Индуктор многополюсной электрической машины

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение магнитных характеристик при ограниченной толщине магнитоактивного слоя. Индуктор многополюсной машины содержит полюсные участки 1 и межполюсные участки 2, выполненные из анизотропного магнитотвердого материала с прямолинейной магнитокристаллической текстурой. Сечение каждого полюсного участка ограничено с внешней стороны дугой окружности β, равной 0,3τ÷τ, где t - полюсное деление индуктора. Боковыми сторонами сечения полюсного участка являются отрезки хорд, проведенные из концов этой дуги, под углом a, имеющим величину в пределах от 0 до p/2 рад. C внутренней стороны сечение полюсных 1 и межполюсных 2 участков ограничено отрезками прямых. Изобретение приводит также к экономии магнитотвердого материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству электрических машин с постоянными магнитами и может быть использовано при изготовлении многополюсных роторов электрических машин. Цель изобретения улучшение магнитных характеристик при ограниченной толщине магнитоактивного слоя. На чертеже показан фрагмент сечения шестнадцатиполюсного индуктора. Индуктор многополюсной машины в данном случае состоит из шестнадцатиполюсных участков 1, выполненных из анизотропного магнитотвердого материала с магнитокристаллической текстурой, параллельной осям соответствующих полюсов. Кроме того, индуктор содержит шестнадцать межполюсных участков 2 из анизотропного магнитотвердого материала с магнитокристаллической текстурой, параллельной основаниям сечений этих участков, например, из материалов, содержащих редкоземельные элементы. Сечение каждого полюсного участка ограничено с внешней стороны дугой окружности β, равной 0,3τ÷τ, где полюсное деление индуктора (n число полюсов индуктора, удовлетворяющее неравенству n≥4). Боковыми сторонами сечения полюсного участка являются отрезки хорд одинаковой величины, проведенные из концов этой дуги под углом α к оси полюса, имеющим величину в пределах от 0 до . С внутренней стороны каждый полюсный участок ограничен отрезком прямой, перпендикулярным к соответствующей оси полюса, расположенным на расстоянии, равном допустимой толщине магнитоактивного слоя. Направление магнитокристаллической текстуры материала полюсных участков совпадает с направлением осей соответствующих полюсов индуктора. Межполюсные участки заполняют остальной объем магнитоактивного слоя индуктора. Основанием сечения межполюсного участка является отрезок прямой, соединяющий ближайшие концы внутренних границ соседних полюсных участков. Магнитокристаллическая текстура межполюсного участка параллельна основанию его сечения. Параметры α и β зависят от допустимой (заданной) толщины магнитоактивного слоя индуктора, радиуса его сечения, числа полюсов, величины рабочего зазора машины, в которой будет работать индуктор и коэффициента полюсного перекрытия статора. Они определяются путем проведения оптимизационных расчетов на ЭВМ из условия максимума магнитного потока, приходящегося на полюс статора машины, в которой будет работать индуктор. Индуктор изготавливается и работает следующим образом. Из магнитотвердого материала, имеющего прямолинейную магнитокристаллическую текстуру (например КС-37), изготавливают цилиндрические участки с направлением осей легкого намагничивания, параллельным основаниям сечений для межполюсных участков, и параллельным осям полюсов для полюсных участков. Затем все участки скрепляются, например склеиваются. При этом боковые грани полюсных участков склеиваются с боковыми гранями межполюсных участков. После сборки индуктор намагничивается в том устройстве, в котором будет работать, или в обычном намагничивающем устройстве. При намагничивании индуктора в намагничивающем устройстве он перемещается после намагничивания в статор электрической машины с сохранением магнитной цепи. Индуктор, фрагмент сечения которого показан на чертеже, имеет следующие размеры: радиус сечения 44,6 мм, толщина магнитоактивного слоя (полюсного участка) 10 мм, угол a = 0,1167π, угол b = 0,64524τ = 0,082π. Указанные значения углов a и β являются оптимальными при рабочем зазоре машины равном 4,43 мм и коэффициенте полюсного перекрытия статора 0,75, а также при условии, что все участки индуктора выполнены из материала одной марки, например КС-37. Замена магнитомягкого материала полюсных участков прототипа магнитотвердым позволяет существенно увеличить магнитный поток, создаваемый индуктором. Объясняется это тем, что появляются дополнительные первичные источники магнитного поля в объеме полюсного участка. Для определения параметров a и β, при которых магнитный поток будет максимальным, проведена оптимизация геометрических размеров участков индуктора (углов a и β, так как они существенно влияют на величину магнитного потока при заданной толщине магнитоактивного слоя. Магнитный поток, создаваемый индуктором на единицу длины полюса статора машины, зависит от перечисленных выше параметров. Изменяя углы a и β в пределах и вычисляя магнитный поток индуктора, можно найти такие значения указанных параметров, при которых поток максимален. Эти значения углов α и β следует считать оптимальными. Оптимальные значения углов a и β зависят от параметров конкретной электрической машины, а также от соотношения величин намагниченности материала полюсных и межполюсных участков. Кроме того, было установлено, что оптимальная полюсная дуга индуктора должна быть меньше полюсной дуги статора (дуги измеряются в угловых единицах). Последнее обстоятельство объясняется тем, что при уменьшении угла b плотность внутренних магнитных зарядов, сосредоточенных на границах раздела участков, возрастает, т.е. возрастает вклад поля межполюсных участков в магнитный поток. Исходя из указанных конструктивных особенностей предлагаемый индуктор обладает следующими преимуществами по сравнению с аналогичными устройствами: создает максимально возможный для данной конструкции магнитный поток при ограниченной толщине магнитоактивного слоя; позволяет эффективно использовать в многополюсных индукторах постоянные магниты с прямолинейной текстурой, обладающие наиболее высокими магнитными свойствами. Изобретение приводит также к экономии магнитотвердого материала.

Формула изобретения

1. Индуктор многополюсной электрической машины, содержащий полюсные и межполюсные участки, выполненные из анизотропного магнитотвердого материала, полюсные участки намагничены параллельно осям полюсов и ограничены в сечении дугой окружности с внешней стороны и двумя отрезками хорд, проведенными из концов этой дуги, а межполюсные участки намагничены перпендикулярно к геометрическим нейтралям индуктора и прилегают к боковым граням полюсных участков по всей их поверхности, отличающийся тем, что, с целью улучшения магнитных характеристик при ограниченной толщине магнитоактивного слоя, полюсные участки в сечении имеют форму сегментов, ограничивающая с внешней стороны сечение полюсного сегмента дуга окружности равна , где n - число полюсов индуктора, а величина угла между отрезками хорд, проведенными из концов полюсной дуги, и осью полюса лежит в пределах . 2. Индуктор по п. 1, отличающийся тем, что сечение полюсных и межполюсных участков с внутренней стороны ограничено отрезками прямых.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---