RU2037940C1

RU2037940C1 - Electrical machine

Info

Publication number: RU2037940C1
Authority: RU
Inventors: Давид Вениаминович Свечарник
Original assignee: Давид Вениаминович Свечарник
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: alternating-current motors. SUBSTANCE: electrical machine has magnetic core built up of magnetically permeable rings and longitudinal closing strips; circular armature and inductor windings are placed between two adjacent rings; circular stator or rotor cores are shifted in tangential direction relative to each other. EFFECT: improved design. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, у которых все токонесущие элементы выполнены неподвижными. The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical machines in which all current-carrying elements are made stationary.

Аналогом является, например, синхронная машина с когтеобразными полюсами и ее модификация бесконтактный сельсин, используемый и как синхронная машина при питании его обмоток возбуждения постоянным током. An analogue is, for example, a synchronous machine with claw-shaped poles and its modification, contactless selsyn, which is also used as a synchronous machine when its excitation windings are supplied with direct current.

Наиболее близка к предлагаемой машине индукторная машина, содержащая зубчатые магнитопроводы статора и ротора с обмотками якоря и индуктора, размещенными на статоре, кольцевые сердечники магнитопровода по числу фаз обмотки якоря, распределенные в аксиальном направлении машины. Closest to the proposed machine, an inductor machine containing gear magnetic circuits of the stator and rotor with armature and inductor windings placed on the stator, ring cores of the magnetic circuit according to the number of phases of the armature winding distributed in the axial direction of the machine.

У индукторной машины многофазная обмотка размещается в пазах статорного пакета, а поток проходит по зубцам, чередующимся с этими пазами. Выполнение таких обмоток весьма трудоемко, а их надежность невысока. In an induction machine, a multiphase winding is placed in the grooves of the stator package, and the flow passes through the teeth alternating with these grooves. The implementation of such windings is very time-consuming, and their reliability is low.

Целью изобретения является упрощение конструкции. The aim of the invention is to simplify the design.

Это достигается тем, что электрическая машина содержит зубчатые магнитопроводы статора и ротора с обмотками якоря и индуктора, размещенными на статоре, кольцевые сердечники магнитопровода по числу фаз обмотки якоря, распределенные в аксиальном направлении машины, а обмотки якоря и индуктора выполнены кольцевыми и размещены концентрически относительно друг друга, сердечники магнитопровода выполнены из магнитопроводящих колец и продольных замыкающих полос, причем кольцевые обмотки размещены между двумя соседними магнитопроводящими кольцами, а продольные замыкающие полосы на внутренней и наружной поверхности этих колец соответственно ротора и статора, причем кольцевые сердечники магнитопровода статора или ротора размещены со сдвигом в тангенциальном направлении на угол

радиан относительно друг друга, где m число фаз.This is achieved by the fact that the electric machine contains gear magnetic circuits of the stator and rotor with armature and inductor windings located on the stator, ring cores of the magnetic circuit according to the number of phases of the armature winding, distributed in the axial direction of the machine, and armature and inductor windings are made circular and placed concentrically relative to each other friend, the cores of the magnetic core are made of magnetic rings and longitudinal locking strips, and the annular windings are placed between two adjacent magnetic conductors sealing rings and the longitudinal closing strip on the inner and outer surfaces of the rings respectively rotor and stator, wherein the annular cores of the stator or rotor yoke has shifted in the tangential direction at an angle

radian relative to each other, where m is the number of phases.

