RU82954U1

RU82954U1 - ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU82954U1
Application number: RU2008145384/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2009-05-10

Abstract

1. Электрическая машина содержит ротор с осью, диск ротора с кольцеобразным рядом дисковых или кольцеобразных постоянных магнитов с осевой намагниченностью, статор с кольцеобразным рядом обмоток, отличающаяся тем, что постоянные магниты, размещенные по окружности диска ротора из немагнитного материала, расположены навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, а обмотки имеют в плане форму равнобедренной трапеции, огибающей боковыми сторонами полуокружности постоянных магнитов, а большая и малая стороны каждой трапецеидальной обмотки имеют длину, обеспечивающую расположение сторон, огибающих магниты, в плоскостях, секущих по середине два соседних зазора между магнитами. ! 2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что между обмотками статора, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора, и постоянными магнитами имеется зазор с минимальной величиной, обеспечивающей прохождение кольцеобразного ряда постоянных магнитов без касания обмоток и корпуса статора. ! 3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что между составляющими корпуса с обмотками со стороны оси ротора имеется зазор, обеспечивающий свободное размещение диска ротора.1. The electric machine contains a rotor with an axis, a rotor disk with an annular row of disk or ring-shaped permanent magnets with axial magnetization, a stator with an annular row of windings, characterized in that the permanent magnets placed around the circumference of the rotor disk of non-magnetic material are arranged towards each other poles of the same name with a gap, and the windings have the plan in the form of an isosceles trapezoid, enveloping the sides of the semicircle of permanent magnets, and the large and small sides of each trapezoid th windings have a length that ensures the location of the sides enveloping the magnets in planes that cut in the middle two adjacent gaps between the magnets. ! 2. The electric machine according to claim 1, characterized in that between the stator windings located in the grooves of the two profiled mating halves of the stator housing and the permanent magnets there is a gap with a minimum value allowing passage of an annular row of permanent magnets without touching the windings and the stator housing. ! 3. The electric machine according to claim 1, characterized in that there is a gap between the components of the housing with windings on the side of the rotor axis, which ensures free placement of the rotor disk.

Description

Полезная модель относится к преобразователям нетрадиционных источников энергии, предназначена для использования в стационарных и мобильных энергетических установках.The utility model relates to converters of unconventional energy sources, intended for use in stationary and mobile power plants.

Известно устройство, работающее как двигатель, генератор или комбинированный двигатель-генератор, содержащее кольцеобразный ряд обмоток статора и соответствующий кольцеобразный ряд постоянных магнитов ротора. В известном устройстве обмотки статора размещены на железных сердечниках из листов или прессованного порошка железа, а нераспределенные в пазах, сердечники с обмотками чередуются с железными сердечниками без обмоток (см. патент 2234788 С2, опубликованный 25.05.2000), прототип.A device is known that operates as an engine, generator or a combined engine-generator, comprising an annular row of stator windings and a corresponding annular row of permanent rotor magnets. In the known device, the stator windings are placed on iron cores made of sheets or pressed iron powder, and unallocated in the grooves, the cores with windings alternate with iron cores without windings (see patent 2234788 C2, published on 05.25.2000), prototype.

Недостатком прототипа является низкий КПД преобразования энергии, обусловленный потерями механической мощности на преодоление сил притяжения магнитов якоря с сердечниками статорных обмоток для генераторов, и аналогичными потерями электрической энергии в двигателях при смещении якоря от нейтрального положения, когда силы притяжения между постоянными магнитами ротора и сердечниками обмоток статора, кроме радиальных составляющих, будут иметь тангенциальные составляющие.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of energy conversion, due to the loss of mechanical power to overcome the attractive forces of the armature magnets with stator winding cores for generators, and similar electrical energy losses in the motors when the armature moves from the neutral position, when the attractive forces between the permanent rotor magnets and the stator winding cores , in addition to radial components, will have tangential components.

Технический результат заключается в повышении КПД преобразования энергии за счет уменьшения потребляемой мощности преобразователя как в режиме генерации электрической энергии, так и в режиме двигателя.The technical result consists in increasing the efficiency of energy conversion by reducing the power consumption of the Converter both in the mode of generating electric energy and in the engine mode.

Технический результат достигается тем, что электрическая машина содержит статор с кольцеобразным рядом обмоток и ротор с кольцеобразным рядом дисковых или кольцеобразных постоянных магнитов с осевой намагниченностью. Особенностью является то, что постоянные магниты, The technical result is achieved in that the electric machine contains a stator with an annular row of windings and a rotor with an annular row of disk or ring-shaped permanent magnets with axial magnetization. A feature is that permanent magnets,

размещенные по окружности диска ротора из немагнитного материала, расположены навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, а обмотки имеют в плане форму равнобедренной трапеции, огибающей боковыми сторонами полуокружности постоянных магнитов, а большая и малая стороны каждой обмотки имеют длину, обеспечивающую расположение сторон, огибающих магниты, в плоскостях, секущих по середине два соседних зазора между магнитами. Статор имеет корпус из двух профилированных частей с пазами для обмоток. Между обмотками и постоянными магнитами имеется зазор, обеспечивающий прохождение кольцевого ряда постоянных магнитов без касания обмоток. С внешней стороны составляющие корпуса зеркально соединены, а со стороны оси имеется зазор для свободного размещения диска ротора.placed around the circumference of the rotor disk of non-magnetic material, are arranged towards each other by the same-named poles with a gap, and the windings are planed in the form of an isosceles trapezoid, enveloping the sides of the semicircle of permanent magnets, and the large and small sides of each winding have a length that ensures the location of the sides enveloping magnets, in planes, cutting in the middle of two adjacent gaps between the magnets. The stator has a housing of two profiled parts with grooves for the windings. There is a gap between the windings and the permanent magnets, allowing the annular row of permanent magnets to pass without touching the windings. On the outside, the housing components are mirrored, and on the axis side there is a gap for free placement of the rotor disk.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено на фиг.1 - схематически показано взаимное расположение кольцеобразного ряда постоянных магнитов и кольцеобразного ряда обмоток; на фиг.2 -показана часть корпуса в разрезе и расположение обмоток с постоянными магнитами; на фиг.3 - показана форма обмоток.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict in figure 1 - schematically shows the relative position of the ring-shaped series of permanent magnets and the ring-shaped series of windings; figure 2 - shows part of the housing in the context and the location of the windings with permanent magnets; figure 3 - shows the shape of the windings.

