SK284262B6

SK284262B6 - Electric rotary device

Info

Publication number: SK284262B6
Application number: SK162-2000A
Authority: SK
Inventors: Stanislav Ondrejka; Karol Ondrejka
Original assignee: Stanislav Ondrejka; Karol Ondrejka
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2004-12-01
Also published as: SK1622000A3

Abstract

An electric rotary equipment serving for the conversion of a mechanical energy into an electric energy and vice versa, consisting of a stator and a rotor, whereby a rotating part (marked with arrows) has a form of a hollow cylinder made out of a magnetic material, formed of a system of segments (11, 12) separated from one another by a non-magnetic insulating layer (13) and a two-member stator is set up of an electromagnet (21) situated in a cylinder cavity of a rotor and in case of an electric motor of a set of separated electric windings (24, 25, 26) with electronically controlled magnetic polarity inversion of stator poles (A, B, C).

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka elektrického rotačného zariadenia na premenu mechanickej energie na elektrickú alebo naopak, ktoré vo všeobecnosti pozostáva z dvojčlenného statora, ktorého vonkajší člen je tvorený plášťom statora a súborom párneho počtu elektrických vinutí použiteľných pre alternátor s vývodmi vyvedenými k usmerňovaču, alebo súborom nepárneho počtu elektrických vinutí použiteľných pre elektromotor, ktoré sú symetricky umiestnené na vnútornom obvode plášťa statora, a ktoré majú aj oddelené elektrické vývody, ďalej vnútorným členom statora s vinutím elektromagnetom a ďalej z dutého valcového rotora, ktorý je tvorený dvoma sústavami segmentov z magnetického materiálu rozmiestenými na plášti dutého valca a je otočné usporiadaný vnútri vonkajšieho člena a súosovo proti nemu, pričom vnútorný člen statora vybavený vinutím je usporiadaný v dutine valca rotor.The invention relates to an electric rotary device for converting mechanical energy into electrical energy or vice versa, which generally consists of a two-member stator, the outer member of which is a stator housing and a plurality of even windings usable for the alternator. windings usable for an electric motor, which are symmetrically located on the inner circumference of the stator housing and which also have separate electrical outlets, an internal stator member with an electromagnet winding, and a hollow cylindrical rotor consisting of two sets of magnetic material segments disposed on the hollow housing and the coil is rotatably disposed within and coaxially to the outer member, wherein the inner stator member provided with the winding is arranged in the rotor cavity.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Stroj, ktorý mení mechanickú energiu na elektrickú, sa nazýva elektrický stroj točivý. Všeobecný fyzikálny princíp, na základe ktorého takýto stroj pracuje, je elektromagnetická indukcia. Doteraz známe konštrukcie elektrických rotačných zariadení (t. j. elektrických strojov točivých), či už generátorov, alternátorov alebo dynám či elektromotorov na jednosmerný alebo striedavý prúd, sú väčšinou konštruované tak, že rotor takýchto strojov sa skladá z elektromagnetu, do ktorého je privádzaný elektrický prúd cez trecie kontakty zberného zariadenia tvoreného uhlíkmi a zbernými krúžkami rotora, ktoré sú v trvalom trecom kontakte. Nevýhodou týchto strojov je, že trecie kontakty zberného zariadenia spôsobujú straty v dôsledku mechanického trenia. Vplyvom trenia uhlíkov o zberné krúžky rotora dochádza k opotrebovaniu uhlíkov i krúžkov rotora. Navyše pri trení vznikajú nežiaduce prachové častice. Následkom tohto je častá výmena uhlíkov a opravy zberných krúžkov rotora, čo limituje spravidla vlastnosti a životnosť celého stroja. Statory elektromotorov majú zas nevýhodu v tom, že dostatočne nezabezpečujú rozbiehanie a zastavenie motora v rovnakej polohe. Ďalej nedostatočne spĺňajú požiadavku veľmi presného počtu otáčok rotora a takto konštruovanými elektrickými strojmi točivými nie je prakticky možné dosiahnuť synchronizáciu otáčok rotorov niekoľkých elektromotorov súčasne.A machine that converts mechanical energy into electrical energy is called a rotating electrical machine. The general physical principle under which such a machine works is electromagnetic induction. Previously known designs of electrical rotating devices (ie rotating electrical machines), whether generators, alternators or pump or direct or alternating current electric motors, are generally designed such that the rotor of such machines consists of an electromagnet to which electric current is supplied via friction the contacts of the carbon-collecting device and the rotor-collecting rings which are in permanent frictional contact. The disadvantage of these machines is that the frictional contacts of the collecting device cause losses due to mechanical friction. Due to the friction of the carbons on the rotor collector rings, both the carbons and the rotor rings wear out. In addition, undesirable dust particles are generated during friction. As a result, the carbon brushes are replaced frequently and the rotor slip rings are repaired, which generally limits the characteristics and lifetime of the machine. The stators of electric motors have the disadvantage that they do not sufficiently start and stop the motor in the same position. Furthermore, they do not sufficiently satisfy the requirement of a very precise number of rotor speeds, and it is practically impossible to achieve synchronization of the rotations of several electric motors at the same time by such constructed rotary electrical machines.

