Индуктор синхронной электрической машины

Индуктор синхронной электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: индуктор содержит магнитомягкий вал 3, выполненные из постоянных магнитов полюса 1 и межполюсные элементы 2. Между валом 3 и межполюсными элементами 2 образованы немагнитные области 4, Радиальный размер немагнитной области составляет от 0,1 до 0,35 высоты полюса. Приведена формула для величины середины немагнитной области . Изобретение уменьшаегудельный расход материала магнитов и момент инерции индуктора. 2з. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s))s Н 02 К 1/27

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1 (21) 4875793/07 (22) 16.10.90 (46) 15,01.93. Бюл, N 2 (71) Научно — производственное объединение "Магнетон" (72) А.Н.Поляков, В.Ф,Брагин и Н.А.Келин (56) Стадник А.И. Расчет оптимальной ориентации намагниченности магнитотвердых участков роторов электрических машин с постоянными магнитами.- Электромеханика, Изв. вузов, 1989, М 2, с. 33 — 39.

Патент США М 4645961, кл. Н 02 К 21/14, 1987, (54) ИНДУКТОР СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ НА ПОСТОЯННЫХ

МАГНИТАХ (57) Сущность изобретения: индуктор содержит магнитомягкий вал 3, выполненные из постоянных магнитов полюса 1 и межполюсные элементы 2. Между валом 3 и межполюсными элементами 2 образованы немагнитные области 4. Радиальный размер немагнитной области составляет от 0,1 до

0,35 высоты полюса. Приведена формула для величины середины немагнитной области. Изобретение уменьшает удельный расход материала магнитов и момент инерции индуктора. 2 з, и. ф — лы, 2 ил, 1788554

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электрических машинах, применяющихся в электромеханической, станкостроительной и во многих других областях промышленности при изготовлении роторов (индукторов) с постоянными магнитами (П М).

Известен многополюсный ротор (индуктор) электрической машины с ПМ, имеющий форму неявнополюсного цилиндра, содержащий полюсные с радиальной намагниченностью и межполюсные с тангенциальной намагниченностью участки из ПМ, прилегающие к полюсным участкам разноименными полюсами, причем внутренние диаметры полюсных и межполюсных участков равны, и ПМ размещаются на магнитомягкой втулке (ступице).

Недостатками указанной конструкции являются необоснованно большой расход магнитотвердого материала ПМ полюсных и межполюсных участков, обусловленный паразитным замыканием силовых линий межполюсных ПМ самих на себя по магнитомягкой втулке, а также увеличенный по сравнению с наиболее широко применяемыми конструкциями роторов типа "звездочка" момент инерции ротора (индуктора).

Наиболее близким к изобретению является магнитная система (индуктор) динамоэлектрической машины с большим магнитным зазором и гибкой обмоткой, выполненной в виде печатного монтажа, содержащая радиально ориентированные основные (полюсные) ПМ Hà Sm — Со, установленные симметрично по окружности магнитомягкого высокопроницаемого кольца с равными промежутками. и межполюсные ПМ из Sm — Со, расположенные между соседними основными ПМ и соприкасающиеся с ними, причем на участках контакта основные и межполюсные ПМ имеют одноименную полярность. Основные и межполюсные ПМ из Sm — Со создают магнитное произведение, равное или близкое максимальному, при этом межполюсные ПМ удалены от магнитомягкого кольца на радиальное расстояние R. могущее колебаться в пределах от 0 до более чем 0,5 длины основного ПМ. Однако как показали экспериментальные и теоретические исследования, проведенные с использованием математической модели систем с высококоэрцитивными ПМ на основе пространственных интегральных уравнений, у данной магнитной системы для ряда отрезков указанного диапазона изменения R удельный расход материала ПМ на единицу магнитной энергии индуктора в целом выше анало5

20

25 Следовательно, уменьшается удельный рас30

55 гичного показателя традиционных конструкций индукторов и индуктора, рассмотренного в упомянутой статье Стадника А,И, Целью изобретения является уменьшение удельного расхода материала магнитов индуктора и уменьшение его момента инерции.

