WO2021002775A1 - Motor-generator with magnetic concentrators - Google Patents

Motor-generator with magnetic concentrators Download PDF

Info

Publication number
WO2021002775A1
WO2021002775A1 PCT/RU2020/000313 RU2020000313W WO2021002775A1 WO 2021002775 A1 WO2021002775 A1 WO 2021002775A1 RU 2020000313 W RU2020000313 W RU 2020000313W WO 2021002775 A1 WO2021002775 A1 WO 2021002775A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concentrators
permanent magnets
electromagnets
polarity
laminations
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000313
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Василий Васильевич ШКОНДИН
Original Assignee
Василий Васильевич ШКОНДИН
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 Василий Васильевич ШКОНДИН filed Critical Василий Васильевич ШКОНДИН
Publication of WO2021002775A1 publication Critical patent/WO2021002775A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17Stator cores with permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of DC motors and is directed toward a simplified design, improved weight and size characteristics, increased efficiency and increased maximum torque at low currents. A motor-generator comprises a stator having two annular magnetic cores with alternating polarity permanent magnets and laminations arranged thereon, and a rotor having electromagnets attached thereto which are connected by current collectors to a distributing collector. A magnetic core comprises an equal even number of permanent magnets and concentrators, with two pairs of permanent magnets of different polarity being separated by a concentrator such that like permanent magnets are situated adjacent the concentrator, the polarity of the magnets of the different magnetic cores alternates in a transverse direction, and the concentrators of one magnetic core are situated opposite the concentrators of the other magnetic core. On the rotor, transverse horseshoe-shaped electromagnets are mounted opposite one another and are provided with two in-series oppositely wound coils, each of which is disposed above one of the magnetic cores. The distributing collector comprises an equal even number of alternating positive laminations, negative laminations and return laminations, the latter being connectable by a rectifier to a current source. The number of laminations of each type is equal to the number of concentrators.

Description

МОТОР-ГЕНЕРАТОР С МАГНИТНЫМИ КОНЦЕНТРАТОРАМИ MOTOR-GENERATOR WITH MAGNETIC CONCENTRATORS
Изобретение относится к области электродвигателей постоянного тока, в частности безредукторным коллекторным электродвигателям низкого напряжения, и может быть использовано в качестве мотор-колес в транспортных средствах: электроприводных велосипедах, скутерах, мотоциклах, электроавтомобилях и т.д., а также в иных областях техники. The invention relates to the field of direct current electric motors, in particular, gearless low voltage collector motors, and can be used as motor wheels in vehicles: electric bicycles, scooters, motorcycles, electric cars, etc., as well as in other fields of technology.
Тенденции развития современных транспортных средств ведут к широкому внедрению электрических и гибридных двигателей. В связи с этим наиболее перспективными выглядят безредукторные мотор-колеса, у которых вращение колеса вызывается непосредственно электромагнитным взаимодействием магнитных систем ротора и статора. Например, известен встроенный электродвигатель (WO 93/08999), содержащий две основные части: неподвижный статор, закрепленный на оси и имеющий магнитопровод с постоянными магнитами, размещенными равномерно, и подвижный ротор, несущий обод и содержащий по крайней мере две группы электромагнитов, а также распределительный коллектор, закрепленный на статоре и имеющий токопроводящие пластины, соединенные с источником постоянного тока. На роторе закреплены токосъемники, имеющие электрический контакт с пластинами распределительного коллектора. Modern vehicle development trends are leading to widespread adoption of electric and hybrid engines. In this regard, the most promising are gearless motor-wheels, in which the rotation of the wheel is caused directly by the electromagnetic interaction of the magnetic systems of the rotor and stator. For example, a built-in electric motor is known (WO 93/08999), comprising two main parts: a stationary stator fixed on an axis and having a magnetic circuit with permanent magnets spaced uniformly, and a movable rotor carrying a rim and containing at least two groups of electromagnets, and a distribution manifold fixed to the stator and having conductive plates connected to a direct current source. The current collectors are fixed on the rotor and have electrical contact with the plates of the distribution manifold.
Указанное мотор-колесо имеет различные модификации и варианты исполнения (US 6384496; US 6617746; RU 2129965; RU 2072261). К преимуществам такого устройства относятся: отсутствие редуктора, использование низковольтных источников питания, отсутствие дополнительных электронных схем, возможность рекуперции энергии, небольшие габариты и вес. Комбинирование основных элементов таких двигателей в сочетании с дополнительными устройствами позволяет создавать аналогичные по принципу работы и обладающие указанными преимуществами мотор- колеса. The specified motor-wheel has various modifications and versions (US 6384496; US 6617746; RU 2129965; RU 2072261). The advantages of such a device include: the absence of a gearbox, the use of low-voltage power supplies, the absence of additional electronic circuits, the possibility of energy recuperation, small dimensions and weight. The combination of the main elements of such motors in combination with additional devices makes it possible to create motor-wheels similar in principle of operation and having the indicated advantages.