Z US patentu č. 4 982 128 je známe nové riešenie statora alternátora, ktorý pozostáva z plášťa statora v tvare valcového puzdra, v ktorom je usporiadané vonkajšie jadro z mäkkého železa. Toto jadro je tvorené sústavou zubov, ktoré smerujú radiálne do stredu plášťa. Každý zo zubov vonkajšieho jadra je ovinutý vodičom v tvare cievky, pričom cievky sú zapojené do hromady a sú pripojené najmenej k jednému elektrickému vodiču, ktorý je vyvedený von z plášťa a je upravený tak, aby viedol elektrický prúd. Ďalej z dutého valcového rotora, ktorý je vytvorený z magnetov a je otáčavo usporiadaný radiálne vnútri vonkajšieho jadra a súosovo proti nemu. Rotor tvorí množstvo magnetov rotora. Každý z magnetov rotora má jeden pól radiálne smerovaný von, kým jeho opačný je radiálne smerovaný dovnútra. Magnety sú usporiadané tak, aby sa magnetické polia smerované zvonku a zvnútra okolo rotora striedali. Ďalej z vnútorného jadra, ktoré je vytvorené z mäkkého železa, aje usporiadané v dutine rotora a je vybavené množstvom zubov, ktoré smerujú radiálne smerom von, pričom každý zo zubov vnútorného jadra je ovinutý vodičom v tvare cievky, pričom cievky sú zapojené dohromady a sú pripojené najmenej k jednému elektrickému vodiču, ktorý je vedený von z vnútorného jadra aje upravený tak, aby viedol elektrický prúd. K rotoru je ďalej pripojená remenica, aby otáčala rotorom s magnetmi usporiadanými medzi vonkajším a vnútorným jadrom. Magnety v tomto usporiadaní sú výhodne vyrobené ako elektromagnety a sú elektricky pripojené k páru zberných krúžkov, ktoré sú namontované na jednom z koncov rotora. Pritom pár uhlíkových kefiek namontovaných na plášti je elektricky prepojený so zbernými krúžkami tak, aby viedli jednosmerný prúd k elektromagnetom.U.S. Pat. No. 4,982,128, a new alternator stator solution is known which comprises a cylindrical sheath stator housing in which an outer core of soft iron is arranged. This core is formed by a set of teeth that extend radially to the center of the shell. Each of the teeth of the outer core is wrapped in a coil-shaped conductor, the coils being connected in a pile and connected to at least one electrical conductor which is led out of the housing and is adapted to conduct an electric current. Furthermore, a hollow cylindrical rotor, which is formed of magnets and is rotatably arranged radially inside the outer core and coaxially opposed thereto. The rotor comprises a plurality of rotor magnets. Each of the rotor magnets has one pole radially outward while its opposite is radially inward. The magnets are arranged so that the magnetic fields directed from the outside and from the inside around the rotor alternate. Furthermore, the inner core, which is made of soft iron, is arranged in the rotor cavity and is provided with a plurality of teeth extending radially outwardly, each of the inner core teeth being wrapped in a coil-shaped conductor, the coils being connected together and connected at least one electrical conductor which is led out of the inner core and is adapted to conduct an electrical current. Further, a pulley is attached to the rotor to rotate the rotor with magnets arranged between the outer and inner cores. The magnets in this arrangement are preferably manufactured as electromagnets and are electrically connected to a pair of slip rings which are mounted at one end of the rotor. The pair of carbon brushes mounted on the housing is electrically coupled to the slip rings so as to lead direct current to the electromagnets.

