взаимных положений магнитных сборок Хальбаха 4, которыми снабжены внешний и внутренний роторы, и которые развернуты в цилиндры Хальбаха с показанными направлениями вектора намагниченности отдельных постоянных магнитов, составляющих указанные цилиндры.The electric motor uses permanent magnets - neodymium magnets. Magnets are made, for example, from a neodymium-iron-boron alloy. An assembly based on soft magnetic material is made of pure iron or alloys of iron with nickel or cobalt. The magnetic field in the gap between the internal and external rotors is equal to the vector sum of the magnetic fields generated by each of these assemblies. In FIG. 2 shows a cross-section of an electric motor for one of the possible relative positions of the Halbach magnetic assemblies 4, which are provided with external and internal rotors, and which are deployed in Halbach cylinders with the directions of the magnetization vector of the individual permanent magnets constituting these cylinders.

В уточненном варианте реализации электрического мотора, дополнительно обеспечивающем охлаждение, внешний ротор, выполненный с возможностью установки на оси 1 посредством одной пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха 4, выполнен в составе полого цилиндра - цилиндр внешнего ротора, и жестко связанных с ним двух крышек (см. Фиг. 1, крышка внешнего ротора 5 и крышка внешнего ротора 6). Крышка внешнего ротора 5 и крышка внешнего ротора 6, установлены в основаниях цилиндра внешнего ротора. Указанные элементы внешнего ротора могут быть выполнены, например, из карбона.In a refined embodiment of the electric motor, which additionally provides cooling, an external rotor made with the possibility of installation on the axis 1 by means of one pair of bearings 7 located at the base of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly 4, is made up of a hollow cylinder — an external rotor cylinder, and two covers rigidly connected with it (see Fig. 1, the cover of the outer rotor 5 and the cover of the outer rotor 6). The cover of the outer rotor 5 and the cover of the outer rotor 6 are installed in the base of the cylinder of the outer rotor. These elements of the external rotor can be made, for example, of carbon.

Каждая из крышек в ее центральной части снабжена посадочным местом для подшипника 7 для установки на оси 1. В одной из крышек, например, в крышке внешнего ротора 5 смонтирован вентилятор охлаждения. Во второй крышке - крышке внешнего ротора 6 по периферийному кольцу выполнены вентиляционные отверстия. Эти меры обеспечивают циркуляцию воздуха между участками обмотки 3 для охлаждения.Each of the covers in its central part is provided with a seat for the bearing 7 for mounting on the axis 1. In one of the covers, for example, in the cover of the external rotor 5, a cooling fan is mounted. In the second cover - the cover of the outer rotor 6 along the peripheral ring made ventilation holes. These measures allow air to circulate between sections of the winding 3 for cooling.

Внутренний ротор 8 (см. Фиг. 1 и 2), выполненный с возможностью установки на оси 1 посредством другой пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха 4 или сборкой на основе магнитомягкого материала, выполнен цилиндром. В теле цилиндра вдоль его продольной оси сформировано сквозное отверстие для установки его посредством пары подшипников 7 на оси 1. Подшипники 7 расположены (см. Фиг. 1) между осью 1 и поверхностью отверстия в теле цилиндра на краях его выходов. Кроме указанного сквозного отверстия, в теле цилиндра выполнены выемки. Цилиндр внутреннего ротора может быть выточен из металла или отлит из пластика.The internal rotor 8 (see Fig. 1 and 2), made with the possibility of installation on the axis 1 by means of another pair of bearings 7 located at the base of its cylinder, equipped with a magnetic Halbach assembly 4 or assembly based on soft magnetic material, is made by a cylinder. A through hole is formed in the cylinder body along its longitudinal axis for mounting it by means of a pair of bearings 7 on the axis 1. Bearings 7 are located (see Fig. 1) between the axis 1 and the surface of the hole in the cylinder body at the edges of its outlets. In addition to the specified through hole, recesses are made in the cylinder body. The cylinder of the inner rotor can be machined from metal or molded from plastic.