Однако описанное мотор-колесо и его разновидности имеют ряд недостатков, главный из которых заключается в необходимости больших пусковых и переходных токов при трогании и ускорении транспортного средства. Это приводит к быстрому износу и порче аккумуляторов и ухудшению теплового режима. Другим недостатком является недостаточно эффективное возвращение и использование электроэнергии. Также названные электродвигатели имеют низкий крутящий момент, что существенно ограничивает область их практического использования. However, the described wheel motor and its variants have a number of disadvantages, the main one of which is the need for large starting and transient currents when starting and accelerating the vehicle. This leads to rapid wear and tear of the batteries and deterioration of the thermal regime. Another disadvantage is the lack of efficient recovery and use of electricity. Also, the named electric motors have low torque, which significantly limits the area of their practical use.
1 one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Известные технические решения, направленные на устранение указанных недостатков, связаны с применением высоковольтных источников питания и сложных схем управления, что делает их дорогостоящими и малонадежными в эксплуатации (US 6791226; US 6727668; US 6355996). SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Known technical solutions aimed at eliminating these disadvantages are associated with the use of high-voltage power supplies and complex control circuits, which makes them expensive and unreliable in operation (US 6791226; US 6727668; US 6355996).
Известен также электродвигатель (RU 2285997), содержащий статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом; Also known is an electric motor (RU 2285997), containing a stator with a circular magnetic circuit, on which an even number of permanent magnets with the same pitch is fixed;
ротор, отделенный от статора воздушным промежутком и несущий четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга; a rotor separated from the stator by an air gap and carrying an even number of electromagnets, which are located in pairs opposite each other;
распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками; a distribution manifold attached to the stator housing and having circumferentially conductive plates connected with alternating polarity to a constant current source and separated by dielectric gaps;
токосъемники, установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов. current collectors installed with the possibility of contact with the collector plates, and each of the current collectors is connected to the same output of the windings of the corresponding electromagnets.
Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Количество постоянных магнитов статора, равное п и количество электромагнитов ротора равное т, подбирают таким образом, чтобы они удовлетворяли соотношениям: Each of the electromagnets has two coils with a serially opposite direction of the winding, and the windings of the coils of adjacent electromagnets are connected in series, and the terminals of the windings of opposite electromagnets, not connected to the current collectors, are interconnected. The number of permanent stator magnets equal to n and the number of rotor electromagnets equal to m are selected in such a way that they satisfy the relations:
n=10+4k, где к - целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д. n = 10 + 4k, where k is an integer taking the values 0, 1, 2, 3, etc.
m=4+2L, где L - любое целое число, удовлетворяющее условию 0<L<k. m = 4 + 2L, where L is any integer satisfying the condition 0 <L <k.
К преимуществам такого устройства относятся: возможность рекуперировать электроэнергию, пониженный уровень искрения на токосъемниках, а также реверсивность при сохранении простоты конструкции и улучшении эксплуатационных характеристик. The advantages of such a device include: the ability to recuperate electricity, a reduced level of sparking on the current collectors, as well as reversibility while maintaining a simple design and improving performance.