Taktiež sú známe konštrukcie indukčných elektromotorov bez trecích kontaktov s kotvou na krátko, ktorých nevýhodou je veľká hmotnosť a rozmery v porovnaní s výkonom. Nevýhodou je aj vysoká poruchovosť pri preťažení a obmedzené využitie v prenosných elektrických zariadeniach.Inductive electric motor designs without friction contacts with the armature for short are also known, the disadvantage of which is the large weight and dimensions compared to the power. Another disadvantage is the high overload failure rate and limited use in portable electrical equipment.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje elektrické rotačné zariadenie na premenu mechanickej energie na elektrickú alebo naopak, ktoré sa vo všeobecnosti skladá z dvojčlenného statora, ktorého vonkajší člen je tvorený plášťom statora a súborom párneho počtu elektrických vinutí použiteľných pre alternátor s vývodmi vyvedenými k usmerňovaču, alebo súborom nepárneho počtu oddelených elektrických vinutí použiteľných pre elektromotor, ktoré sú symetricky umiestnené na vnútornom obvode plášťa statora, a ktoré majú aj oddelené elektrické vývody, pričom vnútorný člen (4) dvojčlenného statora (2) je tvorený valcom s vinutím a ďalej dutého valcového rotora (1), ktorý je tvorený dvoma sústavami segmentov z magnetického materiálu rozmiestnenými na plášti dutého valca a je otočné usporiadaný vnútri vonkajšieho člena statora a súosovo proti nemu, pričom vnútorný člen statora je usporiadaný v dutine valca rotora, ktorého podstata spočíva v tom, že plášť rotora tvorí valec pozostávajúci z prvej sústavy segmentov a druhej sústavy segmentov, pričom obe sústavy sú zhotovené z rovnakého počtu segmentov obdĺžnikového tvaru zubov, z magnetického materiálu, napr. mäkkého železa, ktoré sú vzájomne striedavo symetricky do seba zložené a sú medzi sebou spojené prostredníctvom magneticky izolačnej vrstvy, zhotovenej z nemagnetického materiálu, pričom prvá sústava segmentov je ďalej pevne spojená s podstavou valca rotora, v ktorej osi rotácie je upevnený hriadeľ, zatiaľ čo druhú podstavu valca rotora tvorí príruba, pričom plášť statora je vybavený najmenej jedným krytom.These drawbacks are largely eliminated by an electric rotary device for converting mechanical energy into electrical energy or vice versa, which generally consists of a two-piece stator, the outer member of which is a stator housing and a set of even number of electrical windings usable for the alternator with leads led to the rectifier; a set of an odd number of separate electric windings usable for an electric motor, which are symmetrically located on the inner circumference of the stator housing and which also have separate electrical outlets, the inner member (4) of the two-member stator (2) being a winding cylinder and hollow cylindrical rotor ( 1) consisting of two sets of magnetic material segments disposed on the hollow cylinder housing and rotatably arranged within and coaxially aligned with the outer stator member, the inner stator member being arranged within the cavity of the rot cylinder The rotor housing comprises a cylinder comprising a first set of segments and a second set of segments, both assemblies being made of an equal number of rectangular tooth segments, of magnetic material, e.g. soft iron, which are alternately symmetrically interconnected and interconnected by means of a magnetically insulating layer made of non-magnetic material, the first set of segments being further fixedly connected to the base of the rotor cylinder, in which the axis of rotation is fixed by the shaft, the rotor base is formed by a flange, the stator housing being provided with at least one cover.

Oddelené elektrické vývody nepárneho počtu vinutí vonkajšej časti statora elektromotora sú výhodne pripojené k externým výkonovým elektrickým prepínačom smeru elektrického prúdu v jednotlivých vinutiach vonkajšieho člena statora, ovládané magnetickým poľom vhodného magnetického riadiaceho systému umiestneného na hriadeli rotora a vonkajšom člene statora, ktoré prostredníctvom vhodnej elektroniky reguluje otáčky rotora elektromotora.Separate electrical outlets of an odd number of windings of the stator outer part of the electric motor are preferably connected to external power electric switches in the individual windings of the outer stator member, controlled by the magnetic field of a suitable magnetic control system located on the rotor shaft and the outer stator member. rotor electric motor.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude bližšie ozrejmený pomocou výkresu, na ktorom znázorňuje obr. 1 - sústavu hlavných súčiastok elektromotora v rozloženom stave, obr. 2 - sústavu hlavných súčiastok alternátora v rozloženom stave, obr. 3 - sústavu lamelových segmentov rotora v rozloženom stave, obr. 4 - čiastkovú zostavu rozloženého stavu konštrukcie rotora s vnútorným členom statora -elektromagnetom, obr. 5 - rozloženú sústavu rotora a vnútorného člena statora - elektromagnetu a statora s vinutiami pre alternátor, obr. 6 - rozloženú sústavu rotora s umiestneným vnútorným členom statora - elektromagnetom a statora s oddelenými vinutiami pre elektromotor i s umiestneným magnetickým riadiacim systémom.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exploded view of an assembly of the main components of an electric motor, FIG. 2 is an exploded view of the alternator main assembly; FIG. 3 shows a set of rotor vane segments in an exploded state, FIG. 4 is an exploded view of the rotor structure with an internal stator member - electromagnet, FIG. 5 shows an exploded assembly of the rotor and the stator inner member - electromagnet and stator with windings for the alternator, FIG. 6 is an exploded rotor assembly with an internal stator member - an electromagnet and a stator with separate windings for an electric motor and with a magnetic control system.

