WO2008148398A1 - Machine électrique de type à vannes - Google Patents

Machine électrique de type à vannes Download PDF

Info

Publication number
WO2008148398A1
WO2008148398A1 PCT/EA2008/000004 EA2008000004W WO2008148398A1 WO 2008148398 A1 WO2008148398 A1 WO 2008148398A1 EA 2008000004 W EA2008000004 W EA 2008000004W WO 2008148398 A1 WO2008148398 A1 WO 2008148398A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
poles
stator
permanent magnets
adjacent
Prior art date
Application number
PCT/EA2008/000004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexei Sergeevich Adalev
Andrei Sergeevich Druzhinin
Alexei Sergeevich Kibardin
Vladimir Georgievich Kuchinsky
Igor Borisovich Markitantov
Karen Vruirovich Martirosyan
Vladimir Fedorovich Soikin
Viktor Mikhailovich Fedotov
Erimei Ivanovich Cherekchidi
Georgy Ivanovich Shmalko
Original Assignee
Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'inzhiniringovaya Neftegazovaya Kompania - Vserossiisky Nauchno-Issledovatelsky Institut Po Stroitelstvu I Expluatatsii Truboprovodov, Obiektov Tek'
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 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'inzhiniringovaya Neftegazovaya Kompania - Vserossiisky Nauchno-Issledovatelsky Institut Po Stroitelstvu I Expluatatsii Truboprovodov, Obiektov Tek' filed Critical Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'inzhiniringovaya Neftegazovaya Kompania - Vserossiisky Nauchno-Issledovatelsky Institut Po Stroitelstvu I Expluatatsii Truboprovodov, Obiektov Tek'
Publication of WO2008148398A1 publication Critical patent/WO2008148398A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786—Outer rotors
    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets

Definitions

  • the present invention relates to electrical engineering, namely, to valve electric machines.
  • one of the disadvantages is an increase in the overall length of the machine compared to the active rotor length due to the length of the departures of the frontal parts of the stator winding.
  • Another disadvantage of this type of machine is the presence of the groove zone of the stator magnetic circuit, which approximately halves the cross section of steel through which the main magnetic flux passes, thereby limiting the magnitude of the magnetic induction of the excitation field due to saturation of the magnetic circuit of the teeth of the groove zone.
  • the implementation of a distributed winding for powerful electric machines is very time-consuming, because requires soldering of individual conductors with subsequent application of insulation in a hard-to-reach zone of the winding previously laid in the grooves.
  • US Pat. No. 6,949,856 describes a similar multiphase electric machine having lumped coils on a stator.
  • the known electric machine contains an explicitly polar cylindrical rotor with an even number of poles and an excitation system, and an explicitly polar stator located coaxially with the rotor.
  • the excitation system creates a magnetic flux at the poles of the rotor, the direction of which is opposite in any adjacent poles.
  • the number of stator poles is not equal to the number of rotor poles, and the electrical connection of the stator coils is standard for three-phase electric machines.
  • the stator coils adjacent to the circumference are connected in series, which leads to a decrease in the total electromagnetic moment of the machine.
  • the rotor excitation system is based on radially magnetized permanent magnets, which does not allow to obtain a sufficiently large magnetic field induction in the gap between the rotor and the stator.
  • the magnetically conducting sections of the rotor, shunting the opposite poles of the permanent magnets themselves and adjacent opposite poles of the rotor inside the rotor itself are one of the main disadvantages of this type of machine; the main magnetic flux between the rotor and the stator, which determines the normal functioning of the electric machine, will not be closed through the stator until these sections of the rotor are saturated with scattering fluxes to such an extent that their resistance becomes comparable with the resistance to the main stream through the working gap. Based on this, the bulk of patent applications relates to attempts to reduce these scattering fluxes. Disclosure of invention
  • the objective of the present invention is to create an electric machine, simpler in design, which eliminates these disadvantages and provides a technical result, which consists in increasing the electromagnetic moment and reducing the amplitude of the pulsating electromagnetic moment, as well as the rotor for such a machine
  • a valve electric machine containing an explicitly polar rotor with an even number of poles and an excitation system formed by permanent magnets and creating a magnetic flux at the poles of the rotor, the direction of which is opposite in any adjacent poles of the rotor, while the excitation system of each rotor pole is made of two constant magnets located relative to each other at an angle facing the apex from the working gap between the rotor and the stator, and an explicit pole stator, the number of poles of which different from the number of poles of the rotor, and each pole of the stator is surrounded by an identical coil, i.e. the stator has a concentrated winding.
  • the invention proposes combining successively arranged stator coils into identical groups so that all coils of each group belong to different phases, and the polarities of the stator poles created by the coils of each group alternate. The latter is achieved by reversing the direction of the current in adjacent coils within each group.
  • the identity of the magnetic state of the groups of stator coils is determined by two factors: - the identity of the relative positions of the poles of the rotor and stator within each group of stator coils, and
  • the magnetic fluxes of the field in identical coils of neighboring groups are opposite in sign.
  • the currents in the same coils of neighboring groups must be opposite in sign, so that the polarities of the stator poles created by these coils are different.
  • / is the rotor pole shift time from the first stator pole to the pole with the number /
  • ⁇ is the electric phase shift of the voltage across the coil with the number i.
  • Stator coils belonging to one phase can be connected either in series or in parallel, depending on the needs of a particular implementation.
  • the power supply system of this machine must ensure the flow in phases of a symmetric alternating multiphase system of currents.
  • Implementations of the power system can be different, for example, it can be a valve converter.
  • the rotor excitation system can be performed on the basis of permanent magnets located in radial sections of the rotor magnetic circuit.
  • the block of permanent magnets of each pole of the rotor be made of two permanent magnets located relative to each other at an angle facing the apex of the working gap between the rotor and the stator.
