Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышение к.п.д. на 1-2%. Магнитопровод статора содержит подковообразные сердечники, набранные из ленты аморфного железа, образующие пазы и зубцы. Обмотка уложена в пазах. Подковообразные сердечники выполнены в виде изолированных друг от друга секторов в аксиальном направлении, на внешней стороне которых расположено витое кольцо из ленты аморфного железа в виде изолированных друг от друга секторов в аксиальном направлении и установленных в диэлектрическом остове. Между подковообразными сердечниками и витыми кольцами образованы каналы, в которые установлены аксиальные трубки охлаждения. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов.

Известен сердечник из аморфного железа [патент US №5903082 А, H02K 1/12, H02K 21/12, H02K 37/12, Н02Р 9/18, H02K 21/24, H02K 1/14, H02K 1/02, H02K 1/04, H02K 29/10, H02K 1/18, 11.05.1999], содержащий отдельно сформированные аморфное ярмо и аморфные полюса, которые совместно установлены в корпусе из диэлектрика, образовывая при этом сердечник статора электромеханического преобразователя энергии.

Недостатками данного магнитопровода статора из аморфного железа являются сложность его изготовления и низкие магнитные свойства, обусловленные значительными нарушениями геометрии магнитопровода статора из аморфного железа при сборки отдельных полюсов и ярма, а также низкий теплоотвод потерь энергии от магнитопровода статора из аморфного железа.

Известен статор электрической машины, например, электродвигателя электрического транспортного средства [патент DE 102012207508 А1, H02K 1/06, H02K 1/12, H02K 15/02, 7.11.2013], содержащий П-образные сердечники, которые ламинированы из нескольких листов электротехнической стали. Из n-П-образных сердечников набирается магнитопровод.

Недостатками данного магнитопровода статора являются сложность его изготовления и установки в корпусе электрической машины, а также значительные аэродинамические потери энергии на трение ротора с воздухом.

Известен магнитопровод статора из аморфного железа [патент US 6960860 B1, Н02K 1/14, Н02K 1/12, Н02K 15/02, 01.10.2005], содержащий ротор, n-подковообразных сердечников набранных из ленты аморфного железа, установленных в диэлектрическом остове.

Недостатками данного магнитопровода статора из аморфного железа является его низкая эффективность и удельные показатели в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения, обусловленная повышенными габаритными размерами, из-за низкой индукции насыщения ленты аморфного железа, а также значительными потерями энергии на трение ротора с воздухом, обусловленными не гладкой внутренней поверхностью статора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому приходится магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением (варианты) и способ его изготовления [патент RU 2570834 С1, Н02K 1/20, Н02K 3/24, Н02K 15/02, 08.07.2014], содержащий ротор, подковообразные сердечники, набранные из ленты аморфного железа, установленные в диэлектрическом остове и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах статора, диэлектрический остов выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками, при этом форма трубок профилирует форму пространства между подковообразными сердечниками, а по периметру диэлектрического остова введены дополнительные каналы охлаждения, причем боковые поверхности и дно пазов с уложенной в них обмоткой залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью, а внутренняя поверхность пазов залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью, таким образом, что внутренняя поверхность статора гладкая.

Недостатками данного магнитопровода статора являются потери на вихревые токи в виду того, что магнитопровод выполнен не шихтованным, а цельным. Т.е. цельная лента аморфного железа проходит через всю активную длину магнитопровода статора, в результате контур вихревых токов также проходит через всю активную длину магнитопровода статора, что приводит к негативным последствиям, а именно потерям на вихревые токи, что ограничивает функциональные возможности магнитопровода статора и электромеханического преобразователя энергии в целом. Кроме того, недостатком магнитопровода является то, что магнитный поток между подковообразными сердечниками замыкается только через зубцы, что также ограничивает функциональные возможности магнитопровода статора и электромеханического преобразователя энергии в целом.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением, благодаря повышению выходной мощности при неизменных массогабаритных показателях, повышение эффективности и удельных показателей магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением.

Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД электромеханических преобразователей энергии на 1-2%.

Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии, содержащий подковообразные сердечники, набранные из ленты аморфного железа и образующих зубцы и пазы статора, в которых уложена обмотка, диэлектрический остов, аксиальные трубки, согласно изобретению, магнитопровод статора образован подковообразными сердечниками, набранными из ленты аморфного железа и установленными в аксиальном направлении, на внешних сторонах которых расположены изолированные друг от друга витые кольца из ленты аморфного железа, на внешнюю часть которых установлен диэлектрический остов, при этом, в каналах, образованных между подковообразными сердечниками и витыми кольцами, установлены аксиальные трубки охлаждения.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 и на фиг. 2 изображен поперечный и продольный разрез магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии соответственно.

