ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК H02K21/12 H02K1/27 H02K3/04 H02K1/12 

Описание патента на изобретение RU2490772C1

Изобретение относится к области электротехники, в частности к исполнительным электромагнитным механизмам систем автоматики.

Известен "Электродвигатель с обмоткой в воздушном зазоре" (США, патент №7928619, Н02K 1/16, Н02K 1/18, опубл. 19.04.2011), выбранный в качестве прототипа, содержащий ротор с радиально намагниченными полюсными постоянными магнитами, число пар полюсов которого больше двух, и статор, включающий магнитопровод в виде полого цилиндра и размещенную на его внутренней поверхности симметричную трехфазную однослойную статорную обмотку, рабочие участки катушек которой расположены вдоль оси электродвигателя. При этом число катушек в цепи фазы равно 5, а число пар полюсов ротора - 9. При таком соотношении угловой размер катушек по средним линиям не позволяет увеличить ширину окна катушки, а, значит, и коэффициент заполнения проводниками слоя обмотки. Такая обмотка неэффективно использует рабочий воздушный зазор, в котором она размещена, и, следовательно, электродвигатель имеет малый удельный электромагнитный момент (на единицу массы или объема).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании электродвигателя с максимально возможным удельным электромагнитным моментом.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, состоит в повышении эффективности работы статорной обмотки.

Это достигается тем, что в электродвигателе, содержащем ротор с радиально намагниченными полюсными постоянными магнитами, число пар полюсов которого больше двух, и статор, включающий магнитопровод в виде полого цилиндра и размещенную на его внутренней поверхности симметричную трехфазную однослойную обмотку, рабочие участки катушек которой расположены вдоль оси электродвигателя, обмотка выполняется двухплоскостной с минимально необходимыми для сборки статора зазорами между боковыми поверхностями рабочих участков катушек, при этом число катушек в цепи фазы выбрано равным числу пар полюсных постоянных магнитов ротора.

Выполнение обмотки двухплоскостной (лобовые части катушек расположены в двух плоскостях) при размещении рабочих участков катушек с минимально необходимыми для сборки статора зазорами позволяет поместить в рабочем воздушном зазоре с заданными размерами максимально возможное число проводников вдоль оси электродвигателя, в результате чего эффективность использования воздушного зазора растет, а, значит, повышается эффективность работы расположенной в нем обмотки и, как следствие, повышается удельный электромагнитный момент электродвигателя. Выбор числа катушек в цепи фазы равным числу пар полюсных постоянных магнитов ротора необходим для обеспечения работоспособности заявляемого электродвигателя. Использование заявляемого технического решения в электродвигателях с числом пар полюсов меньше трех неэффективно из-за значительного роста вклада в сопротивление обмотки сопротивления лобовых частей катушек.

На фиг.1 изображен электродвигатель в состоянии, когда электрическая цепь фазы А обесточена, а цепи фаз В и С находятся под напряжением; на фиг.2 - то же, сечение А-А.

Электродвигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора.

Статор электродвигателя включает в себя магнитопровод 1 в виде полого цилиндра и размещенную на его внутренней поверхности симметричную трехфазную однослойную двухплоскостную обмотку 2, рабочие участки катушек которой расположены вдоль оси электродвигателя. Обмотка 2 выполнена с минимально необходимыми для сборки статора зазорами между боковыми поверхностями рабочих участков катушек (фиг.2), при этом число катушек в цепи фазы равно 6 и число пар полюсных постоянных магнитов 3 ротора также равно 6. Катушки в цепи фазы соединены между собой таким образом, чтобы направление тока в них совпадало.

Ротор электродвигателя состоит из радиально намагниченных полюсных постоянных магнитов 3 чередующейся полярности, расположенных на внешней поверхности магнитопровода 4.

Работа трехфазного электродвигателя рассмотрена на примере двухполупериодного управления напряжением цепей фаз. Во время нахождения магнитных осей катушек цепей двух фаз обмотки 2 между полюсами радиально намагниченных полюсных постоянных магнитов 3 ротора (положение может быть определено, например, с помощью датчика Холла) на цепи этих фаз подается постоянное напряжение определенного знака, что обеспечивает вращение ротора в нужную сторону. При вращении ротора магнитные оси катушек цепи каждой фазы пересекают области над центральными линиями полюсных магнитов 3 ротора, определяемых углом, равным 1/3 величины полупериода вращения поля ротора. В момент начала пересечения происходит отключение цепи фазы от напряжения питания. Последующая смена полярности напряжения происходит в момент окончания пересечения указанной области. В результате переключений напряжений в цепях фаз на валу электродвигателя создается заданный электромагнитный момент.

