Вращающаяся электрическая машина с постоянными магнитами Советский патент 1989 года по МПК H02K23/04 H02K21/00 

Фег.1

сл

со

см

3

н ярмом. При большом токе якоря увеличенная магнитная индукция у сильного края полюса дололнительно усиливается шунтом, в результате чего возрастает вращаюпщйся момент. При

малой fiarpysKe шунт отводит часть магнитного потока непосредственно на ярмо, что приводит к увеличению скорости якоря. Даны варианты выполнения шунта. 13 ч.п.ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам с постоянными магнитами. Целью изобретения является улучшение скоростных характеристик машины при малых нагрузках и увеличение стопорного момента. Машина содержит статор 1 с цилиндрическим магнитопроводящим ярмом 2. На ярме 2 установлены полюса 3 из постоянных магнитов. Ротор 4 установлен на валу 5. Между внешней поверхностью ротора 4 и полюсами 3 существует воздушный зазор. В пазах ротора 4 размещена обмотка 6. Полюса 3 выполнены из материала с относительно большой коэрцитивной силой и малой остаточной намагниченностью, например из феррита. С сильным краем каждого полюса 3 взаимодействует магнитный шунт 7, выполненный в виде @ - образной детали. Шунты 7 выполнены из материала с большой индукцией насыщения. Каждый шунт содержит первую часть, утопленную в поверхности полюса 3, вторую часть 9, прилегающую к ярму 2. Части 8 и 9 соединяются радиально направленной частью. Назначение шунта 7 при малых токах якоря в создании пути для пропускания магнитного потока напрямую между воздушным зазором и ярмом. При большом токе якоря увеличенная магнитная индукция у сильного края полюса дополнительно усиливается шунтом, в результате чего возрастает вращающийся момент. При малой нагрузке шунт отводит часть магнитного потока непосредственно на ярмо, что приводит к увеличению скорости якоря. Даны варианты выполнения шунта. 13 з.п.ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам с постоянными магнитами.

Цель изобретения - улучшение скоростных характеристик машины при малых нагрузках и увеличение стопорно- го момента.

На фиг. 1 изображена машина, об- 1щий вид; на фиг. 2-22 - шунты и экраны предлагаемой машины, примеры исполнения.

Машина содержит статор 1 с цилиндрическим магнитопроводя1цим ярмом 2. На ярме 2 установлены полюса 3 из постоянных магнитов. Ротор 4 установлен на валу 5. Между внешней поверхностью ротора 4 и полюсами 3 существует воздушный зазор. В пазах ротора 4 размещена обмотка 6. Полюса 3 выполнены из материала с относительно большой коэрцитивной силой и малой остаточной намагниченностью, например из феррита. По форме каждый полюс является сегментом- цилиндра. Если принять показанное на фиг. 1 стрелкой А направление вращения рото ра 4 (против часовой стрелки), то расположенную по окружности по часовой стрелке половину каждого полюса 3 можно рассматривать как набегающую часть, тогда как другую часть, расположенную против часовой стрелки, можно рассматривать как сбегающую часть. В двигательном режиме при протекании тока по обмотке 6 возникает реакция якоря и под ее влия- нием магнитная индукция концентрируется у набегающего края каждого полюса, тогда как у сбегающего края полюса магнитная индукция уменьшается. На фиг. 1 расположенная по часо- вой стрелке торцовая область каждого полюса является сильным краем, а расположенная против часовой стрелки слабым краем. С сильным краем каждог полюса 3 взаимодействует магнитный шунт 7, выполненный в виде 3-образ ной детали. Шунты 7 выполнены из материала с большой шдукцией насъш;е- ния. Каждый шунт проходит по всей

аксиальной длине полюса и содержит первую часть 8, утопленную в поверхности Г1олю1:л 3, и вторую часть 9, прилегающую к ярму 2. Части 8 и 9 соединяются радиально направленной частью. При малых токах якоря шунт 7 создает путь для пропускания магнитного потока напрямую между воздушным зазором и ярмом. При большом токе якоря увеличенная магнитная индукция у сипьногс) края полюса дополнительно усиливается шунтом, в результате чег возрастает вршдающнйся момент. При малой иагрупке шунт отводит часть магнитного потока непосродс-.твеуно на ярмо, что приводит к упетшченню скорости . Ведение шунтов 7 меняет рабочие характеристики двигателя при останове и малой нагрузке. Обычно шу)1ты 7 крепятся к ярму 2. Шунты 7 испольчуют н качестве средства для закрепле1П1я полросов 3 (фиг. 2). Каждый шунт 7 при выполиешп согласно фиг. 2 составляет часть зажима для прикрепленпя к ярму 2 смежнЕох полюсов 3. Шунт 7 снабжен экраном 10 со стороны слабого края полюса. Необходимо, чтобы экран 10 слабого края не образовывал шунта, чтобы не пропускать магнитньй поток напрямую из воздушного зазора у торца слабого края полюса 3 к ярму 2. Поэтому в радиальной ветви экрана 10 имеется большое отверстие 11, благодаря нему внутри между ярмом 2 и экраном 10 имеется малое количество магнитопро- водящего материала. Экраны 10 желательно также врезать в поверхность полюса 3. Каждый экран и каждый шунт могут быть вьтолнены по отдельности из малоуглеродистой стали и отдельно крепиться с помощью заклепок к ярму 2. -Согласно фиг. 3-5 экраны 10 и шунты 7 образуют часть кольца из малоуглеродистой стали. Соединение части 8 шунта 7 с экраном 10 этого же полюса вьшолняется с помощь фигурных фланцев 12, входящих в соединение с противоположными аксиальными краями полюса 3. На фиг. 4 пока51