obr. 7 - znázorňuje blokovú schému elektronického riadiaceho systému otáčok elektromotora a jeho pripojenie k oddeleným vinutiam vonkajšieho člena elektromotora , statora.Fig. 7 is a block diagram of an electronic motor speed control system and its connection to separate windings of an external electric motor member, the stator.

obr. 8a - magnetický riadiaci systém, obr. 8b- silové pôsobenie magnetických statorových pólov na magnetické rotorové póly v elektromotore, obr. 9 - sily pôsobiace na rotor elektromotora pri jednom rotačnom cykle.Fig. 8a - a magnetic control system, FIG. 8b shows the force action of the magnetic stator poles on the magnetic rotor poles in the electric motor, FIG. 9 - forces acting on the electric motor rotor in one rotation cycle.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Princíp elektrického zariadenia v zmysle tohto vynálezu bude ďalej objasnený, nie však obmedzený, nasledujúcimi príkladmi.The principle of electrical equipment within the meaning of the present invention will be further elucidated, but not limited, by the following examples.

Príklad 1Example 1

Elektrický stroj rotačný, t. j. alternátor určený na premenu mechanickej energie na elektrickú je znázornený na obr. 2, obr. 3, obr. 4, obr. 5 a obr. 7. Hlavnými časťami alternátora sú dvojčlenný stator 2 a rotor 1 v tvare dutého valca. Rotor 1 je usporiadaný medzi vonkajším a vnútorným členom statora 2. Plášť rotora 1 tvorí valec pozostávajúci z prvej sústavy segmentov 11a druhej sústavy segmentov 12, pričom obe sústavy sú zhotovené z dvoch segmentov obdĺžnikového tvaru, ktoré sú vzájomne striedavo symetricky do seba zložené. Prvá a druhá sústava segmentov 11 a 12 je zhotovená z magnetického materiálu a je medzi sebou spojená prostredníctvom magneticky izolačnej vrstvy 13 zhotovenej z nemagnetického materiálu, napr. z hliníka. Prvá sústava segmentov 11 je ďalej pevne spojená s podstavou valca rotora 1 zhotovenou z magnetického materiálu, v osi jej rotácie je upevnený hriadeľ 14. Druhú podstavu valca rotora 1 tvorí príruba 121 zhotovená z magnetického materiálu. Táto je pripevnená k prstencu druhej sústavy segmentov 12 prostredníctvom skrutiek. V osi rotácie príruby 121 je usporiadaný rotačný prechodový prvok 16, ktorým môže byť výhodne guľôčkové ložisko. Prvá a druhá podstava plášťa rotora 1 sú taktiež zhotovené z magnetického materiálu. Na hriadeli 14 je napevno umiestnený hnací kotúč 17 na pripojenie rotačného externého mechanizmu, (na výkrese nie je znázornené). Vnútri plášťa rotora 1 je súosovo usporiadaný vnútorný člen statora 2, ktorým je elektromagnet 21 valcového tvaru. Jeho elektrické prívody 211 sú vedené od zdroja napájania (na obr. nie je naznačený) cez dutý hriadeľ 22, ktorý je prepojený s rotorom 1 prostredníctvom rotačného prechodového prvku 16, výhodne guľôčkovým ložiskom. V tomto konštrukčnom usporiadaní je elektromagnet 21 vnútorným členom dvojčlenného statora 2, zatiaľ čo vonkajší člen statora 2 sa skladá zo súboru elektrických vinutí 23 alternátora. Tieto sú zložené so vzájomne prepojených cievok s jadrami a sú umiestnené na vnútornom obvode plášťa 27 statora 2. Elektrické vývody 231 elektrického vinutia 23 alternátora sú vyvedené k usmerňovaču (na obr. nie je znázornený). Vonkajší člen a vnútorný člen statora 2 sú vzájomne pevne spojené pri skrutkovanim krytu 28 plášťa statora 2, pričom spoj je uskutočnený maticou 221 a závitom vytvoreným na konci dutého hriadeľa 22.Electric rotary machine, t. j. An alternator for converting mechanical energy to electrical energy is shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 7. The main parts of the alternator are a two-piece stator 2 and a hollow-cylinder rotor 1. The rotor 1 is arranged between an outer and an inner member of the stator 2. The rotor housing 1 comprises a cylinder consisting of a first set of segments 11a of a second set of segments 12, both assemblies made of two rectangular-shaped segments which are alternately symmetrically folded. The first and second sets of segments 11 and 12 are made of magnetic material and are connected to each other by a magnetically insulating layer 13 made of non-magnetic material, e.g. made of aluminum. Further, the first set of segments 11 is rigidly connected to the rotor base 1 made of magnetic material, the shaft 14 is fixed in its axis of rotation. The second rotor base 1 is formed by a flange 121 made of magnetic material. It is fixed to the ring of the second set of segments 12 by means of screws. In the axis of rotation of the flange 121 there is provided a rotary transition element 16, which may preferably be a ball bearing. The first and second rotor housing bases 1 are also made of magnetic material. A drive disk 17 is fixedly mounted on the shaft 14 for connecting a rotary external mechanism (not shown in the drawing). Inside the rotor housing 1 there is a coaxially arranged inner member of the stator 2, which is a cylindrical electromagnet 21. Its electrical leads 211 are led from a power supply (not shown in the figure) through a hollow shaft 22 which is connected to the rotor 1 by means of a rotary transition element 16, preferably a ball bearing. In this construction, the electromagnet 21 is the inner member of the two-member stator 2, while the outer member of the stator 2 consists of a plurality of electric windings 23 of the alternator. These are composed of interconnected cores with cores and are located on the inner circumference of the stator housing 27. The electrical outlets 231 of the alternator electrical winding 23 are led to the rectifier (not shown). The outer member and the inner member of the stator 2 are rigidly connected to each other by screwing the cover 28 of the stator housing 2, the connection being made by a nut 221 and a thread formed at the end of the hollow shaft 22.