Был изготовлен опытный образец заявляемого электродвигателя, испытания которого подтвердили высокую эффективность работы статорной обмотки и получение максимально возможного удельного электромагнитного момента.

Похожие патенты RU2490772C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2018
  • Миханошин Виктор Викторович
RU2716489C2
ДВИГАТЕЛЬ 2008
  • Афанасьев Александр Александрович
  • Нестерин Валерий Алексеевич
  • Николаев Алексей Васильевич
  • Чихняев Виктор Александрович
RU2371827C1
Электрическая машина с ротором, созданным по схеме Хальбаха 2020
  • Дашко Олег Григорьевич
  • Захаренко Андрей Борисович
  • Зенин Сергей Борисович
  • Литвинов Владимир Никонович
RU2771993C2
БЕСКОНТАКТНАЯ РЕДУКТОРНАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С МНОГОПАКЕТНЫМ ИНДУКТОРОМ 2009
  • Чернухин Владимир Михайлович
RU2382475C1
ОДНОФАЗНЫЙ НИЗКООБОРОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ТОКА 2014
  • Пижонков Алексей Германович
  • Голубков Евгений Евгеньевич
RU2566659C1
РЕАКТИВНАЯ МАШИНА 2010
  • Смирнов Александр Юрьевич
  • Крюков Вячеслав Михайлович
  • Темнов Роман Прохорович
RU2412519C1
СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ 2014
  • Афанасьев Юрий Викторович
  • Исмагилов Флюр Рашитович
  • Пашали Диана Юрьевна
  • Хакимов Руслан Рамилевич
RU2548662C1
МНОГОПОЛЮСНАЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА 2010
  • Собянин Виталий Григорьевич
  • Пеняков Сергей Сергеевич
  • Колесников Сергей Васильевич
RU2458421C2
Мотор-колесо для самолета 2018
  • Афанасьев Анатолий Юрьевич
  • Каримов Артур Рафаэлевич
  • Студнева Евгения Евгеньевна
RU2703704C1
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ РУЛЯ АВТОМОБИЛЯ 2007
  • Петров Иннокентий Иванович
  • Петров Олег Иннокентьевич
RU2423272C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 490 772 C1

Реферат патента 2013 года ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к исполнительным электромагнитным механизмам систем автоматики. Предлагаемый электродвигатель содержит ротор с радиально намагниченными полюсными постоянными магнитами, число пар полюсов которого больше двух, и статор, включающий магнитопровод в виде полого цилиндра и размещенную на его внутренней поверхности симметричную трехфазную двухплоскостную однослойную обмотку с минимально необходимыми для сборки статора зазорами между боковыми поверхностями рабочих участков катушек. Рабочие участки катушек обмотки расположены вдоль оси электродвигателя, при этом число катушек в цепи фазы выбрано равным числу пар полюсных постоянных магнитов ротора. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в увеличении удельного электромагнитного момента электродвигателя путем повышения эффективности работы его статорной обмотки. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 490 772 C1

Электродвигатель, содержащий ротор с радиально намагниченными полюсными постоянными магнитами, число пар полюсов которого больше двух, и статор, включающий магнитопровод в виде полого цилиндра и размещенную на его внутренней поверхности симметричную трехфазную однослойную обмотку, рабочие участки катушек которой расположены вдоль оси электродвигателя, отличающийся тем, что обмотка выполнена двухплоскостной с минимально необходимыми для сборки статора зазорами между боковыми поверхностями рабочих участков катушек, при этом число катушек в цепи фазы выбрано равным числу пар полюсных постоянных магнитов ротора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2490772C1

US 7928619 А, 19.04.2011
Синхронный электродвигатель 1987
  • Жуловян Владимир Владимирович
  • Новиков Павел Андреевич
  • Калужский Дмитрий Леонидович
  • Марков Юрий Лазаревич
  • Панарин Александр Николаевич
  • Ким Те Дюн
SU1481875A1
Подошвенный гвоздь 1948
  • Афанасьев А.А.
SU72798A1
СИНХРОННАЯ ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 2006
  • Карманов Евгений Дмитриевич
  • Шаплов Сергей Иванович
RU2331150C2
US 3082337 A1, 19.03.1963
EP 0313514 A1, 26.04.1989.

RU 2 490 772 C1

Авторы

Колесников Сергей Васильевич

Осоченко Евгений Алексеевич

Арбузов Виктор Николаевич

Морозов Игорь Владимирович

Клопов Александр Алексеевич

Даты

2013-08-20Публикация

2012-01-20Подача