ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК H02K19/06 H02K21/26 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к однофазным электрическим машинам для бытовой техники, например для стиральных машин, пылесосов и электронасосов.

Известен однофазный электродвигатель индукторного типа, возбуждаемый от постоянных магнитов, содержащий зубчатые магнитопроводы безобмоточного раствора и статора, выполненного с полюсами и обмоткой (см. А. с. N 465698 H 02 K 19/06, опубл. БИ N 12. 1975 г.).

Недостатком данного двигателя является плохое использование активного объема, так как магнитопровод статора выполнен из двух половинок и имеет дополнительный зубец для фиксации ротора в стартовом положении.

Известна электрическая машина с равными зубцовыми делениями, возбуждаемая от постоянных магнитов, содержащая безобмоточный ротор, статор с Y-образными полюсами, зубцы которых соединены перемычкой переменного сечения, и обмотку, расположенную в пазах между полюсами, причем постоянный магнит размещен в пазу полюса. (См. Заявка на изобретение "Электрическая машина" N 92-011650/07/057940/ от 14.12.92 г. решение о выдаче патента на изобретение от 27.04.94 г.).

Недостатком данного технического решения является ненадежность крепления постоянного магнита в пазу, а также значительные поля рассеяния постоянного магнита при данном размещении, что снижает рабочее поле постоянного магнита в зазоре и ослабляет его синхронизирующий момент.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности крепления постоянного магнита в пазу и увеличение его синхронизирующего момента.

С этой целью в электрической машине, содержащий безобмоточный ротор и статор с обмоткой, охватывающей полюса, зубцы которых соединены перемычками, и возбуждаемой постоянным магнитом, расположенном в пазу между зубцами полюса, согласно данного заявления, стенки паза полюса выполнены непараллельными между собой, а постоянный магнит установлен на площадке, размещенной на перемычке.

Немагнитный зазор между боковой стороной магнита и стенкой паза может быть выполнен переменным, с касанием зубца в наиболее узкой части паза.

Площадка выполнена перпендикулярно направлению намагниченности магнита, имеющего радиальную намагниченность.

Немагнитный зазор между боковой стороной магнита и зубцом полюса выполняется меньшим или равным 2g, где g величина одностороннего зазора между зубцами статора и ротора.

Магнит в пазу полюса закреплен с помощью немагнитного клина. При этом в зависимости от формы паза немагнитных клиньев может быть более одного.

В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции электрической машины стенки паза полюса выполняются непараллельными, что позволяет обеспечить немагнитный зазор между постоянным магнитом и ближайшим зубцом для уменьшения полей расстояния магнита. За счет этого повышается рабочее поле постоянного магнита и, как следствие, синхронизирующий момент, устанавливающий ротор в стартовое положение. Выполнение условия перпендикулярности площадки направлению намагниченности постоянного магнита приводит к тому, что использование постоянных магнитов традиционных форм параллелепипедов обеспечивает минимальный рабочий воздушный зазор между магнитом и зубцами ротора без дополнительной обработки рабочей поверхности магнита, обращенной к воздушному зазору.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным выполнением со ссылками на чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 сектор поперечного сечения электрической машины:
фиг. 2 фрагмент поперечного сечения паза полюса с уменьшающимся немагнитным зазором от рабочего воздушного зазора к периферии;
фиг. 3 фрагмент поперечного сечения паза полюса электрической машины с касанием постоянным магнитом зубца на его половинной высоте.

Электрическая машина, сектор которой показан на фиг. 1, содержит статор 1 и ротор 2. На статоре 1 расположена обмотка, состоящая из катушек 3, которые охватывают полюсы. Каждый полюс состоит, как минимум, из двух зубцов 4 и 5, соединенных перемычкой 6. Стенки паза 7, образованного зубцами 4, 5 и перемычкой 6, выполнены непараллельными между собой. Между зубцами 4 и 5 полюса в пазу 7 на площадке 8 размещен постоянный магнит 9. Намагниченность постоянного магнита 9 согласна с намагниченностью полюса. Ротор выполнен с зубцами 10. Магнит 9 закреплен в пазу 7 с помощью немагнитного клина 11. Между боковой стенкой магнита 9 и зубцом 4 выполнен немагнитный зазор 12.