Činnosť alternátora je iniciovaná pripojením jednosmerného napätia akumulátora cez elektrické prívody 211 do cievky elektromagnetu 21 vnútorného člena dvojčlenného statora 2, čím sa vytvorí magnetické pole. Toto je vhodne regulované zmenou jednosmerného napätia akumulátora. Keďže sa rotor 1 nachádza v tomto magnetickom poli, dochádza k zmagnetizovaniu prvej sústavy segmentov 11 na južné magnetické póly Jl, J2 a druhej sústavy segmentov 12 na severné magnetické póly SI, S2 alebo opačne. Mechanická energia privedená cez hnací kotúč 17 roztočí rotor 1 a jeho striedavo rozložené magnetické póly Jl, SI, J2, S2 pohybom popri jadrách I elektrických vinutí 23 alternátora v nich indukujú elektromotorické napätie. Takto vyrobená elektrická energia sa z dvojčlenného statora 2 odoberá cez elektrické vývody 231, vhodne sa usmerní externým usmerňovačom aje pripravená na využitie.The operation of the alternator is initiated by connecting the DC voltage of the battery through the electrical leads 211 to the solenoid coil 21 of the inner member of the two-piece stator 2, thereby creating a magnetic field. This is suitably regulated by changing the DC voltage of the battery. Since the rotor 1 is in this magnetic field, the first set of segments 11 is magnetized to the south magnetic poles 11, 12 and the second set of segments 12 to the north magnetic poles S1, S2 or vice versa. The mechanical energy supplied through the drive disk 17 rotates the rotor 1 and its alternately distributed magnetic poles J1, S1, J2, S2 by moving along the cores 1 of the alternator electric windings 23 induce an electromotive voltage therein. The electricity thus generated is drawn from the two-piece stator 2 via the electrical outlets 231, suitably rectified by an external rectifier and ready for use.