  • the permanent magnets of each pole essentially touch the edges of unipolar faces, while the angle between the permanent magnets is about ninety degrees, and the parts of the rotor adjacent to the faces of the permanent magnets parallel to the direction of magnetization and facing away from the working gap, as well as parts of the rotor between adjacent poles of the rotor, adjacent to the faces of the working gap of the permanent magnets parallel to the direction of magnetization are made of non-magnetic material.
  • the sections of the rotor between adjacent poles of the rotor adjacent to the faces of the permanent magnets facing the working gap parallel to the direction of magnetization preferably have a depth of the order of twice the thickness of the permanent magnets from the side of the working gap.
  • This embodiment ensures the exclusion around each permanent magnet of closed sections of the magnetic circuit, shunting the opposite poles of the permanent magnets themselves, and sections of the magnetic circuit, shunting the opposite adjacent poles of the rotor inside the magnetic system of the rotor itself.
  • the magnetic resistance increases to the scattering fluxes both between opposite (N and S) poles of the permanent magnets themselves and between opposite (N and S) neighboring rotor poles inside the magnetic system of the rotor itself.
  • the polarities of any adjacent rotor poles remain opposite, and the sections of the rotor magnetic circuit located on the side external to the air gap from the permanent magnets have a continuous contour along the power retaining cylinder with a thickness not exceeding the saturation thickness of the rotor magnetic circuit with scattering fluxes, i.e. not more than units of percent of the radial thickness of the rotor core; discontinuities are allowed in the circuit of the rotor magnetic circuit along the power retaining cylinder, the width of which does not exceed the smallest radial size of the magnetic circuit, since under the action of centrifugal forces a slight increase in the radius of the rotor and its circumference is possible.
  • Such a design of the magnetic system of the rotor provides an increase in the electromagnetic moment, achieved by engaging at every moment time of all machine poles, when the magnetic flux of each rotor pole interacts only with the stator poles closest to it, providing localization of the magnetic flux and an increase in the amplitude of the magnetic field in the working gap. Additionally, this design provides an additional increase in electromagnetic moment due to the concentration of magnetic flux in the poles of the rotor, due to the configuration of permanent magnets at an angle between their working faces of the order of ninety degrees.
  • Permanent magnets practically touching along the length of the rotor with unipolar faces, form a configuration that reduces the scattering flux from the side of the rotor external to the working gap and the losses resulting from them in the area of the rotor retaining cylinder.
  • the rotor portions between adjacent rotor poles adjacent to the faces of the permanent magnets facing the working gap parallel to the direction of magnetization are cavities filled with air.
  • FIG. 1 shows an example embodiment of an electric machine with reversed geometry when the rotor is coaxial with the stator outside the stator.
  • FIG. 2 shows a typical picture of a magnetic field in an electric machine, corresponding to the example in FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an example of a multiphase electric machine with a cylindrical rotor 2 located outside the stator 1.
  • the stator magnetic system 1 consists of two groups 7a and 76 stator coils; in total there are twelve poles 3 of the stator, evenly spaced around the circumference of the stator 1 and united by a common magnetic circuit - the back of the stator 8. Each of these poles is surrounded by a stator coil 7, that is, the stator is clearly polar. All coils 7 are made identical. The number of different phases in this embodiment of an electric machine is six.
  • the stator coils of the same phases can be connected both in series and in parallel, taking into account the polarity of the current in the coils.
  • the rotor 2 of the machine consists of a power structure 9 on which a magnetic system is mounted, consisting of poles 4 of the rotor and permanent magnets b of the excitation system.
  • the power structure ensures the retention of centrifugal forces acting on the rotor magnetic system and the transmission of torque to the machine shaft.
  • Permanent magnets b are placed in the interpole sections of the 5th rotor, and each pair of permanent magnets is symmetrical about the radial axis of its pole, having on this axis the conjugation point of the ribs of unipolar faces practically touching along the length of the machine and the angle between these faces is of the order of ninety degrees, with the polarity of any neighboring the rotor poles are opposite.
  • FIG. 2 shows a picture of the magnetic field in the claimed machine at some arbitrarily selected instant.
  • the absence of a magnetic flux between the stator poles surrounded by coils of the same phases of different groups, in this case between diametrically opposite poles, as well as the absence of a scattering magnetic flux in the area of coupling of permanent magnets in the area of the rotor power retaining cylinder is clearly illustrated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

ВЕНТИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электротехнике, а именно, к вентильным электрическим машинам.
Уровень техники
В электрических машинах традиционного исполнения с цилиндрическим ротором и активной зоной преобразования электромеханической энергии, образованной поверхностью магнитопровода ротора и коаксиальной поверхностью магнитопровода статора с распределенной по окружности в пазах магнитопровода фазной обмоткой, одним из недостатков является увеличение габаритной длины машины по сравнению с активной длиной ротора за счет длины вылетов лобовых частей обмотки статора. Другим недостатком указанного типа машин является наличие пазовой зоны магнитопровода статора, которая примерно в два раза уменьшает сечение стали, по которому проходит основной магнитный поток, тем самым ограничивая величину магнитной индукции поля возбуждения из-за насыщения магнитопровода зубцов пазовой зоны. Кроме того, выполнение распределенной обмотки для мощных электрических машин весьма трудоемко, т.к. требует пайки отдельных проводников с последующим нанесением изоляции в труднодоступной зоне предварительно уложенной в пазы обмотки.
Указанные недостатки в принципе устранены в электрических машинах с сосредоточенной обмоткой на статоре, к которым относятся многофазные машины с явнополюсными статором и ротором, имеющие неравное количество полюсов статора и ротора. В таких машинах, как правило, отсутствует система возбуждения ротора. Характерной особенностью данных машин является путь прохождения магнитного потока статорных катушек поперек ротора по диаметральному направлению, создание электромагнитного момента в каждый момент времени в основном диаметрально противоположными полюсами статора.
В патенте US 6949856 описана аналогичная многофазная электрическая машина, имеющая сосредоточенные катушки на статоре. Известная электрическая машина содержит явнополюсный цилиндрический ротор с четным числом полюсов и системой возбуждения, и явнополюсный статор, расположенный коаксиально с ротором. Система возбуждения создает в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах противоположно. Число полюсов статора не равно числу полюсов ротора, а электрическое подключение катушек статора стандартно для трёхфазных электрических машин. Соседние по окружности катушки статора соединены последовательно, что приводит к уменьшению суммарного электромагнитного момента машины. Система возбуждения ротора выполнена на основе радиально намагниченных постоянных магнитов, что не позволяет получить достаточно большую индукцию магнитного поля в зазоре между ротором и статором.
В некоторых предложениях, из которых наиболее близким к заявленному является решение, описанное в патенте US 6917133, предлагается конфигурация постоянных магнитов в форме угла с раствором сторон, обращенных к рабочему воздушному зазору. В этих машинах железо магнитопровода ротора является одновременно конструктивным элементом для закрепления постоянных магнитов, запрессованных в вырубленные в листах железа ротора полости. По этой причине в роторе имеются замкнутые участки магнитопровода вокруг каждого постоянного магнита, по которым магнитный поток замыкается как между противоположными (N и S) полюсами самого магнита так и между соседними противоположными (N и S) полюсами ротора внутри самого ротора. Таким образом, магнитопроводящие участки ротора, шунтирующие противоположные полюса самих постоянных магнитов и соседние противоположные полюса ротора внутри самого ротора являются одним из основных недостатков данного типа машин; основной магнитный поток между ротором и статором, обуславливающий нормальное функционирование электрической машины, не будет замыкаться через статор до тех пор, пока эти участки ротора не насытятся потоками рассеяния до такой степени, что их сопротивление не станет соизмеримым с сопротивлением основному потоку через рабочий зазор. Исходя из этого основная часть патентных предложений связана с попытками уменьшить данные потоки рассеяния. Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в создании электрической машины, более простой в конструктивном исполнении, в которой устранены указанные недостатки и обеспечен технический результат, заключающийся в увеличении электромагнитного момента и уменьшении амплитуды пульсирующего электромагнитного момента, а также ротора для такой машины
Для этой цели предлагается вентильная электрическая машина, содержащая явнополюсный ротор с четным числом полюсов и системой возбуждения, образованной постоянными магнитами и создающей в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах ротора противоположно, при этом система возбуждения каждого полюса ротора выполнена из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором, и явнополюсный статор, число полюсов которого отлично от числа полюсов ротора, причем каждый полюс статора окружен идентичной катушкой, т.е. статор имеет сосредоточенную обмотку.
Соотношение чисел полюсов ротора и статора определяется следующим образом. Задается число фаз машины т . Им соответствуют т подряд идущих полюсов статора. Поскольку каждый полюс статора окружен ровно одной катушкой, то эти катушки и будут представлять фазы машины. Затем выбирается число полюсов ротора п , которые будут взаимодействовать с сектором, образованным ранее выбранным числом т подряд идущих полюсов статора. Это число п должно быть целым, и не иметь общих делителей с числом фаз т . Затем выбирается количество групп катушек или, что то же самое, количество групп полюсов статора (ротора) р таким образом, чтобы общее число полюсов ротора Np = пр было четным.
