[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2011116777A1 - Electrical machine with permanent magnets - Google Patents

Electrical machine with permanent magnets Download PDF

Info

Publication number
WO2011116777A1
WO2011116777A1 PCT/EA2011/000004 EA2011000004W WO2011116777A1 WO 2011116777 A1 WO2011116777 A1 WO 2011116777A1 EA 2011000004 W EA2011000004 W EA 2011000004W WO 2011116777 A1 WO2011116777 A1 WO 2011116777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plates
permanent magnets
pole
sector
packages
Prior art date
Application number
PCT/EA2011/000004
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Алексей Сергеевич АДАЛЕВ
Сергей Алексеевич БУЛГАКОВ
Алексей Сергеевич КИБАРДИН
Владимир Георгиевич КУЧИНСКИЙ
Владимир Федорович СОЙКИН
Андрей Михайлович ЧИЖОВ
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Русский Электропривод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Русский Электропривод" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Русский Электропривод"
Publication of WO2011116777A1 publication Critical patent/WO2011116777A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect

Definitions

  • the present invention relates to electrical engineering, namely to multiphase electric machines with excitation from permanent magnets.
  • the prior art electric generator (EP1 508955 A1, N02K 21/16, 02/23/2005), which contains a stator with a magnetic circuit and a multiphase winding; and a rotor comprising a continuous magnetically conducting cylinder with inclined slots in which permanent magnets are mounted.
  • the rotor poles located between the permanent magnets are turned towards the air gap and are mechanically connected to each other in the direction of the circumference of the rotor by bridges of the material of the cylinder. These jumpers perceive centrifugal forces acting on the poles and permanent magnets.
  • the presence of a magnetically conducting jumper causes the presence of magnetic fluxes of dispersion, closing through the jumpers and not passing through the air gap of the machine, which reduces the magnitude of the main magnetic flux passing through the air gap of the machine. To reduce these flows, it is necessary to reduce the cross-section of the jumper, which weakens the mechanical fastening of the poles and permanent magnets and limits the possible speed of rotation of the rotor and, thus, the achieved power of the generator.
  • the presence of scattering fluxes reduces the efficiency of the machine, determines the need to compensate for the loss of magnetic flux by increasing the length of the rotor or the diameter of the rotor, which in turn leads to an increase in the mass of the machine and its cost.
  • a multi-phase electric machine with permanent magnets (EP 010775 B1, H02K 21/12, 2008.10.30), which contains an explicit pole rotor formed by a power ring and a magnetic system including packages sector plates with recesses in which packages of pole plates are arranged in the shape of a triangle, one of the vertices of which faces the power ring, and tangentially magnetized magnetic blocks located between the packages of sector and pole plates.
  • Each package of pole plates is axially tightened by means of a fastener passed through an internal hole in the pole plates.
  • Each pole plate has a slot for connecting through it the fastening element of the pole plate with the profile element.
  • Fixing of independent structural units and packages of sector plates on the power ring is carried out by means of wedges installed between independent structural units.
  • Each wedge is connected by pins with a power ring.
  • the studs are fastened with an axial bar rigidly mounted on the power ring.
  • This design also has several disadvantages.
  • the presence of a mounting element of the pole plate connected to the profile element, and studs connecting the wedges with the power ring, determine the need for the formation of air gaps between the corners of the magnetic blocks, which leads to the appearance of spurious magnetic fluxes that are closed between the ends of the permanent magnets and do not pass through the air gap , this accordingly leads to a decrease in the efficiency of the machine.
  • In the case of ensuring the required machine parameters (power) due to reduced efficiency this leads to an increase in either the length of the magnetic circuit of the rotor and stator, or the diameter of the bore of the rotor and stator, which ultimately leads to an increase in the mass of the machine and its cost.
  • the electric machine of the present invention is devoid of the above disadvantages and at the same time solves the additional tasks.
  • the proposed design provides reliable and safe operation for relatively low-speed machines. ' Additionally, an increase in the manufacturability of the assembly of the proposed electric machine is implemented, the configuration and the number of elements of the nodes of the rotor magnetic system and, accordingly, the manufacturing cost and the cost of the machine as a whole are simplified.
  • the proposed electric machine contains an explicit pole stator with coils, an explicit pole rotor formed by a power ring and a magnetic system consisting of packages of sector and pole plates and tangentially magnetized permanent magnets.
  • the packages of pole plates are axially tightened through the pressure plates, by means of a fastener passed through the internal hole in the pole and pressure plates, and the packages of sector plates are assembled on swallow-tail planks and fastened to the power ring using fasteners.
  • An electric machine is characterized in that each package of sector plates, together with permanent magnets closely adjacent to it on both sides, is covered by a power brace made of insulating material, forming a sector block, and in the area of the strap fasteners to the power ring, there is no insulating brace.
  • a profile strip of non-magnetic material is installed between the ends of the permanent magnets facing the air gap, and each package of pole plates is located between two adjacent sector blocks, is tightly adjacent to the side faces of the sector blocks, and is fastened to the power ring by fasteners fastened to end pressure plates of this package.
  • the shape of the surface of the force ring at the junctions of the packages of sector plates with the force ring preferably has the form of a flat surface.
  • Permanent magnets in the preferred embodiment are made in the form of magnetic blocks consisting of several permanent magnets.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an exemplary embodiment of an electric machine of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment of an electric machine of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a rotor portion of an exemplary embodiment of the electric machine of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal section of a portion of the rotor of FIG. one. Information confirming the possibility of carrying out the invention