При обесточенной катушке 3 под действием синхронизирующего момента от постоянных магнитов 9, установленных в пазах 7, ротор 2 занимает стартовое положение. В этом положении магнитное сопротивление магнитной системы, по отношению к постоянным магнитам, является минимальным. Путем смещения с оси паза 7 площадки 8, на которой размещен магнит 9, ось магнитного потока магнита 9 смещается в положение, в котором обеспечивается пусковой момент машины в заданном направлении. Таким является положение, в котором ось зубца 10 ротора 2, расположенного в секторе соседних зубцов 4 и 5 статора 1, находится между осью паза 7 и зубцом 4 полюса, в направлении которого должен вращаться ротор 2. При подаче однополярного импульса тока в катушку 3 возникают магнитные силы тяжения зубцов ротора к зубцам статора. Под действием вращающего момента ротор начинает вращаться в заданном направлении. Ток протекает в катушке до тех пор, пока ротор не достигнет углового положения, в котором ось зубца 10 ротора 2 совпадает с осью зубца 4 статора 1 (см. фиг. 1). Дальнейшее вращение ротора за счет кинетической энергии продолжается при обесточенной катушке до тех пор, пока ось зубца ротора не совпадает с осью паза 7 полюса статора 1. Следующий импульс тока увеличивает частоту вращения ротора и таким образом двигатель разгоняется до заданной частоты вращения. Такое питание обмотки обеспечивает однонаправленный пуск и вращение двигателя.

Выполнение стенок паза 7 непараллельными между собой позволяет обеспечить надежное крепление постоянного магнита 9 в пазу с помощью немагнитного клина 11 типа "ласточкина хвоста" (см. фиг. 1, 2).

С целью снижения полей рассеяния постоянного магнита 9 на зубец 4 и за счет этого повышения синхронизирующего момента магнита между зубцом 4 и боковой стороной магнита 9 выполняется немагнитный зазор 12 (фиг. 1, 2), который равен, либо меньше 2g и может быть выполнен переменным. Наименьшим поле рассеяния магнита 9 оказывается при касании магнитом зубца 4 в одной (см. фиг. 3), а не в двух и более точках (см. фиг. 1, 2).

Для обеспечения минимального воздушного зазора между постоянным магнитом традиционной формы параллелепипеда и зубцами ротора магнит устанавливается так, чтобы направление его намагниченности было бы перпендикулярно оси вращения. Это требование обеспечивается соответствующим расположением площадки 8 для установки магнита 9 (см. фиг. 2). В этом случае рабочее поле магнита 9 является максимальным и создает наибольший синхронизирующий момент.

Положительный эффект предлагаемого технического решения состоит в повышении надежности крепления постоянного магнита в пазу за счет использования немагнитного клина и увеличения синхронизирующего момента магнита путем снижения его полей рассеяния.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам. Сущность изобретения состоит в том, что данная машина содержит безобмоточный ротор и статор с обмоткой, охватывающей полюса. Полюса статора соединены перемычками. Между зубцами полюса в пазу размещен, как минимум, один постоянный магнит, от которого осуществляется возбуждение электрической машины. Согласно изобретению, постоянный смещен от оси паза и установлен на площадке, размещенной на перемычке. Намагниченность постоянного магнита при этом согласна с намагниченностью полюса. Изобретение направлено на повышение надежности крепления постоянного магнита в пазу, по существу, благодаря использованию немагнитного клина и на увеличение синхронизирующего момента путем снижения его полей рассеяния. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрическая машина, содержащая безобмоточный ротор и статор с обмоткой, охватывающей полюса, зубцы которых соединены перемычками, и возбуждаемая как минимум от одного постоянного магнита, расположенного в пазу между зубьями полюса, отличающаяся тем, что постоянный магнит смещен с оси паза и установлен на площадке, размещенной на перемычке, при этом намагниченность постоянного магнита согласна с намагниченностью полюса. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что немагнитный зазор между как минимум одной боковой стороной магнита и стенкой паза выполнен переменным. 3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что немагнитный зазор между как минимум одной боковой стороной магнита и стенкой паза выполнен меньшим или равным 2g, где g величина одностороннего воздушного зазора между зубцами статора и ротора. 4. Машина по п.2, отличающаяся тем, что постоянный магнит установлен с касанием стенки паза в наиболее узкой его части. 5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что точка касания расположена возле воздушного зазора. 6. Машина по п.2, отличающаяся тем, что немагнитный зазор выполнен уменьшающимся от воздушного зазора к периферии. 7. Машина по п.6, отличающаяся тем, что немагнитный зазор между боковой стороной магнита и стенкой паза в направлении от ротора к периферии статора не более, чем до половины глубины паза выполнен уменьшающимся. 8. Машина по п.7, отличающаяся тем, что после точки касания к периферии немагнитный зазор выполнен возрастающим.