зано отверстие 13, сквозь которое выступает полюс 3. На фиг. 5 представлена секция заготовки для получения кольца. На фитч 6 и 7 показаны варианты конструкции кольца. Плоскую полоску стали подвергают штамповке для получения отверстий 13 и 14. Согласно фиг. 8 -10 конструкция также имеет форму кольца, однако с компонентами, полученными за счет прессования кольцо 15 из стали образует такую конструкцию. Материал кольца сравнительно тонок, поэтому карманы образуют выступы 16 внутри кольца. Из фиг. 10 видно, что экран 10 магнитно отделен от остав11ге11ся части кольца 15 отверстиями 11, имеется лишь соедин11тель}1ый материал. На фиг. 12 показан вариант выполнения кольца 15. Полоса 17 из стали, длина которой равна внутренней окружности ярма 2, пробивается в местах, соот- ветствую цих размегцению полюсов, при этом образуются отверстия 18, а также щитки 19 и 20, отгибаемые от полосы для образования шунта и экрана. В щитке 19, образующем экран 10, выполняются отверстия 21 для удаления металла, шунтируюгцего магнитный поток. В конструкции по фиг. 13 и 14 и шунты, и экраны выполнены из полосы стали. Шунты и экраны удерживаются друг относительно друга с помощью двух колец 7.7. из немагнитного материла. На фиг. 15-18 представлены варианты, обеспечивающие получение широкой дуги охвата при сохранении достоинств малой дуги: По фиг. 15 дуговая длина каждого полюса 3 уменьшена примерно на 20%. К шунту дополнительно присоединен полюсный наконечник Г-образной формы с частями 23 и 2.4, скрепленными с радиальной частью шунта, часть 25 наконечника направ- (лена копланарно с частью 8 шунта и в противоположную сторону. Из фиг. 16 видно, что части 8 и 9 и радиальная часть шунта проходят по всей длине полюса, с которым они взаимодействуют. Часть 23 наконечника короче и ; равна по аксиальной длине сердечнику ротора 4 машины. Согласно фиг.,18 полюсный наконечник вьшолнен S-об- разной формы и содержит часть 26, находящ тося в зацеплении с частью 9 шунта. Часть 27 наконечника расположена параллельно и на расстоянии от радиальной части шунта. Имеется также часть 28 наконечника, направлен

5

01056

на я к части 8 шунта, но не касак1р(ая- ся шунта. Между частью 8 шунта и частью 28 наконечника имеется возду|ч- ный зазор 29. На фиг. 19-22 показан полюс 3, вьшолненньш с отверстием, направленным от поверхности, обращенной к воздушному зазору, к ярму 2. Отверстие 30 выполнено в виде аксиалт Q но удлиненной п;ели. Ради-альная часть 31 шунта имеет в поперечном сечении Т-образную форму, причем часть 32 является ножкой Т, а поперечина т проходит по всей аксиальной длине

.с полюса 3 и утоплена в его поверхности. Из фиг. 19 видно, что часть 33 не доходит до края полюса 3. На фиг. 21 и 22 изображена модификация конструкции по фиг. 19 и 20, в кото20 рой радиальная часть 32, проходящая сквозь полюс 3, не используется. В этом случае шунт имеет форму радиаль- но направленной полосы 34, в которой имеется центральньп участок 35. По

25 концам полосы имеются радиально направленные участки 36, проходя1 р1е вдоль аксиальных торцовых поверхностей полюсов и отогнутые по концам нагужу для образования участков 37,

2Q входящих в зацепление с внутренней поверхностью ярма 2.

Применение магнитного шунта у сильного края может быть использовано в генераторах постоянного тока. Возможно применение шунтов и в генераторах переменного тока, при этом шунт обеспечивает дополнительное возбуждение с увеличением тока, тпрда как при малых токах происходит уменьшение магнитного потока и сокращаются потери стали. Применение шунта обеспечивает также зага1тный эффект для постоянного магнита полюса и уменьшает размагничивание полюса от тока якоря.

35

40

45

Формула изобретения

размещены на набегающей стороне каждого полюса, причем одна часть шунта примыка-ет к ярму, вторая часть - к боковой гао-В врхности полюса, а третья к поверхности полюса, обращенной к зазору машины

5

0

5

0

5

верхности гтолюс .а, обращенной к тазо- которой установлен шунт, составляет не более 50% и не менее 10% длины поверхности всего полюса.

(

W

Тё7

Фиг.З

ФигЛ

Фие.5

фиг.В

Фиг. 10

Фиг.9

фиг. 11

П

10

21

фиг. 11

22

фиг.13 .

Фиг.П

фие. Ю

Редактор А.Огар

Составитель С,Шутова Техред Л.Сердюкова

30

Фиг. 20

Фие.21

36

Фиг. 21

Корректор М.Пожо