Кроме того, возможен вариант реализации ротора в составе внешнего и внутреннего роторов (см. Фиг. 3), с монтажем вентилятора на внутреннем роторе 8. В этом случае внешний и внутренний роторы реализованы следующим образом.In addition, a variant of the implementation of the rotor as part of the external and internal rotors (see Fig. 3), with the installation of a fan on the internal rotor 8. In this case, the external and internal rotors are implemented as follows.

Внешний ротор, выполненный с возможностью установки на оси 1 посредством одной пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха 4, выполнен также в составе полого цилиндра - цилиндр внешнего ротора 9, и жестко связанных с ним двух крышек (крышка внешнего ротора 5 и крышка внешнего ротора 6). Крышки установлены в его основаниях, каждая из крышек в ее центральной части снабжена посадочным местом для подшипника 7 для установки на оси 1. В каждой из крышек по периферийному кольцу выполнены вентиляционные отверстия.An external rotor made with the possibility of installation on the axis 1 by means of one pair of bearings 7 located at the base of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly 4, is also made up of a hollow cylinder — the cylinder of the external rotor 9, and two covers rigidly connected to it (outer cover rotor 5 and the cover of the outer rotor 6). The covers are installed in its bases, each of the covers in its central part is provided with a seat for the bearing 7 for mounting on the axis 1. In each of the covers, ventilation holes are made along the peripheral ring.

Соответственно внутренний ротор 8, выполненный с возможностью установки на оси 1 посредством другой пары подшипников 7, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха 4 или сборкой на основе магнитомягкого материала, также выполнен в виде цилиндра, в теле которого вдоль его продольной оси сформировано сквозное отверстие для установки его посредством пары подшипников 7 на оси 1, расположенных между осью 1 и поверхностью отверстия на краях его выходов. Кроме указанного сквозного отверстия в теле цилиндра выполнены выемки с возможностью использования их для монтажа вентилятора. В каждой выемке установлено по центробежному вентилятору охлаждения 10 (см. Фиг. 3). Центробежные вентиляторы охлаждения 10 обеспечивают поток воздуха для прокачивания между участками обмотки 3 для их охлаждения.Accordingly, the internal rotor 8, made with the possibility of installation on the axis 1 by means of another pair of bearings 7 located at the base of its cylinder, equipped with a magnetic Halbach assembly 4 or an assembly based on soft magnetic material, is also made in the form of a cylinder, in the body of which along its longitudinal axis is formed a through hole for mounting it by means of a pair of bearings 7 on the axis 1 located between the axis 1 and the surface of the hole at the edges of its outputs. In addition to the specified through hole in the cylinder body, recesses are made with the possibility of using them for mounting a fan. In each recess, a centrifugal cooling fan 10 is installed (see Fig. 3). Centrifugal cooling fans 10 provide air flow for pumping between sections of the winding 3 to cool them.

Меры охлаждения обмотки 3 улучшают эксплуатацию электрического мотора.Cooling measures for winding 3 improve the operation of the electric motor.

В предпочтительном варианте реализации электрического мотора статор, выполненный с возможностью установки на оси 1, без магнитопровода, с обмоткой 3, реализован в составе пары позиционирующих обмотку элементов 2 (см. Фиг. 1 и 3) для позиционирования обмотки 3 относительно оси 1. Между позиционирующими обмотку элементами 2 расположена обмотка 3 с возможностью фиксации к указанным элементам. При этом позиционирующие обмотку элементы 2 относительно оси 1 неподвижно установлены на оси 1 между подшипниками 7 внешнего и внутреннего роторов. Позиционирующие обмотку элементы 2 могут быть выполнены из карбона или пластика. Для позиционирования и фиксации обмотки 3 указанные элементы, например, снабжены прорезями. Приведенное выполнение статора с обмоткой 3 способствует снижению веса мотора и, как следствие, приводит к повышению его мощностных характеристик.In a preferred embodiment of an electric motor, a stator configured to be mounted on axis 1, without a magnetic circuit, with winding 3, is implemented as a pair of positioning elements of the winding 2 (see Figs. 1 and 3) to position the winding 3 relative to axis 1. Between the positioning winding elements 2 is located winding 3 with the possibility of fixation to these elements. In this case, the positioning elements of the winding 2 relative to the axis 1 are fixedly mounted on the axis 1 between the bearings 7 of the external and internal rotors. Positioning the winding elements 2 can be made of carbon fiber or plastic. For positioning and fixing the winding 3, these elements, for example, are provided with slots. The given embodiment of the stator with winding 3 helps to reduce the weight of the motor and, as a result, leads to an increase in its power characteristics.