Соответственно, изобретение предлагает объединение последовательно расположенных катушек статора в идентичные группы таким образом, чтобы все катушки каждой группы принадлежали к разным фазам, а полярности полюсов статора, создаваемые катушками каждой группы, чередовались. Последнее достигается за счет изменения направления тока на противоположное в соседних катушках внутри каждой группы.
Идентичность магнитного состояния групп катушек статора определяется двумя факторами: - идентичностью взаимного расположения полюсов ротора и статора в пределах каждой группы катушек статора, и
- выбором направления тока в катушках одноименных фаз разных групп, в то время как по величине токи одноименных фаз в разных группах равны. Для выполнения второго условия используется следующие правила выбора направления токов в идентичных фазах соседних групп.
Если, количество полюсов ротора п , взаимодействующих с одной группой катушек статора, является четным, то магнитные потоки поля в одинаковых катушках разных групп равны по знаку, направления тока в таких катушках совпадают, следовательно обращенные к ротору полярности полюсов статора, создаваемые этими катушками, одноименны.
Если же количество полюсов ротора п , взаимодействующих с одной группой катушек статора, является нечетным, то магнитные потоки поля в одинаковых катушках соседних групп противоположны по знаку. В этом случае для идентичности магнитного состояния токи в одинаковых катушках соседних групп должны быть противоположны по знаку, чтобы полярности полюсов статора, создаваемые этими катушками были разноименны.
Подобный выбор соотношения чисел полюсов ротора и статора можно обосновать в предположении синусоидальности распределения магнитного поля исходя из следующих выражений:
U1 = U0 sin(ω(t - t, )) = U0 sm(ωt - φг ) ,
ω ωмex = 2¥'мex '
2π(i-V)
Figure imgf000006_0001
Np φ, = ωt, = ——π(i-ϊ) , где
N ' , с
/ - номер катушки,
U0 - амплитуда напряжения,
U1 - напряжение на катушке с номером / , fмex - механическая частота, ω - электрическая частота, T - электрический период, ωмex ~ циклическая механическая частота, Np - число полюсов ротора, Nc - число полюсов статора,
/, - время сдвига полюса ротора от первого полюса статора до полюса с номером / , φ, - электрический сдвиг фазы напряжения на катушке с номером i .
Пользуясь приведенными соотношениями, нужно определить, какие катушки будут синфазными, т.е. у каких катушек разность фаз напряжения будет кратна π радианам или, что то же самое, 180 электрическим градусам. Разность номеров этих катушек можно определить следующим образом:
N0 ND N0 φ, -φ} = 7t(i-Y)—*—π(J -Y)—Z- = π(i-j)— - = πk,k = 0,1,2,3- > отсюда
-" с -" с с
(i-j)^ = к,к = 0,1,2,3...
Поскольку Np = пp , а Nc = тр , то
(i - J)- = к,к = 0,1,2,3... т
Если числа т и п не имеют общих делителей, то синфазными будут катушки с разницей номеров, равной т , т.е. катушки с номерами / , i + т + l , i + 2m + \ и так далее, в зависимости от числа групп катушек статора. Если же общий делитель у чисел т и п имеется, то внутри группы также появятся синфазные катушки. В самом деле, пусть m - mλs , п = щs , где s - целое число больше единицы. Тогда синфазными будут катушки с разницей номеров, равной mx . Поскольку mx < m , то эти катушки будут принадлежать одной группе.
Из выражения (i - j) — = к, к = 0,1,2,3... следует также, каким образом т должны чередоваться полярности полюсов статора, окруженных идентичными катушками соседних групп. Для таких катушек разница номеров составляет т , и разность фаз будет равна п -180 электрических градусов. Если п четно, то эта разница кратна 360 электрических градусов, т.е. идентичные катушки находятся в фазе, и полярности полюсов статора совпадают, а если нечетно, идентичные катушки находятся в противофазе, и полярности полюсов статора противоположны. Видно, что при данном выборе соотношения числа полюсов ротора и статора все фазы внутри группы будут различны, и по окружности статора будет иметься р идентичных групп катушек статора.
Катушки статора, принадлежащие к одной фазе, могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно в зависимости от нужд конкретной реализации.
За счет принадлежности катушек каждой группы различным фазам имеет место сдвиг фаз, и гармоники пульсирующего магнитного момента каждой из фаз складываются таким образом, что в результирующем пульсирующем моменте остаются только гармоники высших порядков, амплитуда которых достаточно мала, а нулевые гармоники момента складываются, образуя постоянный вращающий момент. Таким образом, уменьшается амплитуда пульсирующего электромагнитного момента. Система питания данной машины должна обеспечить протекание в фазах симметричной знакопеременной многофазной системы токов. Реализации системы питания могут быть различными, например, это может быть вентильный преобразователь.
Изложенные признаки не ограничивают осуществление заявленного изобретения только в качестве электрического двигателя или генератора тока с цилиндрическим ротором, расположенным коаксиально со статором. Вполне возможна также осуществление данной машины как линейного электрического двигателя.
