RU2696853C2

RU2696853C2 - Electric motor

Info

Publication number: RU2696853C2
Application number: RU2016132908A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Никифоров; Вадим Валерьевич Щербаков
Original assignee: Рябых Виктор Владимирович
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2019-08-07
Also published as: CN109690924A; WO2018030917A3; RU2016132908A; WO2018030917A2

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical energy conversion equipment – to electric motors and can be used for operation in vehicle motor-wheel drive as electric motor for bicycle. Electric motor comprises stator and rotor installed relative to each other with possibility of relative rotation. Surface of stator with poles faces rotor. On stator poles there installed are coils providing rotary movement of rotor at their serial switching. Coils are made from aluminum wire with a ceramic insulating coating.

EFFECT: result is increased operating torque and power per unit motor weight unit, increased ability to withstand overload by electric current, extended operating temperature range, increased service life, self-recovery of insulation at mechanical damage, prevention of burning out of windings and failure of electric motor, there are no toxic emissions during operation and in process of failure of electric motor.

19 cl, 5 dwg

Description

Техническое решение относится к технике преобразования электрической энергии - к электродвигателям, в частности, предназначенным для различных колесных транспортных средств, и может быть использовано, например, для работы в приводе мотор-колеса автомобиля, в качестве электромотора для велосипеда.The technical solution relates to techniques for converting electrical energy - to electric motors, in particular, designed for various wheeled vehicles, and can be used, for example, to work in the motor-wheel drive of a car, as an electric motor for a bicycle.

Известен электродвигатель (описание к патенту США №8633628 на изобретение, МПК: 8 Н02К 21/00), содержащий статор с полюсами, катушки, установленные на полюса статора, магнит, установленный между полюсами статора, ротор, выполненный в центральной части статора с возможностью совершения вращательного движения, при этом магнит установлен между полюсами статора, на которых установлены катушки, в статоре выполнены полюса, в которых в радиальном направлении в центральной части со стороны ротора сформирована щель, а с другой стороны выполнена выемка с установленным в ней магнитом, глубина щели и глубина выемки, в которой целиком расположен магнит, определена расстоянием между щелью и магнитом, равным t, выбранным из условия 0≤t≤T/2, где Т - размер магнита в радиальном направлении, совпадающий с глубиной выемки.A known electric motor (description of US patent No. 8633628 for the invention, IPC: 8 Н02К 21/00) containing a stator with poles, coils mounted on the stator poles, a magnet installed between the stator poles, a rotor made in the Central part of the stator with the possibility of making rotational movement, while the magnet is installed between the stator poles on which the coils are mounted, the stator has poles in which a gap is formed in the radial direction in the central part from the rotor side, and a recess is made on the other hand with the magnet inserted in it, the depth of the gap and the depth of the recess in which the magnet is entirely located, is determined by the distance between the gap and the magnet equal to t selected from the condition 0≤t≤T / 2, where T is the size of the magnet in the radial direction, which coincides with the depth notches.

Известен электродвигатель (описание к патенту США №8736128 на изобретение, МПК: 8 Н02К 1/00, 8 H01F 13/00, 8 Н02К 1/08, 8 Н02К 19/10), содержащий статор и ротор, установленные друг относительно друга с возможностью совершения относительного вращательного движения, ротор выполнен центральной секцией с поверхностью снабженной полюсами, статор - с поверхностью, снабженной полюсами, при этом поверхности статора и ротора, снабженные полюсами, обращены друг к другу, каждый полюс статора выполнен со средствами, обеспечивающими генерацию магнитного потока, и полюсным наконечником, которые необходимы для осуществления взаимодействия, при этом между каждым полюсным наконечником и каждым соответствующим полюсом ротора обеспечен зазор, ротор скомпонован с возможностью совершения вращательного движения внутри статора при последовательной коммутации средств, обеспечивающих генерацию магнитного потока, а также содержащий средства концентрирования магнитного поля, соединенные с торцевым краем, по крайней мере, одного полюсного наконечника с возможностью получения при коммутации средств, обеспечивающих генерацию магнитного потока, профиля магнитного поля, характеризующегося, по крайней мере, наличием одной области концентрированного магнитного потока, расположенной вблизи полюсного наконечника в зазоре, при этом средства концентрирования магнитного поля реализованы с возможностью обеспечения изгибания профиля магнитного поля относительно оси электродвигателя.A known electric motor (description of US patent No. 8736128 for the invention, IPC: 8 H02K 1/00, 8 H01F 13/00, 8 H02K 1/08, 8 HK 19/10), containing a stator and a rotor mounted relative to each other with the possibility the relative rotational movement, the rotor is made by the Central section with the surface provided with poles, the stator with the surface equipped with poles, while the surfaces of the stator and rotor equipped with poles are facing each other, each pole of the stator is made with means for generating magnetic flux, and the pole a tip, which are necessary for the implementation of the interaction, while a gap is provided between each pole tip and each corresponding pole of the rotor, the rotor is arranged to rotate inside the stator during serial switching of means providing magnetic flux generation, and also containing means for concentrating the magnetic field connected with the end edge of at least one pole piece with the possibility of receiving means when switching, I provide generation of magnetic flux, the magnetic field profile, characterized by at least one region of the presence of concentrated magnetic flux, located near the pole piece in the gap, wherein the magnetic field concentrating means are implemented to provide a bending profile of the magnetic field relative to the motor axis.

В качестве средств, обеспечивающих генерацию магнитного потока, использованы катушки статора.As means for generating magnetic flux, stator coils were used.

Техническое решение, принятое в качестве ближайшего аналога, - электродвигатель (описание к патенту США №8736136 на изобретение, МПК: 8 Н02К 1/00, 8 Н02К 1/08, 8 Н02К 1/24, 8 Н02К 19/06, 8 Н02К 37/02), содержащий статор и ротор, установленные друг относительно друга с возможностью совершения относительного вращательного движения, ротор, выполненный центральной секцией с поверхностью, снабженной полюсами, статор - с поверхностью, снабженной полюсами, при этом поверхности статора и ротора, снабженные полюсами, обращены друг к другу, на каждый полюс статора, характеризующийся наличием полюсного наконечника, установлена катушка, ротор расположен внутри статора с возможностью совершения вращательного движения при последовательной коммутации катушек статора, каждый полюсный наконечник снабжен пластиной (концентратором), имеющей пространственное модулированное поверхностное реактивное сопротивление, сконфигурированное с возможностью формирования, по крайней мере, одной области концентрированного магнитного потока, расположенной вблизи наконечника полюса, при коммутации установленной катушки соответствующего полюса статора.The technical solution adopted as the closest analogue is an electric motor (description of US patent No. 8736136 for the invention, IPC: 8 Н02К 1/00, 8 Н02К 1/08, 8 Н02К 1/24, 8 Н02К 19/06, 8 Н02К 37 / 02) containing a stator and a rotor mounted relative to each other with the possibility of performing relative rotational motion, a rotor made by the central section with a surface provided with poles, a stator with a surface equipped with poles, while the surfaces of the stator and rotor equipped with poles are facing to each other, to each pole of the stator, character which is equipped with a pole tip, a coil is installed, the rotor is located inside the stator with the possibility of rotational movement during sequential switching of the stator coils, each pole tip is equipped with a plate (hub) having a spatially modulated surface reactance configured to form at least one region concentrated magnetic flux located near the pole tip when switching an installed coil with corresponding stator pole.

В приведенных технических решениях недостаточно высоки достигаемые рабочие параметры - величина электрического тока катушек, рабочий момент на единицу массы электродвигателя, мощность на единицу массы электродвигателя, способность выдерживать перегрузки по электрическому току, срок эксплуатации. Кроме того, следует отметить довольно узкий интервал рабочих температур, проявление негативного влияния механических повреждений изоляции на работоспособность электродвигателя.In the given technical solutions, the achieved operating parameters are not high enough - the magnitude of the electric current of the coils, the operating moment per unit mass of the electric motor, the power per unit mass of the electric motor, the ability to withstand electric current overloads, and the service life. In addition, it should be noted a rather narrow range of operating temperatures, a manifestation of the negative impact of mechanical insulation damage on the performance of the electric motor.

Как правило, катушки статора выполняют на основе меди, используя медный провод, покрытый эмалевой изоляцией. Указанное традиционное изготовление катушек является причиной, препятствующей устранению перечисленных негативных особенностей, проявляющих при эксплуатации приведенных электродвигателей.Typically, stator coils are copper based using an enamel-coated copper wire. The specified traditional manufacture of coils is the reason that prevents the elimination of these negative features that are manifested in the operation of these motors.

Техническим результатом является:The technical result is:

- обеспечение протекания большей величины электрического тока;- ensuring the flow of a larger amount of electric current;

- увеличение рабочего момента на единицу массы электродвигателя;- increase in working moment per unit mass of the electric motor;

- увеличение мощности на единицу массы электродвигателя;- increase in power per unit mass of the electric motor;

- повышение способности выдерживать перегрузки по электрическому току;- increasing the ability to withstand overloads due to electric current;

- расширение интервала рабочих температур - от «минус» 60 до «плюс» 400°С;- expansion of the range of operating temperatures - from "minus" 60 to "plus" 400 ° C;

- повышение срока эксплуатации;- increase the term of operation;

- обеспечение самовосстановления изоляции при механическом повреждении;- ensuring self-healing of insulation during mechanical damage;

- предотвращение выгорания обмоток и выхода из строя электродвигателя;- prevention of burnout of windings and failure of the electric motor;

- отсутствие токсичных выделений при эксплуатации и при выходе из строя электродвигателя.- the absence of toxic emissions during operation and when the motor fails.

Технический результат достигается электродвигателем, содержащим статор и ротор, установленные друг относительно друга с возможностью совершения относительного вращательного движения, статор выполнен с поверхностью, снабженной полюсами, обращенной к ротору, на полюсах статора установлены катушки, обеспечивающие вращательное движение ротора при их последовательной коммутации, при этом катушки выполнены с использованием алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием.The technical result is achieved by an electric motor containing a stator and a rotor mounted relative to each other with the possibility of making relative rotational motion, the stator is made with a surface provided with poles facing the rotor, coils are installed on the poles of the stator, providing rotational movement of the rotor during their serial switching, while coils are made using aluminum wire with ceramic insulating coating.

В электродвигателе статор выполнен по отношению к ротору внешним, ротор выполнен с поверхностью, снабженной полюсами, статор поверхностью, снабженной полюсами, обращен к ротору - к поверхности ротора, снабженной полюсами, каждый из полюсов ротора выполнен одной и той же геометрической конфигурацией с расположением каждого полюса относительно ближайшего соседнего полюса на одном и том же расстоянии.In the electric motor, the stator is made with respect to the rotor external, the rotor is made with a surface provided with poles, the stator surface equipped with poles, faces the rotor - the surface of the rotor equipped with poles, each of the poles of the rotor is made in the same geometric configuration with the location of each pole relative to the nearest neighboring pole at the same distance.

В электродвигателе каждый из полюсов статора выполнен одной и той же геометрической конфигурацией с расположением каждого полюса относительно ближайшего соседнего полюса на одном и том же расстоянии.In the electric motor, each of the poles of the stator is made of the same geometric configuration with the location of each pole relative to the nearest neighboring pole at the same distance.

В электродвигателе ротор выполнен в виде полого прямого кругового цилиндра с радиусом направляющей, соответствующей внутренней цилиндрической поверхности, R₁ и радиусом направляющей, соответствующей внешней цилиндрической поверхности, к которой обращена поверхность статора, снабженная полюсами, R₂, с толщиной ротора равной разности R₂-R₁, при этом толщина ротора равна по величине расстоянию между параллельными плоскостями, в которых расположены внешняя и внутренняя поверхности каждой из боковых граней статора.In the electric motor, the rotor is made in the form of a hollow straight circular cylinder with a guide radius corresponding to the inner cylindrical surface, R ₁ and a guide radius corresponding to the outer cylindrical surface facing the stator surface, equipped with poles, R ₂ , with a rotor thickness equal to the difference R ₂ - R ₁ , while the thickness of the rotor is equal in magnitude to the distance between parallel planes in which the external and internal surfaces of each of the side faces of the stator are located.