Príklad 2Example 2

Elektrický stroj točivý, t. j. elektromotor, určený na premenu elektrickej energie na mechanickú, je znázornený na obr. 1, obr. 6, obr. 8, obr. 9. Hlavnými časťami elektromotora sú rotor 1 (s naznačenou šípkou rotácie) a dvojčlenný stator 2, ktoré sú zhodné s rotorom a statorom opísanými v príklade 1. Na rozdiel od príkladu 1 vonkajší člen statora 2 nie je zložený zo súboru elektrických vinutí 23, ako pri alternátore, ale zo súboru troch oddelených elektrických vinutí 24, 25, 26 elektromotora, ktoré majú aj oddelené elektrické vývody 241, 251, 261, pripojené na externé výkonové elektronické prepínače 30 polarity magnetických statorových pólov A, B, C, ovládané bezkontaktnými spínačmi 292, 293, 294. Na plnom hriadeli 14 rotora je taktiež umiestnený magnetický riadiaci systém 15 tvorený bezkontaktnými spínačmi 292, 293, 294 usporiadanými symetricky na vnútornej strane prstencového držiaka 291 upevneného v ľavom kryte 28 elektromotora. Tieto spínače 292, 293, 294 voľne zapadajú do medzery medzi dve smerovo zhodne orientované a magneticky opačne pólované magnetické krídelkové lamely 142. Páry magnetických krídelkových lamiel 142 sú zhotovené z magnetického materiálu a upevnené na protiľahlých stranách nemagnetického puzdra 141 v kolmom smere proti plnému hriadeľu 14. Nemagnetické puzdro je nasunuté na pevný hriadeľ 14 rotora 1. Tento hriadeľ je upevnený v rotačnom prechodovom prvku 16 výhodne guľôčkovom ložisku, ktoré je usporiadané v ľavom kryte 28.Electric rotary machine, t. j. An electric motor for converting electric power to mechanical power is shown in FIG. 1, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 9. The main parts of the electric motor are a rotor 1 (indicated by the rotation arrow) and a two-member stator 2, which coincide with the rotor and stator described in Example 1. In contrast to Example 1, the external stator 2 is not composed of a set of electrical windings 23 in alternator, but from a set of three separate electric motor windings 24, 25, 26, which also have separate electrical terminals 241, 251, 261 connected to external power electronic switches 30 of the polarity of the magnetic stator poles A, B, C controlled by contactless switches 292 293, 294. A magnetic control system 15 is also provided on the full rotor shaft 14, comprising contactless switches 292, 293, 294 arranged symmetrically on the inside of the annular holder 291 mounted in the left cover 28 of the electric motor. These switches 292, 293, 294 fit freely into the gap between two directionally oriented and magnetically opposed magnetic wing vanes 142. The pairs of magnetic wing vanes 142 are made of magnetic material and mounted on opposite sides of the non-magnetic bushing 141 perpendicular to the solid shaft 14. The non-magnetic housing is slid onto the fixed shaft 14 of the rotor 1. This shaft is mounted in a rotary transition element 16, preferably a ball bearing, which is arranged in the left housing 28.

Sústava elektromotora je doplnená o prepínač smeru otáčok 33, regulátor otáčok 32 a o výkonové elektrické prepínače 30 elektrickej polarity elektrických vinutí 24, 25, 26 elektromotora a tým aj magnetickej polarity magnetických statorových pólov A, B, C elektromotora. Ako zdroj elektrickej energie sú použité zdroje napätia Zl, Z2, Z3, Z4 a stabilizovaný zdroj 31.The electric motor assembly is completed with a rotational direction switch 33, a speed regulator 32 and electric power switches 30 of the electric polarity of the electric windings 24, 25, 26 and thus of the magnetic polarity of the magnetic stator poles A, B, C of the electric motor. The voltage sources Z1, Z2, Z3, Z4 and the stabilized power supply 31 are used as the electric power source.