Для увеличения электромагнитного момента необходимо задействовать в каждый момент времени по возможности все полюса статора, а не только диаметрально противоположные, как в известных решениях. Для достижения этого необходимо, чтобы магнитный поток каждого полюса ротора взаимодействовал только с ближайшими к нему полюсами статора, что обеспечивает максимальную амплитуду магнитного поля. Система возбуждения ротора может выполняться на основе постоянных магнитов, размещенных в радиальных разрезах магнитопровода ротора. Однако из- за неравенства числа полюсов ротора и статора возникает азимутальная вариация магнитного сопротивления с кратной этой разности полюсов периодичностью, обуславливающая пульсацию магнитных потоков рассеяния на удаленной от рабочего зазора стороне ротора. Для уменьшения магнитных потоков рассеяния и их пульсации на удаленной от рабочего зазора стороне ротора предлагается блок постоянных магнитов каждого полюса ротора выполнить из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором. Постоянные магниты каждого полюса по существу соприкасаются ребрами однополярных граней, при этом угол между постоянными магнитами составляет порядка девяноста градусов, а участки ротора, примыкающие к граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности и обращенным от рабочего зазора, а также участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, выполнены из немагнитного материала. Как следует из результатов, полученных в результате численного моделирования, а также предыдущего опыта участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, предпочтительно имеют со стороны рабочего зазора глубину порядка удвоенной толщины постоянных магнитов. Такое выполнение обеспечивает исключение вокруг каждого постоянного магнита замкнутых участков магнитопровода, шунтирующих противоположные полюса самих постоянных магнитов, и участков магнитопровода, шунтирующих противоположные соседние полюса ротора внутри магнитной системы самого ротора. В результате увеличивается магнитное сопротивление потокам рассеяния как между противоположными (N и S) полюсами самих постоянных магнитов так и между противоположными (N и S) соседними полюсами ротора внутри магнитной системы самого ротора. Полярности любых соседних полюсов ротора при этом остаются противоположными, а участки магнитопровода ротора, расположенные с наружной по отношению к воздушному зазору стороны от постоянных магнитов, имеют непрерывный контур вдоль силового бандажного цилиндра толщиной, не превышающей толщину насыщения магнитопровода ротора потоками рассеяния, т.е. не более единиц процентов радиальной толщины активной зоны ротора; в контуре магнитопровода ротора вдоль силового бандажного цилиндра допускаются разрывы, ширина которых не превосходит наименьший радиальный размер магнитопровода, поскольку под действием центробежных сил возможно некоторое увеличение радиуса ротора и длины его окружности.
Подобное выполнение магнитной системы ротора обеспечивает увеличение электромагнитного момента, достигаемое за счет задействования в каждый момент времени по возможности всех полюсов машины, когда магнитный поток каждого полюса ротора взаимодействует только с ближайшими к нему полюсами статора, обеспечивая локализацию магнитного потока и увеличение амплитуды магнитного поля в рабочем зазоре. Дополнительно такая конструкция обеспечивает дополнительное увеличение электромагнитного момента за счет концентрации магнитного потока в полюсах ротора, обусловленной конфигурацией постоянных магнитов под углом между их рабочими гранями порядка девяноста градусов. Постоянные магниты, практически соприкасающиеся по длине ротора однополярными гранями, образуют конфигурацию, уменьшающую поток рассеяния с внешней по отношению к рабочему зазору стороны ротора и обусловленные ими потери в зоне силового бандажного цилиндра ротора.
Предпочтительно участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, представляют собой полости, заполненные воздухом.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен пример осуществления электрической машины с обращенной геометрией, когда ротор расположен коаксиально со статором снаружи статора.
На фиг. 2 представлена типичная картина магнитного поля в электрической машине, соответствующей примеру на фиг 1.
Осуществление изобретения На фиг. 1 представлен пример осуществления многофазной электрической машины с цилиндрическим ротором 2, расположенным снаружи статора 1.
Магнитная система статора 1 состоит из двух групп 7а и 76 катушек статора, всего имеется двенадцать полюсов 3 статора, равномерно расположенных по окружности статора 1 и объединенных общим магнитопроводом - спинкой статора 8. Каждый из этих полюсов окружен катушкой статорной обмотки 7, то есть статор является явнополюсным. Все катушки 7 выполнены идентичными. Число различных фаз в данном осуществлении электрической машины равно шести.
Катушки статора одноименных фаз можно соединить как последовательно, так и параллельно с учетом соблюдения полярности тока в катушках. Ротор 2 машины состоит из силовой конструкции 9, на которой крепится магнитная система, состоящая из полюсов 4 ротора и постоянных магнитов б системы возбуждения. Силовая конструкция обеспечивает удержание центробежных сил, воздействующих на магнитную систему ротора, и передачу вращающего момента на вал машины. Постоянные магниты б размещены в межполюсных разрезах 5 ротора, причем каждая пара постоянных магнитов симметрична относительно радиальной оси своего полюса, имея на этой оси точку сопряжения практически соприкасающихся по длине машины ребер однополярных граней и угол между этими гранями порядка девяноста градусов, при этом полярности любых соседних полюсов ротора противоположны.
