Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2499343C1 - Synchronous electric motor - Google Patents

Synchronous electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2499343C1
RU2499343C1 RU2012115096/07A RU2012115096A RU2499343C1 RU 2499343 C1 RU2499343 C1 RU 2499343C1 RU 2012115096/07 A RU2012115096/07 A RU 2012115096/07A RU 2012115096 A RU2012115096 A RU 2012115096A RU 2499343 C1 RU2499343 C1 RU 2499343C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
teeth
rotor
electric motor
magnetic
Prior art date
Application number
RU2012115096/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012115096A (en
Inventor
Анатолий Юрьевич Афанасьев
Николай Владимирович Давыдов
Сергей Валентинович Кривошеев
Максим Юрьевич Завгороднев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
Priority to RU2012115096/07A priority Critical patent/RU2499343C1/en
Publication of RU2012115096A publication Critical patent/RU2012115096A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499343C1 publication Critical patent/RU2499343C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: synchronous electric motor comprises a magnetic conductor of a stator (2) with teeth (3), made of laminated electric steel and resting against a body (1) and has a three-phase winding (4). The rotor (5) is made in the form of a hollow cylinder and comprises ferromagnetic teeth. With the help of the non-magnetic disc (9) the rotor is fixed on the shaft (8). The inner magnetic conductor (7) of the stator (2) is made in the form of a hollow cylinder from laminated electric steel, which is fixed on the body (1) with the help of a non-magnetic bushing (10) and has radially magnetised permanent magnets (6) on the outer surface, which are arranged opposite to the teeth (3) of the stator (2) and having alternating polarity. Due to design of the rotor (5) in the form of a hollow cylinder and introduction of an additional magnetic conductor (7) of the stator with permanent magnets (6), located to the teeth (3) of the stator.
EFFECT: improved energy indices of a synchronous electric motor and its dynamic characteristics.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах.The invention relates to electrical engineering, namely to synchronous motors with a jet rotor, and can be applied in electromechanical systems.

Известен синхронный электродвигатель, имеющий шихтованный магнитопровод статора с многофазной обмоткой и реактивный ферромагнитный ротор. Обмотка статора получает питание от инвертора частоты, вырабатывающего систему напряжений согласно требуемой скорости вращения (Г.Б. Онищенко «Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений». 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 288 с.) - [1].A synchronous electric motor is known having a lined stator magnetic circuit with a multiphase winding and a reactive ferromagnetic rotor. The stator winding is powered by a frequency inverter that generates a voltage system according to the required rotation speed (GB Onishchenko “Electric drive: a textbook for students of higher educational institutions.” 2nd ed., Erased. - M .: Publishing Center "Academy", 2008. - 288 p.) - [1].

Его недостатком является сложность схемы питания и большой момент инерции ротора.Its disadvantage is the complexity of the power circuit and the large moment of inertia of the rotor.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по конструкции и достигаемому эффекту является синхронный индукторный электродвигатель, имеющий шихтованный магнитопровод статора с многофазной обмоткой и реактивный ферромагнитный ротор с явно выраженными полюсами (Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». - Иванове, 2008. - 298 с.) - [2].The closest to the claimed technical solution for the design and the achieved effect is a synchronous inductor motor having a lined stator magnetic circuit with a multiphase winding and a reactive ferromagnetic rotor with pronounced poles (A.B. Vinogradov, Vector control of AC electric drives / Ivanovo State Power Engineering University named after V.I. Lenin. ”- Ivanov, 2008. - 298 p.) - [2].

Его недостатком являются низкие энергетические показатели, связанные с тем, что единственным источником магнитного поля является обмотка, в которой выделяется мощность электрических потерь.Its disadvantage is the low energy performance due to the fact that the only source of magnetic field is a winding in which the power of electrical losses is released.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении энергетических показателей синхронного электродвигателя и его динамических характеристик.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the energy performance of a synchronous electric motor and its dynamic characteristics.

Технический результат достигается тем, что в синхронный электродвигатель, содержащий статор с шихтованным зубчатым магнитопроводом и многофазной обмоткой, реактивный ферромагнитный ротор с явно выраженными зубцами, введен внутренний магнитопровод статора с постоянными магнитами, расположенными напротив зубцов статора и имеющими чередующуюся полярность, а ротор выполнен в виде полого цилиндра с чередующимися ферромагнитными зубцами и немагнитными элементами.The technical result is achieved in that a synchronous electric motor containing a stator with a lined gear magnetic circuit and a multiphase winding, a reactive ferromagnetic rotor with pronounced teeth, introduces an internal stator magnetic circuit with permanent magnets located opposite the stator teeth and having alternating polarity, and the rotor is made in the form hollow cylinder with alternating ferromagnetic teeth and non-magnetic elements.

