Полюс электрической машины

(21) (22) плек (72) (53) (56) М 1 (54) (57) е. ов СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ Ф: РЕСПУБЛИК ГОСУ АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО И ОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ КНТ СССР 338048/24-07; 4388054/24-074.12.873.11.90. Бюл. М 43сесоюзный научно-исследовательскийектно-конструкторский институт комного электрооборудования.В.Оганян21.313,04 (088.8)вторское свидетельство СССР65929, кл, Н 02 К 21/06, 1986.ОЛЮС ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫэобретение относится к электротехниль изобретения - повышение испольия материала постоянного магнита,улучшение охлаждения и упрощение крепления полюса электрической машины. Полюс 1 выполнен решетчатым. Он состоит из чередуюЩихся вдоль длины и ширины полюса магнитных участков 2 и немагнитных промежутков 3. Последние могут быть выполнены в виде отверстий 4 в теле постоянного магнита или в виде перегородок ячеистого каркаса из немагнитного материала, Магнитные участки при этом выполнены в виде отдельных брусков, которые установлены в ячейки каркаса. Отверстия 4 и ячейки могут быть расположены в шахматном порядке. 4 з.п.ф-лы, 11 ил.10 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке и проектировании электрических машин с полюсами из постоянных магнитов.Цель изобретения - повышение использования .материала постоянного магнита, улучшение охлаждения и упрощение крепления полюса электрической машины.На фиг. 1 изображен полюс электрической машины с отверстиями в теле постоянного магнита, направленными по направлению намагничения этого магнита; на фиг. 2 и 3 - варианты расположения и формы отверстий в теле постоянного магнита; на фиг. 4 - полюс электрической машины с установленными отдельными брусками постоянных магнитов в ячеистый каркас иэ немагнитного материала; на фиг. 5 и б- ячеистый каркас из немагнитного материала, вариант выполнения; на фиг. 7 и 8 - варианты размещения отверстий в чередующихся рядах каркаса из немагнитного материала, расположенных в шахматном порядке; на фиг. 9 и 10 - варианты крепления полюса электрической. машины соответственно в продольном и поперечном разрезах; на фиг, 11 - полюс электрической машины с полюсным наконечником из магнитомягкого материала, вариант выполнения.Предлагаемый полюс 1 электрической машины выполнен решетчатым и состоит из чередующихся вдоль длины и вдоль ширины полюса магнитных участков 2 и немагнитных промежутков 3. Немэгнитные промежутки 3 могут быть выполнены в виде отверстий 4 (фиг,1 - 3) в теле постоянного магнита, направленных вдоль вектора 5 намагничения этого магнита. Возможно выполнение (фиг,4) немагнитных промежутков 3 в виде перегородок 6 (фиг,5 и 6) ячеистого каркаса 7 из немагнитного материала, Магнитные участки 2 при этом выполнены в виде отдельных брусков 8 постоянного магнита и эти бруски установлены в ячейки 9 упомянутого каркаса 7. Отверстия 4 в теле постоянного магнита в чередующихся рядах могут быть расположены в шахматном порядке (фиг,2 и 3), Также в шахматном порядке (фиг. 7 и 8) могут быть расположены ячейки 9 в чередующихся рядах,Для получения заданнои формы магнитного поля и оптимального использования .материала постоянного магнита предпочтительнее упорядоченное расположение магнитных участков 2 и немагнитных промежутков 3, например, ги рядов отверстий 4 по ширине полюса 1 и п рядов отверстий 4 по длине полюса 1. При этом для случая 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выполнения отверстий в теле постоянного магнита размер магнитных участков 2 не должен превышать размер немагнитных промежутков 3, а для случая выполнения ячеистого каркаса 7 из немагнитного материала с установлвнием в них отдельных брусков 8 постоянного магнита размеры немагнитных промежутков 3 не должны превышать размеры бруска постоянного магнита. Причем в обеих случаях размеры магнитных участков 2 и размеры немагнитных промежутков 3 должны превышать величину воздушного зазора д электрической машины.Крепление полюса внутри электрической машины осуществляется любым из известных способов. В частности, дляслучая выполнения отверстий 4 в теле постоянного магнита часть этих отверстий может быть использована для размещения элементов крепления. Для случая выполнения ячеистого каркаса 7 возможно изготовление его литьем, прессовкой или штамповкой, например, из немагнитной пластмассы или алюминия с выполнением крепежных выступов с отверстиями 10 либо, например, их немагнитных пластин 11, объединенных в одно целое дистанционными немагнитными шпильками 12 с гайками 13, Возможно применение (фиг.11) полюсного наконечника 14, выполненного из магнитомягкого материала. Допускается предусмотреть в конструкции полюсного наконечника 14 конструктивные элементы крепления полюса, например, ушки 15 с отверстиями для крепящих болтов 16 с гайками 17, Отдельные бруски 8 могут иметь форму поперечного сечения, например, прямоугольную, могут быть снабжены молоткообразными головками 18 для удобства фиксации их в каркасе 1.