Известен также асимметричный импульсный электродвигатель (RU 96294), являющийся дальнейшим усовершенствованием таких устройств. Однако дальнейшее развитие электрического транспорта требует расширения номенклатуры электродвигателей и улучшения их эксплутационно-технических характеристик, прежде всего КПД и энергопотребления, получение возможности достигать высокого крутящего момента на низких токах. Наиболее близким аналогом является импульсный электродвигатель для передвижных средств (патент РФ N° 2172261). В этом патенте предложен электродвигатель для передвижных средств, содержащий статор с двумя кольцеобразными магнитопроводами, на которых расположены равноудаленные по окружности постоянные магниты, и внешний ротор, на котором закреплены электромагниты, соединенные через токосъемники с распределительным коллектором. На одном кольцеобразном магнитопроводе статора расположены постоянные магниты северной полярности, а на другом - южной полярности, между парами разноименных полюсов размещены поперечные магнитопроводные пластины. Электромагниты являются поперечными двухполюсными, а распределительный коллектор выполнен с возможностью совместного с токосъемниками преобразования постоянного тока в импульсный однонаправленный ток и закреплен на корпусе статора с направлением осевых линий медных пластин параллельно осевым линиям постоянных магнитов статора. В другом варианте этого изобретения используют электромагниты выполнены в виде явно выраженных квадроэлектромагнитов. Такие электродвигатели показали достаточную надежность и высокий крутящий момент. Однако их эксплуатация выявила сложности в их производстве и наладке, ограничение области применения (вследствие относительно большого веса и габаритов), высокие пусковые токи, значительное энергопотребление . Also known is an asymmetric pulse electric motor (RU 96294), which is a further improvement of such devices. However, the further development of electric transport requires an expansion of the range of electric motors and an improvement in their operational and technical characteristics, primarily efficiency and energy consumption, and the ability to achieve high torque at low currents. The closest analogue is a pulsed electric motor for vehicles (RF patent N ° 2172261). This patent proposes an electric motor for mobile vehicles comprising a stator with two annular magnetic circuits, on which permanent magnets equidistant around the circumference are located, and an external rotor, on which electromagnets are fixed, connected through current collectors with a distribution manifold. Permanent magnets of north polarity are located on one ring-shaped magnetic circuit of the stator, and on the other - of south polarity, transverse magnetic conductive plates are placed between pairs of opposite poles. The electromagnets are transverse bipolar, and the distribution manifold is made with the possibility of converting direct current into a pulsed unidirectional current together with current collectors and fixed on the stator body with the direction of the axial lines of the copper plates parallel to the axial lines of the permanent stator magnets. In another embodiment of this invention, electromagnets are used in the form of clearly expressed quadroelectromagnets. Such electric motors have shown sufficient reliability and high torque. However, their operation revealed difficulties in their production and commissioning, limitation of the field of application (due to the relatively large weight and dimensions), high starting currents, significant energy consumption.
Настоящее изобретение направлено на упрощение конструкции, улучшение массо- габаритных характеристик, увеличение эффективности (КПД), повышение максимального крутящего момента при низких токах. The present invention is aimed at simplifying the design, improving the mass-dimensional characteristics, increasing the efficiency (efficiency), increasing the maximum torque at low currents.
Заявленный технический результат достигается тем, что электродвигатель (мотор- генератор), выполненный в соответствии с настоящим изобретением содержит: статор с двумя кольцеобразными магнитопроводами, на которых расположены по окружности постоянные магниты с чередующуюся полярностью и магнитопроводные пластины (концентраторы); внешний ротор, на котором закреплены электромагниты, соединенные через токосъемники с распределительным коллектором. The claimed technical result is achieved in that the electric motor (motor-generator) made in accordance with the present invention contains: a stator with two ring-shaped magnetic circuits, on which permanent magnets with alternating polarity and magnetic conductive plates (concentrators) are located around the circumference; an external rotor, on which electromagnets are fixed, connected through current collectors with a distribution manifold.
Каждый магнитопровод содержит одинаковое четное число постоянных магнитов разной полярности и концентраторов. Все эти элементы установлены с одинаковым шагом, причем две пары постоянных магнитов разной полярности разделены одним концентратором таким образом, что к концентратору с обеих сторон прилегают одноименные постоянные магниты. В поперечном направлении полярность магнитов разных магнитопроводов чередуется, а напротив концентраторов одного магнитопровода лежат концентраторы другого магнитопровода. На роторе установлены поперечные подковообразные электромагниты, которые расположены напротив друг друга и имеют по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, при этом каждая из катушек электромагнитов расположена над одним из магнитопроводов. Each magnetic circuit contains the same even number of permanent magnets of different polarity and concentrators. All these elements are installed with the same pitch, and two pairs of permanent magnets of different polarity are separated by one concentrator in such a way that permanent magnets of the same name adjoin the concentrator on both sides. In the transverse direction, the polarity of the magnets of different magnetic circuits alternates, and opposite the concentrators of one magnetic circuit there are concentrators of another magnetic circuit. The rotor is equipped with transverse horseshoe-shaped electromagnets, which are located opposite each other and have two coils with sequentially opposite winding direction, while each of the coils of the electromagnets is located above one of the magnetic circuits.
Зазор между постоянными магнитами обеих полярностей, концентраторами и сердечниками электромагнитов ротора является одинаковым и остается постоянным при вращении электродвигателя. The gap between the permanent magnets of both polarities, the hubs and the rotor electromagnet cores is the same and remains constant as the motor rotates.