Обмотка 3 выполнена таким образом, чтобы обеспечить максимум действия силы Лоренца, возникающей при протекании управляемого электрического тока по проводникам фазных пакетов в направлении, перпендикулярном линиям магнитного поля. Обмотка 3 (см. Фиг. 1, 2, 3) выполнена n-фазной, где n≥2. Каждая фаза обмотки 3 реализована в составе одного или более покрытых изоляцией проводников с сечением округлой или прямоугольной формы, собранных в пакет. Пакет сформирован серпантиновидной формы, с прямыми протяженными участками пакета проводников, ориентированными в пространстве с возможностью их расположения на условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра вдоль образующей, переходящими в дуги. Количество дуг в пакете составляет N, равное удвоенному количеству магнитных полюсов за вычетом единицы. Соответственно, общее количество дуг в обмотке составляет n×N-n. В обмотке 3 реализовано расположение прямых протяженных участков пакетов проводников перпендикулярно линиям магнитного поля. Кроме того, в обмотке 3 часть пакетов проводников выполнена с отогнутыми участками, приходящимися на дуги, относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра, на которой расположены прямые протяженные участки пакетов. Участки дуг, соединяющие расположенные по одну сторону в обмотке 3 концы прямых протяженных участков пакетов, отогнуты в одну и ту же сторону относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра под углом около «плюс» 90 градусов. Другие участки дуг, соединяющие расположенные по другую сторону в обмотке 3 концы прямых протяженных участков, отогнуты в одну и ту же сторону относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра, но под углом около «минус» 90 градусов. Пакеты, выполненные без отгибания участков дуг и с отгибанием участков дуг расположены в обмотке 3 с регулярным перемежением. Приведенные особенности выполнения обмотки обеспечивают ее компактную сборку и способствует компактности электрического мотора в целом. Выводы обмотки 3 выполнены через ступицу.The winding 3 is made in such a way as to ensure maximum action of the Lorentz force arising from the flow of controlled electric current through the conductors of the phase packets in a direction perpendicular to the lines of the magnetic field. The winding 3 (see Fig. 1, 2, 3) is made n-phase, where n≥2. Each phase of the winding 3 is implemented as part of one or more insulated conductors with a rounded or rectangular cross section, assembled in a package. The package is formed in a serpentine shape, with straight extended sections of the package of conductors oriented in space with the possibility of their location on the conditional lateral surface of a straight circular cylinder along the generatrix, turning into arcs. The number of arcs in the packet is N, equal to twice the number of magnetic poles minus one. Accordingly, the total number of arcs in the winding is n × N-n. In the winding 3, the arrangement of direct extended sections of the packets of conductors is perpendicular to the lines of the magnetic field. In addition, in the winding 3, part of the packages of conductors is made with bent sections per arc, relative to the conditional lateral surface of a straight circular cylinder, on which there are straight extended sections of packages. The sections of arcs connecting the ends of the straight extended sections of packages located on one side of the winding 3 are bent to the same side relative to the conditional lateral surface of the straight circular cylinder at an angle of about 90 degrees. Other sections of the arcs connecting the ends of straight extended sections located on the other side of the winding 3 are bent to the same side relative to the conditional side surface of the straight circular cylinder, but at an angle of about “minus” 90 degrees. Packages made without bending sections of arcs and bending sections of arcs are located in the winding 3 with regular alternation. These features of the winding ensure its compact assembly and contributes to the compactness of the electric motor as a whole. The findings of the winding 3 are made through the hub.

Электрический мотор функционирует следующим образом.The electric motor operates as follows.

При использовании электрический мотор посредством внешнего ротора соединяют с валом - элементом, служащим для передачи вращательного движения от ротора.When using an electric motor through an external rotor is connected to a shaft - an element that serves to transmit rotational motion from the rotor.

