Полюс электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение использования 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.

(19) (я)э Н 02 К 1/06

ГОСУ

ПО И

ПРИ

1;

К А ке. зова

Ф

ЪФ (21) (22) (46) (71) ипр плек (72) (53) (56)

N. 1 (54)

{57) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ Ф: РЕСПУБЛИК

АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

КНТ СССР

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

338048/24-07; 4388054/24-07

4. 12.87

3.11.90. Бюл. М 43 сесоюэный научно-исследовательский ектно-конструкторский институт комного электрооборудования .В.Оганян

21.313.04 (088.8) (" вторское свидетельство СССР

65929, кл. Н 02 К 21/06, 1986.

ОЛЮС ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ эобретение 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.

1608772

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 6- 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. m рядов отверстий 4 по ширине полюса 1 и п рядов отверстий 4 по длине полюса 1. При этом для случая

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, для случая 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 7.

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), по

1608772 длин стка то ф лага как о конс конс расх теле

КД b+d

b+d (1+ 3,) (1+,3 ) 3, + 3

12 + 10 14 + 10 а+с+10д и Е+ 107

15 17 22 24 1 19

12 14 25 27

d--3. случ пост каса новл пост

R— ф1

q3o КД1 КД2 Cd

1 + 1 + (Ь/б > ная ф полюса (Ь), а размеры магнитного учапо ширине полюса(с), подлинр полюса(б), ктор эффективности (R) полюса предмой конструкции можно определить ношение потока полюса предлагаемой рукции (Ф1) к потоку полюса сплошной рукции (Фо) при условии одинакового да материала постоянного магнита. ля случая выполнения отверстий 4 в остоянного магнита где средний коэффициент воздушного зазо а, определяемый по формуле прич м КД1 коэффициент, учитывающий "зубчато ть" поверхности, рассчитываемый по изве тным формулам коэффициента Кортера апример, для размеров а=8, b=6, с=4, д =1 величина R = 1,3, т..е. в данном е можно уменьшить расход материала янного магнита в 1,3 раза. ля случая выполнения ячеистого кар1 иэ немагнитного материала с устанием в ячейках 9 открытых брусков 8 янного магнита где 1 и Кд2 коэффициенты, учитывающие

"эуб атость" поверхности и рассчитываемые о формулам коэффициента Картера а+с+10д Ь+б+10д

С+ 03 аФ О0 осле подстановки значений КД1 и КД выр жение для R получает вид

1+ + 10 1+d+10 ри д > О имеем (а/с )> а/(с+10 д ), Ь/(d+10 д). Поэтому R > 1, т.е. магнитфективность предлагаемого полюса выше, чем традиционного полюса сплошной конструкции.

Например, ширина полюса 36 мм, длина полюса 70 мм, отношение ширины полюса к

5 полюсному шагу электрической машины 0,6, воздушный зазор 1 мм, По этим данным, используя то же количество магнитно-твердого материала ц выдерживая предлагаемые выше соотноше10 ния размеров, конструируют предлагаемый полюс с немагнитными промежутками между отдельными брусками по ширине и по длине магнита. Количество брусков по ширине полюса а=3, тогда C = 12 мм, количест15 во брусков по длине полюса и 5, тогда d =

= — = 14 мм. Ширину немагнитных проме5 жутков в обоих направлениях принимаем равной 3 мм, т.е. а=b--3 мм.

20 Тогда согласно выведенной формуле

Ширина предлагаемого полюса

30 сп=mc+(m-1)а=36+6=42 мм. Ввиду расширения полюса с немагнитными промежутками принимаем новое отношение ширины полюса к полюсному шагу а = — . 0,6 = 0,7.

42

36

35 Длина предлагаемого полюса с прежни расходом магнитно-твердого материала

In=nd+(n-1)b=5 14+4 3=82 мм.

Длина предлагаемого полюса с учетом сокращения расхода магнитно-твердого ма40 териала в R раз составляет ln = 82/1,19=69 мм.

По полученным данным, с небольшой корректировкой ранее принятых значений и и

4. составляют окончательно длину полюса из четырех брусков длиной 15 мм каждый.

Тогда in =n d+(n 1)Ь=4 15+3 3 = 69 мм.

Как видим, в этом примере конструкции удалось, несмотря на некоторое увеличение ширины полюса, сохранить неизменными

50 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

55 14,3%. Экономил материала в объеме 1520% в зависимости от марки и массы примененного постоянного магнита дает зкономию денежных средств от нескольких

1608772 десятков до нескольких сот рублей на одну электрическую машину.

Формула изобретения

1. Полюс электрической машины, включающий постоянный магнит, о т л и ч а юшийся 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, отличающийся тем, что немагнитные промежутки. полюса выполнены в виде отверстий в теле постояннаго магнита, ориентированных по направлению намагничения этого магнита.

3, Полюс по п1, о т л и ч а ю (ц и и с я тем, 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 п2,отл ич ею щийс я тем, что отверстия в теле постоянного магнита в чередующихся рядах расположены в шахматном порядке.

15 5. Полюс по п.З, отличающийся тем, что ячейки каркаса в чередующихся рядах расположены в. шахматном порядке.

1608772 f608772

1608772

1608772

9"-ЪГ 11

Составитель В,Игнатов

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Моргентал Корректор Т,Палий

Заказ 3623 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101