На фиг.1 и 2 показаны соответственно продольный разрез и поперечный (по кольцевому пакету) трехфазной машины с неподвижными кольцевыми пакетами с внутренними полюсами (зубцами) и катушками, подвижным внутренним ротором с пакетами полосок-полюсов и неподвижными внешними пакетами полосок, занимающими наибольшую технологически возможную часть внутренней поверхности корпуса (например, у внешнего магнитопровода бесконтактного сельсина), причем кольцевые пакеты плотно, как тороиды у бесконтактных сельсинов вставлены в кольцо, образуемое внешними пакетами. Число рабочих зазоров у каждой секции якоря 2 (как у обычных машин). На фиг.3 и 4 показаны разрезы одной секции продольной и поперечной по тороиду с шестью рабочими зазорами существенно более использованной по массогабаритным показателям но несколько менее технологичной в изготовлении. Figures 1 and 2 respectively show a longitudinal section and a transverse (along an annular packet) three-phase machine with fixed ring packets with inner poles (teeth) and coils, a movable inner rotor with packets of strips-poles and fixed outer packets of strips, occupying the largest technologically possible part of the inner surface of the case (for example, the external magnetic circuit of a contactless selsyn), and the annular packets are tightly inserted like toroids on a contactless selsyn into a ring formed by shnimi packages. The number of working clearances for each section of the anchor 2 (as in conventional machines). Figures 3 and 4 show sections of one section longitudinal and transverse along the toroid with six working gaps, which are much more used in terms of weight and size but slightly less technological in manufacturing.

Электрическая машина содержит кольцевую катушку возбуждения (обмотку) 1, кольцевую катушку (обмотку) якоря 2, кольцевой зубчатый магнитопровод 3, подшипник 4, продольные замыкающие полосы ротора 5, продольные замыкающие полосы статора 6, подвижные зубцы-полюсы 7, неподвижные зубцы-полюсы 8, вал машины 9, подшипниковые щиты 10. The electric machine contains an annular excitation coil (winding) 1, an annular coil (winding) of the armature 2, an annular gear magnetic circuit 3, a bearing 4, longitudinal locking strips of the rotor 5, longitudinal locking strips of the stator 6, movable teeth-poles 7, fixed teeth-poles 8 , machine shaft 9, bearing shields 10.

Работа машины основана на совместном воздействии на ротор машины суммы моментов, возникающих при взаимодействии подвижных 7 и неподвижных 8 полюсов при наличии токов в обмотках 1 и 2. The operation of the machine is based on the combined action on the machine rotor of the sum of the moments arising from the interaction of the moving 7 and fixed 8 poles in the presence of currents in the windings 1 and 2.

В трехфазной машине (m 3) минимальное количество секций три, сдвиг между осями системы полюсов (например, расположенных на тороидах) от первой секции соответственно

у второй секции и

у третьей секции.In a three-phase machine (m 3) the minimum number of sections is three, the shift between the axes of the pole system (for example, located on the toroids) from the first section, respectively

in the second section and

in the third section.

Самые высокие массогабаритные показатели можно достичь, если выполнить машину по фиг. 3 и 4 при значительных диаметрах, характерных для низкоскоростных двигателей. The highest overall dimensions can be achieved if the machine of FIG. 3 and 4 with significant diameters characteristic of low-speed engines.

В статоре с продольными замыкающими пакетами полосок вставлены в соответствующей обойме катушки 1 и 2 и справа и слева в каждой секции установлены с минимальными зазорами относительно пакетов вдоль поверхности системы неподвижных тороидов. После этого в машину вводится ротор, на пакетах замыкающих полосок 6 которого жестко насажена одна, например, правая, система подвижных тороидов. Затем с противоположной стороны плотно насаживается на пакеты замыкающих полосок 6 ротора вторая сторона системы подвижных тороидов. In a stator with longitudinal closing packs of strips, coils 1 and 2 are inserted in the respective holder and on the right and left in each section are installed with minimal gaps relative to the packs along the surface of the fixed toroid system. After that, the rotor is introduced into the machine, on the packages of the closing strips 6 of which one, for example, the right, system of movable toroids is rigidly mounted. Then, on the opposite side, the second side of the system of movable toroids fits tightly onto the packages of locking strips 6 of the rotor.