Činnosť elektromotora sa iniciuje zmagnetizovaním prvej sústavy segmentov 11 a druhej sústavy segmentov 12 tak isto, ako je uvedené v príklade 1 na magnetické póly Jl, J2, SI, S2. Bezkontaktné spínače 292, 293, 294 reagujú na prítomnosť magnetického poľa tak, že na ich výstupoch vytvárajú buď logickú nulu - bez impulzu, alebo logickú jednotku - impulz s dĺžkou závislou od šírky magnetických krídelkových lamiel 142 a sú vyvedené do výkonových elektrických prepínačov 30, ktoré prepínajú budiaci prúd v elektrických vinutiach 24, 25, 26 elektromotora takým spôsobom, že magnetické statorové póly A, B, C pôsobia odpudivými magnetickými silami (na obr. 8 a 9 sú znázornené prerušovanými šípkami) a príťažlivými magnetickými silami (na obr. 8 a 9 sú znázornené plnými šípkami) na magnetické rotorové póly Jl, J2, SI, S2 v každej polohe rotora 1 s rovnako orientovanými krútiacimi momentmi síl pôsobiacimi na rotor 1. K prepólovaniu magnetických statorových pólov A, B, C dochádza v polohe X (označená na obr. 8 a 9). Šesť polôh rotora 1, ktoré tvoria v tomto prípade jeden cyklus, je znázornených v šiestich pozíciách (pozri obr. 9), pričom prepólovanie magnetických statorových pólov A, B, C nastane vždy v momente, keď sa jeho stred kryje zo stredom súhlasného magnetického rotorového pólu Jl, J2, SI, S2. Magnetickú polaritu statorových pólov A, B, C, silové pôsobenie statorových pólov A, B, C na rotorové póly Jl, J2, SI, S2 a logickú kombináciu v jednotlivých šiestich polohách rotora 1 uvádza nasledujúca prehľadná tabuľka k obr. č. 9. V tabuľke logická jednotka „I“ zodpovedá južnému pólu - J statora 2 a logická nula „0“ zodpovedá severnému pólu - S statora 2. Skratka „OD“ znamená odpudzovanie magnetických pólov a skratka „PR“ priťahovanie sa magnetických pólov.The operation of the electric motor is initiated by magnetizing the first set of segments 11 and the second set of segments 12 as described in Example 1 to the magnetic poles J1, J2, S1, S2. The proximity switches 292, 293, 294 respond to the presence of a magnetic field by producing either a logic zero - no pulse or a logic unit - at their outputs, with a pulse length depending on the width of the magnetic fins 142 and routed to the power electrical switches 30. switch the excitation current in the electric motor windings 24, 25, 26 in such a way that the magnetic stator poles A, B, C exert repulsive magnetic forces (shown by broken arrows in Figs. 8 and 9) and attractive magnetic forces (Fig. 8 and 9 are shown by solid arrows) on the magnetic rotor poles J1, J2, S1, S2 in each rotor position 1 with equally oriented torques of forces acting on the rotor 1. The polarity of the magnetic stator poles A, B, C is reversed in position X ( 8 and 9). The six positions of the rotor 1, which in this case form a single cycle, are shown in six positions (see Fig. 9), the polarity of the magnetic stator poles A, B, C always occurring when its center coincides with the center of the corresponding magnetic rotor. pole J1, J2, S1, S2. The magnetic polarity of the stator poles A, B, C, the force action of the stator poles A, B, C on the rotor poles J1, J2, S1, S2 and the logical combination in each of the six positions of the rotor 1 are shown in the following table. no. 9. In the table, the logical unit "I" corresponds to the south pole - J of the stator 2 and the logical zero "0" corresponds to the north pole - S of the stator 2. The abbreviation "OD" stands for repelling the magnetic poles and abbreviation "PR".

Poloha location Póly statora Poles of the stator Pól statora SI Pole stator ARE U Pól statora Jl Pole stator Jl Pól rotora S2 Rotor pole S2 Pól rotora J2 Rotor pole J2 Logická kombinácia Logical combination 1 1 xA xA S WITH OD FROM PR PR 0 0 B B S WITH PR PR OD FROM 0 0 C C J J PR PR OD FROM I I 2 2 A A s with OD FROM PR PR 0 0 xB xB J J PR PR OD FROM I I C C J J PR PR OD FROM I I 3 3 A A s with OD FROM PR PR 0 0 B B J J PR PR OD FROM I I xC xC s with PR PR OD FROM OD FROM 0 0 4 4 xA xA J J OD FROM PR PR OD FROM I I B B J J PR PR OD FROM I I C C s with PR PR OD FROM 0 0 5 5 A A J J PR PR OD FROM I I xB xB s with OD FROM OD FROM PR PR 0 0 C C s with PR PR OD FROM 6 6 A A J J PR PR OD FROM I I B B s with OD FROM PR PR 0 0 xC xC J J PR PR OD FROM I I 7—>1 7> 1 xA xA s with PR PR OD FROM 0 0 B B s with OD FROM PR PR 0 0 C C J J PR PR OD FROM I I

Z tabuľky i z obr. 9 je zrejmé, že v konštrukcii elektromotora podľa tohto riešenia neexistuje žiadna tzv. mŕtva poloha. Motor je výkonný a umožňuje matematicky presne dodržať počet otáčok regulovateľných v plnom rozsahu, a to aj pri reverzii. Má výhodný pomer výkonu k hmotnosti a rozmerom.From Table 1 of FIG. 9 it is clear that there is no so-called " dead position. The engine is powerful and allows mathematically accurate adherence to full-range speed, even at reversal. It has an advantageous power to weight ratio and dimensions.

