SU1138893A1

SU1138893A1 - Reactive electric motor

Info

Publication number: SU1138893A1
Application number: SU823439421A
Authority: SU
Inventors: Данил Борисович Дубошинский; Яков Борисович Дубошинский; Олег Александрович Чембровский; Борис Александрович Нейман; Виктор Степанович Кондрашов; Михаил Иванович Козаков
Original assignee: МГУ им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1982-03-05
Publication date: 1985-02-07

Abstract

РЕАКТИВНЫЙ ЭЛРЖТРОДВИГАТЕЛЬ , содержа1 щй внополюсный статор , внополюсньй рбтор, обмотку на статоре, подключенную последовательно с конденсатором к источнику переменного напр жени с обеспечением условий нелинейного резонанса напр жени , отличающийс тем, что, с цепью повышени КПД двигател и его удельной мощности, использован конденсатор с нелинейной зависимостью емкости от напр жени , например варикап.A REACTIVE ELECTRIC MOTOR, containing a pole pole stator, pole pole, a stator winding connected in series with a capacitor to an alternating voltage source, providing non-linear voltage resonance, characterized in that it uses a circuit to increase the efficiency of the motor and its specific power non-linear dependence of capacitance on voltage, for example, varicap.

Description

i.1 Изобретение относитс к электрическим машинам, а именно к реактивным электродвигател м. Известны реактивные электродвигатели , содержащие внополюсный статор с обмоткой и внополюсный ротор 1J . Однако частота вращени таких дв гателей неизменна и определ етс частотой напр жени и числом полюсов . Наиболее .близки к изобретению реактивные двигатели, содержащие внополюсный статор, внополюсный ротор, обмотку на статоре, подключенную последовательно с конденсато ром к источнику переменного напр же ни с обеспечением условий нелинейного резонанса напр жени . Работа двигател осз ществл етс на принхщп феррорезонанса л . Недостатком известной конструкци двигател вл етс то, что обеспечение условий феррорезонанса св зано с насыщением магнитной цепи статора . Это приводит к искажению формы индукции в рабочем зазоре, умень шению амплитуды основной гармоники, а следовательно, к снижению момента удельной мощности на единицу объема машины и КПД. Целью изобретени вл емс повышение КПД и удельной мощности. Указанна цель достигаетс тем, что в реактивном электродвигателе, содержащем внополюсный статор,. внополюсный ротор, обмотку на статоре , подключенную последовательно с конденсатором к источнику перемен ного напр жени с обеспечением условий нелинейного резонанса напр жений , использован конденсатор с нелинейной зависимостью емкости от напр жени , например варикап. На чертеже представлена схематич на к.онструкци двигател . Реактивный электродвигатель содержит внополюсный ротор 1, ЯВНОПО люсный статор 2 с обмоткой 3 возбуж дени и средство 4 запуска. В цепь обмотки 3 переменного напр жени включен нелинейный конденсатор 5, например -варикап, образующий с обмоткой 3 возбуждени нелинейный резонансный контур по частоте питающего напр жени при несимметричном положении ротора 1 относительно оси симметрии статора 2. На роторе 1 вы 32 полнены полюса (зуб1Ц 1) 6. Величиной емкости 5 можно дополнительно управл ть . Ротор 1 может содержать два или более двух вновыраженных полюсов . Электродвигатель работает следующим образом. . Вращающий момент запутценного во вращение ротора 1 поддерживаетс за счет периодически действующей на ротор силы, вт гивающей последовательно каждый ближайший к оси симметрии статора 2 зубец 6 ротора 1 в область существовани магнитного пол , создаваемого обмоткой 3, Изза несимметричности положени зубца ,6 ротора 1-относительно оси симметрии статора 2, при котором имеет место резонанс цепи из последовательно соединенных обмотки 3 и конденсатора 5, а также из-за механической инерционности ротора 1 последний вращаетс непрерьгоно и равномерно . Частота вращени ротора 1 при неизменной частоте питающего напр жени контура, состо щего из последовательно соединенных между собой обмотки 3 и конденсатора 5, зависит от амплитуды питающего напр жени . Это объ сн етс тем, что при вращении ротора | нелинейно измен етс эффективна индуктивность обмотки 3 вследствие изменени свойств магнитной цепи, статора 2 и ротора 1. Причем индуктивность обмотки 3 цри движении зубца 6 ротора 1 до оси симметрии статора 2 увеличиваетс , а при дальнейшем движении - уменьшаетс . Нелинейное изменение свойств резонансной цепи обмотка 3 - конденсатор 5 по углу поворота зубца 6 ротора 1 происходит из-за наличи нелинейной -емкости и приводит к нелинейному изменению