  • the electric machine has a housing 1, on the ends of which end shields are installed 2.
  • a stator 3 is installed, consisting of a magnetic circuit 4, having distinct poles and coils 5, laid in grooves of the magnetic circuit 4 and forming a multiphase winding.
  • a rotor 6 is installed, consisting of a shaft in the form of two shanks 7, a magnetic system 8 and bearing bearings 9 installed in the end shields 2.
  • the magnetic system 8 of the rotor 6 is mounted on a power ring 10, which is mounted on the shanks 7.
  • the magnetic system 8 of the rotor 6 consists of packages of sector plates 1 1, packages of pole plates 12 made of laden iron, and tangentially magnetized magnetic blocks 13.
  • the magnetic blocks 13 used in the present case as permanent magnets there can be "employed monolithic elements made of magnetic material.
  • Packages pole plates 12 are tightened in the axial direction via the push plate 14 fastening element 15, such as pins, passed through the inner up responses
  • a power bandage 18 made of insulating material, forming a sector block 19.
  • a profile strip 20 made of non-magnetic material is installed, and each package of pole plates 12 is located between two adjacent sector blocks 19 and fit snugly to the side faces of the sector blocks 19.
  • the packages of pole plates 12 are mounted on the power ring 10 using fasteners 21 connecting the pressure plates 14 to the power ring 10.
  • the surface shape of the force ring 10 at the interface between the packages of sector plates 1 1 and the force ring 10 has the form of a flat surface 22.
  • the fastening elements 15, 17 of the nodes of the rotor magnetic system 8, which receive the centrifugal forces acting on the nodes of the magnetic system 8, are placed so that the magnetic blocks at the corners are as close as possible to each other. This ensures the maximum reduction in the magnitude of magnetic fluxes of scattering, shunting the main magnetic flux, and thereby increases the main magnetic flux in the air gap created in the air working gap, which accordingly increases the efficiency of the machine, allows for smaller machine sizes and, accordingly, to reduce the cost of the product.
  • a package of sector plates 1, magnetic blocks 13, strap 6 are covered by a power brace 17.
  • the power brace 18 In order for the power brace 18 to be in tension, which ensures strong mechanical fastening of these elements, it is structurally advisable in the area of the ends of the magnetic blocks 13 facing both toward the air gap and towards the power ring 10 to install the strap 16 appropriate form.
  • the power bandage 18 is made of highly durable material, for example, from an electrically insulating tape LSS-F.
  • a power bandage 18 made of an electrical insulating tape makes it possible to eliminate the induced Foucault currents in it when an alternating magnetic flux passes through the magnetic system of the rotor and the corresponding heat losses in the case of these currents flowing through the power bandage 18, which leads to the absence of a decrease in machine efficiency. Since the package of sector plates is fixed to the power ring using fasteners, the magnetic blocks fixed with the help of a power bandage on the packages of sector plates are also held by these elements in their position under the action of centrifugal forces.
  • the packages of pole plates 12 are glued together and are pulled together in the axial direction to form a single mechanical block, behaving as a monolithic element.
  • This makes it possible to limit the fastening of the package of pole plates through the pressure plates 14 (along the edges of the package) to the power ring 10.
  • This fastening makes it possible to bring the magnetic blocks 13 together as close as possible, eliminate the magnetic fluxes of scattering shunting the main magnetic flux, increase the efficiency of the machine, and simplify the geometric shape package of pole plates 12, to simplify the design of the magnetic system of the rotor, reduce the complexity of manufacturing and, accordingly, the cost of the machine.
  • centrifugal loads are retained acting on the elements of the rotor magnetic system 8 by securing them on the power ring 10.
  • the simplest way to create oblique grooves for machines with permanent magnets is to create, for example, by milling, on the surface of the power ring a multifaceted surface in which the faces have the shape of a flat surface.
  • This allows you to perform the elements of the magnetic system of the rotor in the form of rectilinear elements and to form an oblique direction to install them on the power ring of the rotor at an angle to the longitudinal axis of the machine.
  • the manufacture of elements of the magnetic system of the rotor of a rectilinear shape significantly reduces the complexity of their manufacture in comparison with their execution in a helical form.
  • the operation of the electric machine is as follows.
  • the stator coils which are interconnected as needed, are supplied with AC voltage, and a current begins to pass through them, the amplitude of which varies in time according to the required law.
  • the flowing current and the magnetic field interact, which is determined by the sum of the fields created by the flowing current and permanent magnets, a rotating electromagnetic moment arises, driving the motor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

An electrical machine is proposed which comprises a salient pole stator with coils, and a salient pole rotor made up of a heavy-duty ring and a magnet system that consists of stacks of segmented plates and pole plates and tangentially magnetized permanent magnets. The stacks of pole plates are braced, via clamping plates, in the axial direction by means of a fastening element which is passed through an internal opening in the pole plates and clamping plates, while the stacks of segmented plates are assembled on dovetail-shaped strips which are fixed to the heavy-duty ring with the aid of fastening elements. The proposed electrical machine is characterized in that each stack of segmented plates, together with permanent magnets which directly adjoin said stack on two sides, is surrounded by a heavy-duty tape of electrically insulating material so as to form a segmented unit, wherein there is no electrically insulating tape in the region of the fastening elements which fasten the strip to the heavy-duty ring. In the present invention, a profiled strip of nonmagnetic material is mounted between those ends of the permanent magnets which face the air gap, and each stack of pole plates is arranged between two neighboring segmented units, directly adjoins the lateral edges of said segmented units and is fixed to the heavy-duty ring by means of fastening elements fastened to the clamping end plates of said stack.

