Индуктор синхронной электрической машины

(19) (11) 1)5 Н 02 К 1/2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Стадник А.И. Расчет оптимальной ориентации намагниченности магнитотвердыхучастков роторов электрических машин спостоянными 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. 23, и. ф - лы, 2 ил,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 (ПМ).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 на Яп - Со, установленные симметрично по окружности магнитомягкого высокопроницаемого кольца с равными промежутками, и межполюсные ПМ из Яа - 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 Яп - Со создают магнитное произведение, равное или близкое максимальному, при этом межполюсные ПМ удалены от магнитомягкого кольца на радиальное расстояние Р. 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 Р удельный расход материала ПМ на единицу магнитной энергии индуктора в целом выше анало 51015 20 25 Следовательно, уменьшается удельный рас 30 35 40 45 50 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 помощьюЭВМ и экспериментальных исследованийустановлено, что а = (0,1 - 0,35) Ь, йв - аВвр + ав 2где а - высота немагнитной области;и - высота полюснык участков в направлении намагничивания;Йв - радиус посадочной поверхности под полюсные магниты магнитомягкого вала (ступицы). Немагнитные области (полости) ротора (индуктора) имеют оси симметрии, совпадающие с осями симметрии соответствующих межполюсных участков.Йо - 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 параллельных 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, аЙ- -Ро - В+в 2 2 а =(0,1-0,35) Ь,20 Фиг,Г Индуктор синхронной электрической машины содержит полюсные участки - ПМ 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 и - 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 аянии Вв - -йоВв+ - от геометриче 2 2ского центра индуктора, Й - 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 угло вые координаты ограничены границамираздела полюсов и межполюсных элементов и их продолжением, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения удельного расхода материала магнитов и 10 момента инерции индуктора, радиальныйразмер немагнитной области составляет от 0,1 до 0,35 высоты полюса. а расстояние от центра вала до середины отрезка по радиусу, являющемуся осью симметрии немаг нитной области, заключенного между еевнутренней и наружной границами, находится в пределах где Йв - радиус магнитомягкого вала;а - радиальный размер немагнитной области,25 2, Индуктор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что поперечное сечение немагнитнойобласти в радиальном направлении ограничено отрезками параллельных прямых,внешний из которых является хордой дуги30 внутреннего диаметра межполюсного элемента.3. Индуктор по и. 1, отл и ча ю щ и й с ятем, что с внутренней стороны поперечноесечение немагнитной области ограничено35 дугой окружности, имеющей выпуклость внаправлении герметического центра индуктора,