В электродвигателе каждый из полюсов ротора выполнен геометрической конфигурацией, при которой две стороны полюса, лежащие вдоль оси вращения ротора, расположены в параллельных плоскостях, а третья сторона, соединяющая две указанные стороны, выполнена криволинейной, выпуклой, с радиусом кривизны изгиба R₃, соответствующим окружности с центром, расположенным на оси вращения ротора, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси вращения ротора.In the electric motor, each of the poles of the rotor is made in a geometric configuration in which two sides of the pole lying along the axis of rotation of the rotor are located in parallel planes, and the third side connecting the two indicated sides is made curved, convex, with a bending radius of curvature R ₃ corresponding to a circle with a center located on the axis of rotation of the rotor, with a plane of a circle perpendicular to the axis of rotation of the rotor.

В электродвигателе статор выполнен в виде полой прямой призмы с правильным многоугольником в основании с количеством сторон многоугольника и, соответственно, боковых граней, N, где N равно количеству полюсов статора, статор установлен соосно ротору, внешняя и внутренняя поверхности каждой из боковых граней расположены в параллельных плоскостях, расстояние между которыми равно разности R₄-R₅, где R₄ - расстояние в радиальном направлении от оси статора до прямой, лежащей в плоскости внешней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора, R₅ - расстояние в радиальном направлении от оси статора до прямой, лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора.In the electric motor, the stator is made in the form of a hollow straight prism with a regular polygon at the base with the number of sides of the polygon and, accordingly, the side faces, N, where N is equal to the number of stator poles, the stator is aligned with the rotor, the outer and inner surfaces of each of the side faces are parallel planes, the distance between which is equal to the difference R ₄ -R ₅ , where R ₄ is the distance in the radial direction from the axis of the stator to a straight line lying in the plane of the outer surface passing through the center of the side face, parallel to the stator axis, R ₅ is the distance in the radial direction from the axis of the stator to a straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator.

В электродвигателе каждый из полюсов статора выполнен геометрической конфигурацией, при которой две стороны полюса, лежащие вдоль оси статора, расположены в параллельных плоскостях, а третья сторона, соединяющая две указанные стороны, выполнена криволинейной, вогнутой, с радиусом кривизны изгиба R₆, соответствующим окружности с центром, расположенным на оси статора, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси статора.In the electric motor, each of the stator poles is made in a geometric configuration in which two sides of the pole lying along the stator axis are located in parallel planes, and the third side connecting the two indicated sides is made curved, concave, with a bending radius of curvature R ₆ corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator.

В электродвигателе на внутренней поверхности каждой из боковых граней статора, на прямой лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора, являющейся осью полюса, расположены полюса статора с возможностью выполнения симметрии полюса относительно плоскости, расположенной перпендикулярно к плоскости боковой грани и проходящей через указанную прямую.In the electric motor on the inner surface of each of the lateral faces of the stator, on a straight line lying in the plane of the inner surface, passing through the center of the lateral edge, parallel to the axis of the stator, which is the axis of the pole, the stator poles are located with the possibility of symmetry of the pole relative to the plane located perpendicular to the plane of the side face and passing through the specified line.

В электродвигателе в каждом из полюсов статора высота сторон полюса, лежащих вдоль оси статора, расположенных в параллельных плоскостях, равна высоте сторон, лежащих вдоль оси вращения ротора, расположенных в параллельных плоскостях, каждого из полюсов ротора.In an electric motor in each of the stator poles, the height of the sides of the pole lying along the axis of the stator located in parallel planes is equal to the height of the sides lying along the axis of rotation of the rotor located in parallel planes of each of the poles of the rotor.

В электродвигателе в каждом из полюсов статора расстояние между двумя сторонами полюса, лежащими вдоль оси статора, расположенными в параллельных плоскостях, задающее ширину полюса статора, выбрано исходя из выполнения отношения расстояния в каждом полюсе ротора между двумя сторонами полюса, лежащими вдоль оси вращения ротора, расположенными в параллельных плоскостях, задающего ширину полюса ротора, к расстоянию между двумя сторонами полюса статора, лежащими вдоль оси статора, расположенными в параллельных плоскостях, задающему ширину полюса статора, равного от 1,0 до 1,3, включая указанные значения.In an electric motor in each of the stator poles, the distance between the two sides of the pole lying along the stator axis, located in parallel planes, which sets the stator pole width, is selected based on the distance ratio in each rotor pole between the two sides of the pole lying along the rotor axis of rotation in parallel planes, specifying the width of the rotor pole, to the distance between two sides of the stator pole, lying along the stator axis, located in parallel planes, specifying the width at the stator pole, equal to from 1.0 to 1.3, including the indicated values.

В электродвигателе статор установлен соосно ротору с зазором между полюсами ротора и статора 500 мкм.In the electric motor, the stator is mounted coaxially with the rotor with a gap between the poles of the rotor and stator of 500 μm.

В электродвигателе количество полюсов статора - N равно восемнадцати или двенадцати.In an electric motor, the number of stator poles - N is eighteen or twelve.

В электродвигателе катушки, обеспечивающие вращательное движение ротора при их последовательной коммутации, образующие фазы, соединены «звездой», с возможностью выполнения электродвигателя шестифазным.In the electric motor, the coils that provide rotational movement of the rotor during their sequential switching, forming phases, are connected by a "star", with the possibility of making the motor six-phase.

В шестифазном электродвигателе использован статор с количеством полюсов кратным числу фаз и ротор, в котором количество полюсов равно количеству полюсов статора за вычетом частного чисел, из которых делимое равно количеству полюсов статора, а делитель - числу фаз.In a six-phase electric motor, a stator is used with the number of poles being a multiple of the number of phases and a rotor in which the number of poles is equal to the number of stator poles minus the quotient, of which the dividend is equal to the number of stator poles and the divider is the number of phases.

В электродвигателе катушки выполнены с использованием алюминиевого провода прямоугольного сечения с керамическим изоляционным покрытием, полученным микродуговым оксидированием, при этом на алюминиевом проводе сначала сформировано покрытие путем пропускания его через пару ванн, наполненных электролитом, с размещением в каждой ванне по электроду, между которыми подключен источник питания, а затем из провода со сформированным покрытием выполнена катушка.In the electric motor, the coils are made using a rectangular aluminum wire with a ceramic insulating coating obtained by microarc oxidation, while the coating is first formed on the aluminum wire by passing it through a pair of bathtubs filled with electrolyte, with an electrode placed in each bath, between which a power source is connected and then a coil is made of a wire with a formed coating.

В электродвигателе используемый в катушках провод прямоугольного сечения выполнен плоским с размером в поперечном сечении 4,5×1,3 мм², или выполнен в виде ленты фольги с размером в поперечном сечении 18×0,8 мм², или выполнен в виде пакета из четырех лент фольги с размером в поперечном сечении 18×0,2 мм².In the electric motor, the rectangular wire used in the coils is made flat with a cross-sectional size of 4.5 × 1.3 mm ² , or made in the form of a foil tape with a cross-sectional size of 18 × 0.8 mm ² , or made in the form of a package of four foil tapes with a cross-sectional size of 18 × 0.2 mm ² .

В электродвигателе покрытие сформировано толщиной, выбранной в диапазоне от 10 до 100 мкм, включая указанные значения интервала.In the electric motor, the coating is formed by a thickness selected in the range from 10 to 100 μm, including the indicated interval values.

В электродвигателе катушки выполнены с использованием алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием плоско спиральными, посредством намотки провода по спирали с плотным размещением каждого последующего витка на предыдущем витке, при этом длина первого витка выбрана с возможностью плотного охвата полюса статора при установке катушки на полюс, намотка выполнена до достижения суммарной толщины намотанных витков, обеспечивающей при установке катушек на полюсах статора максимальное заполнение ими пространства в пределах полюсного деления, при этом толщина намотанной плоско спиральной катушки в направлении перпендикулярном плоскости расположения витков равна высоте полюса статора, определяемой разностью R₅-R₆, где R₅ - расстояние в радиальном направлении от оси статора до прямой, лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора, R₆ - радиус кривизны изгиба выполненной криволинейной - вогнутой - третьей стороны, соединяющей две стороны полюса, лежащие вдоль оси статора, расположенные в параллельных плоскостях, соответствующий окружности с центром, расположенным на оси статора, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси статора.In the electric motor, the coils are made using aluminum wire with a ceramic insulating coating flat spiral, by winding the wire in a spiral with a tight placement of each subsequent turn on the previous turn, while the length of the first turn is selected with the possibility of tight coverage of the stator pole when installing the coil on the pole, the winding is made until the total thickness of the wound turns is achieved, which ensures that when installing the coils on the poles of the stator, they will fill up the space within division, the thickness of the wound flat spiral coil in the direction perpendicular to the plane of the arrangement of turns is equal to the height of the stator pole, determined by the difference R ₅ -R ₆ , where R ₅ is the distance in the radial direction from the axis of the stator to a straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of a side face parallel to the stator axis, R ₆ - radius of curvature of the bend performed curved - concave - third side connecting the two sides of the poles, lying along the axis of the stator, disposed in parallel loskostyah corresponding circle with a center located on the axis of the stator, with the circumference plane perpendicular to the axis of the stator.

