СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ Российский патент 1996 года по МПК H02K1/17 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с постоянными магнитами, и может быть использовано в электрических двигателях и генераторах постоянного тока для промышленных роботов и систем автоматики.

Известен электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами, размещенными в выемках станины [1] содержащий станину, дугообразные магниты с радиальной намагниченностью. На внутренней поверхности стенок станины выполнены несколько разнесенных одна относительно другой дугообразных выемок, в выемках размещены дугообразные магниты, выпуклая часть которых тесно прилегает к поверхностям выемки, а противоположная вогнутая сторона обращена внутрь полости станины.

Недостатками такой конструкции являются малая величина магнитного потока и размагничивание постоянных магнитов поперечным полем якоря.

Известен электродвигатель постоянного тока с цилиндрическим воздушным зазором и возбуждением от постоянных магнитов [2] содержащий шихтованный пакет статора с прорезями, выполненными по замкнутому многоугольному контуру, и постоянные магниты в виде пластин, установленных в прорезях. Многоугольный контур проходит непосредственно от одного из концов используемой части полюсов, образующего воздушный зазор, при этом каждая пара магнитов образует полюс определенной полярности.

Недостатком такой конструкции является малая величина рабочего магнитного потока из-за неполного использования объема статора и малой площади магнитов, прилегающих к полюсному сердечнику.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами [3] содержащий немагнитный корпус, полюсные сердечники, выполненные в виде усеченных четырехугольных пирамид, верхним основанием прикрепленных к немагнитному корпусу статора, на боковых гранях полюсных сердечников размещено по четыре плоских магнита так, что они примыкают к полюсному сердечнику одноименной полярностью, внешнее магнитомягкое ярмо выполнено в виде скоб, замыкающих разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов.

Недостатками такой конструкции являются ее сложность из-за наличия большого количества элементов магнитной цепи, недостаточно большое значение рабочего магнитного потока из-за ограничения осевой длины статора и неполного использования объема статора.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение мощности путем увеличения магнитного потока.

Поставленная цель достигается тем, что в известном статоре электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, содержащем полюсные сердечники, постоянные магниты, прилегающие поверхностями одноименной полярности к полюсному сердечнику, внешние магнитомягкие ярма, замыкающие разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов, в ярме статора выполнены открытые со стороны воздушного зазора цилиндрические пазы так, что образующие цилиндрических поверхностей пазов параллельны оси статора, а глубина пазов больше половины их диаметров. В пазы установлены постоянные магниты в виде разомкнутых полых цилиндров, а во внутренних полостях магнитов установлены выступающие в сторону воздушного зазора цилиндрические полюсные сердечники.

На фиг. 1 изображен статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, поперечный разрез; на фиг. 2 продольный разрез статора.

Статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами содержит магнитомягкое ярмо 1, постоянные магниты 2, полюсные сердечники 3.

Магнитомягкое ярмо 1 выполнено в виде замкнутого симметричного контура, имеющего две взаимно перпендикулярно оси симметрии. В ярме 1 статора выполнены открытые со стороны воздушного зазора круглые цилиндрические пазы так, что образующие цилиндрических поверхностей пазов параллельны оси статора, а центры пазов лежат на осях симметрии ярма 1. Количество пазов равно числу полюсов статора. Глубина паза должна быть не менее половины диаметра паза. В пазы ярма 1 установлены постоянные магниты 2, выполненные в виде круглых разомкнутых полых цилиндров, так чтобы раскрытия пазов и магнитов совпадали и были обращены в сторону воздушного зазора. Во внутренних полостях постоянных магнитов 2 установлены полюсные сердечники 3, выполненные в виде круглого цилиндра с вогнутой выемкой со стороны воздушного зазора. Высота полюсных сердечников берется такой, чтобы в собранном статоре полюсные сердечники выступали в область воздушного зазора, обеспечивая необходимую ширину коммутационной зоны. Длина полюсного сердечника 3 равна осевой длине ярма 1 и магнита 2. Постоянные магниты 2 имеют радиальную намагниченность, причем полярности внутренних поверхностей близлежащих магнитов чередуются, вследствие этого полюсные сердечники 3 также имеют чередование полярности. Магнитомягкое ярмо 1 замыкает внешние поверхности разноименной полярности постоянных магнитов 2 близлежащих полюсов, образуя замкнутую магнитную цепь статора.