Предлагаемая машина может работать не только в качестве синхронного двигателя и синхронного генератора, но и бесконтактного сверхмногополюсного сельсина, если, например, обмотку 1 питать однофазным током во всех секциях однофазной обмотки возбуждения сельсина, а обмотки 2 в трех или четырех секциях использовать как обмотку синхронизации сельсина. The proposed machine can operate not only as a synchronous motor and synchronous generator, but also as a non-contact ultra-polar selsyn if, for example, winding 1 is fed with single-phase current in all sections of a single-phase selsyn field winding, and windings 2 in three or four sections can be used as a selsyn synchronization winding .

При этом возможно и выполнение полностью бесконтактного дифференциального сельсина, если, например, систему m обмоток 1 подсоединить к m-фазной обмотке синхронизации одного сельсина-датчика, а систему m обмоток 2 к m-фазной обмотке синхронизации второго датчика. При использовании машины в качестве синхронной можно ограничиться только одной системой m обмоток 1 (или 2), подключив ее к m-фазному источнику однополупроводного тока. In this case, it is possible to perform a completely non-contact differential selsyn if, for example, the system m of windings 1 is connected to the m-phase synchronization winding of one selsyn sensor, and the system m of windings 2 to the m-phase synchronization winding of the second sensor. When using the machine as a synchronous one, it is possible to limit oneself to only one system of m windings 1 (or 2), connecting it to the m-phase source of single-wire current.

Предлагаемая машина может быть использована в качестве двигателя двойного питания. The proposed machine can be used as a dual-power engine.

Возможно использование машины и как преобразователя частоты, можно получать частоту Δω при питании машины токами с частотой ω₁ и вращения ее оси с частотой ω₂, можно получить машину аналогично асинхронной машине с фазным ротором, но с полностью неподвижными токонесущими элементами обмотками если одну систему обмотки питать от многофазной сети, а другую замкнуть накоротко, либо через систему реостатов.It is possible to use the machine as a frequency converter, it is possible to obtain the frequency Δω when the machine is supplied with currents with a frequency of ω ₁ and its axis rotates with a frequency of ω ₂ , you can get a machine similar to an asynchronous machine with a phase rotor, but with completely stationary current-carrying elements of the windings if one winding system feed from a multiphase network, and short-circuit the other, or through a rheostat system.

Предлагаемая электрическая машина может работать в режиме "автосинхронной" (чаще называемой "машиной постоянного тока"), если питать ее фазные обмотки системой меняющихся по частоте токов, управляемых от датчиков положения, фиксирующих данное мгновенное взаимное положение осей подвижных и неподвижных полюсов. The proposed electric machine can operate in the "auto-synchronous" mode (often referred to as the "DC machine") if you feed its phase windings with a system of frequency-varying currents controlled by position sensors that record this instantaneous relative position of the axes of the moving and fixed poles.

Claims

1. ELECTRICAL MACHINE, containing gear magnetic circuits of the stator and rotor with armature and inductor windings placed on the stator, ring cores of the magnetic circuit according to the number of phases of the armature winding distributed in the axial direction of the machine, characterized in that, in order to simplify the manufacturing technology and improve energy performance , the windings of the armature and inductor are made circular and placed concentrically relative to each other, the cores of the magnetic circuit are made of magnetic rings and longitudinal closing p olos, and the annular windings are placed between two adjacent magnetically conducting rings, and the longitudinal closing strips are located on the inner and outer surfaces of these rings of the rotor and stator, respectively, and the annular cores of the stator or rotor magnetic core are placed with a tangential shift of 2π / m rad relative to each other friend, where m is the number of phases.

2. The machine according to claim 1, characterized in that a part of the volume of the annular coils is placed in the cavity of the rotor.

3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that permanent magnets are placed on the ring cores of the rotor magnetic circuit.

4. The machine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the magnetically conductive rings of the stator and rotor are divided into at least two parts in the radial direction and are mounted so that the parts of the magnetically conductive rings of the stator and rotor alternate in the radial direction.