В электродвигателе при использовании в катушках провода прямоугольного сечения, выполненного плоским, с размером в поперечном сечении 4,5×1,3 мм², катушка выполнена намоткой четырех проводов по спирали с плотным размещением каждого последующего витка на предыдущем витке, при этом длина первого витка выбрана с возможностью плотного охвата полюса статора при установке катушки на полюс, намотка выполнена до достижения суммарной толщины намотанных витков, обеспечивающей при установке катушек на полюсах статора максимальное заполнение ими пространства в пределах полюсного деления, при этом толщина намотанной плоско спиральной катушки в направлении перпендикулярном плоскости расположения витков равна высоте полюса статора, определяемой разностью R₅-R₆, где R₅ - расстояние в радиальном направлении от оси статора до прямой, лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора, R₆ - радиус кривизны изгиба выполненной криволинейной - вогнутой - третьей стороны, соединяющей две стороны полюса, лежащие вдоль оси статора, расположенные в параллельных плоскостях, соответствующий окружности с центром, расположенным на оси статора, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси статора, при этом перед намоткой первого витка провода сложены в пары с примыканием меньших сторон плотно друг к другу с шириной каждой пары проводов, равной удвоенной величине большей стороны провода в сечении, и в отношении каждой пары сложенных с примыканием друг к другу проводов выполнено дважды отгибание, во-первых, в сторону от продольного направления расположения проводов, во-вторых, в сторону продольного направления с расположением концов каждой пары сложенных с примыканием друг к другу проводов по разные стороны относительно области отгибаний, со смещением сложенных с примыканием друг к другу проводов каждой пары после отгибаний на ширину, равную удвоенной величине большей стороны провода в сечении, областями отгибаний пары сложенных с примыканием друг к другу проводов наложены друг на друга, образуя перекрещивание, а намотка выполнена в отношении каждой пары сложенных с примыканием друг к другу проводов с обоих концов, причем при намотке сложенные с примыканием друг к другу провода намотаны совместно, единым целым, намотка реализована в отношении концов одной и той же пары сложенных с примыканием друг к другу проводов навстречу друг другу с расположением каждого последующего витка сложенных с примыканием друг к другу проводов одной пары на витке сложенных с примыканием друг к другу проводов другой пары, по достижению требуемой толщины намотанных витков выполнено последовательное соединение намотанных проводов в единый провод, концы которого выведены для формирования фазы.In an electric motor, when used in coils of rectangular wire made flat with a cross-sectional size of 4.5 × 1.3 mm ² , the coil is made by winding four wires in a spiral with a tight placement of each subsequent turn on the previous turn, while the length of the first turn selected with the possibility of tight coverage of the stator pole when installing the coil on the pole, winding is performed until the total thickness of the wound turns is achieved, which ensures maximum filling with coils on the stator poles space within the pole division, while the thickness of the wound flat spiral coil in the direction perpendicular to the plane of the arrangement of turns is equal to the height of the stator pole, determined by the difference R ₅ -R ₆ , where R ₅ is the distance in the radial direction from the axis of the stator to the straight line lying in the inner plane surface passing through the center of a side face parallel to the stator axis, R ₆ - radius of curvature of the bend performed curved - concave - third side connecting the two sides of the poles, lying along the stator axis disintegrations laid in parallel planes, corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator, while before winding the first turn of the wire are folded in pairs with adjacent smaller sides tightly to each other with a width of each pair of wires equal to twice of the larger side of the wire in cross section, and for each pair of wires folded adjacent to each other, double bending is performed, firstly, away from the longitudinal direction of the location of the wires, secondly , in the direction of the longitudinal direction with the location of the ends of each pair of wires folded with adjacency to each other on opposite sides with respect to the bending area, with the offset of the wires of each pair folded with adjacency to each other after bending by a width equal to twice the larger side of the wire in the section, by regions the bends of a pair of wires folded with adjoining to each other are superimposed, forming a crossing, and winding is performed with respect to each pair of wires folded with adjoining to each other with wallpaper x of the ends, moreover, when winding, the wires folded with adjoining to each other are wound together as a single unit, the winding is implemented with respect to the ends of the same pair of wires folded with adjoining to each other towards each other with the location of each subsequent turn folded adjacent to each other the wires of one pair on a turn of the wires of the other pair folded with adjoining to each other, upon reaching the required thickness of the wound turns, the wound wires are connected in series to a single wire, the ends of which derived for formation phase.

Сущность технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.The essence of the technical solution is illustrated by the following description and the accompanying figures.

На Фиг. 1 схематически показан шестифазный электродвигатель со статором, снабженным восемнадцатью полюсами, и ротором, снабженным пятнадцатью полюсами, в котором на полюсах статора установлены фазные катушки, выполненные на основе фольги алюминия сечением 18×0,8 мм² с полученной микродуговым оксидированием керамической изоляцией, или выполненные на основе фольги алюминия сечением 18×0,2 мм², из которой сформирован четырехслойный пакет, с полученной в отношении пакета микродуговым оксидированием керамической изоляцией, где: 1 - статор; 2 - ротор; 3 - катушка.In FIG. 1 schematically shows a six-phase electric motor with a stator equipped with eighteen poles and a rotor equipped with fifteen poles, in which phase coils are mounted on the poles of the stator, made on the basis of aluminum foil with a section of 18 × 0.8 mm ² with ceramic arc insulation obtained by microarc oxidation, or made based on aluminum foil with a cross section of 18 × 0.2 mm ² , from which a four-layer package is formed, with ceramic arc insulation obtained with respect to the package by microarc oxidation, where: 1 - stator; 2 - rotor; 3 - coil.

На Фиг. 2 схематически показан шестифазный электродвигатель со статором, снабженным двенадцатью полюсами, и ротором, снабженным десятью полюсами, в котором на полюсах статора установлены фазные катушки, выполненные на основе провода алюминия прямоугольным сечением 4,5×1,3 мм² с полученной микродуговым оксидированием керамической изоляцией, намотка которых осуществлена четырьмя проводами, где: 1 - статор; 2 - ротор; 3 - катушка.In FIG. 2 schematically shows a six-phase electric motor with a stator equipped with twelve poles and a rotor equipped with ten poles, in which phase coils are mounted on the stator poles, based on an aluminum wire with a rectangular cross section of 4.5 × 1.3 mm ² with ceramic arc micro-oxidation obtained the winding of which is carried out by four wires, where: 1 - the stator; 2 - rotor; 3 - coil.

На Фиг. 3 схематически показана используемая в предлагаемом электродвигателе катушка, выполненная на основе фольги алюминия сечением 18×0,2 мм², в которой для ее намотки использован пакет, состоящий из четырех слоев фольги, подвергнутый микродуговому оксидированию путем пропускания пакета через электролит для получения керамической изоляции, формирование которой получено в отношение пакета, как показано на выносном элементе А.In FIG. 3 schematically shows the coil used in the proposed electric motor, made on the basis of aluminum foil with a cross section of 18 × 0.2 mm ² , in which a packet consisting of four layers of foil, subjected to microarc oxidation by passing the packet through an electrolyte to obtain ceramic insulation, is used for winding the formation of which is obtained in relation to the package, as shown on the remote element A.

На Фиг. 4 схематически показана используемая в предлагаемом электродвигателе катушка, выполненная на основе толстой фольги алюминия сечением 18×0,8 мм², с полученной микродуговым оксидированием керамической изоляцией путем пропускания пакета через электролит.In FIG. 4 schematically shows the coil used in the proposed electric motor, made on the basis of thick aluminum foil with a cross section of 18 × 0.8 mm ² , obtained by microarc oxidation with ceramic insulation by passing the packet through an electrolyte.

На Фиг. 5 схематически показана намотка одного провода алюминия прямоугольным сечением 4,5×1,3 мм² с полученной микродуговым оксидированием керамической изоляцией, используемого в катушке, формируемой намоткой четырех проводов.In FIG. 5 schematically shows the winding of one aluminum wire with a rectangular cross-section of 4.5 × 1.3 mm ² with the obtained microarc oxidation ceramic insulation used in a coil formed by winding four wires.

Наличие изоляции на проводе, из которого выполнена катушка (обмотка) электродвигателя, необходимо для предотвращения замыканий между витками. Как правило, изоляцию выполняют с запасом по электрической прочности, поскольку при включениях электродвигателя происходит резкое, импульсное, нарастание напряжения, которое при недостаточной прочности изоляции катушек (обмоток) может привести к электрическому пробою.The presence of insulation on the wire from which the coil (winding) of the motor is made is necessary to prevent short circuits between the turns. As a rule, insulation is performed with a margin of electric strength, since when the motor is switched on, there is a sharp, pulsed, increase in voltage, which, if the insulation strength of the coils (windings) is insufficient, can lead to electrical breakdown.

Обычно для изготовления катушек (обмоток) электродвигателя применяют медные провода с эмалевой изоляцией - поливинилацеталевые провода и провода повышенной стойкостью к нагреву на полиэфирных лаках. К достоинствам приведенных проводов относится небольшая толщина их изоляции, позволяющая производить укладку провода в пазы электродвигателя с относительно высоким коэффициентом заполнения, хотя и не достигающим максимально предельного значения. Недостатки же связаны с ее значительной подверженностью термическим, механическим воздействиям, высокой способностью к деградации.Typically, for the manufacture of coils (windings) of an electric motor, copper wires with enamel insulation are used - polyvinyl acetal wires and wires with increased resistance to heat on polyester varnishes. The advantages of these wires include a small thickness of their insulation, which allows laying the wire in the grooves of the electric motor with a relatively high fill factor, although not reaching the maximum limit value. The disadvantages are associated with its significant susceptibility to thermal, mechanical stress, high ability to degradation.

При эксплуатации электродвигателя на изоляцию его катушек (обмоток) оказывают воздействие разнообразные факторы, приводя в результате к негативным изменениям ее состояния. К указанным факторам относятся, в частности, термические, механические факторы, наличие влажной и/или химически агрессивной среды.During operation of the electric motor, various factors influence the insulation of its coils (windings), resulting in negative changes in its state. These factors include, in particular, thermal, mechanical factors, the presence of a moist and / or chemically aggressive environment.

Термический фактор связан с существующими процессами тепловыдения при работе электродвигателя. Основными причинами тепловыделения и нагрева катушек в электродвигателе является следующее. Во-первых, протекание электрического тока по проводу. Во-вторых, существующие потери в стали электродвигателя, обуславливаемые магнитным полем. То есть, при работе электродвигателя часть электроэнергии трансформируется в тепловую энергию и обеспечивает повышение температуры катушек (обмоток) электродвигателя относительно температуры окружающей среды. В-третьих, перегрузки на валу электродвигателя. Увеличение нагрузки приводит к возрастанию протекающего электрического тока по обмоткам. Количество выделяемого проводником тепла прямо пропорционально квадрату электрического тока. Таким образом, перегрузка электродвигателя также обеспечивает повышение температуры обмоток. Указанные процессы тепловыделения вызывают структурные изменения изоляции, приводящие к потере ею своих защитных свойств, к падению ее электрической прочности, хрупкости, растрескиванию, неспособности препятствовать проникновению грязи и влаги, химически агрессивной среды и, как следствие, пробою и выгоранию обмоток.The thermal factor is associated with existing processes of heat during the operation of the electric motor. The main reasons for heat and coil heating in an electric motor are as follows. Firstly, the flow of electric current through the wire. Secondly, the existing losses in the steel of the electric motor, due to the magnetic field. That is, during the operation of the electric motor, a part of the electric energy is transformed into thermal energy and provides an increase in the temperature of the coils (windings) of the electric motor relative to the ambient temperature. Third, overload on the motor shaft. An increase in load leads to an increase in the flowing electric current through the windings. The amount of heat released by the conductor is directly proportional to the square of the electric current. Thus, overloading the motor also provides an increase in the temperature of the windings. These heat release processes cause structural changes in the insulation, leading to the loss of its protective properties, to a decrease in its electric strength, brittleness, cracking, inability to prevent the penetration of dirt and moisture, a chemically aggressive environment and, as a result, breakdown and burn-out of the windings.

Одновременно с тепловыми факторами обмотка электродвигателя испытывает воздействие механических факторов. Механические факторы обусловлены разницей в коэффициентах термического расширения материалов, используемых для изготовления электродвигателя - статора и ротора из стали и обмоток из меди. При одном и том же нагреве, тепловое расширение меди, ее удлинение, оказывается больше, чем тепловое расширение стали. В результате возникает механическое воздействие в пазе электродвигателя, приводящее к смещению проводов и в результате многократного повторения - к истиранию изоляции, появлению участков с ослаблением защиты от проникновения грязи, влаги, химически активной среды. Проникновение через возникающие дефекты изоляции грязи, влаги, химически активной среды обеспечивает снижение электрической прочности изоляции и в дальнейшем пробой и выгорание обмоток.Along with thermal factors, the motor winding is affected by mechanical factors. The mechanical factors are caused by the difference in the thermal expansion coefficients of the materials used for the manufacture of an electric motor - a stator and a rotor made of steel and copper windings. With the same heating, the thermal expansion of copper, its elongation, is greater than the thermal expansion of steel. As a result, a mechanical effect occurs in the groove of the electric motor, which leads to displacement of the wires and, as a result of repeated repetition, to abrasion of the insulation, the appearance of sections with weakening of protection against the penetration of dirt, moisture, and a chemically active medium. Penetration through the occurring defects of insulation of dirt, moisture, chemically active medium provides a decrease in the electrical strength of the insulation and further breakdown and burnout of the windings.

В зависимости от характера нагрузки электродвигателя, условий его эксплуатации, воздействие указанных факторов может быть различным.Depending on the nature of the load of the electric motor, its operating conditions, the impact of these factors may be different.