Сущность технического решения поясняется чертежами, гдеThe essence of the technical solution is illustrated by drawings, where

Фиг.1 - поперечное сечение электродвигателя;Figure 1 is a cross section of an electric motor;

Фиг.2 - продольное сечение электродвигателя;Figure 2 is a longitudinal section of an electric motor;

Фиг.3 - графики магнитной индукции в рабочем зазоре.Figure 3 - graphs of magnetic induction in the working gap.

На фиг.1-2 обозначено:Figure 1-2 indicated:

1 - корпус;1 - housing;

2 - магнитопровод статора;2 - stator magnetic circuit;

3 - зубцы статора;3 - stator teeth;

4 - обмотка статора;4 - stator winding;

5 - ротор с зубцами;5 - a rotor with teeth;

6 - постоянные магниты;6 - permanent magnets;

7 - внутренний магнитопровод статора;7 - the internal magnetic circuit of the stator;

8 - вал;8 - shaft;

9 - немагнитный диск;9 - non-magnetic disk;

10 - немагнитная втулка.10 - non-magnetic sleeve.

Магнитопровод статора 2 с зубцами 3 выполнен из шихтованной электротехнической стали. Он закреплен на корпусе 1 и имеет трехфазную обмотку 4.The magnetic circuit of the stator 2 with teeth 3 is made of burnt electrical steel. It is mounted on the housing 1 and has a three-phase winding 4.

Ротор 5 выполнен в виде полого цилиндра и имеет ферромагнитные зубцы. С помощью немагнитного диска 9 ротор закреплен на валу 8. Внутренний магнитопровод 7 выполнен в виде полого цилиндра из шихтованной электротехнической стали. Он закреплен на корпусе 1 с помощью немагнитной втулки 10 и имеет на наружной поверхности постоянные магниты 6, намагниченные радиально и имеющие чередующуюся полярность.The rotor 5 is made in the form of a hollow cylinder and has ferromagnetic teeth. Using a non-magnetic disk 9, the rotor is mounted on the shaft 8. The inner magnetic circuit 7 is made in the form of a hollow cylinder of burdened electrical steel. It is mounted on the housing 1 using a non-magnetic sleeve 10 and has on the outer surface permanent magnets 6 magnetized radially and having alternating polarity.

Фазы обмотки статора A, B и C соединены в звезду без нейтрального провода и питаются от источника постоянного напряжения через импульсный полупроводниковый инвертор, выполненный по мостовой схеме с шестью силовыми ключами.The phases of the stator windings A, B and C are connected to a star without a neutral wire and are powered from a constant voltage source through a pulsed semiconductor inverter made according to a bridge circuit with six power switches.

Синхронный электродвигатель работает следующим образом.Synchronous motor operates as follows.

На фиг.1 показано положение ротора, когда к зажиму фазы A подведено напряжение U, а зажимы фаз B и C подключены к нулевому потенциалу. Через фазу A течет ток, в два раза превышающий токи фаз B и C. При этом фаза A оказывается включенной согласно с постоянным магнитом напротив нее, т.е. их магнитные потоки складываются. В то же время токи фаз B и C, создают магнитные потоки, направленные против потоков соответствующих постоянных магнитов. Они ослабляют друг друга. Поэтому ротор занимает положение, при котором его зубцы замыкают большие магнитные потоки фазы A.Figure 1 shows the position of the rotor when voltage U is applied to the phase A terminal and phase B and C terminals are connected to zero potential. A current flows through phase A, twice the currents of phases B and C. In this case, phase A turns on according to the permanent magnet opposite it, i.e. their magnetic fluxes add up. At the same time, the currents of phases B and C create magnetic fluxes directed against the fluxes of the corresponding permanent magnets. They weaken each other. Therefore, the rotor occupies a position in which its teeth close the large magnetic fluxes of phase A.

Через треть периода напряжение U подводится к зажиму фазы B, а зажимы фаз A и C подключены к нулевому потенциалу. Через фазу B течет ток, в два раза превышающий токи фаз A и C. При этом фаза B оказывается включенной согласно с постоянным магнитом напротив нее, т.е. их магнитные потоки складываются. В то же время токи фаз A и C создают магнитные потоки, направленные против потоков соответствующих постоянных магнитов. Они ослабляют друг друга. Поэтому ротор поворачивается в положение, при котором его зубцы замыкают большие магнитные потоки фазы B, и т.д.After a third of the period, the voltage U is applied to the terminal of phase B, and the terminals of phases A and C are connected to zero potential. A current flows through phase B, twice the currents of phases A and C. In this case, phase B turns on according to the permanent magnet opposite it, i.e. their magnetic fluxes add up. At the same time, the currents of phases A and C create magnetic fluxes directed against the fluxes of the corresponding permanent magnets. They weaken each other. Therefore, the rotor rotates to a position in which its teeth close the large magnetic fluxes of phase B, etc.