Предложенный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии (фиг. 1) содержит ротор 1, подковообразные сердечники 2, набранные из ленты аморфного железа и установленные в аксиальном направлении, на внешних сторонах подковообразных сердечников 2, расположены изолированные друг от друга витые кольца 3 из ленты аморфного железа, между подковообразными сердечниками 2 и витыми кольцами 3 образуются каналы 4, в которых установлены аксиальные трубки охлаждения 5. На внешнюю часть витых колец 3 установлен диэлектрический остов 6, который имеет дополнительные каналы охлаждения 7 в аксиальном направлении, подковообразные сердечники 2 образуют зубцы 8 и пазы 9, обмотка 10 уложена в пазы 9. В каждом пазу 9 установлен клин 11 для монтажа обмотки 10.

Предложенный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии работает следующим образом: при вращении ротора 1, по подковообразным сердечникам 2, набранные из ленты аморфного железа, протекает магнитный поток возбуждения. Для усиления замыкания магнитного потока магнитопровода статора и минимизации полей рассеивания на внешней стороне подковообразных сердечников 2 установлены витые кольца 3 из ленты аморфного железа. По закону электромагнитной индукции при вращении ротора 1, в обмотке 10 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмотки, частоты вращения ротора 1 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 10 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 10, обусловленные током в обмотках 10 и ее активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, а также конструкцией магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии. Для минимизации потерь на вихревые токи магнитопроводящие элементы, а именно подковообразные сердечники 2 и витые кольца 3 собраны и изолированные друг от друга в аксиальном направлении, для минимизации контуров вихревых токов. Кроме того, выделяются потери непосредственно в подковообразных сердечниках 2 и витых кольцах 3, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой магнитопровода статора и удельными потерями материала магнитопровода статора, для минимизации описанных потерь подковообразные сердечники 2 и витые кольца 3 выполнены их ленты аморфного железа, которое имеет минимальные удельные потери (0,01-1 Вт/кг). Также выделяются потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими размерами, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и магнитопроводом статора. Дополнительный отвод потерь осуществляется по законам теплопереноса, при протекании хладагента по аксиальным трубкам охлаждения 5, установленным в пространстве между подковообразными сердечниками 2 и витыми кольцами 3, и дополнительными каналами охлаждения 7, установленными в диэлектрическом остове 6.

Итак, заявляемое изобретение позволит расширить функциональные возможности магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии, повысить выходную мощность при неизменных массогабаритных показателях, повысить энергоэффективность и удельные показатели электромеханического преобразователей энергии, повысить надежность, минимизировать тепловыделения электромеханических преобразователей энергии.

Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии, содержащий подковообразные сердечники, набранные из ленты аморфного железа и образующие зубцы и пазы статора, в которых уложена обмотка, диэлектрический остов, аксиальные трубки, отличающийся тем, что магнитопровод статора образован подковообразными сердечниками, набранными из ленты аморфного железа и установленными в аксиальном направлении, на внешних сторонах которых расположены изолированные друг от друга витые кольца из ленты аморфного железа, на внешнюю часть которых установлен диэлектрический остов, при этом в каналах, образованных между подковообразными сердечниками и витыми кольцами, установлены аксиальные трубки охлаждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору электрической машины. Технический результат – повышение надежности ротора.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - уменьшение тормозных электромагнитных моментов, уменьшение дополнительных потерь от продольных вихревых токов в листах электротехнической стали ярма статора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления кольцеобразной активной части машин мощностью 1 МВт и более. Технический результат – повышение технологичности монтажа.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, более конкретно к статору электрической машины. Технический результат - улучшение удельных характеристик электрической машины, увеличение коэффициента использования материала при изготовлении статора, а также снижение себестоимости и массы статора.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении возможности исследования магнитного выдавливания свободных электронов из металлов при их вращении в радиально-цилиндрическом магнитном поле.

Изобретение относится к области электротехники и может применяться в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. Техническим результатом является повышение интенсивности охлаждения без использования вентиляционных лопаток на роторе.