Распределительный коллектор содержит одинаковое четное число чередующихся положительных, отрицательных ламелей и возвратных ламелей, которые имеют возможность соединения через выпрямитель с источником тока. Число ламелей каждого типа равно числу концентраторов. The distribution manifold contains the same even number of alternating positive, negative lamellas and return lamellas, which can be connected through a rectifier to a current source. The number of lamellas of each type is equal to the number of hubs.
Общее количество постоянных магнитов и электромагнитов в электродвигателе зависит от его назначения и размеров. Обычно количество постоянных магнитов каждой полярности и концентраторов равно 2п, а количество электромагнитов равно 2п+2, где п - целое число. Для индивидуальных транспортных средств (велосипеды, скутеры, мотоциклы и т.д.) предпочтительно использовать схему, в которой количество электромагнитов равно 8, а количество постоянных магнитов каждой полярности и концентраторов равно 6. The total number of permanent magnets and electromagnets in an electric motor depends on its purpose and dimensions. Typically, the number of permanent magnets of each polarity and concentrators is 2n, and the number of electromagnets is 2n + 2, where n is an integer. For individual vehicles (bicycles, scooters, motorcycles, etc.), it is preferable to use a scheme in which the number of electromagnets is 8, and the number of permanent magnets of each polarity and concentrators is 6.
Такое соотношение числа электромагнитов и постоянных магнитов и концентраторов, их взаиморасположение, а также используемая схема коммутации позволяет: This ratio of the number of electromagnets and permanent magnets and concentrators, their mutual arrangement, as well as the used switching scheme allows:
- предотвратить перенасыщение обмоток электромагнитов в пиковых импульсах токов и тем самым избежать их перегрева; - to prevent oversaturation of the windings of electromagnets in peak current impulses and thereby avoid overheating;
- создать условия для инерционного прохождения электромагнитами в обесточенном состоянии значительного сектора (около 120°), а также возврат («сброс» импульсов) противо-ЭДС через возвратные ламели и диоды на источник тока, что существенно повышает экономичность двигателя и его КПД; - to create conditions for the inertial passage of electromagnets in a de-energized state of a significant sector (about 120 °), as well as the return ("reset" of pulses) of the counter-EMF through the return lamellas and diodes to the current source, which significantly increases the efficiency of the engine and its efficiency;
- обеспечить эффективное импульсное перемагничивание электромагнитов, позволяющее достигать высокого крутящего момента при малых токах. - to provide effective impulse magnetization reversal of electromagnets, allowing to achieve high torque at low currents.
Наличие высокой доли возвратной ЭДС и возможность эффективно использовать электродвигатель в реверсивном режиме в качестве электрогенератора позволяет называть заявляемое устройство мотор-генератором. The presence of a high proportion of the return EMF and the ability to effectively use the electric motor in the reverse mode as an electric generator allows the claimed device to be called a motor-generator.
Конструктивно электродвигатель может быть выполнен так, что ротор будет расположен с внешней стороны статора (например, мотор-колесо для наземных транспортных средств) или ротор будет расположен внутри статора (например, винтовой движитель для водных транспортных средств). Structurally, the electric motor can be made so that the rotor is located on the outside of the stator (for example, a motor-wheel for ground vehicles) or the rotor will be located inside the stator (for example, a propeller for water vehicles).
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. The essence of the invention is illustrated by the following drawings.
На Фиг. 1 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением; FIG. 1 shows a diagram of an electric motor made in accordance with the present invention;
На Фиг. 2 представлен поперечный осевой разрез электродвигателя; FIG. 2 shows a cross-sectional axial section of an electric motor;
На Фиг. 3 представлен фрагмент статора с двухрядным магнитопроводом; FIG. 3 shows a fragment of a stator with a double-row magnetic circuit;
На Фиг. 4 изображена принципиальная электрическая схема электродвигателя. FIG. 4 shows a schematic diagram of an electric motor.