Подверженность катушек из медного провода с эмалевой изоляцией термическим воздействиям и все же недостаточно высокий коэффициент заполнения при укладке провода в пазы приводят к невозможности обеспечить увеличение рабочего момента и мощности на единицу массы электродвигателя за счет увеличения силы тока и повышения заполняемости пространства пазов проводником. Подверженность термическим воздействиям не обеспечивает выдерживание перегрузок по электрическому току, расширение интервала рабочих температур, обуславливает выгорание обмоток, является одной из причин низкого срока эксплуатации электродвигателя. К аналогичным последствиям приводит подверженность медного провода с эмалевой изоляцией механическим воздействиям, ослабляющим изоляцию. Использование в качестве проводника меди не обеспечивает самовосстановления изоляции при ее механическом нарушении. Эмалевое изолирующее медный проводник покрытие, сформированное на основе материалов, заведомо подверженных горению и выделению токсичных газов, обеспечивает выгорание обмоток и токсичные выделения при эксплуатации электродвигателя и в особенности в процессе выхода из строя электродвигателя.The susceptibility of the coils of copper wire with enamel insulation to thermal influences and still not enough high fill factor when laying the wire in the grooves leads to the inability to provide an increase in operating torque and power per unit mass of the electric motor due to an increase in current strength and increase the occupancy of the groove space of the conductor. Exposure to thermal influences does not provide withstanding electric current overloads, extending the range of operating temperatures, causes burnups to burn out, is one of the reasons for the low life of the electric motor. The exposure of copper wire with enamel insulation to mechanical stresses weakening the insulation leads to similar consequences. The use of copper as a conductor does not provide self-healing of the insulation in case of its mechanical violation. The enamel insulating copper conductor coating, formed on the basis of materials known to be subject to burning and the release of toxic gases, provides burnup of the windings and toxic emissions during operation of the electric motor and especially in the process of failure of the electric motor.

В предлагаемом техническом решении катушки (обмотки), установленные на полюсах статора, обеспечивающие вращательное движение ротора при их последовательной коммутации, выполнены из алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием. Выбор алюминиевого провода связан с возможностью получения на нем керамической изоляции, обладающей уникальными свойствами.In the proposed technical solution, the coils (windings) mounted on the stator poles, providing rotational movement of the rotor during their serial switching, are made of aluminum wire with a ceramic insulating coating. The choice of aluminum wire is associated with the possibility of obtaining ceramic insulation on it, which has unique properties.

Увеличение рабочего момента и мощности на единицу массы электродвигателя достигается за счет обеспечения протекания большей величины тока в период разгона. Керамическое изоляционное покрытие позволяет выдерживать значительно более высокие температуры, обусловленные протеканием большего электрического тока, чем эмалевое покрытие. Кроме того, наличие изоляционного керамического покрытия обеспечивает высокую теплоотдачу катушки, намотанной алюминиевым проводом, по сравнению с катушкой, намотанной медным проводом, за счет высокой теплопроводности керамической изоляции. С другой стороны, керамическая изоляция позволяет увеличить коэффициент заполнения окна проводником. Керамическое покрытие не подвержено деформации от статического давления и высоких температур, поэтому наматывать катушку из алюминиевого провода с керамическим покрытием можно в отличие от медного провода с эмалевой изоляцией с большим натяжением, наматывая плотно виток к витку. Компенсация худшей теплопроводности алюминия по сравнению с медью обеспечивается за счет повышения коэффициента заполнения. Таким образом, достижение более высокого коэффициента заполнения также вносит вклад в увеличение рабочего момента и мощности на единицу массы электродвигателя.An increase in the operating moment and power per unit mass of the electric motor is achieved by ensuring the flow of a larger current during the acceleration period. Ceramic insulating coating can withstand significantly higher temperatures due to the flow of a greater electric current than the enamel coating. In addition, the presence of an insulating ceramic coating provides high heat transfer to the coil wound with aluminum wire, compared with a coil wound with copper wire, due to the high thermal conductivity of the ceramic insulation. On the other hand, ceramic insulation can increase the window fill factor with a conductor. The ceramic coating is not subject to deformation from static pressure and high temperatures, therefore, it is possible to wind a coil of aluminum wire with a ceramic coating, unlike copper wire with enamel insulation with high tension, winding tightly to the coil. Compensation for the worse thermal conductivity of aluminum compared to copper is ensured by increasing the fill factor. Thus, achieving a higher duty cycle also contributes to an increase in operating torque and power per unit mass of the electric motor.

Упомянутые свойства керамической изоляции обеспечивают выдерживание перегрузок по электрическому току, расширение интервала рабочих температур, повышают срок эксплуатации электродвигателя. Электродвигатель, в котором катушки намотаны алюминиевым проводом с керамической изоляцией, работает в интервале температур от «минус» 60 до «плюс» 400°С. Изоляционное покрытие испытывалось на прочность резким перепадом температур. Так, охлажденный провод с керамическим покрытием в среде жидкого азота до температуры около 77 К извлекали и сразу же погружали в кипящую воду. Последующее тестирование на целостность покрытия, сохранение его изолирующих свойств, показывало отсутствие каких-либо изменений.The mentioned properties of ceramic insulation provide withstand overloads by electric current, the extension of the range of operating temperatures, increase the life of the electric motor. The electric motor, in which the coils are wound with an aluminum wire with ceramic insulation, operates in the temperature range from "minus" 60 to "plus" 400 ° C. The insulation coating was tested for strength by a sharp temperature drop. Thus, a cooled wire with a ceramic coating in liquid nitrogen to a temperature of about 77 K was removed and immediately immersed in boiling water. Subsequent testing for the integrity of the coating, preservation of its insulating properties, showed the absence of any changes.

Более того, поскольку керамическое изолирующее покрытие на проводе не подвержено деформациям от статического давления и высоких температур и можно наматывать катушку с большим натяжением провода, указанное в сочетании с высоким коэффициентом трения покрытия по покрытию обеспечивает высокую механическую прочность катушки как целого. В случае механического нарушения керамического изоляционного покрытия на алюминиевом проводе, алюминий, оказавшись без защиты, окисляется, формируется слой естественного окисла, являющего диэлектриком, и таким образом, в отличие от меди, происходит самовосстановление нарушенной изоляции.Moreover, since the ceramic insulating coating on the wire is not subject to deformations from static pressure and high temperatures and it is possible to wind a coil with a high tension of the wire, this combination with a high coefficient of friction of the coating over the coating provides high mechanical strength of the coil as a whole. In the case of a mechanical violation of the ceramic insulating coating on an aluminum wire, aluminum, being unprotected, oxidizes, a layer of natural oxide, which is a dielectric, is formed, and thus, unlike copper, self-healing of the damaged insulation occurs.

Использование в катушках электродвигателя алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием обеспечивает абсолютную негорючесть катушек, отсутствие токсичных выделений при эксплуатации и в процессе выхода из строя электродвигателя.The use of aluminum wires with a ceramic insulating coating in the coils of the electric motor ensures absolute incombustibility of the coils, the absence of toxic emissions during operation and during the failure of the electric motor.

В общем случае выполнения (см. Фиг. 1 и 2) электродвигатель содержит статор 1, ротор 2, катушки 3. Статор 1 и ротор 2 установлены друг относительно друга с возможностью совершения относительного вращательного движения. Статор 1 выполнен с поверхностью, снабженной полюсами, обращенной к ротору 2. На полюсах статора 1 установлены катушки 3, обеспечивающие вращательное движение ротора 2 при их последовательной коммутации. Катушки 3 выполнены с использованием алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием.In the general case of execution (see Figs. 1 and 2), the electric motor comprises a stator 1, a rotor 2, a coil 3. The stator 1 and the rotor 2 are mounted relative to each other with the possibility of making relative rotational motion. The stator 1 is made with a surface provided with poles facing the rotor 2. At the poles of the stator 1 there are coils 3 that provide rotational movement of the rotor 2 during their serial switching. Coils 3 are made using aluminum wire with ceramic insulating coating.

В уточненных вариантах реализации предлагаемый электродвигатель реализован со следующими особенностями.In specified embodiments, the proposed motor is implemented with the following features.

Статор 1 выполнен по отношению к ротору 2 внешним. Ротор 2 выполнен с поверхностью, снабженной полюсами. Статор 1 поверхностью, снабженной полюсами, обращен к ротору 2 - к поверхности ротора 2, снабженной полюсами. Каждый из полюсов ротора 2 выполнен одной и той же геометрической конфигурацией с расположением каждого полюса относительно ближайшего соседнего полюса на одном и том же расстоянии.The stator 1 is made in relation to the rotor 2 external. The rotor 2 is made with a surface provided with poles. The stator 1 surface provided with poles, facing the rotor 2 to the surface of the rotor 2 provided with poles. Each of the poles of the rotor 2 is made of the same geometric configuration with the location of each pole relative to the nearest neighboring pole at the same distance.

Кроме того, каждый из полюсов статора 1 выполнен одной и той же геометрической конфигурацией с расположением каждого полюса относительно ближайшего соседнего полюса на одном и том же расстоянии.In addition, each of the poles of the stator 1 is made of the same geometric configuration with the location of each pole relative to the nearest neighboring pole at the same distance.

Ротор 2 выполнен в виде полого прямого кругового цилиндра. Радиус направляющей, соответствующей внутренней цилиндрической поверхности, - R₁ равен, в частности, 89,5 мм. Радиус направляющей, соответствующей внешней цилиндрической поверхности, к которой обращена поверхность статора 1, снабженная полюсами, - R₂, равен, в частности, 101,5 мм. Толщиной ротора 2 равная разности R₂-R₁ составляет, в частности, 12 мм.The rotor 2 is made in the form of a hollow straight circular cylinder. The radius of the guide corresponding to the inner cylindrical surface, R ₁ is, in particular, 89.5 mm. The radius of the guide corresponding to the outer cylindrical surface, to which the surface of the stator 1, equipped with poles, is R ₂ , is, in particular, equal to 101.5 mm. The thickness of the rotor 2 equal to the difference R ₂ -R ₁ is, in particular, 12 mm

Каждый из полюсов ротора 2 выполнен такой геометрической конфигурацией, при которой две стороны полюса, лежащие вдоль оси вращения ротора 2, расположены в параллельных плоскостях (см. Фиг. 1 и 2). Третья сторона полюса ротора 2, соединяющая две указанные стороны, выполнена криволинейной, выпуклой. Радиус кривизны изгиба R₃ составляет, в частности, 119,5 мм и соответствует окружности с центром, расположенным на оси вращения ротора 2, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси вращения ротора 2.Each of the poles of the rotor 2 is made in such a geometric configuration in which two sides of the pole lying along the axis of rotation of the rotor 2 are located in parallel planes (see Fig. 1 and 2). The third side of the pole of the rotor 2, connecting the two indicated sides, is made curved, convex. The bending radius of curvature R ₃ is, in particular, 119.5 mm and corresponds to a circle with a center located on the axis of rotation of the rotor 2, with a plane of a circle perpendicular to the axis of rotation of the rotor 2.

Статор 1 выполнен в виде полой прямой призмы с правильным многоугольником в основании с количеством сторон многоугольника и, соответственно, боковых граней, N, где N равно количеству полюсов статора 1 (см. Фиг. 1 и 2). Статор 1 установлен соосно ротору 2. Внешняя и внутренняя поверхности каждой из боковых граней расположены в параллельных плоскостях. Расстояние между указанными плоскостями равно разности R₄-R₅ и составляет 12 мм, где R₄ - расстояние в радиальном направлении от оси статора 1 до прямой, лежащей в плоскости внешней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора 1, равное 150 мм, R₅ - расстояние в радиальном направлении от оси статора 1 до прямой, лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора 1, равное 138 мм.The stator 1 is made in the form of a hollow straight prism with a regular polygon at the base with the number of sides of the polygon and, accordingly, the side faces, N, where N is equal to the number of poles of the stator 1 (see Fig. 1 and 2). The stator 1 is mounted coaxially with the rotor 2. The outer and inner surfaces of each of the side faces are located in parallel planes. The distance between these planes is equal to the difference R ₄ -R ₅ and is 12 mm, where R ₄ is the distance in the radial direction from the axis of the stator 1 to a straight line lying in the plane of the outer surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator 1, equal to 150 mm, R ₅ is the distance in the radial direction from the axis of the stator 1 to a straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator 1, equal to 138 mm.