Электрический мотор преобразует электрическую энергию в механическую, реализуя принцип электромагнитной индукции. Вращение внешнего и внутреннего роторов осуществляется за счет силы Лоренца, возникающей при протекании управляемого электрического тока по проводникам фазных пакетов в направлении, перпендикулярном линиям магнитного поля. Наличие указанного поля обеспечивается тем, что внешний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, а внутренний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, или снабжен сборкой на основе магнитомягкого материала, замыкающей магнитное поле от магнитов внешнего ротора. Таким образом, в зазоре между внешним и внутренним роторами, в котором расположена обмотка, имеется требуемое для работы электрического мотора магнитное поле. Проводники неподвижной обмотки статора, расположенной между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего ротора, обеспечивают требуемое протекание электрического тока для возникновения силы Лоренца. Прямые протяженные участки проводников фазных пакетов (см. Фиг. 1) перпендикулярны линиям магнитного поля.An electric motor converts electrical energy into mechanical energy, implementing the principle of electromagnetic induction. The rotation of the external and internal rotors is due to the Lorentz force arising from the flow of controlled electric current through the conductors of the phase packets in a direction perpendicular to the lines of the magnetic field. The presence of this field is ensured by the fact that the external rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding, and the internal rotor is equipped with the Halbach magnetic assembly, whose permanent magnets are located on its cylindrical surface facing the stator winding, or equipped with an assembly based on soft magnetic material that closes the magnetic field from the magnets of the external rotor. Thus, in the gap between the external and internal rotors, in which the winding is located, there is a magnetic field required for the operation of the electric motor. The conductors of the fixed stator winding located between the cylindrical surfaces of the inner and outer rotors provide the required flow of electric current for the occurrence of the Lorentz force. Direct long sections of the conductors of the phase packets (see Fig. 1) are perpendicular to the lines of the magnetic field.

Возникающая сила Лоренца приводит во вращательное движение роторы. В предлагаемом электрическом моторе, в отличие от вышеприведенных аналогов, осуществлена механическая развязка. Роторы механически не связаны друг с другом, и каждый из роторов снабжен индивидуальной парой подшипников для осуществления вращения при установке на оси. Однако, хотя механическая связь между ними отсутствует, и, казалось бы, что внешний и внутренний роторы могут индивидуально совершать вращательное движение, но они вращаются совместно. Между роторами существует магнитная связь. Эта связь в том, что синхронизует вращение роторов. Внешний и внутренний роторы совершают совместное вращательное движение так же, как будучи связанными между собой механически.The emerging Lorentz force rotates the rotors. In the proposed electric motor, in contrast to the above analogues, mechanical isolation is carried out. The rotors are not mechanically connected to each other, and each of the rotors is equipped with an individual pair of bearings for rotation when mounted on an axis. However, although there is no mechanical connection between them, and it would seem that the external and internal rotors can individually rotate, they rotate together. There is a magnetic coupling between the rotors. This connection is what synchronizes the rotation of the rotors. The external and internal rotors perform a joint rotational movement in the same way as when they are mechanically connected.

Claims (5)