На Фиг.1, 2 представлен электродвигатель, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, который может быть использован как мотор-колесо для различных транспортных средств, например велосипеда с электроприводом, скутера, автомобиля и т.д.. Электродвигатель содержит обечайку (корпус электродвигателя) 1, выполняющую роль защитного кожуха, и непосредственно передающую вращение на колесо. Обечайка соединена посредством спиц с ободом колеса (не показано). Статор 2 электродвигателя обычно расположен внутри ротора 3. Статор 2 имеет два кольцеобразных магнитопровода 4, на каждом их которых закреплено четное количество постоянных магнитов 5 с чередующейся полярностью. Пары разноименных магнитов разделены концентраторами 6 (магнитопроводными пластинами, имеющими размер, соответствующий размеру постоянных магнитов). Все перечисленные элементы расположены с одинаковым шагом, причем таким образом, что к каждому концентратору с обеих сторон прилегают постоянные магниты, имеющие одинаковую полярность. В поперечном направлении полярность магнитов разных магнитопроводов чередуется, а напротив концентраторов одного магнитопровода лежат концентраторы другого магнитопровода. В данном случае на каждом из магнитопроводов установлено по 6 магнитов разной полярности и 6 концентраторов. Figures 1, 2 show an electric motor made in accordance with the present invention, which can be used as a wheel motor for various vehicles, for example, an electric bicycle, a scooter, a car, etc. The electric motor contains a shell (motor housing) 1, acting as a protective casing, and directly transmitting the rotation to the wheel. The shell is spoked to a wheel rim (not shown). The stator 2 of the electric motor is usually located inside the rotor 3. The stator 2 has two ring-shaped magnetic circuits 4, on each of which an even number of permanent magnets 5 with alternating polarity is fixed. Pairs of opposite magnets are separated by concentrators 6 (magnetic conductive plates having a size corresponding to the size of permanent magnets). All of the above elements are located with the same pitch, and in such a way that permanent magnets with the same polarity are adjacent to each hub on both sides. In the transverse direction, the polarity of the magnets of different magnetic circuits alternates, and opposite the concentrators of one magnetic circuit there are concentrators of another magnetic circuit. In this case, 6 magnets of different polarity and 6 concentrators are installed on each of the magnetic cores.
При необходимости концентраторы 6 могут быть изготовлены единой деталью вместе со статором 2 (Фиг. 3), а постоянные магниты 5 устанавливаются в соответствующих промежутках между ними. На Фигуре 3 концентраторы 6 обозначены буквой «С», а магниты 5 соответствующей полярности «N» или «S». Такая конструкция позволяет уменьшить число технологических операций при изготовлении электродвигателя. If necessary, the concentrators 6 can be made as a single piece together with the stator 2 (Fig. 3), and the permanent magnets 5 are installed in the corresponding spaces between them. In Figure 3, the concentrators 6 are designated by the letter "C", and the magnets 5 of the corresponding polarity are "N" or "S". This design makes it possible to reduce the number of technological operations in the manufacture of an electric motor.
Ротор 3 отделен от статора воздушным промежутком и несет четное число одинаковых поперечных подковообразных электромагнитов 7. В данном случае восемь штук. Каждый электромагнит имеет по две катушки 8 с последовательно встречным направлением обмотки, при этом каждая из катушек электромагнитов расположена над одним из магнитопроводов. Электромагниты расположены попарно напротив друг друга и образуют четыре пары. На Фигурах начало обмотки первой катушки обозначено буквой "Н", конец обмотки второй катушки обозначен буквой "К". Во время работы электродвигателя катушки 8 электромагнитов 7, запитываются от источника постоянного тока (не показан) через распределительный коллектор 9 и токосъемники 10 (щетки). Распределительный коллектор 9 неподвижен относительно статора, а токосъемники 10 связаны с ротором и при его вращении перемещаются относительно токоведущих пластин (ламелей), отделенных друг от друга изолирующими промежутками. Распределительный коллектор 9 содержит одинаковое четное число чередующихся положительных ламелей 11, отрицательных ламелей 12 (соединенных с корпусом) и возвратных ламелей 13 (имеющих возможность соединения через выпрямитель, обычно диод, с источником тока). Возвратные ламели 13 еще называют паузными. Плюс источника питания обычно подключается посредством провода, проходящий через наклонное отверстие в оси к положительным ламелям. Минус источника подключен к корпусу двигателя. От возвратных ламелей 13 распределителя через диоды по отдельному проводу 14 осуществляется возврат импульсов противоЭДС в источник тока. Число ламелей каждого типа равно числу концентраторов и составляет в данном случае шесть. Ламели располагаются по окружности коллектора 9 таким образом, что возвратные ламели 13 установлены с одинаковым шагом, а вокруг каждой из них располагается попеременно две ламели одинаковой полярности плюс 1 1 или минус 12 (Фиг. 1). The rotor 3 is separated from the stator by an air gap and carries an even number of identical transverse horseshoe-shaped electromagnets 7. In this case, eight pieces. Each electromagnet has two coils 8 with sequentially opposite direction of the winding, while each of the coils of the electromagnets is located above one of the magnetic cores. The electromagnets are arranged in pairs opposite each other and form four pairs. In the Figures, the start of the winding of the first coil is indicated by the letter "H", the end of the winding of the second coil is indicated by the letter "K". During operation of the electric motor, the coils 8 of the electromagnets 7 are powered from a direct current source (not shown) through the distribution manifold 9 and current collectors 10 (brushes). The distribution manifold 9 is stationary relative to the stator, and the current collectors 10 are connected to the rotor and, during its rotation, move relative to the current-carrying plates (lamellas), separated from each other by insulating gaps. The distribution manifold 9 contains the same even number of alternating positive lamellas 11, negative lamellae 12 (connected to the body) and return lamellas 13 (having the ability to connect through a rectifier, usually a diode, with a current source). Return lamellas 13 are also called pause. The plus of the power supply is usually connected by means of a wire going through an angled hole in the axle to the positive lamellas. The source minus is connected to the motor housing. From the return lamellas 13 of the distributor through the diodes through a separate wire 14, the back-EMF pulses are returned to the current source. The number of lamellas of each type is equal to the number of concentrators and in this case is six. The lamellas are located around the circumference of the collector 9 in such a way that the return lamellae 13 are installed with the same pitch, and around each of them are alternately two lamellae of the same polarity plus 1 1 or minus 12 (Fig. 1).