На фиг. 2 приведена картина магнитного поля в заявленной машине в некоторый произвольно выбранный момент времени. Наглядно проиллюстрировано отсутствие магнитного потока между полюсами статора, окруженными катушками одноименных фаз различных групп, в данном случае между диаметрально противоположными полюсами, а также отсутствие магнитного поток рассеяния в области сопряжения постоянных магнитов в зоне силового бандажного цилиндра ротора.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Вентильная электрическая машина, содержащая явнополюсный ротор с четным числом полюсов и системой возбуждения, образованной постоянными магнитами и создающей в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах ротора противоположно, причем система возбуждения каждого полюса ротора выполнена из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором, и явнополюсный статор, число полюсов которого отлично от числа полюсов ротора, причем каждый полюс статора окружен идентичной катушкой, отличающаяся тем, что постоянные магниты каждого полюса ротора по существу соприкасаются ребрами однополярных граней, при этом указанный угол между постоянными магнитами составляет порядка девяноста градусов, а участки ротора, примыкающие к граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности и обращенным от рабочего зазора, а также участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, выполнены из немагнитного материала, причем катушки статора объединены в идентичные группы последовательно расположенных катушек таким образом, что все катушки каждой группы принадлежат к разным фазам, а количество полюсов ротора, взаимодействующих с одной группой катушек статора, является четным, при этом обращенные к ротору полярности полюсов статора, создаваемые принадлежащими к одной фазе катушками, одноименны, а полярности полюсов статора, создаваемые катушками каждой группы, являются чередующимися.
2. Вентильная электрическая машина, содержащая явнополюсный ротор с четным числом полюсов и системой возбуждения, образованной постоянными магнитами и создающей в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах ротора противоположно, причем система возбуждения каждого полюса ротора выполнена из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором, и явнополюсный статор, число полюсов которого отлично от числа полюсов ротора, причем каждый полюс статора окружен идентичной катушкой, отличающаяся тем, что постоянные магниты каждого полюса ротора по существу соприкасаются ребрами однополярных граней, при этом указанный угол между постоянными магнитами составляет порядка девяноста градусов, а участки ротора, примыкающие к граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности и обращенным от рабочего зазора, а также участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, выполнены из немагнитного материала, причем катушки статора объединены в идентичные группы последовательно расположенных катушек таким образом, что все катушки каждой группы принадлежат к разным фазам, а количество полюсов ротора, взаимодействующих с одной группой катушек статора, является нечетным, при этом обращенные к ротору полярности полюсов статора, создаваемые принадлежащими к одной фазе катушками, разноименны, а полярности полюсов статора, создаваемые катушками каждой группы, являются чередующимися.
3. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем что ротор выполнен цилиндрическим и расположен коаксиально со статором внутри статора.
4. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ротор выполнен цилиндрическим и расположен коаксиально со статором снаружи статора.
5. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что представляет собой линейный электрический двигатель.
6. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанные участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, представляют собой полости, заполненные воздухом.
7. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что катушки статора одноименных фаз разных групп соединены последовательно или параллельно.
8. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что магнитопровод ротора выполнен непрерывным.
9. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в контуре магнитопровода ротора выполнены разрывы, ширина которых не превосходит наименьший радиальный размер магнитопровода.
10. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, имеют со стороны рабочего зазора глубину порядка удвоенной толщины постоянных магнитов.
11. Явнополюсный ротор для вентильной электрической машины, имеющий четное число полюсов и систему возбуждения, образованную постоянными магнитами и создающую в полюсах ротора магнитный поток, направление которого в любых соседних полюсах ротора противоположно, причем система возбуждения каждого полюса ротора выполнена из двух постоянных магнитов, расположенных относительно друг друга под углом, обращенным вершиной от рабочего зазора между ротором и статором, отличающийся тем, что постоянные магниты каждого полюса по существу соприкасаются ребрами однополярных граней, при этом указанный угол между постоянными магнитами составляет порядка девяноста градусов, а участки ротора, примыкающие к граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности и обращенным от рабочего зазора, а также участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, выполнены из немагнитного материала.
12. Ротор по п. 11, отличающийся тем, что участки ротора между соседними полюсами ротора, примыкающие к обращенным к рабочему зазору граням постоянных магнитов, параллельным направлению намагниченности, имеют со стороны рабочего зазора глубину порядка удвоенной толщины постоянных магнитов.
PCT/EA2008/000004 2007-06-04 2008-04-18 Machine électrique de type à vannes WO2008148398A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EAEA200701715 2007-06-04
EA200701715A EA009822B1 (ru) 2007-06-04 2007-06-04 Вентильная электрическая машина