амплитуды тока, вследствие чего возникает несимметри силы, действующей на зубец 6 ротора 1 при положении его до оси симметрии статора 2 и после нее. При вращении ротора 1 в одну сторону результирующий вклад энергии в его движение всегда положителен и зависит от амплитуды тока, протекающего в обмотке 3. Изменение крличестка энергии, передаваемой ротору 1 при прохоидёнииего вновы- / раженным полюсом (зубцом) 6 об-ласти между концами внополюсного статора 2, при фиксированной механическойi.1 The invention relates to electric machines, namely, reactive electric motors. Jet engines are known to have a pole-type stator with a winding and a pole-shaped rotor 1J. However, the rotational speed of such engines is unchanged and is determined by the voltage frequency and the number of poles. The closest to the invention are jet engines containing a pole-pole stator, a pole-pole rotor, a winding on the stator connected in series with a capacitor to an alternating voltage source ensuring the conditions of non-linear voltage resonance. The engine is operated on the basis of ferroresonance l. A disadvantage of the known motor design is that providing ferroresonance conditions is associated with saturation of the stator magnetic circuit. This leads to a distortion of the form of induction in the working gap, a decrease in the amplitude of the main harmonic, and, consequently, a decrease in the moment of the specific power per unit volume of the machine and efficiency. The aim of the invention is to increase the efficiency and power density. This goal is achieved by the fact that in a jet motor containing a pole pole stator. A pole-pole rotor, a stator winding connected in series with a capacitor to a source of alternating voltage to ensure non-linear voltage resonance conditions, a capacitor with a non-linear capacitance-voltage dependence, such as a varicap, was used. The drawing shows a schematic on the engine design. The jet electric motor contains a pole-pole rotor 1, an NORMOPO lusny stator 2 with a winding 3 excitations and a means 4 for starting. A nonlinear capacitor 5 is connected to the winding circuit 3 of the alternating voltage, for example a -cap, which forms with the excitation winding 3 a nonlinear resonant circuit with the frequency of the supply voltage when the asymmetrical position of the rotor 1 relative to the symmetry axis of the stator 2. On the rotor 1 you have 32 poles ) 6. The value of the tank 5 can be further controlled. The rotor 1 may contain two or more two newly expressed poles. The motor works as follows. . The rotational moment of the rotor 1 which is tangible in rotation is supported by a force periodically acting on the rotor, which successively each tooth 6 of the rotor 1 closest to the axis of symmetry of the stator 2 to the magnetic field of existence created by the winding 3, Because of the asymmetry of the tooth position, 6 of the rotor 1 the axis of symmetry of the stator 2, at which the resonance of the circuit of the series-connected winding 3 and the capacitor 5 takes place, and also due to the mechanical inertia of the rotor 1, the latter rotates in an unpermountable and uniform manner dimensional. The frequency of rotation of the rotor 1 at a constant frequency of the supply voltage of the circuit consisting of windings 3 connected in series and capacitor 5 depends on the amplitude of the supply voltage. This is due to the fact that when the rotor rotates | the effective inductance of the winding 3 nonlinearly changes due to changes in the properties of the magnetic circuit, stator 2 and rotor 1. Moreover, the inductance of the winding 3 increases the movement of the tooth 6 of the rotor 1 to the axis of symmetry of the stator 2 and decreases with further movement. Nonlinear change in the properties of the resonant circuit winding 3 - capacitor 5 in the rotation angle of the tooth 6 of the rotor 1 occurs due to the presence of non-linear capacitance and leads to a non-linear change in the current amplitude, resulting in an asymmetry of the force acting on the tooth 6 of the rotor 1 when positioned to the axis stator symmetry 2 and after it. When the rotor 1 rotates in one direction, the resulting contribution of energy to its movement is always positive and depends on the amplitude of the current flowing in the winding 3. The change in the energy transfer to the rotor 1 when passing through the new / divided pole (tooth) of the 6th region between the ends of the pole pole stator 2, with fixed mechanical