Двухзубцовые поперечные электромагниты 7 перемещаются от осевых линий концентраторов 6 к осевым линиям рядом закрепленных магнитов 5 в обесточенном состоянии на свободном притяжении (сектор F на Фиг. 1). Именно в эти моменты происходят“сбросы” импульсов противо-ЭДС в источник тока через диоды. В общей сложности, каждый электромагнит ротора, совершая один оборот вокруг индуктора, треть окружности проходит в качестве обесточенного маховика, усиленного свободным притяжением постоянных магнитов. Two-pronged transverse electromagnets 7 move from the center lines of the concentrators 6 to the center lines of a number of fixed magnets 5 in a de-energized state on free attraction (sector F in Fig. 1). It is at these moments that the counter-EMF pulses are “dumped” into the current source through the diodes. In total, each electromagnet of the rotor, making one revolution around the inductor, one third of the circle passes as a de-energized flywheel, reinforced by the free attraction of permanent magnets.
На Фиг. 4 изображена принципиальная электрическая схема электродвигателя. Две обмотки 8 каждого электромагнита 7 соединены последовательно-встречно. Концы обмоток двух диаметрально противоположных электромагнитов (К) замкнуты между собой. Начальные выводы (Н) обмоток всех восьми электромагнитов подводятся к токосъемникам 10, закрепленным напротив соответствующего электромагнита. Количество витков на сердечниках двухзубцовых электромагнитов определяются по коэффициенту трансформации, найденному опытным путем в процессе испытаний. Он равен 16 единицам (+/- 2 единицы). Например, для сердечника площадью поперечного сечения 4 см2 количество витков составляет 96 для каждой катушки. Предпочтительно к обмоткам каждого двухзубцового электромагнита параллельно подключать конденсатор 15. Обычно используются бумажные конденсаторы емкостью от 1 до 6 мкФ. Организованные таким образом резонансные контуры снижают ток потребления от источника питания и увеличивают крутящий момент электродвигателя. FIG. 4 shows a schematic diagram of an electric motor. Two windings 8 of each electromagnet 7 are connected in series-oppositely. The ends of the windings of two diametrically opposite electromagnets (K) are closed together. The initial conclusions (H) of the windings of all eight electromagnets are fed to the current collectors 10, fixed opposite the corresponding electromagnet. The number of turns on the cores of two-pronged electromagnets is determined by the transformation ratio found empirically during the tests. is he equals 16 units (+/- 2 units). For example, for a core with a cross-sectional area of 4 cm 2, the number of turns is 96 for each coil. It is preferable to connect a capacitor 15 in parallel to the windings of each two-pronged electromagnet. Usually, paper capacitors with a capacity of 1 to 6 μF are used. The resonant circuits organized in this way reduce the current consumption from the power source and increase the torque of the electric motor.