Description

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ  PERMANENT MAGNET ELECTRIC MACHINE
Область техники, к которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к электротехнике, а именно к многофазным электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов.  The present invention relates to electrical engineering, namely to multiphase electric machines with excitation from permanent magnets.
Предшествующий уровень техники State of the art
Из уровня техники известен электрический генератор (ЕР1 508955 А1 , Н02К 21/16, 23.02.2005), который содержит статор с магнитопроводом и многофазной обмоткой; и ротор, содержащий сплошной магнитопроводящий цилиндр с наклонными пазами, в которые установлены постоянные магниты. Полюса ротора, расположенные между постоянными магнитами, обращены в сторону воздушного зазора и механически связаны между собой по направлению окружности ротора перемычками материала цилиндра. Эти перемычки воспринимают центробежные силы, действующие на полюса и постоянные магниты.  The prior art electric generator (EP1 508955 A1, N02K 21/16, 02/23/2005), which contains a stator with a magnetic circuit and a multiphase winding; and a rotor comprising a continuous magnetically conducting cylinder with inclined slots in which permanent magnets are mounted. The rotor poles located between the permanent magnets are turned towards the air gap and are mechanically connected to each other in the direction of the circumference of the rotor by bridges of the material of the cylinder. These jumpers perceive centrifugal forces acting on the poles and permanent magnets.
Такая конструкция имеет ряд недостатков. Наличие магнитопроводящей перемычки обуславливает наличие магнитных потоков рассеивания, замыкающихся через перемычки и не проходящих через воздушный зазор машины, что снижает по величине основной магнитный поток, проходящий через воздушный зазор машины. Для снижения этих потоков необходимо уменьшать сечение перемычки, что ослабляет механическое крепление полюсов и постоянных магнитов и ограничивает возможную скорость вращения ротора и, тем самым, достигаемую мощность генератора. Наличие потоков рассеяния понижает КПД машины, определяет необходимость компенсировать величину потерь магнитного потока за счет увеличения длины ротора или диаметра ротора, что в свою очередь приводит к увеличению массы машины и её стоимости.  This design has several disadvantages. The presence of a magnetically conducting jumper causes the presence of magnetic fluxes of dispersion, closing through the jumpers and not passing through the air gap of the machine, which reduces the magnitude of the main magnetic flux passing through the air gap of the machine. To reduce these flows, it is necessary to reduce the cross-section of the jumper, which weakens the mechanical fastening of the poles and permanent magnets and limits the possible speed of rotation of the rotor and, thus, the achieved power of the generator. The presence of scattering fluxes reduces the efficiency of the machine, determines the need to compensate for the loss of magnetic flux by increasing the length of the rotor or the diameter of the rotor, which in turn leads to an increase in the mass of the machine and its cost.
Недостатком такой конструкции также являются значительные тепловые потери от вихревых токов, связанных с зубцовыми гармониками поля. Эти токи наводятся в приповерхностном проводящем слое магнитной системы ротора, образованием полюсов с перемычками, что негативно сказывается, в особенности, при повышенных частотах вращения. Данный недостаток также приводит к понижению КПД генератора.  The disadvantage of this design is also significant heat loss from eddy currents associated with the tooth harmonics of the field. These currents are induced in the near-surface conductive layer of the rotor magnetic system, by the formation of poles with jumpers, which negatively affects, especially, at higher rotational speeds. This disadvantage also leads to a decrease in the efficiency of the generator.
Известна также многофазная электрическая машина с постоянными магнитами (ЕР 010775 В1 , Н02К 21/12, 2008.10.30), которая содержит явнополюсный ротор, образованный силовым кольцом и магнитной системой, включающей пакеты секторных пластин с выемками, в которых размещены пакеты полюсных пластин, имеющих форму треугольника, одна из вершин которого обращена к силовому кольцу, и тангенциально намагниченные магнитные блоки, расположенные между пакетами секторных и полюсных пластин. Каждый пакет полюсных пластин стянут в аксиальном направлении посредством крепежного элемента, пропущенного через внутреннее отверстие в полюсных пластинах. Каждая полюсная пластина имеет прорезь, для соединения через нее крепежного элемента полюсной пластины с профильным элементом. Also known is a multi-phase electric machine with permanent magnets (EP 010775 B1, H02K 21/12, 2008.10.30), which contains an explicit pole rotor formed by a power ring and a magnetic system including packages sector plates with recesses in which packages of pole plates are arranged in the shape of a triangle, one of the vertices of which faces the power ring, and tangentially magnetized magnetic blocks located between the packages of sector and pole plates. Each package of pole plates is axially tightened by means of a fastener passed through an internal hole in the pole plates. Each pole plate has a slot for connecting through it the fastening element of the pole plate with the profile element.
Фиксация независимых конструктивных узлов и пакетов секторных пластин на силовом кольце осуществляться посредством клиньев, устанавливаемых между независимыми конструктивными узлами. Каждый клин связан шпильками с силовым кольцом. Шпильки скреплены с аксиальной планкой, жестко установленной на силовом кольце.  Fixing of independent structural units and packages of sector plates on the power ring is carried out by means of wedges installed between independent structural units. Each wedge is connected by pins with a power ring. The studs are fastened with an axial bar rigidly mounted on the power ring.