1. Электрический мотор, содержащий ротор, выполненный с возможностью соединения с валом в составе коаксиальных внутреннего и внешнего цилиндрических роторов, осуществляющих совместное вращение, статор, выполненный без магнитопровода, с обмоткой, которая расположена в зазоре между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего ротора, отличающийся тем, что в моторе выполнена ось, при этом статор неподвижно установлен на указанной оси, внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализован с возможностью установки его на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, а внутренний ротор реализован с возможностью установки его на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, при этом внешний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, а внутренний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, или снабжен сборкой на основе магнитомягкого материала, замыкающей магнитное поле от магнитов внешнего ротора, а совместное вращение роторов обеспечено магнитной связью.1. An electric motor containing a rotor made with the possibility of connecting with the shaft as part of coaxial internal and external cylindrical rotors for joint rotation, a stator made without a magnetic circuit, with a winding located in the gap between the cylindrical surfaces of the internal and external rotor, characterized in that the axis is made in the motor, while the stator is fixedly mounted on the specified axis, the external rotor, made with the possibility of its connection with the shaft, is implemented with the possibility of installation its lugs on the axis by means of one pair of bearings located in the bases of its cylinder, and the internal rotor is implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of another pair of bearings located in the bases of its cylinder, while the external rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding, and the inner rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing bmotke stator assembly is provided or on the basis of magnetic material closing the magnetic field from magnets of the outer rotor, and the joint rotation of the rotors provided with a magnetic coupling. 2. Мотор по п. 1, отличающийся тем, что внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализованный с возможностью установки его на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха, выполнен в составе полого цилиндра и жестко связанных с ним двух крышек, установленных в его основаниях, каждая из которых в ее центральной части снабжена посадочным местом для подшипника для установки на оси, в одной из которых смонтирован вентилятор охлаждения, а во второй по периферийному кольцу выполнены вентиляционные отверстия, обеспечивая циркуляцию воздуха между участками обмотки, при этом внутренний ротор, реализованный с возможностью установки его на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха или сборкой на основе магнитомягкого материала, выполнен цилиндром, в теле которого вдоль его продольной оси сформировано сквозное отверстие для установки его посредством пары подшипников на оси, расположенных между осью и поверхностью отверстия на краях его выходов, кроме указанного сквозного отверстия, в теле цилиндра выполнены выемки.2. The motor according to p. 1, characterized in that the external rotor, made with the possibility of its connection with the shaft, implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of one pair of bearings located in the bases of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly, is made as a part of a hollow the cylinder and two covers rigidly connected to it, installed in its bases, each of which in its central part is provided with a bearing seat for mounting on an axis, in one of which a cooling fan is mounted, and in the second ventilation holes are made about the peripheral ring, providing air circulation between the winding sections, while the inner rotor, which is arranged to be mounted on the axis by another pair of bearings located at the base of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly or assembly based on soft magnetic material, is made by a cylinder , in the body of which a through hole is formed along its longitudinal axis for mounting it by means of a pair of bearings on an axis located between the axis and the surface In addition to the indicated through hole, recesses are made in the cylinder body by the holes at the edges of its exits. 3. Мотор по п. 1, отличающийся тем, что внешний ротор, выполненный с возможностью его соединения с валом, реализованный с возможностью установки его на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха, выполнен в составе полого цилиндра и жестко связанных с ним двух крышек, установленных в его основаниях, каждая из которых в ее центральной части снабжена посадочным местом для подшипника для установки на оси, в каждой из которых по периферийному кольцу выполнены вентиляционные отверстия, при этом внутренний ротор, реализованный с возможностью установки его на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра, снабженный магнитной сборкой Хальбаха или сборкой на основе магнитомягкого материала, выполнен цилиндром, в теле которого вдоль его продольной оси сформировано сквозное отверстие для установки его посредством пары подшипников на оси, расположенных между осью и поверхностью отверстия на краях его выходов, кроме указанного сквозного отверстия, в теле цилиндра выполнены выемки с возможность использования их для монтажа вентилятора, обеспечивающего поток воздуха для прокачивания