Электродвигатель, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, может включать несколько идентичных секций, каждая из которых аналогична, описанным выше устройствам. Количество таких секций зависит от мощности источника питания и требуемых параметров транспортного средства. An electric motor made in accordance with the present invention may include several identical sections, each of which is similar to the devices described above. The number of such sections depends on the power of the power source and the required parameters of the vehicle.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ EXAMPLE OF IMPLEMENTATION
Импульсный электродвигатель (мотор-генератор) для транспортных средств, изготовленный в соответствии с настоящим изобретением, показал уникальные эксплуатационные характеристики и высокую надежность конструкции. Базовая модель для испытаний содержала восемь двухзубцовых электромагнитов ротора и двенадцать постоянных магнитов статора на каждом магнитопроводе. Площадь поперечного сечения The impulse electric motor (motor generator) for vehicles manufactured in accordance with the present invention has shown unique performance and high structural reliability. The baseline test model contained eight double-prong rotor electromagnets and twelve stator permanent magnets on each magnetic circuit. Cross-sectional area
сердечника была равна 4 см и количество витков составляло 96 для каждой катушки. Напряжение питания электродвигателя равнялось 48 В. the core was 4 cm and the number of turns was 96 for each coil. The supply voltage of the electric motor was 48 V.
Сравнение параметров этой модели с импульсным электродвигателем, изготовленным по патенту RU 2172261 показало лучшую технологичность изготовления заявляемой модели (отсутствует необходимость в изготовлении сложных лекал для квадроэлектромагнитов, меньшую материалоемкость производства, проще производилась сборка и настройка электродвигателя и т.д.); при этом был достигнут более значительный крутящий момент при существенно более низких токах. Заявляемый электродвигатель показал более высокий КПД (на 6-8%) и большую экономичность. Comparison of the parameters of this model with a pulse electric motor manufactured according to the patent RU 2172261 showed the best manufacturability of the claimed model (there is no need to manufacture complex patterns for quadroelectromagnets, less material consumption, easier assembly and adjustment of the electric motor, etc.); more significant torque was achieved at significantly lower currents. The inventive electric motor showed a higher efficiency (by 6-8%) and greater efficiency.
Был также проведен сравнительный тест электродвигателя (мотор-генератора с магнитными концентраторами), изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, с серийным мотором для скутера компании ЕМСО модели Nova 2 kw RM3 (являющейся одной из ведущих моделей в своем классе). Сравнительные результаты испытаний представлены в Таблице 1. Табл. 1 A comparative test was also carried out of an electric motor (motor generator with magnetic hubs) manufactured in accordance with the present invention with a serial motor for an EMCO scooter model Nova 2 kw RM3 (which is one of the leading models in its class). Comparative test results are presented in Table 1. Tab. one
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
Таким образом, заявляемый электродвигатель обладает существенно улучшеными эксплуатационно-техническими характеристиками при сохранении относительной простоты конструкции и надежности. Thus, the inventive electric motor has significantly improved operational and technical characteristics while maintaining the relative simplicity of design and reliability.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Импульсный электродвигатель, содержащий статор с двумя кольцеобразными магнитопроводами, на которых расположены по окружности постоянные магниты с чередующуюся полярностью и магнитопроводные пластины (концентраторы), и внешний ротор, на котором закреплены электромагниты, соединенные через токосъемники с распределительным коллектором, отличающийся тем, что 1. A pulse electric motor containing a stator with two ring-shaped magnetic circuits, on which permanent magnets with alternating polarity and magnetic conductive plates (concentrators) are located around the circumference, and an external rotor, on which electromagnets are fixed, connected through current collectors to a distribution collector, characterized in that
каждый магнитопровод содержит одинаковое четное число постоянных магнитов каждой полярности и концентраторов, установленные все с одинаковым шагом, причем две пары постоянных магнитов разной полярности разделены одним концентратором таким образом, что к концентратору с обеих сторон прилегают одноименные постоянные магниты, each magnetic circuit contains the same even number of permanent magnets of each polarity and concentrators, all installed with the same pitch, and two pairs of permanent magnets of different polarities are separated by one concentrator in such a way that the same permanent magnets adjoin the concentrator on both sides,
в поперечном направлении полярность магнитов разных магнитопроводов чередуется, а напротив концентраторов одного магнитопровода лежат концентраторы другого магнитопровода; in the transverse direction, the polarity of the magnets of different magnetic circuits alternates, and opposite the concentrators of one magnetic circuit there are concentrators of another magnetic circuit;
электромагниты являются поперечными подковообразными, расположены напротив друг друга и имеют по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, при этом каждая из катушек электромагнитов расположена над одним из магнитопроводов; распределительный коллектор содержит одинаковое четное число чередующихся положительных, отрицательных ламелей и возвратных ламелей, которые имеют возможность соединения через выпрямитель с источником тока, число ламелей каждого типа равно числу концентраторов. electromagnets are transverse horseshoe-shaped, located opposite each other and have two coils with sequentially opposite direction of the winding, with each of the coils of the electromagnets located above one of the magnetic circuits; The distribution manifold contains the same even number of alternating positive, negative lamellas and return lamellas, which can be connected through a rectifier to a current source, the number of lamellas of each type is equal to the number of concentrators.