Полюс электрической машины работает следующим образом,Магнитные участки 2, чередующиеся с немагнитными промежутками 3, создают в воздушном зазоре (д) электрической машины магнитное поле с формой кривой, в которой имеются гребни, соответствующие месту расположения магнитных участков 2 и впадины, соответствующие месту расположения немагнитных промежутков 3. Общая ширина полюса 1 превышает при этом суммарную ширину магнитных участков 2, которая соответствует полюсу известной сплошной конструкции, Полная поверхность предлагаемого полюса увеличивается, но одновременно уменьшается усредненная величина индукции в воздушном зазоре,Если обозначить размеры немагнитного промежутка 3 по ширине полюса (а), по1608772 выше, чем традиционного полюса сплошнойконструкции.Например, ширина полюса 36 мм, длинаполюса 70 мм, отношение ширины полюса к5 полюсному шагу электрической машины 0,6,воздушный зазор 1 мм,По этим данным, используя то же количество магнитно-твердого материала цвыдерживая предлагаемые выше соотноше 10 ния размеров, конструируют предлагаемыйполюс с немагнитными промежутками между отдельными брусками по ширине и подлине магнита. Количество брусков по ширине полюса е=З, тогда с= 12 мм, количест 15 во брусков по длине полюса п=5, тогда б =70= - = 14 мм. Ширину немагнитных проме 5жутков в обоих направлениях принимаемравной 3 мм, т.е. а=Ь=З мм.20 Тогда согласно выведенной формуле длин стка тоф лага как о конс конс расх теле В-фГдеф заз при чат изв 1+ 1+ 3 12 + 10а +с +10 д с + о 7 я размеров а=8 на В = 1,3. те. ньшить расход ита в 1,3 раза.25 15 17 22 24 - 112 14 2527 Ь=б, с=4, в данном апример, дл д =1 величи е можно уме янного магн д=З. случ пост атериала 30 ф В - -р- -Кд КД, сб 40 1 и КД 2 коэффициенты, учитывающие тость" поверхности и рассчитываео формулам коэффициента Картера а+с+10 д Ь+б+10 д 45с+03а+То где "эуб мые осле подстажение для В ки значений КД вы олучает вид - 1+ -+ -ри д Ь/бЬ/(О+10 ная ффектив полюса (Ь), а размеры магнитного учапо ширине полюса(с), по длине полюса(б), ктор эффективности (В) полюса предмой конструкции можно определить ношение потока полюса предлагаемой рукции (Ф 1) к потоку полюса сплошной рукции (Фо) при условии одинакового да материала постоянного магнита, ля случая выполнения отверстий 4 в остоянного магнита средний коэффициент воздушного, определяемый по формуле м КД коэффициент, учитывающий "зубть" поверхности, рассчитываемый ио тным формулам коэффициента Кортера ля случая выполнения ячеистого каркаса 1 иэ немагнитного материала с установл нием в ячейках 9 открытых брусков 8 пост янного магнита+ 10 с 1 + 10 имеем (а/с ) а/(с+10 д ), д). Поэтому В1, т,е. магнит- ость предлагаемого полюса Ширина предлагаемого полюса с=гпс+(а)а=36+6=42 мм. Ввиду расширения полюса с немагнитными промежутками принимаем новое отношение ширины полюса к полюсному шагу а= - 0,6 = 0,7.4236Длина предлагаемого полюса с прежним расходом магнитно-твердого материала 1 п=пс 1+(и)Ь=5 14+4 3=82 мм.Длина предлагаемого полюса с учетом сокращения расхода магнитно-твердого материала в В раз составляет 1 и = 82/1,19=69 мм.По полученным данным, с небольшой корректировкой ранее принятых значений и и д. составляют окончательно длину полюса из четырех брусков длиной 15 мм каждый. Тогда 1 п =п д+(и -1)Ь=4 15+3 3 = 69 мм.Как видим, в этом примере конструкции удалось, несмотря на некоторое увеличение ширины полюса, сохранить неизменными общие габаритные размеры электрической машины. При этом с переходом на длину активной части 4 х 15 = 60 мм расход материала постоянного магнита от первоначального составляет 60/70, т.е. уменьшился на 14,3 оь. Экономил материала в объеме 15- 20 оь в зависимости от марки и массы примененного постоянного магнита дает зкономию денежных средств от несколькихдесятков до нескольких сот рублей на однуэлектрическую машину.Формула изобретения1, Полюс электрической машины, включающий постоянный магнит, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения использования материала постоянного магНита, улучшения охлаждения, упрощения крепления, полюс выполнен решетчатым и состоит из чередующихся вдоль длины и вдоль ширины полюса магнитных участков и немагнитных промежутков.2. Полюс по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что немагнитные промежутки, полюса выполнены в виде отверстий в теле постояннаго магнита, ориентированных по направлению намагничения этого магнита.3, Полюс по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что немагнитные промежутки полюса 5 выполнены в виде перегородок между ячейками каркаса из немагнитного материала, а магнитные участки выполнены в виде отдельных брусков постоянного магнита, которые установлены в ячейки упомянутого 10 каркаса.4. Полюс по п 2,отл ич ею щийс ятем, что отверстия в теле постоянного магнита в чередующихся рядах расположены в шахматном порядке.15 Б. Полюс по п.З, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что ячейки каркаса в чередующихся рядах расположены в. шахматном порядке.1608772 Составитель В,ИгнатовРедактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал К ор Т,Палий зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 3623 ВНИИПИ Госуд Тираж 441венного комитет113035, Москва,Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб., 4/5