между участками обмотки.3. The motor according to claim 1, characterized in that the external rotor, made with the possibility of its connection with the shaft, implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of one pair of bearings located in the bases of its cylinder, equipped with a Halbach magnetic assembly, is made as a hollow the cylinder and two covers rigidly connected to it, installed in its bases, each of which in its central part is provided with a bearing seat for mounting on an axis, in each of which a ventilation ring is made along the peripheral ring holes, while the internal rotor, implemented with the possibility of mounting it on the axis by means of another pair of bearings located at the base of its cylinder, equipped with a magnetic Halbach assembly or assembly based on soft magnetic material, is made by a cylinder in which a through hole is formed along its longitudinal axis to install it by means of a pair of bearings on an axis located between the axis and the surface of the hole at the edges of its outputs, in addition to the specified through hole, in the cylinder body you are made containers with the possibility of using them for mounting a fan, providing an air flow for pumping between sections of the winding. 4. Мотор по п. 1, отличающийся тем, что статор, выполненный без магнитопровода, с обмоткой, установленный на оси, реализован в составе пары позиционирующих обмотку элементов относительно оси, между которыми расположена обмотка с возможностью фиксации к указанным элементам, при этом указанные элементы неподвижно установлены на оси между подшипниками внешнего и внутреннего роторов.4. The motor according to claim 1, characterized in that the stator, made without a magnetic circuit, with a winding mounted on the axis, is implemented as a pair of positioning elements of the winding relative to the axis, between which the winding is located with the possibility of fixation to these elements, while these elements fixedly mounted on the axis between the bearings of the external and internal rotors. 5. Мотор по 4, отличающийся тем, что обмотка выполнена n-фазной, где n≥2, каждая фаза реализована в составе одного или более покрытых изоляцией проводников с сечением округлой или прямоугольной формы, собранных в пакет серпантиновидной формы, с прямыми протяженными участками пакета проводников, ориентированными в пространстве с возможностью их расположения на условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра вдоль образующей, переходящими в дуги, с количеством дуг в пакете N, равным удвоенному количеству магнитных полюсов за вычетом единицы, с общим количеством дуг в обмотке n×N-n, с расположением прямых протяженных участков пакетов проводников перпендикулярно линиям магнитного поля, при этом часть пакетов проводников выполнена с отогнутыми участками, приходящимися на дуги, относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра, на которой расположены прямые протяженные участки пакетов, участки дуг, соединяющие расположенные по одну сторону концы прямых протяженных участков пакетов, отогнуты в одну и ту же сторону относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра под углом «плюс» 90 градусов, участки дуг, соединяющие расположенные по другую сторону концы прямых протяженных участков, отогнуты в одну и ту же сторону относительно условной боковой поверхности прямого кругового цилиндра, но под углом «минус» 90 градусов, пакеты, выполненные без отгибания участков дуг и с отгибанием участков дуг расположены в обмотке с регулярным перемежением.5. Motor according to 4, characterized in that the winding is made n-phase, where n≥2, each phase is implemented as one or more insulated conductors with a rounded or rectangular cross section, assembled in a serpentine-shaped package with straight extended sections of the package conductors oriented in space with the possibility of their location on the conditional lateral surface of a straight circular cylinder along the generatrix, turning into arcs, with the number of arcs in the packet N equal to twice the number of magnetic poles minus units, with the total number of arcs in the n × Nn winding, with the location of straight extended sections of the bundle of conductors perpendicular to the lines of the magnetic field, while some of the bundle of bundles are made with bent sections falling on the arcs relative to the conditional lateral surface of the straight circular cylinder on which the straight extended sections of packages, sections of arcs connecting the ends of straight extended sections of packages located on one side, are bent to the same side relative to the conditional lateral surface of a straight circular cylinder at an angle “plus” of 90 degrees, sections of arcs connecting the ends of straight extended sections located on the other side are bent to the same side relative to the conditional lateral surface of a straight circular cylinder, but at an angle of “minus” 90 degrees, packages made without bending sections of arcs and bending sections of arcs are located in the winding with regular alternation.
RU2018135811A 2018-10-09 2018-10-09 Electric motor RU2695813C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135811A RU2695813C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Electric motor
PCT/RU2019/000693 WO2020076185A1 (en) 2018-10-09 2019-09-30 Electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135811A RU2695813C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2695813C1 true RU2695813C1 (en) 2019-07-29