2, Импульсный электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что количество электромагнитов равно 8, а количество постоянных магнитов каждой полярности и концентраторов равно 6. 2, The pulse motor according to claim 1, characterized in that the number of electromagnets is 8, and the number of permanent magnets of each polarity and concentrators is 6.
9 nine
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2020/000313 2019-07-02 2020-06-27 Motor-generator with magnetic concentrators WO2021002775A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120501 2019-07-02
RU2019120501A RU2708635C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Motor-generator with magnetic concentrators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021002775A1 true WO2021002775A1 (en) 2021-01-07

Family

ID=68836716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000313 WO2021002775A1 (en) 2019-07-02 2020-06-27 Motor-generator with magnetic concentrators

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2708635C1 (en)
WO (1) WO2021002775A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103360360A (en) * 2012-04-10 2013-10-23 肖竹平 Method for preparing (+)-gallocatechin on basis of dihydromyricetin

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759797C1 (en) * 2021-03-16 2021-11-18 Общество с ограниченной ответственностью "Дорнадзор" Motor-generator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172261C1 (en) * 2001-05-18 2001-08-20 Открытое акционерное общество "Инновации и Технологии" Impulse motor for vehicle (design versions)
US6617746B1 (en) * 2001-10-01 2003-09-09 Wavecrest Laboratories, Llc Rotary electric motor having axially aligned stator poles and/or rotor poles
RU83372U1 (en) * 2009-02-16 2009-05-27 Андрей Иванович Дзиговский PULSE-INERENT MOTOR

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1725780A3 (en) * 1989-09-01 1992-04-07 В. В. Ш кон дин Motor-wheel
WO1993008999A1 (en) * 1991-10-30 1993-05-13 Shkondin Vasily V Motor-wheel
RU2285997C1 (en) * 2005-04-11 2006-10-20 Василий Васильевич Шкондин Pulsed inertial motor
RU96294U1 (en) * 2009-10-23 2010-07-20 Василий Васильевич Шкондин ASYMMETRIC PULSE MOTOR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172261C1 (en) * 2001-05-18 2001-08-20 Открытое акционерное общество "Инновации и Технологии" Impulse motor for vehicle (design versions)
US6617746B1 (en) * 2001-10-01 2003-09-09 Wavecrest Laboratories, Llc Rotary electric motor having axially aligned stator poles and/or rotor poles
RU83372U1 (en) * 2009-02-16 2009-05-27 Андрей Иванович Дзиговский PULSE-INERENT MOTOR

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103360360A (en) * 2012-04-10 2013-10-23 肖竹平 Method for preparing (+)-gallocatechin on basis of dihydromyricetin

Also Published As

Publication number Publication date
RU2708635C1 (en) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1725780A3 (en) Motor-wheel
US6664692B1 (en) Electrical machine
RU2290328C1 (en) All-wheel-drive vehicle
US6777851B2 (en) Generator having axially aligned stator poles and/or rotor poles
US7285889B2 (en) Pulsed-inertial electric motor
US20090021099A1 (en) Pulsed Inertial Electric Motor
WO2021002775A1 (en) Motor-generator with magnetic concentrators
WO2019053675A2 (en) Regenerative braking arrangement for electrical vehicles
RU2303536C2 (en) Electric motor
US7576507B2 (en) Motor battery systems
RU2285997C1 (en) Pulsed inertial motor
CN110492708B (en) Laminated vernier motor
CN104505961B (en) A kind of outer rotor dynamotor
RU2800228C1 (en) Low-voltage quantum electric motor
WO2015173734A1 (en) Radial flux permanent magnet machine
CN110417223A (en) A kind of magneto magnetic regulation mechanism and its adjustable magnetic method
WO2019233733A1 (en) Rotor, electric machine and vehicle
RU2340994C1 (en) Induction motor (versions)
RU98122496A (en) MOTOR WHEEL
CN101005230A (en) Multipole internal rotor permanent magnet generator
US20210265895A1 (en) GRAYSON RANGE EXTENDER (GRE): Wheel-based frictionless generator type range extender and recharger for electric vehicles
RU96294U1 (en) ASYMMETRIC PULSE MOTOR
CN107465322B (en) Range extender of electric vehicle grid shape rotor electric machine
RU2172261C1 (en) Impulse motor for vehicle (design versions)
CN205389163U (en) Friendship, direct current dual -purpose motor

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: 20835318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 24/05/2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20835318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1