Konštrukčné riešenie elektromotora môže byť realizované s rôznymi počtami rotorových pólov a nepárnymi počtami statorových pólov podľa technických požiadaviek, ktoré má elektromotor plniť.The design of the electric motor can be realized with different numbers of rotor poles and odd numbers of stator poles according to the technical requirements to be fulfilled by the electric motor.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Elektrické rotačné zariadenie možno použiť, okrem uvedených dvoch príkladov, i v iných riešeniach. Ponúka sa i využitie čiastkových prvkov a kombinácií tohto riešenia na iné nové konštrukčné usporiadanie, či už v rámci v súčasnosti známeho stavu techniky, alebo inými vhodnými konštrukciami. Toto riešenie je možné výhodne využiť všade tam, kde vzniká potreba presne dodržať počet otáčok regulovateľných v plnom obsahu, a to aj pri reverzii. Ďalej je použitie výhodné všade tam, kde je žiaduce vylúčenie trecích kontaktov zberného zariadenia na prívod elektrického prúdu do elektromagnetov rotorov elektrických rotačných zariadení. V neposlednom rade konštrukcia elektrického rotačného zariadenia umožňuje rozbeh a zastavenie elektromotora v rovnakej polohe.The electric rotary device can be used in other solutions in addition to the two examples. The use of sub-elements and combinations of this solution for other new structural arrangements, either within the prior art or by other suitable constructions, is also offered. This solution can be advantageously used wherever there is a need to precisely maintain the number of revolutions that can be controlled in full, even when reversing. Furthermore, the use is advantageous wherever it is desirable to avoid frictional contacts of the collecting device for supplying electric current to the electromagnets of the rotors of the electric rotating devices. Last but not least, the design of the electric rotary device allows the electric motor to start and stop in the same position.

Claims

PATENT CLAIMS

An electric rotary device for converting mechanical energy into electrical energy and vice versa generally consists of a two-piece stator (2), the outer member (3) of which comprises a housing (27) with a housing (28) and a plurality of electrical windings (23) usable for an alternator. with terminals (231) routed to the rectifier or sets of electrical windings (24, 25, 26) usable for an electric motor, which are symmetrically located on the inner circumference of the casing (27) of the stator (2) and also have separate electrical terminals (241), (251), (261), wherein the inner member (4) of the two-piece stator (2) is formed by a winding cylinder and further, a hollow cylindrical rotor (1) which is formed by two sets of segments (11 and 12) of magnetic material and rotatably disposed within and coaxially aligned with the outer member (3), the inner stator member (4) being arranged in the cavity of the rotor cylinder (1), characterized in that the rotor housing (1) forms a cylinder consisting of a first set of segments (11) and a second set of segments (12) disposed on the cylinder housing, both assemblies being made up of an equal number of segments of magnetic material which are alternately symmetrically stacked together and connected to each other by a magnetically insulating layer (13), made of non-magnetic material, the first set of segments (11) being further rigidly connected to the rotor cylinder base (1) made of magnetic material, in which the shaft (14) is mounted while the second rotor cylinder base ( 1) comprises a flange (121) made of magnetic material, the housing (27) of the stator (2) being provided with at least one cover (28).

Electric rotary device according to claim 1, characterized in that, in alternator or motor mode, the inner winding member (4) is formed by an electromagnet (21), the electrical leads (211) of which are guided through the hollow shaft (22).

Electric rotary device according to claim 1, characterized in that in the electric motor mode, the stator (2) is equipped with a magnetic control system (15) for controlling the magnetic polarity of the magnetic stator poles (A, B and C).

Electric rotary device according to claims 1 and 3, characterized in that, in the electric motor mode, there is for switching the electric polarity of the respective electric motor windings (24, 25 and 26) to each of the three separate electric motor windings (24, 25 and 26). a connected power electronic switch (30) connected to a respective contactless switch (292,293 and 294).

The electric rotary device according to claims 1 and 3, characterized in that the magnetic control system (15) is formed from three contactless switches (292, 293 and 294) arranged symmetrically on the inside of the annular holder (291) mounted in the left housing ( 29) an electric motor, further comprising a pair of pairs of magnetic wing vanes (142) mounted on a non-magnetic housing (141) from opposite sides perpendicularly to the non-magnetic housing (141), which is slid onto the shaft (14); ) fit freely into the gap between two directionally aligned and magnetically opposed magnetic wing vanes (142).