Такая конструкция имеет также ряд недостатков. Наличие крепежного элемента полюсной пластины, соединенного с профильным элементом, и шпильки, связывающие клинья с силовым , кольцом, определяют необходимость образование воздушных зазоров между углами магнитных блоков, что приводит к появлению паразитных потоков магнитного рассеяния замыкающихся между торцами постоянных магнитов и не проходящих через воздушный зазор, это соответственно приводит к понижению КПД машины. В случае обеспечения требуемых параметров машины (мощности) из-за пониженной эффективности это приводит к увеличению либо длины магнитопровода ротора и статора, либо диаметра расточки ротора и статора, что, в конечном счете, приводит к увеличению массы машины и её стоимости.  This design also has several disadvantages. The presence of a mounting element of the pole plate connected to the profile element, and studs connecting the wedges with the power ring, determine the need for the formation of air gaps between the corners of the magnetic blocks, which leads to the appearance of spurious magnetic fluxes that are closed between the ends of the permanent magnets and do not pass through the air gap , this accordingly leads to a decrease in the efficiency of the machine. In the case of ensuring the required machine parameters (power) due to reduced efficiency, this leads to an increase in either the length of the magnetic circuit of the rotor and stator, or the diameter of the bore of the rotor and stator, which ultimately leads to an increase in the mass of the machine and its cost.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Электрическая машина по настоящему изобретению лишена указанных выше недостатков и в то же время решает дополнительно поставленные задачи. Предлагаемая конструкция обеспечивает надежную и безопасную работу для относительно низкоскоростных машин.' Дополнительно реализуется повышение технологичности сборки предлагаемой электрической машины, упрощается конфигурация и количество элементов узлов магнитной системы ротора и, соответственно, стоимость изготовления и стоимость машины в целом. The electric machine of the present invention is devoid of the above disadvantages and at the same time solves the additional tasks. The proposed design provides reliable and safe operation for relatively low-speed machines. ' Additionally, an increase in the manufacturability of the assembly of the proposed electric machine is implemented, the configuration and the number of elements of the nodes of the rotor magnetic system and, accordingly, the manufacturing cost and the cost of the machine as a whole are simplified.
Предлагаемая электрическая машина, содержит явнополюсный статор с катушками, явнополюсный ротор, образованный силовым кольцом и магнитной системой, состоящей из пакетов секторных и полюсных пластин и тангенциально намагниченных постоянных магнитов. Пакеты полюсных пластин стянуты в аксиальном направлении через нажимные пластины, посредством крепежного элемента, пропущенного через внутреннее отверстие в полюсных и нажимных пластинах, а пакеты секторных пластин собраны на планках, имеющих форму ласточкиного хвоста и закрепленных на силовом кольце, с помощью крепежных элементов. Электрическая машина отличается тем, что каждый пакет секторных пластин совместно с плотно примыкающими к нему с двух сторон постоянными магнитами, охвачен силовым бандажом из электроизоляционного материала, образуя секторный блок, причем в зоне крепежных элементов планки к силовому кольцу, электроизоляционный бандаж отсутствует. В настоящем изобретении между торцами постоянных магнитов, обращенных к воздушному зазору, установлена профильная планка из немагнитного материала, а каждый пакет полюсных пластин расположен между двумя соседними секторными блоками, плотно примыкает к боковым граням секторных блоков, и закреплен на силовом кольце крепежными элементами, скрепленными с торцевыми нажимными пластинами данного пакета. Форма поверхности силового кольца в местах сопряжения пакетов секторных пластин с силовым кольцом предпочтительно имеет вид плоской поверхности. Постоянные магниты в предпочтительном варианте выполнены в виде магнитных блоков, состоящих из нескольких постоянных магнитов. The proposed electric machine contains an explicit pole stator with coils, an explicit pole rotor formed by a power ring and a magnetic system consisting of packages of sector and pole plates and tangentially magnetized permanent magnets. The packages of pole plates are axially tightened through the pressure plates, by means of a fastener passed through the internal hole in the pole and pressure plates, and the packages of sector plates are assembled on swallow-tail planks and fastened to the power ring using fasteners. An electric machine is characterized in that each package of sector plates, together with permanent magnets closely adjacent to it on both sides, is covered by a power brace made of insulating material, forming a sector block, and in the area of the strap fasteners to the power ring, there is no insulating brace. In the present invention, a profile strip of non-magnetic material is installed between the ends of the permanent magnets facing the air gap, and each package of pole plates is located between two adjacent sector blocks, is tightly adjacent to the side faces of the sector blocks, and is fastened to the power ring by fasteners fastened to end pressure plates of this package. The shape of the surface of the force ring at the junctions of the packages of sector plates with the force ring preferably has the form of a flat surface. Permanent magnets in the preferred embodiment are made in the form of magnetic blocks consisting of several permanent magnets.
За счет наличия электроизоляционного бандажа осуществляется удержание блоков с постоянными магнитами при действии центробежных сил и упрощается геометрическая форма элементов магнитной системы ротора, упрощается конструкция магнитной системы ротора, что в свою очередь приводит к повышению надежности конструкции и снижению стоимости машины.  Due to the presence of an insulating bandage, blocks with permanent magnets are held under the action of centrifugal forces and the geometric shape of the elements of the magnetic system of the rotor is simplified, the design of the magnetic system of the rotor is simplified, which in turn leads to increased reliability of the structure and lower cost of the machine.