Электрическая машина (фиг.1) имеет ротор с осью 1, диск 2 ротора из немагнитного материала, закрепленный на оси 1, по периферии диска 2 закреплен кольцеобразный ряд дисковых или кольцевых постоянных магнитов 3 с осевой намагниченностью, расположенных по окружности диска 2 ротора навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором 4 между ними. С обеих сторон относительно плоскости диска 2 простоянные магниты 3 огибают кольцеобразный ряд обмоток 5,6,которые в плане и развернутом виде имеют форму равнобедренной трапеции. На фиг 2 показана схематически часть корпуса статора в сечении осевой плоскостью. Корпус статора состоит из двух половин 7,8 из немагнитного материала с профилированными пазами для обмоток 5,6 и с каналами по кругу для ряда магнитов 3. Между обмотками 5,6 и постоянными магнитами 3 имеется зазор The electric machine (Fig. 1) has a rotor with an axis 1, a rotor disk 2 of non-magnetic material mounted on an axis 1, an annular row of disk or ring permanent magnets 3 with axial magnetization located around the circumference of the rotor disk 2 towards each other is fixed on the periphery of the disk 2 to a friend by the same poles with a gap of 4 between them. On both sides relative to the plane of the disk 2, the standing magnets 3 bend around an annular row of windings 5.6, which in plan and in expanded form have the shape of an isosceles trapezoid. Figure 2 shows schematically a part of the stator housing in section by an axial plane. The stator housing consists of two halves of 7.8 non-magnetic material with profiled grooves for windings 5.6 and with channels in a circle for a number of magnets 3. There is a gap between windings 5.6 and permanent magnets 3

с величиной d, который обеспечивает свободное прохождение ряда из постоянных магнитов 3, не касаясь обмоток 5,6 и корпуса. Со стороны оси 1 между частями 7 и 8 корпуса статора имеется зазор с величиной L, необходимый для свободного размещения в нем диска 2. На фиг 3 показана форма профилированных обмоток 5,6. В развернутом виде обмотки 5,6 имеют форму равнобедренной трапеции. Боковыми сторонами АВС и DEF обмотки 5 и 6 огибают половину постоянных магнитов 3 по образующей, а большое и малое основание CF и AD обеспечивают расположение огибающих сторон АВС и DEF в находящихся под углом осевых плоскостях, секущих, по середине, соседние зазоры 4 между магнитами 3 по середине.with a value of d, which provides free passage of a number of permanent magnets 3, without touching the windings 5.6 and the housing. On the axis 1 side, between the parts 7 and 8 of the stator housing there is a gap with the value L necessary for free placement of the disk 2 in it. Figure 3 shows the shape of the shaped windings 5,6. In expanded form, the windings 5.6 are in the form of an isosceles trapezoid. On the sides of ABC and DEF, windings 5 and 6 bend around half of the permanent magnets 3 along the generatrix, and the large and small base CF and AD ensure that the envelopes of the sides of ABC and DEF are located at angular axial planes, cutting, in the middle, adjacent gaps 4 between magnets 3 in the middle.

Отсутствие сердечников у обмоток облегчает конструкцию машины, а высокая концентрация магнитных потоков постоянных магнитов 3, пересекающих обмотки, достигается за счет встречного размещения постоянных магнитов. За счет того, что отсутствуют сердечники катушек, постоянные магниты 3 не взаимодействуют со статором, что приводит к уменьшению затрат энергии на вращение ротора и повышению КПД электрической машины.The absence of cores in the windings facilitates the design of the machine, and a high concentration of magnetic fluxes of permanent magnets 3 crossing the windings is achieved due to the counter placement of permanent magnets. Due to the fact that there are no cores of the coils, the permanent magnets 3 do not interact with the stator, which leads to a reduction in energy costs for rotating the rotor and increasing the efficiency of the electric machine.

Claims

1. The electric machine contains a rotor with an axis, a rotor disk with an annular row of disk or ring-shaped permanent magnets with axial magnetization, a stator with an annular row of windings, characterized in that the permanent magnets placed around the circumference of the rotor disk of non-magnetic material are arranged towards each other poles of the same name with a gap, and the windings have the plan in the form of an isosceles trapezoid, enveloping the sides of the semicircle of permanent magnets, and the large and small sides of each trapezoid th windings have a length that ensures the location of the sides enveloping the magnets in planes that cut in the middle two adjacent gaps between the magnets.

2. The electric machine according to claim 1, characterized in that between the stator windings located in the grooves of the two profiled mating halves of the stator housing and the permanent magnets there is a gap with a minimum value allowing passage of an annular row of permanent magnets without touching the windings and the stator housing.

3. The electric machine according to claim 1, characterized in that there is a gap between the components of the housing with windings on the side of the rotor axis, which ensures free placement of the rotor disk.