Для рассмотрения эффективности применения постоянных магнитов примем, что постоянный магнит создает магнитодвижущую силу Fм=700 А, фаза A имеет МДС FА=1000 А, а фазы B и C - МДС FВ=FС=500 А.To consider the effectiveness of the use of permanent magnets, we assume that the permanent magnet creates a magnetomotive force F m = 700 A, phase A has MDS F A = 1000 A, and phases B and C have MDS F B = F C = 500 A.

В зазорах на оси фазы A действует МДСIn the gaps on the axis of the phase A, the MDS

FАΣ=FА+Fм=1700 А.F = F A + F m = 1700 A.

В зазорах на осях фаз B, C действуют МДСIn the gaps on the axes of phases B, C, MDS

FВΣ=FВ+Fм=200 А;F = F B + F m = 200 A;

FСΣ=FС+Fм=200 A.F = F C + F m = 200 A.

Электромагнитный момент определяется формулойThe electromagnetic moment is determined by the formula

М = F А Σ 2 2 d Λ А d α + F В Σ 2 2 d Λ В d α + F С Σ 2 2 d Λ С d α

Figure 00000001
, M = F BUT Σ 2 2 d Λ BUT d α + F AT Σ 2 2 d Λ AT d α + F FROM Σ 2 2 d Λ FROM d α
Figure 00000001
,

где ΛА, ΛВ, ΛС - магнитные проводимости по соответствующим осям.where Λ A , Λ B , Λ C are the magnetic conductivities along the corresponding axes.

Квадраты МДС имеют значения:MDS squares have the meanings:

F А Σ 2 = 2.890.000  А 2

Figure 00000002
; F В Σ 2 = 40.000  А 2
Figure 00000003
; F С Σ 2 = 40.000  А 2
Figure 00000004
. F BUT Σ 2 = 2.890.000 BUT 2
Figure 00000002
; F AT Σ 2 = 40,000 BUT 2
Figure 00000003
; F FROM Σ 2 = 40,000 BUT 2
Figure 00000004
.

В предположении, что зубцы фаз В и С действуют в обратном направлении, получаем:Assuming that the teeth of phases B and C act in the opposite direction, we get:

F А Σ 2 F В Σ 2 F С Σ 2 = 2.810.000  А 2

Figure 00000005
. F BUT Σ 2 - F AT Σ 2 - F FROM Σ 2 = 2.810.000 BUT 2
Figure 00000005
.

Для индукторного двигателя без постоянных магнитов, с той же обмоткой на статоре и мощностью потерь в ней имеем:For an induction motor without permanent magnets, with the same winding on the stator and the power loss in it, we have:

F А Σ 2 = 1.500.000  А 2

Figure 00000006
; F В Σ 2 = 0  А 2
Figure 00000007
; F С Σ 2 = 0  А 2
Figure 00000008
. F BUT Σ 2 = 1.500.000 BUT 2
Figure 00000006
; F AT Σ 2 = 0 BUT 2
Figure 00000007
; F FROM Σ 2 = 0 BUT 2
Figure 00000008
.

Отношение моментов составляет 1,873, т.е. введение постоянных магнитов увеличило момент на 87,3%.The ratio of moments is 1,873, i.e. the introduction of permanent magnets increased the moment by 87.3%.

На фиг.3 показаны графики МДС, созданной постоянными магнитами (фиг.3, а), обмоткой статора (фиг.3, б) и результирующей МДС (фиг.3, в).In Fig.3 shows graphs of MDS created by permanent magnets (Fig.3, a), the stator winding (Fig.3, b) and the resulting MDS (Fig.3, c).

Ротор представляет собой тонкостенный полый цилиндр с ферромагнитными зубцами и имеет малый момент инерции. Поэтому электродвигатель допускает большие угловые ускорения.The rotor is a thin-walled hollow cylinder with ferromagnetic teeth and has a small moment of inertia. Therefore, the electric motor allows large angular accelerations.

Благодаря введению внутреннего магнитопровода статора с постоянными магнитами, расположенными напротив зубцов статора и имеющими чередующуюся полярность, получен синхронный электродвигатель с повышенными энергетическими показателями и динамическими характеристиками.Thanks to the introduction of an internal stator magnetic circuit with permanent magnets located opposite the stator teeth and having alternating polarity, a synchronous motor with improved energy performance and dynamic characteristics is obtained.