Перечень фигур чертежей List of drawings
На фиг. 1 схематически изображено продольное сечение примерного варианта осуществления электрической машины по настоящему изобретению.  In FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an exemplary embodiment of an electric machine of the present invention.
На фиг. 2 схематически изображено поперечное сечение примерного варианта осуществления электрической машины по настоящему изобретению.  In FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment of an electric machine of the present invention.
На фиг. 3 схематически изображено поперечное сечение участка ротора примерного варианта осуществления электрической машины по фиг. 2.  In FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a rotor portion of an exemplary embodiment of the electric machine of FIG. 2.
На фиг. 4 схематически изображено продольное сечение участка ротора по фиг. 1. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения In FIG. 4 is a schematic longitudinal section of a portion of the rotor of FIG. one. Information confirming the possibility of carrying out the invention
Далее описан один из возможных вариантов осуществления электрической машины по настоящему изобретению. Изображенная на фиг. 1 и 2 электрическая машина имеет корпус 1 , на торцах которого установлены торцевые щиты 2. В корпусе 1 установлен статор 3, состоящий из магнитопровода 4, имеющего явновыраженные полюса и катушек 5, уложенных в пазы магнитопровода 4 и образующие многофазную обмотку.  The following describes one of the possible embodiments of the electric machine of the present invention. Depicted in FIG. 1 and 2, the electric machine has a housing 1, on the ends of which end shields are installed 2. In the housing 1, a stator 3 is installed, consisting of a magnetic circuit 4, having distinct poles and coils 5, laid in grooves of the magnetic circuit 4 and forming a multiphase winding.
Внутри расточки статора 3 установлен ротор 6, состоящий из вала в виде двух хвостовиков 7, магнитной системы 8 и подшипниковых опор 9, установленных в торцевые щиты 2. Магнитная система 8 ротора 6 установлена на силовом кольце 10, которое закреплено на хвостовиках 7.  Inside the bore of the stator 3, a rotor 6 is installed, consisting of a shaft in the form of two shanks 7, a magnetic system 8 and bearing bearings 9 installed in the end shields 2. The magnetic system 8 of the rotor 6 is mounted on a power ring 10, which is mounted on the shanks 7.
На фиг. 3, 4 представлена часть магнитной системы в большем масштабе. Магнитная система 8 ротора 6 состоит из пакетов секторных пластин 1 1 , пакетов полюсных пластин 12, изготовленных из шихтованного железа, и тангенциально намагниченных магнитных блоков 13. В то же время вместо магнитных блоков 13, используемых в настоящем случае в качестве постоянных магнитов, могут быть " использованы монолитные элементы, изготовленные из магнитного материала. Пакеты полюсных пластин 12 стянуты в аксиальном направлении через нажимные пластины 14 крепежным элементом 15, например виде шпильки, пропущенным через внутреннее отверстие в пакете полюсных пластин 12 и нажимных пластинах 14. Пакеты секторных пластин собраны на планках 16, имеющих форму, например, ласточкиного хвоста, которые закреплены на силовом кольце 10, с помощью крепежных элементов 17. In FIG. 3, 4, a part of the magnetic system is shown on a larger scale. The magnetic system 8 of the rotor 6 consists of packages of sector plates 1 1, packages of pole plates 12 made of laden iron, and tangentially magnetized magnetic blocks 13. At the same time, instead of the magnetic blocks 13 used in the present case as permanent magnets, there can be "employed monolithic elements made of magnetic material. Packages pole plates 12 are tightened in the axial direction via the push plate 14 fastening element 15, such as pins, passed through the inner up responses The term package pole plates 12 and the pressing plates 14. Packages sector plates assembled on rails 16 having a shape such as a dovetail, which are fixed to the power ring 10 by fasteners 17.
Каждый пакет секторных пластин 1 1 совместно с плотно примыкающими к нему с двух сторон магнитными блоками 13 охвачен силовым бандажом 18 из электроизоляционного материала, образуя секторный блок 19. В зоне крепежных элементов 17 планки 16 к силовому кольцу 10, силовой бандаж 18 отсутствует. Между торцами магнитных блоков 13 обращенных к воздушному зазору установлена профильная планка 20 выполненная из немагнитного материала, а каждый пакет полюсных пластин 12 расположен между двумя соседними секторными блоками 19 и плотно прилегают к боковым граням секторных блоков 19. Пакеты полюсных пластин 12 закреплены на силовом кольце 10 с помощью крепежных элементов 21 соединяющих нажимные пластины 14 с силовым кольцом 10.  Each package of sector plates 1 1 together with magnetic blocks 13 tightly adjoining on both sides of it, is covered by a power bandage 18 made of insulating material, forming a sector block 19. In the area of fasteners 17 of the bar 16 to the power ring 10, there is no power bandage 18. Between the ends of the magnetic blocks 13 facing the air gap, a profile strip 20 made of non-magnetic material is installed, and each package of pole plates 12 is located between two adjacent sector blocks 19 and fit snugly to the side faces of the sector blocks 19. The packages of pole plates 12 are mounted on the power ring 10 using fasteners 21 connecting the pressure plates 14 to the power ring 10.