Указанная цель достигается тем, что в индукторе, имеющем форму неявнополюсного цилиндра, содержащем магнитомягкий вал (ступицу), полюсные участки и межполюсные участки, в отличие от прототипа, где немагнитные области равны разности высот полюсных и межполюсных участков, предлагается значительное расширение этих областей за счет облегчения конструкции вала, в котором и создаются объемы немагнитных областей (воздух, легкие металлы). Таким образом, достигается уменьшение момента инерции ротора (индуктора), а за счет увеличения магнитного сопротивления вдоль силовых линий требуется меньшая магнитная энергия для противодействия заданным размагничивающим полям (реакции якоря). ход магнитного материала.

На основании теоретически с помощью

ЭВМ и экспериментальных исследований установлено, что а = (0,1-0,35) h, Яв — — < Ro < Рв+ а-, в

2 где а — высота немагнитной области;

h — высота полюснык участков в направлении намагничивания;

RB — радиус посадочной поверхности под полюсные магниты магнитомягкого вала (ступицы). Немагнитные области (полости) ротора (индукто ра) имеют оси симметрии, совпадающие с осями симметрии соответствующих межполюсных участков.

Ro — расстояние от центра до середины отрезка по радиусу симметрии немагнитной области, соединяющего внутреннюю и наружную границу немагнитной области.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого индуктора (полюсное деление), в котором поперечное сечение немагнитной области в радиальном направлении ограничено отрезками пар, ллельных прямых, внешний из которых является хордой дуги внутреннего диаметра межполюсного ПМ; на фиг. 2 — схема предлагаемого индуктора (полюсное деление), в котором поперечное сечение немагнитной области с внутренней стороны ограничено дугой окружности, имеющей выпуклость в направлении геометрического центра индуктора.

1788554 а . а

Rs — < Ro < Ra+—

2 2 а = (0,1-0,35) h, 20

Фиг.Г

Индуктор синхронной электрической машины содержит полюсные участки — llM

1 с радиальной намагниченностью и межполюсные участки — ПМ 2 с тангенциальной намагниченностью, прилегающие к полюсным участкам разноименными полюсами, полюсные ПМ 1 размещены непосредственно на магнитомягком валу(ступице) 3. Внутри объема индуктора между внутренним диаметром межполюсных ПМ 2 и валом 3 расположены немагнитные области 4, оси симметрии 5 которых совпадают с осями симметрии межполюсных ПМ 3, немагнитные области ограничены по угловым координатам границами 6 раздела полюсных 1 и межполюсных 2 ПМ и их продолжением, а в радиальном направлении поверхностями 7, 8, находящимися на расстоянии где h — высота полюсных ПМ 1 в направлении намагничивания, при этом середина отрезка радиуса, являющегося осью симметрии области 4 и заключенного между поверхностями 7, 8 расположена на расстоа а янии RE,- — < Ro< R, + — от геометриче2 2 ского центра индуктора. R> — радиус вала.

Формула изобретения

, Индуктор синхронной электрической машины, содержащий магнитомягкий вал, выполненные из постоянных магнитов полюса с радиальной намагниченностью и межполюсные элементы с тангенциальной намагниченностью, причем между магнитомягким валом и межполюсными элементами образованы немагнитные области, оси симметрии которых совпадают с осями симметрии межполюсных элементов, а их угло5 вые координаты ограничены границами раздела полюсов и межполюсных элементов и их продолжением, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения удельного расхода материала магнитов и

10 момента инерции индуктора, радиальный размер немагнитной области составляет от

0,1 до 0,35 высоты полюса. а расстояние от центра вала до середины отрезка по радиусу, являющемуся осью симметрии немаг15 нитной области, заключенного между ее внутренней и наружной границами, находится в пределах где Rg — радиус магнитомягкого вала; а — радиальный размер немагнитной области, 25 2, Индуктор по и. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение немагнитной области в радиальном направлении ограничено отрезками параллельных прямых, внешний из которых является хордой дуги

30 внутреннего диаметра межполюсного элемента.

3. Индуктор по и. 1, о т п и ч а ю шийся тем, что с внутренней стороны поперечное сечение немагнитной области ограничено

35 дугой окружности, имеющей выпуклость в направлении герметического центра индуктора,