Family

ID=67586562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135811A RU2695813C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Electric motor

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2695813C1 (en)
WO (1) WO2020076185A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113472161B (en) * 2021-04-15 2022-07-15 河北工业职业技术学院 Universal rotor
GB2608165B (en) * 2021-06-24 2024-04-24 Eta Green Power Ltd Rotor for an electric machine
GB2608167B (en) * 2021-06-24 2023-11-22 Eta Green Power Ltd Rotor for an electric machine
EP4236038A3 (en) * 2021-06-24 2023-11-22 ETA Green Power Limited Rotor for an electric machine
GB2614454A (en) * 2021-06-24 2023-07-05 Eta Green Power Ltd Rotor for an electric machine

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1652438A (en) * 2005-01-24 2005-08-10 北京航空航天大学 Low power consumption brushless DC motor with Halbach magnet structure
JP2006187116A (en) * 2004-12-27 2006-07-13 Denso Corp Electric wheel
CN101783557A (en) * 2010-02-08 2010-07-21 北京航空航天大学 Permanent magnet synchronous motor without stator iron core
US20100181858A1 (en) * 2008-09-23 2010-07-22 Aerovironment, Inc. Flux concentrator for ironless motors
CN103200719A (en) * 2013-03-04 2013-07-10 哈尔滨工业大学(威海) Double-rotor electromagnetic heating machine
RU2544009C1 (en) * 2014-04-14 2015-03-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electrical machine
RU2549883C1 (en) * 2014-04-14 2015-05-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electrical machine
US20150236575A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Raymond James Walsh Magnetic shield for hybrid motors
CN106961194A (en) * 2016-01-12 2017-07-18 高学才 Electric motor car slides wide range speed control permanent magnetism wheel hub electric motor certainly with Halbach birotors
WO2017173188A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Advanced Magnet Lab, Inc. Dual-rotor synchronous electrical machines
RU2660821C1 (en) * 2017-02-13 2018-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Electric machine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101707405B (en) * 2009-11-30 2011-10-05 哈尔滨工业大学 Halbach array external rotor of composite-structure permanent magnet motor
TWI551006B (en) * 2015-10-13 2016-09-21 財團法人工業技術研究院 Hybird dual-rotor motor structure

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006187116A (en) * 2004-12-27 2006-07-13 Denso Corp Electric wheel
CN1652438A (en) * 2005-01-24 2005-08-10 北京航空航天大学 Low power consumption brushless DC motor with Halbach magnet structure
US20100181858A1 (en) * 2008-09-23 2010-07-22 Aerovironment, Inc. Flux concentrator for ironless motors
CN101783557A (en) * 2010-02-08 2010-07-21 北京航空航天大学 Permanent magnet synchronous motor without stator iron core
CN103200719A (en) * 2013-03-04 2013-07-10 哈尔滨工业大学(威海) Double-rotor electromagnetic heating machine
US20150236575A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Raymond James Walsh Magnetic shield for hybrid motors
RU2544009C1 (en) * 2014-04-14 2015-03-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electrical machine
RU2549883C1 (en) * 2014-04-14 2015-05-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electrical machine
CN106961194A (en) * 2016-01-12 2017-07-18 高学才 Electric motor car slides wide range speed control permanent magnetism wheel hub electric motor certainly with Halbach birotors
WO2017173188A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Advanced Magnet Lab, Inc. Dual-rotor synchronous electrical machines
RU2660821C1 (en) * 2017-02-13 2018-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020076185A1 (en) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2695813C1 (en) Electric motor
US20230291253A1 (en) Flux machine
RU2371828C1 (en) Magnetic power rotary device
US10651695B2 (en) Disc rotor motor
US8569916B2 (en) Electrical machine apparatus
US9018816B2 (en) Rotor of motor having interpole magnets in holding member
US11133734B2 (en) Axial flux motor
CN109104010B (en) Electric machine
US20060220485A1 (en) Motor
JP2008079471A (en) Fan system, motor, and claw pole type motor
JP2013074726A (en) Electric motor for motor-driven compressor
CN113812064A (en) Rotor and motor having the same
JP2020092585A (en) Hybrid field type axial air gap type synchronous generator and synchronous motor
WO2015104795A1 (en) Rotary electric machine
US20230018260A1 (en) Dual and multiple air gap rotary device
RU2550506C2 (en) Segmented motor with armature
JP2021058033A (en) motor
RU2807680C2 (en) Electric machine with additional movable self-directing stator
CN113726059B (en) Permanent magnet motor
US20180205275A1 (en) Surface mount permanent magnet attachment for electric machine
JP2020022236A (en) motor
KR101790448B1 (en) Motor
US11742733B2 (en) Electrical machine with an auxiliary movable self-directing stator
JP2017189009A (en) Axial gap type rotary electric machine
JP5924913B2 (en) Generator