Форма поверхности силового кольца 10 в местах сопряжения пакетов секторных пластин 1 1 с силовым кольцом 10 имеет вид плоской поверхности 22. В предлагаемом изобретении элементы крепления 15, 17 узлов магнитной системы 8 ротора, воспринимающие центробежные силы, действующие на узлы магнитной системы 8, размещены так, что магнитные блоки по углам максимально приближены друг к другу. Это обеспечивает максимальное снижение величины магнитных потоков рассеяния, шунтирующих основной магнитный поток, и тем самым увеличивает основной магнитный поток в воздушном зазоре, создаваемый в воздушном рабочем зазоре, что соответственно повышает КПД машины, позволяет обеспечить меньшие размеры машины и соответственно снизить стоимость изделия. Для удержания магнитных блоков 13 от действия центробежных сил, обеспечения возможности максимального устранения воздушного зазора между углами магнитных блоков 13 пакет секторных пластин 1 , магнитные блоки 13, планка 6 охвачены силовым бандажом 17. Для того чтобы силовой бандаж 18 находился в состоянии натяжения, что обеспечивает прочное механическое скрепление указанных элементов, конструктивно целесообразно в зоне торцов магнитных блоков 13 обращенных как в сторону воздушного зазора, так и в сторону к силовому кольцу 10 установить планки 16 соответствующей формы. Силовой бандаж 18 выполняется из высоко прочного материала, например из электроизоляционной ленты ЛСБ-F. Применение силового бандажа 18 выполненного из электроизоляционной ленты позволяет устранить наводимые токи Фуко в нем при проходящих через магнитную систему ротора переменного магнитного потока и соответствующие тепловые потери в случае протекания этих токов по силовому бандажу 18, что приводит к отсутствию снижения КПД машины. Так как пакет секторных пластин закрепляется на силовом кольце с помощью крепежных элементов, то магнитные блоки, закрепленные с помощью силового бандажа на пакетах секторных пластин также удерживаются этими элементами в своем положении при действии центробежных сил. The surface shape of the force ring 10 at the interface between the packages of sector plates 1 1 and the force ring 10 has the form of a flat surface 22. In the present invention, the fastening elements 15, 17 of the nodes of the rotor magnetic system 8, which receive the centrifugal forces acting on the nodes of the magnetic system 8, are placed so that the magnetic blocks at the corners are as close as possible to each other. This ensures the maximum reduction in the magnitude of magnetic fluxes of scattering, shunting the main magnetic flux, and thereby increases the main magnetic flux in the air gap created in the air working gap, which accordingly increases the efficiency of the machine, allows for smaller machine sizes and, accordingly, to reduce the cost of the product. To keep the magnetic blocks 13 from the action of centrifugal forces, to ensure the maximum possible elimination of the air gap between the corners of the magnetic blocks 13, a package of sector plates 1, magnetic blocks 13, strap 6 are covered by a power brace 17. In order for the power brace 18 to be in tension, which ensures strong mechanical fastening of these elements, it is structurally advisable in the area of the ends of the magnetic blocks 13 facing both toward the air gap and towards the power ring 10 to install the strap 16 appropriate form. The power bandage 18 is made of highly durable material, for example, from an electrically insulating tape LSS-F. The use of a power bandage 18 made of an electrical insulating tape makes it possible to eliminate the induced Foucault currents in it when an alternating magnetic flux passes through the magnetic system of the rotor and the corresponding heat losses in the case of these currents flowing through the power bandage 18, which leads to the absence of a decrease in machine efficiency. Since the package of sector plates is fixed to the power ring using fasteners, the magnetic blocks fixed with the help of a power bandage on the packages of sector plates are also held by these elements in their position under the action of centrifugal forces.
Пакеты полюсных пластин 12 склеиваются между собой и стягиваются в аксиальном направлении для образования единого механического блока, ведущего себя как монолитный элемент. Это позволяет ограничиться креплением пакета полюсных пластин через нажимные пластины 14 (по краям пакета) к силовому кольцу 10. Такое крепление позволяет максимально сблизить магнитные блоки 13 между собой, максимально устранить магнитные потоки рассеяния, шунтирующие основной магнитный поток, повысить КПД машины, упростить геометрическую форму пакета полюсных пластин 12 , упростить конструкцию магнитной системы ротора, снизить трудоемкость изготовления и соответственно стоимость машины. Таким образом, обеспечено удержание центробежных нагрузок действующие на элементы магнитной системы 8 ротора путем закрепления их на силовом кольце 10. The packages of pole plates 12 are glued together and are pulled together in the axial direction to form a single mechanical block, behaving as a monolithic element. This makes it possible to limit the fastening of the package of pole plates through the pressure plates 14 (along the edges of the package) to the power ring 10. This fastening makes it possible to bring the magnetic blocks 13 together as close as possible, eliminate the magnetic fluxes of scattering shunting the main magnetic flux, increase the efficiency of the machine, and simplify the geometric shape package of pole plates 12, to simplify the design of the magnetic system of the rotor, reduce the complexity of manufacturing and, accordingly, the cost of the machine. Thus, centrifugal loads are retained acting on the elements of the rotor magnetic system 8 by securing them on the power ring 10.