Изобретение относится к энергомашиностроению и касается выполнения магнитных систем роторов с постоянными магнитами. Технический результат – повышение ремонтопригодности.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору вращающейся электрической машины. Технический результат - предотвращение выпадения магнитов из отверстий, а также уменьшение утечки магнитного потока.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции ротора с постоянными магнитами для высокоскоростной электрической машины. Технический результат – повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эффективности ротора.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение массогабаритных характеристик. Ротор содержит кольцевую центральную рамку в форме диска, выполненную из ферромагнитного материала и имеющую первую и вторую противоположные поверхности, каждая из которых имеет продолжающиеся от нее фасонные выступы. Ротор дополнительно содержит первую и вторую внешние рамки, выполненные из неферромагнитного электрически проводящего материала. Каждая внешняя рамка имеет внутренний и внешний краевой участок, а также множество перемычек, гальванически соединяющих внутренние и внешние краевые участки. Между соседними перемычками, а также между внутренним и внешним краевыми участками образованы участки зазора, которые имеют форму, комплементарную форме фасонных выступов центральной рамки. Первая внешняя рамка прикреплена к первой поверхности центральной рамки, а вторая внешняя рамка прикреплена ко второй поверхности центральной рамки. При этом фасонные выступы продолжаются через участки зазора внешних рамок. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к моментным электрическим двигателям. Технический результат – улучшение энергетический характеристик. Моментный прецизионный двигатель содержит полый цилиндрический статор с m-фазными кольцевыми обмотками, наружную и внутреннюю относительно статора части полого цилиндрического ротора. Указанные части ротора содержат магниты чередующейся полярности, обращенные к статору. При этом m-фазные кольцевые обмотки состоят из отдельных прилегающих друг к другу сегментов, каждый из которых выполнен в виде однослойных кольцевых обмоток, все выводы от которых расположены с одного торца статора. Указанным торцом статор установлен на подшипниковом щите двигателя, а выводы обмоток от всех сегментов пропущены через соответствующие отверстия в щите, прочно закреплены с его другой стороны и электрически соединены в m-фазные обмотки, образующие симметричную электрическую цепь. При этом магниты, размещенные на частях ротора друг напротив друга, имеют одинаковый магнитный полюс со стороны статора. 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве синхронного электрического генератора либо двигателя. Технический результат состоит в повышении энергетической эффективности и улучшение массогабаритных характеристик, а также в возможности изготовления ротора синхронной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора с поперечной шихтовкой с любым требуемым числом пар полюсов. Синхронная электрическая машина содержит пакеты полюсов ротора, конструктивно выполненные отдельно друг от друга. Каждый из листов пакета полюса состоит из нескольких отдельных криволинейных полосок ферромагнитного материала, организующих путь для замыкания линии магнитного поля и перемычек, выполненных из того же ферромагнитного материала, соединяющих криволинейные полоски в их середине. 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления. Четырехполюсный статорный узел включает узел катушки и два c-образных сердечника статора. Каждый c-образный сердечник статора содержит спинку и первое и второе плечи полюсов, отходящие от спинки. Узел катушки содержит первую и вторую части катушки, каждая часть которой содержит два полых плеча катушки, каждое из которых ограничивает паз для размещения плеча полюса, и обмотку, намотанную вокруг каждого плеча катушки. С-образные сердечники статора выполнены так, что каждый c-образный сердечник статора соединяет мостом обе части катушки. Одно из первого и второго плеч полюсов проходит через паз в первой части катушки, а другое из первого и второго плеч полюсов проходит через паз во второй части катушки. Плечи полюсов закреплены в пазах адгезивом. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения. Технический результат - улучшение охлаждения статора при одновременном снижении потерь в нем. Электрическая машина содержит сердечник статора с обмоткой, подшипниковые щиты и ротор с валом. Сердечник набран из листов электротехнической стали. В его спинке выполнены герметизированные аксиальные каналы, соединенные между собой с помощью коллекторов, используемых для подвода и отвода жидкости, охлаждаемой во внешнем теплообменнике. Герметизация каналов выполнена путем заполнения зазоров между листами электротехнической стали компаундом, клеем и/или путем размещения трубок в этих каналах. Трубки выполнены из электроизоляционного, и/или магнитопроводящего материала, и/или из металла с их изоляцией от листов электротехнической стали и коллекторов. Зазоры между трубками и листами могут быть заполнены теплопроводящим компаундом или клеем, в частности, по технологии капельной пропитки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - улучшение пусковых и эксплуатационных характеристик. Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами включает статор, ротор и устройство для выпрямления электрического тока. На роторе закреплены постоянные магниты, образуя два параллельных ряда полюсов с продольно и поперечно чередующейся полярностью. Постоянные магниты размещены в стаканах, снабженных крышками. На статоре расположены подковообразные электромагниты с одной или двумя обмотками, выполненные из аморфного железа. Причем количество постоянных магнитов на роторе в одном ряду, равное n, удовлетворяет соотношению: n=6+3k, где k - целое число из натурального ряда, принимающее значения 1, 2, 3 и т.д. Количество подковообразных электромагнитов в синхронном генераторе не меньше (n-3). Статор, включающий в свой состав две и более группы подковообразных электромагнитов, оси полюсов которых ориентированы в пространстве на угол 120 градусов. Выводы обмоток подковообразных электромагнитов, относящихся к одной группе, соединяют последовательно/параллельно, а затем подключают к выпрямительному устройству для выпрямления электрического тока. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным двигателям, и может использоваться в качестве привода любых технических средств. Технический результат заключается в уменьшении потребляемой электроэнергии. Электромагниты и якоря собраны из электротехнической листовой стали и имеют по одной катушке на каждом конце. Катушки всех якорей своего ротора соединены последовательно в замкнутый контур. Электромагнитный двигатель состоит из двух групп по 12 электромагнитов в каждой, закрепленных на статоре равномерно при помощи немагнитных конструкций. Вал с двумя втулками и с закрепленными на нем равномерно конструкциями из немагнитной стали по восемь якорей своими концами опирается на подшипники качения, установленные в подшипниковых узлах, закрепленных на торцовых крышках. Вентиляторы установлены с противоположных концов вала. Схема питания состоит из транзисторов, резисторов и датчиков Холла. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам охлаждения закрытых электрических машин с охлаждаемым жидкостью статором. Технический результат –повышение эффективности работы машины. Электрическая машина содержит корпус, статор с обмотками, ротор с размещенным на его ступице магнитопроводом, расположенный снаружи статора. В корпусе с одной торцевой стороны статора образована входная кольцевая полость, сообщенная с источником охлаждающей жидкости, а на противоположной стороне расположена выходная кольцевая полость, сообщенная с входной полостью. Поверхность ступицы ротора и наружные поверхности стенки, образующей выходную полость, образуют кольцевую центробежную полость, расположенную с торцевой стороны выходной полости и вокруг последней с возможностью сообщения центробежной полости с выходной кольцевой полостью при помощи выполненного в ее стенке по меньшей мере одного радиального отверстия. В корпусе снаружи ротора образована конденсационная кольцевая полость. В ступице ротора выполнены радиальные сквозные каналы, обеспечивающие подачу охлаждающей жидкости из центробежной полости в конденсационную. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрическом транспортном средстве. В вращающейся электрической машине ротор включает в себя сердечник ротора и множество постоянных магнитов, размещенных в двухслойной структуре, имеющей первый слой и второй слой в сердечнике ротора. Среди постоянных магнитов первый и второй, самые внешние постоянные магниты, расположенные наиболее близко к каждой из противоположных q-осей каждого магнитного полюса, располагаются относительно друг друга так, что радиальная позиция крайнего участка на стороне q-оси и радиально внутренней стороне в первом самом внешнем постоянном магните, который принадлежит первому слою, отделяется предварительно определенным радиальным расстоянием и находится на радиально внешней стороне от радиальной позиции крайнего участка на стороне q-оси и радиально внешней стороне во втором самом внешнем постоянном магните, который принадлежит второму слою. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в минимизации концентрации механического напряжения в удерживающем кольце при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации. Ротор содержит постоянный магнит (13), который размещён вокруг вала (11) ротора, удерживающее кольцо (14), которое напрессовано вокруг внешней стороны постоянного магнита (13) с одного конца вала (11) ротора таким образом, чтобы удерживать постоянный магнит (13) вплотную к валу (11) ротора, и концевую пластину (12), которая предусмотрена рядом с постоянным магнитом (13) в осевом направлении вала (11) ротора и направляет напрессованное удерживающее кольцо (14), сохраняя плоскостное соприкосновение с его внутренней круговой поверхностью, в сторону постоянного магнита (13), при этом вынуждая удерживающее кольцо (14) расширяться, когда удерживающее кольцо (14) продвигается от одного конца вала (11) ротора к другому концу вала (11) ротора. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышение к.п.д. на 1-2. Магнитопровод статора содержит подковообразные сердечники, набранные из ленты аморфного железа, образующие пазы и зубцы. Обмотка уложена в пазах. Подковообразные сердечники выполнены в виде изолированных друг от друга секторов в аксиальном направлении, на внешней стороне которых расположено витое кольцо из ленты аморфного железа в виде изолированных друг от друга секторов в аксиальном направлении и установленных в диэлектрическом остове. Между подковообразными сердечниками и витыми кольцами образованы каналы, в которые установлены аксиальные трубки охлаждения. 2 ил.

Наверх