Вышеуказанная толщина ротора 2 равна по величине расстоянию между параллельными плоскостями, в которых расположены внешняя и внутренняя поверхности каждой из боковых граней статора 1.The above thickness of the rotor 2 is equal in magnitude to the distance between the parallel planes in which the external and internal surfaces of each of the side faces of the stator 1 are located.

Каждый из полюсов статора 1 выполнен такой геометрической конфигурацией, при которой две стороны полюса, лежащие вдоль оси статора 1, расположены в параллельных плоскостях. Третья сторона полюса статора 1, соединяющая две указанные стороны, выполнена криволинейной, вогнутой. Радиус кривизны изгиба R₆ составляет, в частности, 120 мм и соответствует окружности с центром, расположенным на оси статора 1, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси статора 1.Each of the poles of the stator 1 is made in such a geometric configuration in which two sides of the pole lying along the axis of the stator 1 are located in parallel planes. The third side of the pole of the stator 1, connecting the two specified sides, is made curved, concave. The bending radius of curvature R ₆ is, in particular, 120 mm and corresponds to a circle with a center located on the axis of the stator 1, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator 1.

На внутренней поверхности каждой из боковых граней статора 1 (см. Фиг. 1 и 2), на прямой лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора 1, являющейся осью полюса, расположены полюса статора 1. При этом расположение полюсов реализовано с возможностью выполнения симметрии полюса относительно плоскости, расположенной перпендикулярно к плоскости боковой грани и проходящей через указанную прямую.On the inner surface of each of the side faces of the stator 1 (see Fig. 1 and 2), on a straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator 1, which is the axis of the pole, are the poles of stator 1. of poles is implemented with the possibility of performing symmetry of the pole relative to a plane located perpendicular to the plane of the side face and passing through the specified line.

В каждом из полюсов статора 1 высота сторон полюса, лежащих вдоль оси статора 1, расположенных в параллельных плоскостях, равна высоте сторон, лежащих вдоль оси вращения ротора 2, расположенных в параллельных плоскостях, каждого из полюсов ротора 2. Высота сторон составляет 18 мм.In each of the poles of the stator 1, the height of the sides of the pole lying along the axis of the stator 1 located in parallel planes is equal to the height of the sides lying along the axis of rotation of the rotor 2 located in parallel planes of each of the poles of the rotor 2. The height of the sides is 18 mm.

В каждом из полюсов статора 1 расстояние между двумя сторонами полюса, лежащими вдоль оси статора 1, расположенными в параллельных плоскостях, задающее ширину полюса статора 1, выбрано следующим образом. Указанное расстояние, определяющее ширину полюса статора 1, выбрано исходя из выполнения отношения расстояния в полюсе ротора 2 между двумя сторонами полюса, лежащими вдоль оси вращения ротора 1, расположенными в параллельных плоскостях, задающего ширину полюса ротора 1, к расстоянию между двумя сторонами полюса статора 1, лежащими вдоль оси статора 1, расположенными в параллельных плоскостях, задающему ширину полюса статора 1, равного от 1,0 до 1,3, включая указанные значения. Так (см. Фиг. 1), на практике, в частности, расстояние между двумя сторонами полюса, лежащими вдоль оси статора 1, расположенными в параллельных плоскостях, задающее ширину полюса статора 1, составляет, в частности, 14,7 мм, а расстояние в полюсе ротора 2 между двумя сторонами полюса, лежащими вдоль оси вращения ротора 1, расположенными в параллельных плоскостях, задающее ширину полюса ротора 1, составляет, в частности, 15 мм. Указанная особенность в геометрии полюсов ротора и статора обеспечивает снижение пульсаций момента на величину от 3% до 4%, включая указанные значения интервала.In each of the poles of the stator 1, the distance between the two sides of the pole lying along the axis of the stator 1, located in parallel planes, defining the width of the pole of the stator 1, is selected as follows. The specified distance that determines the width of the pole of the stator 1 is selected based on the ratio of the distance in the pole of the rotor 2 between the two sides of the pole lying along the axis of rotation of the rotor 1, located in parallel planes, which sets the width of the pole of the rotor 1, to the distance between the two sides of the pole of the stator 1 lying along the axis of the stator 1, located in parallel planes, defining the width of the pole of the stator 1, equal to from 1.0 to 1.3, including these values. So (see Fig. 1), in practice, in particular, the distance between the two sides of the pole lying along the axis of the stator 1, located in parallel planes, defining the width of the pole of the stator 1, is, in particular, 14.7 mm, and the distance in the pole of the rotor 2 between two sides of the pole lying along the axis of rotation of the rotor 1, located in parallel planes, the specifying width of the pole of the rotor 1 is, in particular, 15 mm The specified feature in the geometry of the poles of the rotor and stator provides a reduction in ripple of the moment by an amount from 3% to 4%, including the specified interval values.

Статор 1 установлен соосно ротору 2 с зазором между полюсами ротора 2 и статора 1, равным 500 мкм. При этом магнитное поле в зазоре статора 1 и ротора 2 вышеописанной геометрии считается плоскопараллельным, не выпучивается за пределы статора 1 и цилиндра (ярма) ротора 2, что благоприятствует повышению удельного рабочего момента и удельной мощности электродвигателя.Stator 1 is mounted coaxially with rotor 2 with a gap between the poles of rotor 2 and stator 1 equal to 500 μm. In this case, the magnetic field in the gap of the stator 1 and rotor 2 of the above geometry is considered plane-parallel, it does not bulge outside the stator 1 and the cylinder (yoke) of the rotor 2, which favors an increase in the specific operating moment and specific power of the electric motor.

Предлагаемый электродвигатель, относится к индукторным, для которых момент пропорционален квадрату индукции, в эту группу входят также асинхронные и реактивные двигатели. В другую группу входят двигатели постоянного тока и синхронные, в том числе с возбуждением от постоянных магнитов, для них характерно, что момент пропорционален потоку возбуждения и току якоря. Отсюда следует, что в предлагаемом электродвигателе для уменьшения потерь в катушках целесообразно уменьшать зазор, его желательно делать технологически и конструкционно минимально возможным.The proposed electric motor relates to induction motors, for which the moment is proportional to the square of the induction, this group also includes asynchronous and jet motors. Another group includes direct current and synchronous motors, including with excitation from permanent magnets, it is typical for them that the moment is proportional to the excitation flux and the armature current. It follows that in the proposed electric motor to reduce losses in the coils, it is advisable to reduce the gap, it is desirable to make it technologically and structurally minimally possible.

Количество полюсов статора 1 - N равно восемнадцати (см. Фиг. 1) или двенадцати (см. Фиг. 2), в зависимости от намотки катушек 3. В первом случае используют катушки 3, намотанные алюминиевой фольгой, во втором случае - алюминиевым проводом прямоугольного сечения. В первом случае количество полюсов ротора 2 равно пятнадцати, во втором случае - десяти.The number of poles of the stator 1 - N is eighteen (see Fig. 1) or twelve (see Fig. 2), depending on the winding of the coils 3. In the first case, coils 3 are used, wound with aluminum foil, in the second case, with an aluminum rectangular wire sections. In the first case, the number of poles of the rotor 2 is equal to fifteen, in the second case, ten.

В индукторном двигателе, чем больше полюсов на роторе, тем выше частота изменения магнитного потока и, соответственно, больше потери в стали. При максимальной частоте вращения 1800 об/мин предлагаемого электродвигателя при количестве полюсов ротора, равном пятнадцати, частота тока составит 450 Гц. Очевидно, что увеличение количества полюсов приведет к значительному росту потерь в стали. Одновременно увеличение количества полюсов статора - выступов, на которых размещаются катушки, приведет к уменьшению сечения катушек. Поскольку магнитодвижущая сила определяется индукцией и должна оставаться неизменной, то потери в катушках будут расти пропорционально числу полюсов. Таким образом, количество полюсов с точки зрения уменьшения потерь в обмотках и стали, должно быть минимальным. Одновременно с ростом числа полюсов растет момент благодаря увеличению глубины пульсаций магнитной проводимости. Следовательно, необходимо выбрать минимальное число полюсов ротора, обеспечивающее необходимый максимальный момент.In an induction motor, the more poles on the rotor, the higher the frequency of change of the magnetic flux and, accordingly, the greater the loss in steel. At a maximum speed of 1800 rpm of the proposed motor with a number of rotor poles equal to fifteen, the current frequency will be 450 Hz. Obviously, an increase in the number of poles will lead to a significant increase in steel losses. At the same time, an increase in the number of stator poles — the protrusions on which the coils are placed — will lead to a decrease in the coil section. Since the magnetomotive force is determined by induction and must remain unchanged, the losses in the coils will increase in proportion to the number of poles. Thus, the number of poles from the point of view of reducing losses in the windings and steel should be minimal. Simultaneously with an increase in the number of poles, the moment grows due to an increase in the depth of pulsations of magnetic conductivity. Therefore, it is necessary to choose the minimum number of poles of the rotor, providing the required maximum torque.

Выбор статора 1 с восемнадцатью полюсами и соответствующего ему ротора 2 с пятнадцатью полюсами в случае намотки катушек 3 алюминиевой фольгой, и выбор статора 1 с двенадцатью полюсами и соответствующего ему ротора 2 с десятью полюсами в случае намотки катушек 3 алюминиевым проводом, обеспечивают достижение максимального момента.The choice of stator 1 with eighteen poles and the corresponding rotor 2 with fifteen poles in the case of winding coils 3 with aluminum foil, and the selection of stator 1 with twelve poles and its corresponding rotor 2 with ten poles in case of winding coils 3 with aluminum wire, ensure maximum torque is achieved.

В статоре 1 отношение ширины полюса статора 1 к ширине полюсного деления может быть выбранным от 0,33 до 0,37, включая указанные значения. Указанное отношение обеспечивает допустимые величины потерь (~R×I²) в катушках в зависимости от ширины полюса.In stator 1, the ratio of the width of the pole of the stator 1 to the width of the pole division can be selected from 0.33 to 0.37, including the indicated values. The specified ratio provides acceptable losses (~ R × I ² ) in the coils depending on the width of the pole.

О внешних габаритах конструкции в составе статора 1 и ротора 2, при выполнении статора внешним дают представление следующие параметры. Статор 1 может быть выполнен, как указано выше, призматическим с правильным многоугольником в основании, который описан вокруг окружности своей наружной частью диаметром, в частности, 300 мм (см. Фиг. 1 и 2). Длина статора 1 (высота призмы) и, соответственно, длина ротора 2-40 мм.On the external dimensions of the structure as a part of stator 1 and rotor 2, when performing the stator external, the following parameters give an idea. The stator 1 can be made, as indicated above, prismatic with a regular polygon at the base, which is described around a circle with its outer part with a diameter of, in particular, 300 mm (see Fig. 1 and 2). The length of the stator 1 (the height of the prism) and, accordingly, the length of the rotor is 2-40 mm.