Для снижения амплитуды вибрации машины широко практикуется выполнение магнитопроводов ротора с косым пазом (А.И. Вольдек «Электрические машины», Л., Энергия, 1978 г.), В этом случае пазы магнитопровода, пазовая часть обмотки и другие элементы должны иметь винтообразную форму. В варианте исполнения машины с постоянными магнитами изготовление элементов магнитной системы (постоянные магниты, полюса, планки и т.п.) становиться крайне трудоемким, требует специальной сложной технологической оснастки, что существенно повышает трудоемкость изготовления и соответственно стоимость машины в целом. Поэтому наиболее простым из способов создания косых пазов для машин с постоянными магнитами является создание, например путем фрезерования, на поверхности силового кольца многогранной поверхности, у которой грани имеют форму плоской поверхности. Это позволяет выполнять элементы магнитной системы ротора в виде прямолинейных элементов и для образования косого направления устанавливать их на силовом кольце ротора под углом к продольной оси машины. Изготовление элементов магнитной системы ротора прямолинейной формы существенно снижает трудоемкость их изготовления по сравнению с выполнением их по винтовой форме.  To reduce the amplitude of the vibration of the machine, it is widely practiced to carry out the magnetic circuits of the rotor with an oblique groove (A.I. Voldek "Electric Machines", L., Energy, 1978). In this case, the grooves of the magnetic circuit, the groove part of the winding and other elements must have a helical shape . In the embodiment of the machine with permanent magnets, the manufacture of elements of the magnetic system (permanent magnets, poles, strips, etc.) becomes extremely laborious, requires special complex technological equipment, which significantly increases the complexity of manufacturing and, accordingly, the cost of the machine as a whole. Therefore, the simplest way to create oblique grooves for machines with permanent magnets is to create, for example, by milling, on the surface of the power ring a multifaceted surface in which the faces have the shape of a flat surface. This allows you to perform the elements of the magnetic system of the rotor in the form of rectilinear elements and to form an oblique direction to install them on the power ring of the rotor at an angle to the longitudinal axis of the machine. The manufacture of elements of the magnetic system of the rotor of a rectilinear shape significantly reduces the complexity of their manufacture in comparison with their execution in a helical form.
Работа электрической машины происходит следующим образом. На катушки статора, которые соединены между собой нужным образом, подается питание переменного напряжения, и по ним начинает проходить ток, амплитуда которого меняется во времени по требуемому закону. При взаимодействии протекающего тока и магнитного поля, которое определяется суммой полей создаваемых протекающим током и постоянными магнитами, возникает вращающий электромагнитный момент, приводящий двигатель в движение.  The operation of the electric machine is as follows. The stator coils, which are interconnected as needed, are supplied with AC voltage, and a current begins to pass through them, the amplitude of which varies in time according to the required law. When the flowing current and the magnetic field interact, which is determined by the sum of the fields created by the flowing current and permanent magnets, a rotating electromagnetic moment arises, driving the motor.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1 . Электрическая машина, содержащая явнополюсный статор с катушками, явнополюсный ротор, образованный силовым кольцом и магнитной системой, состоящей из пакетов секторных и полюсных пластин и тангенциально намагниченных постоянных магнитов, причём пакеты полюсных пластин стянуты в аксиальном направлении через нажимные пластины, посредством крепежного элемента, пропущенного через внутреннее отверстие в полюсных и нажимных пластинах, а пакеты секторных пластин собраны на планках, имеющих форму ласточкиного хвоста и закрепленных на силовом кольце, с помощью крепежных элементов, отличающаяся тем, что каждый пакет секторных пластин совместно с плотно примыкающими к нему с двух сторон постоянными магнитами, охвачен силовым бандажом из электроизоляционного материала, образуя секторный блок, причем в зоне крепежных элементов планки к силовому кольцу этот бандаж отсутствует, причем между торцами постоянных магнитов, обращенных к воздушному зазору, установлена профильная планка из немагнитного материала, а каждый пакет полюсных пластин расположен между двумя соседними секторными блоками, плотно примыкая к их боковым граням, и закреплен на силовом кольце крепежными- элементами, входящими в торцевые нажимные пластины данного пакета. one . An electric machine comprising an explicitly polar stator with coils, an explicitly polar rotor formed by a power ring and a magnetic system consisting of packages of sector and pole plates and tangentially magnetized permanent magnets, wherein the packages of pole plates are pulled axially through the pressure plates by means of a fastener passed through the inner hole in the pole and pressure plates, and packages of sector plates are assembled on dovetail-shaped planks and fixed to force ohm ring, with the help of fasteners, characterized in that each package of sector plates together with permanent magnets closely adjacent to it on both sides is covered by a power bandage of electrical insulation material, forming a sector block, and this bandage in the area of the strap fasteners to the power ring absent, and between the ends of the permanent magnets facing the air gap, a profile strip of non-magnetic material is installed, and each package of pole plates is located between two adjacent sects blocks, tightly adjacent to their lateral faces, and fixed to the power ring with fasteners, which are included in the end pressure plates of this package.
2. Электрическая машина по п. 1 , отличающаяся тем, что поверхность силового кольца в местах сопряжения пакетов секторных пластин с силовым кольцом имеет вид плоской поверхности.  2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the surface of the power ring at the interface between the packages of sector plates with the power ring has the form of a flat surface.
3. Электрическая машина по п. 1 , отличающаяся тем, что постоянные магниты представляют собой магнитные блоки.  3. The electric machine according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are magnetic blocks.
PCT/EA2011/000004 2010-03-25 2011-03-18 Electrical machine with permanent magnets WO2011116777A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201000637A EA201000637A1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 ELECTRICAL MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS
EA201000637 2010-03-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011116777A1 true WO2011116777A1 (en) 2011-09-29