Для фиксации положения полюсного сердечника 3 и магнита 2 и предотвращения их вращения вокруг собственной оси при работе электрической машины полюсный сердечник 3 и магнит 2 фиксируют по отношению к ярму с помощью винта 4 из немагнитного материала. Винт 4 проходит через сквозное отверстие в постоянном маните 2, или сквозное отверстие получают путем стыковки двух симметричных постоянных магнитов 2, имеющих соосные полукруглые выемки на торцовых поверхностях и примыкающих друг к другу в плоскости, перпендикулярной оси статора и проходящей через оси отверстий под винты 4. Постоянные магниты 2 и полюсные сердечники 3 могут фиксироваться относительно ярма с помощью склеивания, точечной сварки торцовых частей граничащих деталей или путем заливки легкоплавким металлом.

В заявляемом статоре электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами упрощение конструкции достигают за счет того, что ярмо 1 выполнено в виде замкнутого контура с цилиндрическими пазами, в которые установлены постоянные магниты 2 в виде разомкнутых полых цилиндров, внутри которых размещены полюсные сердечники 3. Глубина паза в ярме 1 не менее половины диаметра паза, высота полюсного сердечника также не менее половины диаметра сердечника, получаемая подковообразная конфигурация постоянных магнитов 2 и полюсных сердечников 3 обеспечивает самозакрепление их в ярме 1 в радиальном направлении.

Увеличение магнитного потока достигается тем, что выполнение постоянного магнита 2 в виде цилиндрической поверхности, обеспечивает большую площадь при одной и той же высоте полюсного сердечника, так как длина окружности, описанной вокруг любой фигуры, больше периметра этой фигуры; кроме того снижаются потоки расстояния, так как магнит выполнен в виде полузакрытого цилиндрического контура, раскрытием, направленным в сторону воздушного зазора все это увеличивает магнитный поток и повышает мощность электрической машины.

Литература
1. Патент США N 4453097, кл. H 02 K 23/42, опубликован 1984 г.

2. Патент Франции N 2511209, кл. H 02 K 23/42, опубликован 1983 г.

3. Авт. св. СССР N 1711293, кл. H 02 K 1/18, опубликовано 1992 г.

Использование изобретения: относится к электрическим машинам и может быть использовано в электродвигателях и генераторах постоянного тока, применяемых в промышленных роботах и в системах автоматики. Сущность изобретения: статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами содержит магнитомягкое ярмо, цилиндрические полюсные сердечники и постоянные магниты в виде полых разомкнутых цилиндров. В ярме статора выполнены открытые со стороны воздушного зазора цилиндрические пазы так, что образующие цилиндрических поверхностей пазов параллельны оси статора. А глубина пазов больше половины их диаметров, в пазы установлены постоянные магниты в виде разомкнутых полых цилиндров. Во внутренних полостях магнитов установлены выступающие в сторону воздушного зазора цилиндрические полюсные сердечники. 2 ил.

Статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, содержащий полюсные сердечники, постоянные магниты, внешнее магнитомягкое ярмо, замыкающее разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов, отличающийся тем, что в ярме статора выполнены открытые со стороны воздушного зазора цилиндрические пазы, при этом образующие цилиндрических поверхностей пазов параллельны оси статора, а глубина пазов больше половины их диаметра, постоянные магниты выполнены в виде разомкнутых полых цилиндров и установлены в упомянутые пазы ярма, в полостях магнитов установлены выступающие в сторону воздушного зазора цилиндрические полюсные сердечники.