В общем случае в электродвигателе может быть использована конструкция с внешним статором или обращенная конструкция. Конструкция с внешним статором 1 (см. Фиг. 1 и 2) предпочтительна в виду лучшей теплоотдачи.In general, an external stator structure or an inverted structure may be used in an electric motor. A design with an external stator 1 (see Figs. 1 and 2) is preferable in view of better heat transfer.

Приведенные конкретные особенности выполнения статора и ротора на практике могут быть изменены в зависимости от конкретных требований эксплуатации электродвигателя.These specific features of the stator and rotor in practice can be changed depending on the specific requirements of the operation of the electric motor.

Катушки 3, обеспечивающие вращательное движение ротора 2 при их последовательной коммутации, образующие фазы, соединены «звездой», с возможностью выполнения электродвигателя шестифазным. Указанное выполнение способствует повышению значений удельного рабочего момента и удельной мощности электродвигателя по причине снижения падения магнитного напряжения в ярме.Coils 3, providing rotational movement of the rotor 2 during their sequential switching, forming phases, are connected by a "star", with the possibility of performing a six-phase electric motor. The specified implementation helps to increase the values of the specific working moment and the specific power of the electric motor due to the decrease in the drop in magnetic voltage in the yoke.

Для уменьшения пульсаций момента в максимальной степени и снижения потерь «в железе» предпочтительна шестифазная схема подключения катушек, образующих фазу, «звездой». В результате выполнения электродвигателя шестифазным может достигаться снижение пульсаций при генерации синусоидальных сигналов тока. Реализация, в частности, вентильного электродвигателя шестифазным предпочтительна с возможностью включения в работу одновременно, по крайней мере, двух фаз. Так, возможность включения в работу одновременно, по крайней мере, двух фаз, означает использование для управления количества ключей, равного количеству фаз, с подключением каждой фазы к одному ключу. Обычно в конструкции электродвигателя имеется система магнито-изолированных фаз. Магнитный поток от каждой фазы замыкается по собственному пути, и если не учитывать насыщение, то взаимная индуктивность между фазами отсутствует. Каждая фаза обычно управляется двумя ключами. Включение в работу каждой фазы происходит поочередно. Для такой схемы характерна простота управления вследствие независимости фаз. Однако при этом для нее характерны недостатки: повышенные пульсации момента, длинный путь для замыкания магнитного потока, использование большого числа ключей - на каждую фазу приходится два ключа. В случае соединения в «звезду» катушек, образующих фазу, с возможностью включения в работу одновременно, по крайней мере, двух фаз, в работе одновременно находится не менее двух фаз, и магнитные потоки, формируемые протекающими по обмотке фазными токами, замыкаются через соседние полюса статора по кратчайшему пути, что существенно снижает падение магнитного напряжения в ярме.To reduce the moment pulsations to the maximum extent and to reduce losses "in the iron", a six-phase scheme for connecting the coils forming the phase with a "star" is preferable. As a result of performing the six-phase electric motor, a reduction in ripple can be achieved when generating sinusoidal current signals. The implementation, in particular, of a six-phase valve motor is preferable with the possibility of including at least two phases at the same time. So, the possibility of including at least two phases at the same time means using the number of keys equal to the number of phases for control, with each phase connected to one key. Usually in the design of the electric motor there is a system of magnetically isolated phases. The magnetic flux from each phase is closed in its own way, and if saturation is not taken into account, then there is no mutual inductance between the phases. Each phase is usually controlled by two keys. The inclusion in the work of each phase occurs in turn. Such a scheme is characterized by ease of control due to the independence of the phases. However, at the same time, it is characterized by disadvantages: increased ripple of the moment, a long way to close the magnetic flux, the use of a large number of keys - two keys are necessary for each phase. If the coils forming a phase are connected to the “star”, with the possibility of turning on at least two phases simultaneously, at least two phases are simultaneously in operation, and magnetic fluxes generated by phase currents flowing through the winding are closed through adjacent poles stator along the shortest path, which significantly reduces the drop in magnetic voltage in the yoke.

Катушки, образующие фазу, в фазе соединены, в частности, последовательно. Для шестифазного электродвигателя, например, со статором с восемнадцатью полюсами и ротором с пятнадцатью полюсами (Фиг. 1) в фазе соединены последовательно три катушки. Отметим, что катушки могут быть соединены и параллельно.The coils forming the phase in the phase are connected, in particular, in series. For a six-phase electric motor, for example, with a stator with eighteen poles and a rotor with fifteen poles (Fig. 1) three coils are connected in series in phase. Note that the coils can be connected in parallel.

В шестифазном электродвигателе использован статор 1 с количеством полюсов кратным числу фаз и ротор 2, в котором количество полюсов равно количеству полюсов статора 1 за вычетом частного чисел, из которых делимое равно количеству полюсов статора 1, а делитель - числу фаз.In a six-phase electric motor, stator 1 is used with the number of poles being a multiple of the number of phases and rotor 2, in which the number of poles is equal to the number of poles of stator 1 minus the quotient, of which the dividend is equal to the number of poles of stator 1, and the divider is the number of phases.

Катушки 3 (см. Фиг. 1 и 2) выполнены с использованием алюминиевого провода прямоугольного сечения (см. Фиг. 3-5) с керамическим изоляционным покрытием, полученным микродуговым оксидированием по известному методу. На алюминиевом проводе сначала сформировано покрытие путем пропускания его через пару ванн, наполненных электролитом, с размещением в каждой ванне по электроду, между которыми подключен источник питания. После формирования керамического изоляционного покрытия из провода со сформированным покрытием намотана катушка. Указанными особенностями в получении покрытия обеспечивается однородность покрытия по толщине, его структурная однородность, однородность эластичных свойств, что вносит вклад в достижение указанного технического результата, поскольку это дает возможность намотки катушек с изоляционным покрытием, позволяющим наматывать их с натяжением провода, компенсировать худшую теплопроводность алюминия по сравнению с медью, повысить коэффициент заполнения окна.Coils 3 (see Fig. 1 and 2) are made using an aluminum wire of rectangular cross section (see Fig. 3-5) with a ceramic insulating coating obtained by microarc oxidation according to the known method. First, a coating is formed on the aluminum wire by passing it through a pair of bathtubs filled with electrolyte, with an electrode placed in each bath, between which a power source is connected. After the formation of the ceramic insulating coating from the wire with the formed coating, a coil is wound. The specified features in obtaining the coating provide uniformity of the coating in thickness, its structural uniformity, uniformity of elastic properties, which contributes to the achievement of the specified technical result, since this makes it possible to wind coils with an insulating coating that allows them to be wound with a tension of the wire, to compensate for the worst thermal conductivity of aluminum by Compared with copper, increase the window fill factor.

Используемый в катушках провод прямоугольного сечения выполнен в виде пакета из четырех лент фольги с размером в поперечном сечении 18×0,2 мм² (см. Фиг. 3), или выполнен в виде ленты фольги с размером в поперечном сечении 18×0,8 мм² (см. Фиг. 4), или выполнен плоским с размером в поперечном сечении 4,5×1,3 мм² (см. Фиг. 5). В первом случае используют коммерчески доступную фольгу в лентах шириной 18 мм. Во втором случае ленты фольги нарезают из фольги толщиной 0,8 мм. Провод 4,5×1,3 мм² получен расплющиванием. Применение провода прямоугольного сечения обеспечивает повышение заполняемости окна, влияя таким образом на увеличение удельных значений рабочего момента и мощности электродвигателя. С другой стороны, применение провода прямоугольного сечения с указанными размерами в поперечнике обеспечивает снижение потерь, обусловленных возникновением вихревых токов, тем самым внося вклад в повышение удельных значений рабочего момента и мощности.The rectangular wire used in the coils is made in the form of a packet of four foil tapes with a cross-sectional size of 18 × 0.2 mm ² (see Fig. 3), or is made in the form of a foil tape with a cross-sectional size of 18 × 0.8 mm ² (see. Fig. 4), or made flat with a size in cross section of 4.5 × 1.3 mm ² (see. Fig. 5). In the first case, a commercially available foil is used in tapes 18 mm wide. In the second case, the foil tapes are cut from 0.8 mm thick foil. The wire 4.5 × 1.3 mm ² obtained by flattening. The use of a rectangular wire provides an increase in the occupancy of the window, thereby affecting the increase in the specific values of the operating moment and electric motor power. On the other hand, the use of a rectangular wire with the indicated dimensions across provides a reduction in losses caused by the occurrence of eddy currents, thereby contributing to an increase in the specific values of the operating moment and power.

Покрытие сформировано толщиной, выбранной в диапазоне от 10 до 100 мкм, включая указанные значения. Указанная толщина способствует достижению технического результата, обеспечивая дополнительное влияние. Толщина более 10 мкм, но менее 100 мкм оптимальна в отношении однородности покрытия по толщине, его структурной однородности, однородности эластичных свойств покрытия. Таким образом, указанная толщина покрытия позволяет наматывать катушку с существенно большим натяжением провода, что обеспечивает большее повышение коэффициента заполнения окна проводником и соответствующее влияние на указанный технический результат. Кроме того, указанная толщина покрытия обеспечивает максимально высокий коэффициент трения покрытия по покрытию и, как следствие, максимально высокую механическую прочность катушки как целого.The coating is formed by a thickness selected in the range from 10 to 100 μm, including the indicated values. The specified thickness contributes to the achievement of a technical result, providing an additional effect. A thickness of more than 10 μm, but less than 100 μm, is optimal with respect to the uniformity of the coating in thickness, its structural uniformity, uniformity of the elastic properties of the coating. Thus, the specified thickness of the coating allows you to reel the coil with a significantly greater tension of the wire, which provides a greater increase in the fill factor of the window with a conductor and a corresponding effect on the specified technical result. In addition, the specified coating thickness provides the highest possible coefficient of friction of the coating over the coating and, as a result, the highest mechanical strength of the coil as a whole.

Катушки выполнены с использованием алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием плоско спиральными (см. Фиг. 3 и 4). Выполнение реализовано посредством намотки провода по спирали (см., например, так как показана намотка провода на Фиг. 5) с плотным размещением каждого последующего витка на предыдущем витке. При этом длина первого витка выбрана с возможностью плотного охвата полюса статора при установке катушки на полюс. Намотка выполнена до достижения суммарной толщины намотанных витков, обеспечивающей при установке катушек на полюсах статора максимальное заполнение ими пространства в пределах полюсного деления (см. Фиг. 1 и 2), что оказывает влияние на достижение технического результата, в виду достижения максимального значения коэффициента заполнения. Толщина намотанной плоско спиральной катушки (см. Фиг. 3 и 4) в направлении перпендикулярном плоскости расположения витков равна высоте полюса статора, равной 18 мм, определяемой разностью R₅-R₆, где R₅ - расстояние в радиальном направлении от оси статора до прямой, лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора, R₆ - радиус кривизны изгиба выполненной криволинейной - вогнутой - третьей стороны, соединяющей две стороны полюса, лежащие вдоль оси статора, расположенные в параллельных плоскостях, соответствующий окружности с центром, расположенным на оси статора, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси статора.The coils are made using an aluminum wire with a ceramic insulating coating flat spiral (see Fig. 3 and 4). The implementation is implemented by winding the wire in a spiral (see, for example, since the winding of the wire is shown in Fig. 5) with a tight placement of each subsequent turn on the previous turn. The length of the first turn is selected with the possibility of tight coverage of the stator pole when installing the coil on the pole. The winding is performed until the total thickness of the wound turns is achieved, which ensures that when the coils are installed on the stator poles, they maximize the space filling within the pole division (see Figs. 1 and 2), which affects the achievement of the technical result, in view of reaching the maximum fill factor. The thickness of the wound flat spiral coil (see Fig. 3 and 4) in the direction perpendicular to the plane of the arrangement of turns is equal to the height of the stator pole equal to 18 mm, determined by the difference R ₅ -R ₆ , where R ₅ is the distance in the radial direction from the stator axis to the straight line lying in an inner surface passing through the center of a side face parallel to the stator axis plane, R ₆ - radius of curvature of the bend performed curved - concave - third side connecting the two sides of the poles, lying along the axis of the stator disposed in parallel mp -plane corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator, with the circumference plane perpendicular to the axis of the stator.