Family

ID=43778123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EA2011/000004 WO2011116777A1 (en) 2010-03-25 2011-03-18 Electrical machine with permanent magnets

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA201000637A1 (en)
WO (1) WO2011116777A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2660955A1 (en) * 2012-05-02 2013-11-06 ABB Technology AG An electric machine
EP2786468B1 (en) * 2011-11-30 2019-03-13 ABB Research Ltd. Electrical machines and electrical machine rotors

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467454C1 (en) * 2011-05-25 2012-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГОУ ВПО "СПбГПУ") Inverted valve motor
RU180432U1 (en) * 2017-06-14 2018-06-14 Андрей Владимирович Шишов ELECTRIC MAGNETIC FIELD MOTOR
JP6874630B2 (en) * 2017-10-05 2021-05-19 トヨタ自動車株式会社 Rotating electric rotor and its manufacturing method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1552694A (en) * 1975-05-30 1979-09-19 Cem Comp Electro Mec Synchronous motors
US4188554A (en) * 1977-12-13 1980-02-12 The University Of Southampton Alternating current rotating electric machine
SU1243064A1 (en) * 1984-03-06 1986-07-07 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения Rotor of electric machine
EA010775B1 (en) * 2008-01-24 2008-10-30 Открытое Акционерное Общество "Инжиниринговая Нефтегазовая Компания - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт По Строительству И Эксплуатации Трубопроводов, Объектов Тэк" Polyphase electrical machine with permanent magnets
US7619342B2 (en) * 2004-05-27 2009-11-17 Abb Oy Rotor for an electric machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1552694A (en) * 1975-05-30 1979-09-19 Cem Comp Electro Mec Synchronous motors
US4188554A (en) * 1977-12-13 1980-02-12 The University Of Southampton Alternating current rotating electric machine
SU1243064A1 (en) * 1984-03-06 1986-07-07 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения Rotor of electric machine
US7619342B2 (en) * 2004-05-27 2009-11-17 Abb Oy Rotor for an electric machine
EA010775B1 (en) * 2008-01-24 2008-10-30 Открытое Акционерное Общество "Инжиниринговая Нефтегазовая Компания - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт По Строительству И Эксплуатации Трубопроводов, Объектов Тэк" Polyphase electrical machine with permanent magnets

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2786468B1 (en) * 2011-11-30 2019-03-13 ABB Research Ltd. Electrical machines and electrical machine rotors
EP2660955A1 (en) * 2012-05-02 2013-11-06 ABB Technology AG An electric machine
WO2013164298A1 (en) * 2012-05-02 2013-11-07 Abb Technology Ag An electric machine
KR20140143830A (en) * 2012-05-02 2014-12-17 에이비비 테크놀로지 아게 An electric machine
US20150061427A1 (en) * 2012-05-02 2015-03-05 Abb Technology Ag Electric machine
JP2015516135A (en) * 2012-05-02 2015-06-04 エイビービー テクノロジー アクチエンゲゼルシャフト Electric machine
KR101632933B1 (en) * 2012-05-02 2016-06-23 에이비비 테크놀로지 아게 An electric machine
US9859762B2 (en) 2012-05-02 2018-01-02 Abb Schweiz Ag Electric machine with pole arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
EA014727B1 (en) 2011-02-28
EA201000637A1 (en) 2011-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6683397B2 (en) Electric machine having at least one magnetic field detector
US6891299B2 (en) Rotary electric machine having a flux-concentrating rotor and a stator with windings on teeth
Ishak et al. Permanent magnet brushless machines with unequal tooth widths and similar slot and pole numbers
CA2745533C (en) Axial flux motor and generator assemblies
AU2008209912B2 (en) Ring motor
US6741002B2 (en) Motor having a rotor with interior split-permanent-magnet
JP5801990B2 (en) An electric machine that covers the magnetic poles of a permanent magnet with the magnetic poles excited by a current winding.
US20080169720A1 (en) Synchronous Electromechanical Transformer
US6531797B2 (en) Rotary electric machine stator having individual removable coils
JP2004357489A (en) Unidirectionally magnetized permanent magnet motor
WO2011116777A1 (en) Electrical machine with permanent magnets
KR19980083330A (en) Permanent magnet embedded rotor structure
CN112385119A (en) Rotating electrical machine
RU2375807C1 (en) Alternating current electronic motor with constant magnets
US7518278B2 (en) High strength undiffused brushless machine and method
JP4197584B2 (en) Method for manufacturing rotor of permanent magnet type rotating electric machine
KR20150067124A (en) Element of an electrical machine having a holder and a permanent magnet, component having at least one element, and an electrical machine
WO2011055124A1 (en) Electrical machines
Njeh et al. 3D FEA based investigation of the cogging torque of a claw pole transverse flux permanent magnet machine
EA010775B1 (en) Polyphase electrical machine with permanent magnets
RU2246167C1 (en) Face-type electrical machine
RU2246168C1 (en) Face-type electrical machine
RU2829489C1 (en) Inverted synchronous reluctance machine
Shuraiji The effect of static and dynamic eccentricities on the performance of flux reversal permanent magnet machine
SU1628152A1 (en) Induction reaction motor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11758848

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11758848

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1