J . 1J. one

. нагрузке приводит к тому, что ротор 1 измен ет частоту врал;ени . Дл увеличени мощности двигател можно. load leads to the fact that the rotor 1 changes the frequency of lying; To increase engine power, you can

Остановить несколько внополюсных ; . статоров или насадить на вал двигател несколько роторов.Stop somewhat in the pole; . stators or install several rotors on the engine shaft.

Предлагаемый двигатель с ротором, содержаг1им два вновьфаженных полюса (зубца), и статором, магнитопровод которого имеет зазор, при нелинейном резонансе обмотки возбуждени с последовательно подключенным конденсатором С 0,5 мкВ при положении зубца ротора под угломThe proposed motor with a rotor containing two newly inserted poles (prongs) and a stator, whose magnetic core has a gap, with a nonlinear resonance of the excitation winding with a series-connected capacitor C 0.5 µV when the rotor prong is positioned at an angle

30 по отношению к оси симметрии зазора магнитопровода обеспечивает скорость вращени ротора 90 об/мин при амплитуде питающего напр жени 50 В, а также позвол ет регулировать скорость вращени ротора в пределах 90-520 об/мин при изменении величины питающего напр жени от 50 до 350 В30 with respect to the axis of symmetry of the gap of the magnetic circuit provides the rotor rotation speed of 90 rpm with the amplitude of the supply voltage of 50 V, and also allows you to adjust the rotor rotation speed in the range of 90-520 rpm when the supply voltage varies from 50 to 350 AT

8893488934

при фиксированной частоте питающего , напр жени 50 Гц.at a fixed supply frequency, a voltage of 50 Hz.

Существенной особенностью реактивного двигател вл етс возмож , ность изменени частоты питающего напр жени , при которой скорость вращени ротора остаетс стабильной.A significant feature of a jet engine is the possibility of varying the frequency of the supply voltage at which the rotor speed remains stable.

Регулирование частоты вращени может быть осуществлено изменением 10 амплитуды питающего напр жени .Frequency control can be made by varying the 10 amplitude of the supply voltage.

Дополнительными возможност ми-регулировани скорости вращени ротора двигател вл етс применение варикапа, к которому может быть приложено небольшое управл ющее напр жение .An additional feature of adjusting the speed of rotation of a motor rotor is the use of a varicap, to which a small control voltage can be applied.

Создание нелинейного резонансногр контура за счет нелинейной емкости 20 улучшить форму магнитного пол в рабочем зазоре двигател , повысить его момент, удельную мощность и КПД.Creating a nonlinear resonant circuit due to nonlinear capacitance 20 to improve the shape of the magnetic field in the working gap of the engine, to increase its torque, power density and efficiency.

Claims

A REACTIVE MOTOR containing an explicit pole stator, an explicit pole ρότορ, a stator winding connected in series with a capacitor to an AC voltage source with non-linear voltage resonance conditions, characterized in that, in order to increase the motor efficiency and its specific power, a capacitor with a non-linear dependence of the capacitance is used from voltage, for example varicap.

¢ 0