В случае использования катушек, намотанных на основе фольги (намоткой витков пакетом лент тонкой фольги толщиной 0,2 мм или намоткой витков толстой фольгой толщиной 0,8 мм) количество витков составляет от 14 до 18, включая указанные значения, (см. Фиг. 1, 3 и 4). Количество наматываемых витков определяется максимальным током, пропускаемым по катушкам электродвигателя, соответствующим значению не более 150 А - 160 А.In the case of using coils wound on the basis of a foil (by winding coils with a package of thin foil tapes 0.2 mm thick or winding coils with a thick foil with a thickness of 0.8 mm), the number of coils is from 14 to 18, including the indicated values (see Fig. 1 , 3 and 4). The number of winding turns is determined by the maximum current passed through the motor coils, corresponding to a value of not more than 150 A - 160 A.

При использовании в катушках 3 провода прямоугольного сечения (см. Фиг. 2), выполненного плоским, с размером в поперечном сечении 4,5×1,3 мм², катушка выполнена намоткой четырех проводов по спирали с плотным размещением каждого последующего витка на предыдущем витке. При этом длина первого витка выбрана с возможностью плотного охвата полюса статора 1 при установке катушки 3 на полюс. Намотка выполнена до достижения суммарной толщины намотанных витков, обеспечивающей при установке катушек на полюсах статора максимальное заполнение ими пространства в пределах полюсного деления (см. Фиг. 2), что оказывает влияние на технический результат, за счет достижения максимального значения коэффициента заполнения. При этом толщина намотанной плоско спиральной катушки 3 в направлении перпендикулярном плоскости расположения витков равна высоте полюса статора 1, равной 18 мм, определяемой разностью R₅-R₆, где R₅ - расстояние в радиальном направлении от оси статора 1 до прямой, лежащей в плоскости внутренней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора 1, R₆ - радиус кривизны изгиба выполненной криволинейной - вогнутой - третьей стороны, соединяющей две стороны полюса, лежащие вдоль оси статора 1, расположенные в параллельных плоскостях, соответствующий окружности с центром, расположенным на оси статора 1, с плоскостью окружности, перпендикулярной оси статора 1. При этом перед намоткой первого витка провода сложены в пары с примыканием меньших сторон плотно друг к другу. Ширина каждой пары проводов равна удвоенной величине большей стороны провода в сечении. В отношении каждой пары сложенных с примыканием друг к другу проводов выполнено дважды отгибание. Во-первых, выполнено отгибание в сторону от продольного направления расположения проводов. Во-вторых, выполнено отгибание в сторону продольного направления с расположением концов каждой пары сложенных с примыканием друг к другу проводов по разные стороны относительно области отгибаний, со смещением сложенных с примыканием друг к другу проводов каждой пары после отгибаний на ширину, равную удвоенной величине большей стороны провода в сечении. Областями отгибаний пары сложенных с примыканием друг к другу проводов наложены друг на друга, образуя перекрещивание. Намотка выполнена в отношении каждой пары сложенных с примыканием друг к другу проводов с обоих концов. Причем при намотке сложенные с примыканием друг к другу провода намотаны совместно, единым целым. Намотка реализована в отношении концов одной и той же пары сложенных с примыканием друг к другу проводов навстречу друг другу, с расположением каждого последующего витка сложенных с примыканием друг к другу проводов одной пары на витке сложенных с примыканием друг к другу проводов другой пары. По достижению требуемой толщины намотанных витков выполнено последовательное соединение намотанных проводов в единый провод. Концы провода выведены для формирования фазы.When used in coils 3, wires of rectangular cross section (see Fig. 2), made flat, with a cross-sectional size of 4.5 × 1.3 mm ² , the coil is made by winding four wires in a spiral with a tight placement of each subsequent turn on the previous turn . The length of the first turn is selected with the possibility of tight coverage of the pole of the stator 1 when installing the coil 3 on the pole. The winding is performed until the total thickness of the wound turns is achieved, which ensures that when the coils are installed on the stator poles, they will fill up the space within the pole division (see Fig. 2), which affects the technical result by achieving the maximum fill factor. The thickness of the wound flat spiral coil 3 in the direction perpendicular to the plane of the arrangement of the turns is equal to the height of the pole of the stator 1, equal to 18 mm, determined by the difference R ₅ -R ₆ , where R ₅ is the distance in the radial direction from the axis of the stator 1 to a straight line lying in the plane the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator 1, R ₆ is the radius of curvature of the bend made curved - concave - of the third side connecting the two sides of the pole lying along the axis of the stator 1, located in parallel flatness, corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator 1, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator 1. In this case, before winding the first turn, the wires are paired with the smaller sides adjoining tightly to each other. The width of each pair of wires is equal to twice the larger side of the wire in cross section. With respect to each pair of wires folded adjacent to each other, double bending was performed. Firstly, bending is performed to the side from the longitudinal direction of the wire arrangement. Secondly, bending to the side of the longitudinal direction with the location of the ends of each pair of wires folded with adjoining to each other on opposite sides with respect to the region of bendings, with the offset of the wires of each pair folded with adjoining to each other after bending by a width equal to twice the size of the larger side, was performed wires in cross section. The bending areas of the pair of wires folded with adjoining each other are superimposed on each other, forming a crossing. The winding is made in relation to each pair of wires folded to one another at both ends. Moreover, when winding, the wires folded with adjoining each other are wound together as a single unit. The winding is implemented with respect to the ends of the same pair of wires folded with adjoining to each other towards each other, with the location of each subsequent turn of wires of one pair folded with adjoining to each other on a turn of wires of another pair folded with adjoining to each other. Upon reaching the required thickness of the wound turns, a series connection of the wound wires into a single wire is made. The ends of the wire are output to form a phase.

При использовании катушки 3, выполненной указанной намоткой четырех проводов, наматывают каждым из проводов для двенадцатиполюсного статора 1 (см. Фиг. 2) с R₄ -расстоянием в радиальном направлении от оси статора 1 до прямой, лежащей в плоскости внешней поверхности, проходящей через центр боковой грани, параллельной оси статора 1, равным 150 мм, - по 200 витков.When using a coil 3 made by the specified winding of four wires, each of the wires is wound for a twelve-pole stator 1 (see Fig. 2) with an R ₄ distance in the radial direction from the axis of the stator 1 to a straight line lying in the plane of the outer surface passing through the center side face parallel to the axis of the stator 1, equal to 150 mm, 200 turns each.

Выполнение катушек из алюминия с указанным керамическим изоляционным покрытием снижает вес фазной обмотки статора. Заполняемость паза существенно увеличивается, достигая 90% и более. Поддержка рабочих температур за счет керамической изоляции до 400°С позволяет кратковременно наращивать рабочий момент двигателя без его разрушения. Катушки из алюминия позволяют уменьшить вес электродвигателя по сравнению со случаем использования медных катушек, например, в моторе-колесе, на 24%, с 15,8 кг до 12 кг, что дает дополнительный выигрыш в величине рабочего момента.The implementation of aluminum coils with the specified ceramic insulating coating reduces the weight of the phase stator winding. The occupancy of the groove increases significantly, reaching 90% or more. Support for operating temperatures due to ceramic insulation up to 400 ° C allows you to briefly increase the working moment of the engine without destroying it. Coils made of aluminum can reduce the weight of the electric motor compared to the case of using copper coils, for example, in a motor-wheel, by 24%, from 15.8 kg to 12 kg, which gives an additional gain in the magnitude of the working moment.

Следует отметить, что для достижения технического результата в максимальной степени его проявления в части увеличения рабочего момента и мощности на единицу массы предпочтительна намотка проводом прямоугольного сечения. Однако указанный технический результат, хотя и не в максимальном выражении, достигается и при использовании для намотки круглого алюминиевого провода с керамическим изоляционным покрытием, которое получено микродуговым оксидированием, благодаря возможности намотки алюминиевого провода, в отличие от медного с эмалевой изоляцией, с натяжением, плотно, достигая более высокого по сравнению с использованием медного провода коэффициента заполнения паза.It should be noted that in order to achieve a technical result to the maximum degree of its manifestation in terms of increasing the operating moment and power per unit mass, winding with a rectangular wire is preferable. However, the specified technical result, although not in the maximum expression, is achieved by using a round aluminum wire with a ceramic insulating coating for winding, which is obtained by microarc oxidation, due to the possibility of winding an aluminum wire, unlike copper with enamel insulation, with tension, tightly, achieving a higher fill factor than using a copper wire.

Использование предлагаемого электродвигателя возможно следующим образом.The use of the proposed electric motor is possible as follows.

Рассмотрим работу электродвигателя, реализованного вентильным, с управлением, в частности, шестифазным током синусоидальной формы с постоянной составляющей.Consider the operation of an electric motor, implemented by a valve, with control, in particular, a six-phase sinusoidal current with a constant component.

Конструкцию в составе статора 1, ротора 2, надетых на полюса статора 1 катушек 3 (см. Фиг. 1 и 2), последовательно соединенных с образованием фаз, устанавливают на валу. Каждую фазу подключают к управляющему ключу, выполненному, например, на базе биполярного транзистора с изолированным затвором. Для управления фазами используют шесть ключей. При помощи ключей фазы электродвигателя коммутируются напряжением. Каждый из ключей соединен через индивидуальный драйвер с контроллером. Управление работой электродвигателя осуществляет контроллер. Контроллер связан с датчиком положения ротора и блоком управления скоростью. В зависимости от сигнала датчика положения ротора и от заданной скорости вращения с помощью ключей, происходит коммутация тока в необходимые катушки 3, обеспечивая вращение ротора 2 с заданной скоростью. Приведение во вращение реализуется на магнитном притяжении полюсов ротора 2 к возбужденным, в данный момент переменным током, полюсам статора 1.The structure of the stator 1, rotor 2, coils 3 (see Figs. 1 and 2), connected in series with the formation of phases, mounted on the poles of the stator 1, are mounted on the shaft. Each phase is connected to a control key made, for example, based on a bipolar transistor with an insulated gate. Six keys are used to control the phases. Using the keys, the phases of the electric motor are switched by voltage. Each of the keys is connected through an individual driver to the controller. The operation of the electric motor is controlled by the controller. The controller is connected to the rotor position sensor and the speed control unit. Depending on the signal of the rotor position sensor and on the specified rotation speed using the keys, the current is switched to the necessary coils 3, ensuring the rotation of the rotor 2 at a given speed. The rotation is realized by magnetic attraction of the poles of the rotor 2 to the excited, at the moment, alternating current, poles of the stator 1.

При использовании статора 1 с восемнадцатью полюсами, которому соответствует ротор 2 с пятнадцатью полюсами, в каждой фазе используются три катушки 3, соединенные последовательно или параллельно, а в случае статора 1 с двенадцатью полюсами, которому соответствует ротор 2 с десятью полюсами, в каждой фазе используются две катушки 3, соединенные последовательно или параллельно. Приведение во вращение в результате магнитного притяжения полюсов ротора 2 к возбужденным переменным током полюсам статора 1 осуществляется одним и тем же образом, как в случае использования статора 1 с восемнадцатью полюсами и ротора 2 с пятнадцатью полюсами при трех катушках 3 в каждой фазе, соединенных последовательно или параллельно, так и в случае использования статора 1 с двенадцатью полюсами и ротора 2 с десятью полюсами при двух катушках 3 в каждой фазе, соединенных последовательно или параллельно.When using stator 1 with eighteen poles, which corresponds to rotor 2 with fifteen poles, three coils 3 are used in each phase, connected in series or in parallel, and in the case of stator 1 with twelve poles, which corresponds to rotor 2 with ten poles, in each phase two coils 3 connected in series or in parallel. The rotation of the poles of the stator 1 as a result of magnetic attraction of the poles of the rotor 2 to the poles of the stator 1 is carried out in the same way as in the case of using the stator 1 with eighteen poles and the rotor 2 with fifteen poles with three coils 3 in each phase connected in series or in parallel, and in the case of using a stator 1 with twelve poles and a rotor 2 with ten poles with two coils 3 in each phase, connected in series or in parallel.