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008148398A1 true WO2008148398A1 (fr) 2008-12-11

Family

ID=40093206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EA2008/000004 WO2008148398A1 (fr) 2007-06-04 2008-04-18 Machine électrique de type à vannes

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA009822B1 (ru)
WO (1) WO2008148398A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2522021A (en) * 2014-01-08 2015-07-15 Protean Electric Ltd A rotor for an electric motor or generator

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA201000670A1 (ru) * 2010-04-07 2010-12-30 Открытое Акционерное Общество "Нпо "Русский Электропривод" Электрическая машина
RU2537966C2 (ru) * 2012-12-14 2015-01-10 Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" Ротор погружного электродвигателя

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1115172A1 (ru) * 1983-05-20 1984-09-23 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения Индуктор электрической машины
SU1243064A1 (ru) * 1984-03-06 1986-07-07 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения Ротор электрической машины
US4689973A (en) * 1979-09-21 1987-09-01 General Electric Company Laundry machine drive
SU1356139A1 (ru) * 1983-08-11 1987-11-30 Рижский Электромеханический Завод Производственного Объединения "Радиотехника" Линейный электродвигатель посто нного тока
RU2143777C1 (ru) * 1998-10-06 1999-12-27 Закрытое Акционерное Общество Проектно-Производственно-Технологическая Фирма "ЭЛМА-Ко" Бесконтактная электрическая машина магнитоэлектрического типа
US20050029890A1 (en) * 2002-05-29 2005-02-10 Naoyuki Kadoya Motor generator
WO2005117235A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Abb Oy Rotor for an electric machine
RU2005122305A (ru) * 2005-07-14 2007-01-20 "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") (Sc) Магнитная система ротора

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1796250A4 (en) * 2004-08-31 2015-03-04 Asmo Co Ltd ENGINE
RU53828U1 (ru) * 2005-05-03 2006-05-27 Новосибирский государственный технический университет Многополюсная магнитоэлектрическая машина

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4689973A (en) * 1979-09-21 1987-09-01 General Electric Company Laundry machine drive
SU1115172A1 (ru) * 1983-05-20 1984-09-23 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения Индуктор электрической машины
SU1356139A1 (ru) * 1983-08-11 1987-11-30 Рижский Электромеханический Завод Производственного Объединения "Радиотехника" Линейный электродвигатель посто нного тока
SU1243064A1 (ru) * 1984-03-06 1986-07-07 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения Ротор электрической машины
RU2143777C1 (ru) * 1998-10-06 1999-12-27 Закрытое Акционерное Общество Проектно-Производственно-Технологическая Фирма "ЭЛМА-Ко" Бесконтактная электрическая машина магнитоэлектрического типа
US20050029890A1 (en) * 2002-05-29 2005-02-10 Naoyuki Kadoya Motor generator
WO2005117235A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Abb Oy Rotor for an electric machine
RU2005122305A (ru) * 2005-07-14 2007-01-20 "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") (Sc) Магнитная система ротора

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2522021A (en) * 2014-01-08 2015-07-15 Protean Electric Ltd A rotor for an electric motor or generator
WO2015104611A3 (en) * 2014-01-08 2015-11-12 Protean Electric Limited A rotor for an electric motor or generator
US20160344246A1 (en) * 2014-01-08 2016-11-24 Protean Electric Limited A rotor for an electric motor or generator
GB2522021B (en) * 2014-01-08 2018-02-07 Protean Electric Ltd A rotor for an electric motor or generator
US10491067B2 (en) 2014-01-08 2019-11-26 Protean Electric Limited Rotor for an electric motor or generator

Also Published As

Publication number Publication date
EA200701715A1 (ru) 2008-04-28
EA009822B1 (ru) 2008-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109309414B (zh) 转子结构、异步起动同步磁阻电机及压缩机
US9419483B2 (en) DC electric motor/generator with enhanced permanent magnet flux densities
CN106165261B (zh) 用于旋转电机的转子
US4725750A (en) Permanent magnet rotary machine
US6680557B2 (en) Rotary electric machine having cylindrical rotor with alternating magnetic poles thereon
CN105958763A (zh) 一种分区定子式混合励磁电机
RU2541513C2 (ru) Синхронная машина с анизотропной магнитной проводимостью ротора
RU2494520C2 (ru) Магнитоэлектрический генератор
RU2437196C1 (ru) Электрическая машина двойного вращения
RU2437202C1 (ru) Магнитоэлектрическая бесконтактная машина с аксиальным возбуждением
RU2437201C1 (ru) Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением
WO2008148398A1 (fr) Machine électrique de type à vannes
Kataoka et al. Design of high torque PM vernier motor
RU2524144C2 (ru) Однофазная электрическая машина
CN105529843B (zh) 一种模块化开关磁通力矩电机
JP6177865B2 (ja) 少なくとも１つの一次磁気回路及び少なくとも２つの二次磁気回路を有する他励電気機械
Njeh et al. New design of the claw-pole transverse flux permanent magnet machine
RU2006106463A (ru) Роторная машина и электромагнитная машина
US1160087A (en) Dynamo-electric machine.
RU2393615C1 (ru) Однофазный бесконтактный магнитоэлектрический генератор
RU115978U1 (ru) Магнитоэлектрический генератор
JP2016201967A (ja) 回転電機
EA008613B1 (ru) Многофазная электрическая машина
US5952759A (en) Brushless synchronous rotary electrical machine
RU2541427C1 (ru) Торцевая электрическая машина (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08734569

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08734569

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1