Claims (1)

Синхронный электродвигатель, содержащий статор с шихтованным зубчатым магнитопроводом и многофазной обмоткой, реактивный ферромагнитный ротор с явно выраженными зубцами, отличающийся тем, что введен внутренний магнитопровод статора с постоянными магнитами, расположенными напротив зубцов статора и имеющими чередующуюся полярность, а ротор выполнен в виде полого цилиндра с чередующимися ферромагнитными зубцами и немагнитными элементами. A synchronous electric motor containing a stator with a lined gear magnetic circuit and a multiphase winding, a reactive ferromagnetic rotor with pronounced teeth, characterized in that an internal stator magnetic circuit with permanent magnets located opposite the stator teeth and having alternating polarity is inserted, and the rotor is made in the form of a hollow cylinder with alternating ferromagnetic teeth and non-magnetic elements.
RU2012115096/07A 2012-04-16 2012-04-16 Synchronous electric motor RU2499343C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115096/07A RU2499343C1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Synchronous electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115096/07A RU2499343C1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Synchronous electric motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012115096A RU2012115096A (en) 2013-10-27
RU2499343C1 true RU2499343C1 (en) 2013-11-20

Family

ID=49446193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012115096/07A RU2499343C1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Synchronous electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499343C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660094C1 (en) * 2015-05-15 2018-07-04 Кидо ИКЕДА Dynamotor with built-in speed converter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3729642A (en) * 1970-02-20 1973-04-24 E Esters Plural stator dynamoelectric machine
EP0463168A1 (en) * 1989-09-01 1992-01-02 Motor Wheel Overseas Limited Motor-wheel for a vehicle
RU2129965C1 (en) * 1998-07-13 1999-05-10 Шкондин Василий Васильевич Driving device
RU2248657C1 (en) * 2003-09-04 2005-03-20 Ультра Мотор Компани Лимитед Electric motor
RU2375807C1 (en) * 2008-11-10 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" Alternating current electronic motor with constant magnets
RU95195U1 (en) * 2008-08-11 2010-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" (ФГУП "ПО "УОМЗ") NON-CONTACT MAGNETIC ROTOR MOTOR

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3729642A (en) * 1970-02-20 1973-04-24 E Esters Plural stator dynamoelectric machine
EP0463168A1 (en) * 1989-09-01 1992-01-02 Motor Wheel Overseas Limited Motor-wheel for a vehicle
RU2129965C1 (en) * 1998-07-13 1999-05-10 Шкондин Василий Васильевич Driving device
RU2248657C1 (en) * 2003-09-04 2005-03-20 Ультра Мотор Компани Лимитед Electric motor
RU95195U1 (en) * 2008-08-11 2010-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" (ФГУП "ПО "УОМЗ") NON-CONTACT MAGNETIC ROTOR MOTOR
RU2375807C1 (en) * 2008-11-10 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" Alternating current electronic motor with constant magnets

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660094C1 (en) * 2015-05-15 2018-07-04 Кидо ИКЕДА Dynamotor with built-in speed converter
US10468941B2 (en) 2015-05-15 2019-11-05 Kydo IKEDA Dynamo/motor with built-in speed converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012115096A (en) 2013-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220190656A1 (en) Control system for an electric motor/generator
US20200007016A1 (en) Brushless electric motor/generator
EP2528207A1 (en) Brushless electric machine
RU2499343C1 (en) Synchronous electric motor
RU2407135C2 (en) Contactless reducer electromagnetic machine
RU2311715C1 (en) Synchronous electrical machine
RU2579443C2 (en) Uzyakov(s coaxial magnetic reducing multiplier
CN111064337A (en) Direct current motor
RU2507667C2 (en) Magnetic generator
RU2412519C1 (en) Reluctance machine
RU2538774C1 (en) Motor wheel for drive of vehicles
RU2366063C1 (en) Magnetoelectric machine
RU2414793C1 (en) Non-contact modular magnetoelectric machine
RU2478250C1 (en) Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
RU2477917C1 (en) Electric reducer machine with polar gear inducer
RU2444110C2 (en) Electromagnetic machine with two-stage excitation
RU2716489C2 (en) Electromechanical converter
RU2422971C1 (en) Inductor machine
RU2414791C1 (en) Modular electrical machine
WO2009051515A1 (en) Synchronous electrical machine
RU2609524C1 (en) Multiphase motor-generator with magnetic rotor
RU2513986C1 (en) Single-phase generator with annular armature winding
RU2414794C1 (en) Non-contact modular synchronous magnetoelectric machine
RU2802788C1 (en) Two-phase synchronous switched reluctance electric machine
RU2437203C1 (en) Non-contact reduction magnetoelectric machine with axial excitation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140417