Достигаемый рабочий момент благодаря выполнению катушек намоткой проводом из алюминия с керамической изоляцией при эксплуатации электродвигателя составляет 300 Нм и более.The achieved working moment due to the execution of coils by winding with a wire of aluminum with ceramic insulation during operation of the electric motor is 300 Nm or more.

В случае использования электродвигателя с фазными катушками из алюминиевого провода с керамической изоляцией для мотора-колеса автомобиля достигаемый рабочий момент, составляющий 300 Нм и более, при радиусе колеса 300 мм и весе экипажа 1500 кг обеспечивает разгон автомобиля до скорости 100 км/час за 11-12 сек, при условии использования полного привода (все колеса являются ведущими). Разгон до 100 км/час (885 об/мин) осуществляется с постоянством момента, далее до 1800 об/мин (200 км/час) с постоянной мощностью 28 кВт. Масса активных материалов (магнитопровод с обмоткой) не превышает 15 кг, неподрессоренная масса не превышает допустимые пределы. КПД в зоне постоянства мощности - более 90%.In the case of using an electric motor with phase coils of aluminum wire with ceramic insulation for the motor wheel of the car, the achieved working moment of 300 Nm or more, with a wheel radius of 300 mm and a crew weight of 1500 kg, accelerates the car to a speed of 100 km / h in 11- 12 seconds, subject to the use of all-wheel drive (all wheels are driving). Acceleration to 100 km / h (885 rpm) is carried out with constant torque, then up to 1800 rpm (200 km / h) with a constant power of 28 kW. The mass of active materials (magnetic core with winding) does not exceed 15 kg, unsprung mass does not exceed permissible limits. Efficiency in the zone of constancy of power - more than 90%.

Питание фаз обмотки статора 1 осуществляется синусоидальным током с постоянной составляющей, причем постоянная составляющая тока фазы по величине равна амплитуде синусоидальной составляющей тока.The phases of the stator winding 1 are powered by a sinusoidal current with a constant component, and the constant component of the phase current is equal in magnitude to the amplitude of the sinusoidal current component.

Посредством контроллера в зависимости от сигнала датчика положения ротора и заданной блоком управления скоростью скорости вращения через драйверы осуществляется подача модулированного сигнала напряжения на фазы. Форма подаваемого модулированного сигнала напряжения на фазы приводит к возникновению в фазных катушках тока синусоидальной формы с постоянной составляющей, необходимого для снижения вибраций, шума и пульсаций момента. В отношении последних, они не превышают 15% в результате выполнения двигателя, управляемого синусоидальной формой тока с постоянной составляющей, шестифазным.By means of the controller, depending on the signal of the rotor position sensor and the rotational speed set by the control unit, the drivers supply the modulated voltage signal to the phases. The shape of the supplied modulated voltage signal for the phases leads to the appearance of a sinusoidal current with a constant component in the phase coils, which is necessary to reduce vibration, noise and ripple of the moment. Regarding the latter, they do not exceed 15% as a result of the execution of a motor controlled by a sinusoidal form of current with a constant component, six-phase.

Claims

1. An electric motor containing a stator and a rotor mounted relative to each other with the possibility of making relative rotational motion, the stator is made with a surface provided with poles facing the rotor, coils are installed on the poles of the stator, providing rotational movement of the rotor during their serial switching, characterized in that that the coils are made using aluminum wire with a ceramic insulating coating.

2. The electric motor according to claim 1, characterized in that the stator is external to the rotor, the rotor is made with a surface provided with poles, the stator is equipped with poles, the rotor is facing the rotor surface equipped with poles, each of the rotor poles is made the same geometric configuration with the location of each pole relative to the nearest neighboring pole at the same distance.

3. The electric motor according to claim 1, characterized in that each of the poles of the stator is made of the same geometric configuration with the location of each pole relative to the nearest neighboring pole at the same distance.

4. The electric motor according to claim 1, characterized in that the rotor is made in the form of a hollow straight circular cylinder with a radius of the guide corresponding to the inner cylindrical surface, R ₁ and a radius of the guide corresponding to the outer cylindrical surface to which the stator surface provided with poles, R ₂ , with a rotor thickness equal to the difference R ₂ -R ₁ , the rotor thickness being equal in magnitude to the distance between parallel planes in which the outer and inner surfaces of each of the side faces of the stat ora.

5. The electric motor according to claim 2, characterized in that each of the poles of the rotor is made in a geometric configuration, in which two sides of the pole lying along the axis of rotation of the rotor are located in parallel planes, and the third side connecting the two indicated sides is made curved, convex , with a bending radius of curvature R ₃ corresponding to a circle with a center located on the axis of rotation of the rotor, with a plane of a circle perpendicular to the axis of rotation of the rotor.

6. The electric motor according to claim 1, characterized in that the stator is made in the form of a hollow straight prism with a regular polygon at the base with the number of sides of the polygon and, accordingly, the side faces N, where N is equal to the number of stator poles, the stator is aligned with the rotor, the outer and inner surfaces each of the side faces are located in parallel planes, the distance between which is equal to the difference R ₄ -R ₅ , where R ₄ is the distance in the radial direction from the axis of the stator to a straight line lying in the plane of the outer surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator, R ₅ is the distance in the radial direction from the axis of the stator to a straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator.

7. The electric motor according to claim 3, characterized in that each of the stator poles is made in a geometric configuration in which two sides of the pole lying along the stator axis are located in parallel planes, and the third side connecting the two indicated sides is made curved, concave, with a bending radius of curvature R ₆ corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator.

8. The electric motor according to claim 6, characterized in that on the inner surface of each of the side faces of the stator, on the straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator, which is the axis of the pole, the stator poles are arranged with the possibility of symmetry of the pole relative to the plane located perpendicular to the plane of the side face and passing through the specified line.

9. The electric motor according to claim 7, characterized in that in each of the stator poles, the height of the sides of the pole lying along the axis of the stator located in parallel planes is equal to the height of the sides lying along the axis of rotation of the rotor located in parallel planes of each of the poles of the rotor .

10. The electric motor according to claim 7, characterized in that in each of the stator poles, the distance between the two sides of the pole lying along the stator axis, located in parallel planes, which sets the stator pole width, is selected based on the relationship of the distance in each rotor pole between the two the sides of the pole lying along the axis of rotation of the rotor, located in parallel planes, specifying the width of the pole of the rotor, to the distance between the two sides of the pole of the stator lying along the axis of the stator, located in parallel x plane defined by the width of the stator poles equal to from 1.0 to 1.3, inclusive of the recited values.

11. The electric motor according to claim 6, characterized in that the stator is mounted coaxially with the rotor with a gap between the poles of the rotor and stator of 500 μm.

12. The electric motor according to claim 6, characterized in that the number of stator poles N is eighteen or twelve.

13. The electric motor according to claim 1, characterized in that the coils providing rotational movement of the rotor during their sequential switching, forming phases, are connected by a "star" with the possibility of performing the six-phase electric motor.

14. The electric motor according to claim 13, wherein the six-phase electric motor uses a stator with a number of poles that is a multiple of the number of phases, and a rotor in which the number of poles is equal to the number of stator poles minus the quotient, of which the dividend is equal to the number of stator poles, and the divider is the number of phases.

15. The electric motor according to claim 1, characterized in that the coils are made using an aluminum wire of rectangular cross section with a ceramic insulating coating obtained by microarc oxidation, while the coating is first formed on the aluminum wire by passing it through a pair of bathtubs filled with electrolyte, placed in each bath has an electrode between which a power source is connected, and then a coil is made of a wire with a formed coating.

16. The electric motor according to claim 15, characterized in that the rectangular wire used in the coils is made flat with a cross-sectional size of 4.5 × 1.3 mm ² , or is made in the form of a foil tape with a cross-sectional size of 18 × 0, 8 mm ² , or made in the form of a package of four foil tapes with a cross-sectional size of 18 × 0.2 mm ² .

17. The electric motor according to any one of paragraphs. 1, 15, characterized in that the coating is formed by a thickness selected in the range from 10 to 100 μm, including the specified interval values.

18. The electric motor according to claim 1, characterized in that the coils are made using aluminum wire with a ceramic insulating coating plane-helix by winding the wire in a spiral with tight placement of each subsequent turn on the previous turn, while the length of the first turn is selected with the possibility of tight coverage of the stator pole when installing the coil on the pole, winding is performed until the total thickness of the wound turns is achieved, which ensures maximum filling when installing the coils on the stator poles and and the space within the pole pitch, the thickness ploskospiralnoy wound coil in a direction perpendicular to the plane of turns equal to the height of the stator poles, defined by the difference in R ₅ -R ₆ wherein R ₅ - distance in radial direction from the stator axis and the straight line lying in the plane of the inner surface passing through the center of the side face parallel to the axis of the stator, R ₆ is the radius of curvature of the bend of the curved-concave third side connecting the two sides of the pole lying along the axis of the stator, laid in parallel planes, corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator.

19. The electric motor according to claim 16, characterized in that when using rectangular wire cross-section in the coils with a cross-sectional size of 4.5 × 1.3 mm ² , the coil is made by winding four wires in a spiral with a tight placement of each subsequent turn on the previous turn, while the length of the first turn is selected with the possibility of tight coverage of the stator pole when installing the coil on the pole, winding is performed until the total thickness of the wound turns is achieved, which ensures the installation of coils on the stator poles the maximum filling of the space by them within the pole division, while the thickness of the wound plane-helical coil in the direction perpendicular to the plane of the arrangement of the turns is equal to the height of the stator pole, determined by the difference R ₅ -R ₆ , where R ₅ is the distance in the radial direction from the stator axis to the straight line, lying in an inner surface passing through the center of a side face parallel to the stator axis plane, R ₆ - radius of curvature of the bend-formed curved concave third side connecting the two side poles Lège along the axis of the stator, located in parallel planes, corresponding to a circle with a center located on the axis of the stator, with a plane of a circle perpendicular to the axis of the stator, while before winding the first turn, the wires are stacked in pairs with adjacent smaller sides tightly to each other with a width of each pair of wires equal to twice the larger side of the wire in the cross section, and for each pair of wires folded adjacent to each other, double bending was performed, firstly, away from the longitudinal direction the position of the wires, secondly, in the direction of the longitudinal direction with the ends of each pair of wires folded with adjoining to each other on opposite sides relative to the bending area with the offset of the wires of each pair folded with adjoining to each other after bending by a width equal to twice the size of the larger side wires in cross section, by the areas of bending of a pair of wires folded adjoining one another, superimposed on each other, forming a crossing, and winding is made with respect to each pair folded adjoining each other wires from both ends, and when winding, the wires folded with adjoining to each other are wound together, as a whole, the winding is implemented in relation to the ends of the same pair of wires folded with adjoining to each other towards each other with the location of each subsequent turn of folded with adjoining to each other the wires of one pair on a turn of the wires of the other pair folded with adjoining to each other, after reaching the required thickness of the wound turns, a series connection of the wound wires in e iny wire, the ends of which are derived for the formation phase.