RU123600U1 - Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами - Google Patents
Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами Download PDFInfo
- Publication number
- RU123600U1 RU123600U1 RU2012123240/07U RU2012123240U RU123600U1 RU 123600 U1 RU123600 U1 RU 123600U1 RU 2012123240/07 U RU2012123240/07 U RU 2012123240/07U RU 2012123240 U RU2012123240 U RU 2012123240U RU 123600 U1 RU123600 U1 RU 123600U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnets
- rotor
- electric machine
- length
- inserts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
1. Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая кольцевой беспазовый статор в виде шихтованного цилиндрического магнитопровода с распределенной по окружности многофазной обмоткой и цилиндрический ротор, включающий немагнитный вал и распределенные по окружности ферромагнитные полюсы в виде намагниченных в тангенциальном направлении постоянных призматических магнитов и вставки из магнитомягкого материала, а также устройство закрепления указанных магнитов и вставок (устройство обеспечения механической прочности ротора), отличающаяся тем, что устройство закрепления магнитов (устройство обеспечения механической прочности ротора) выполнено в виде сплошной оболочки из карбоновых или кевларовых нитей толщиной 0,2-0,3 мм, размещенной с наружной стороны магнитов и вставок.2. Синхронная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что ротор выполнен длиной, превышающей длину статора на величину, примерно равную длине прямолинейных участков вылета лобовых соединений.
Description
Полезная модель относится к вращающимся электрическим машинам и может быть использована в конструкциях вентильных электродвигателей и генераторов.
Известны электрические машины, в которых магнитный поток возбуждения создается постоянными магнитами, имеющими как радиальную намагниченность (Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985, с.19, рис.2.1/, так и тангенциальную /1, с.19, рис.2.2/, причем магниты, имеющие призматическую форму, размещены в теле сборного ротора. Для обеспечения механической прочности конструкции на собранные магниты и втулку надевается сварной бандаж сложной конструкции. Такая конструкция магнитной системы ротора нетехнологична из-за большого количества деталей и сложности сборки. Также не полностью используется объем редкоземельных магнитов, а наличие полюсных башмаков из магнитной стали обеспечивает уменьшение, рабочего зазора, но увеличивает индуктивность машины, что снижает жесткость внешней характеристики и усложняет совмещение двигательного и генераторного режимов. Кроме того, такая конструкция увеличивает диаметральный размер ротора, что неприемлемо для таких применений, например, как забойные телеметрические системы, где диаметральный размер электрической машины ограничен диаметром арматуры забойной телеметрической системы (внешний диаметр 50 мм), а также необходимой величиной зазора для прохождения охлаждающей жидкостью.
В качестве прототипа была выбрана электрическая машина с постоянными магнитами, использованная в вентильном электродвигателе по патенту РФ №2100893. Электрическая машина в указанном двигателе содержит кольцевой статор с распределенной по окружности обмоткой, цилиндрический ротор, включающий немагнитный вал, распределенные по окружности ферромагнитные полюса, выполненные в виде сегментов, образующих межполюсные пазы, расположенные в пазах, намагниченные в тангенциальном направлении, постоянные призматические магниты. Устройство закрепления магнита в пазу выполнено в виде охватывающего магнит призматического футляра, стенки которого с торцов, со стороны вала и статора выполнены из неферромагнитного материала, а прилегающие к полюсам - из ферромагнитного материала. Футляр закреплен разъемными соединениями торцов ротора и футляра.
Недостаток такой конструкции в том, что она предназначена для машин большого диаметра, а при малых диаметрах, ограниченных 50 мм, невозможно выполнить такое крепление магнитов, а также невозможно обеспечить достаточную величину зазора для прохождения охлаждающей жидкости при сохранении малого диаметра машины.
Задача полезной модели - уменьшить внешний диаметральный размер электрической машины, не снижая выходных показателей, в частности выходной мощности, а, следовательно, и величины напряженности магнитного поля, при этом обеспечивая достаточную величину зазора для прохождения охлаждающей жидкости.
Поставленная задача решается тем, что синхронная электрическая машина с постоянными высококоэрцитивными магнитами, так же как и прототип, содержит кольцевой беспазовый статор в виде шихтованного цилиндрического магнитопровода с распределенной по окружности многофазной обмоткой с лобовыми соединениями, немагнитный сепаратор, и цилиндрический ротор, включающий немагнитный вал, и распределенные по окружности ферромагнитные полюсы в виде намагниченных в тангенциальном направлении постоянных призматических магнитов из редкоземельных материалов, и вставки из магнитного материала, а также устройство закрепления указанных магнитов и вставок (устройство обеспечения механической прочности ротора).
В отличие от прототипа, устройство закрепления магнитов (устройство обеспечения механической прочности ротора) выполнено в виде оболочки из карбоновых или кевларовых нитей, толщиной 0,2-0,3 мм, размещенной с наружной стороны магнитов и вставок.
Техническим результатом такого решения явилось уменьшение толщины бандажа. В результате воздушный зазор становится больше, что улучшает циркуляцию охлаждающей жидкости (масла) и снижает тепловую нагрузку машины.
Кроме того, снизить диаметральный размер при сохранении выходной мощности (напряженности магнитного поля) можно задействовав лобовые соединения. Поскольку предлагаемая машина имеет беспазовое исполнение, а крепление обмотки осуществляется посредством немагнитного сепаратора, то с технологической точки зрения возможен вариант исполнения машины с разными длинами ротора и пакета статора. В предлагаемой полезной модели ротор выполнен длиной, сопоставимой с длиной прямолинейных участков вылета лобовых соединений.
Техническим результатом заявляемой конструкции является ее упрощение за счет устранения необходимости применения сварного цилиндра, что упрощает конструкцию и позволяет уменьшить диаметр машины, сохраняя необходимую удельную мощность. Прочность и коррозионные свойства карбоновых или кевларовых нитей позволяют использовать нити толщиной не более 0,2-0,3 мм, и, таким образом, при ограничении внешнего диаметра, позволяют обеспечить достаточную величину зазора для прохождения охлаждающей жидкости. Кроме того, приращение электродвижущей силы за счет использования лобовых частей позволило уложиться в требуемые значения выходной мощности при уменьшении диаметра машины.
Далее сущность полезной модели поясняется рисунками, на которых представлено: фиг.1 - принципиальная конструктивная схема машины, фиг.2 - продольный разрез, показывающий использование лобовых соединений.
Синхронная электрическая машина содержит кольцевой статор, с магнитопроводом статора 1, с распределенной по окружности обмоткой 2, немагнитный сепаратор 3. Цилиндрический ротор включает немагнитный вал 4, распределенные по окружности ферромагнитные полюса 5, выполненные в виде магнитных вставок, закрепленных в теле ротора методом склеивания. Постоянный магнит 6, создающий рабочий магнитный поток, выполнен из редкоземельного высококоэрцитивного материала. С наружной стороны магнитов и вставок размещена сплошная оболочка 7 из карбоновых или кевларовых нитей, толщиной не более 0,2-0,3 мм, обеспечивающая необходимую механическую прочность. В зазоре 8 проходит поток охлаждающей жидкости (масла).
На фиг.2 представлен вид с торца на электрическую машину. Цифрой 9 обозначены лобовые соединения обмотки статора.
При работе такой синхронной машины в забойной телеметрической системе, где внешний диаметр ограничен диаметром трубы, одной из главных задач является уменьшение габаритных размеров, и в первую очередь, уменьшение радиального размера. Это обусловлено необходимостью перехода на меньшие диаметры арматуры забойной телеметрической системы, что позволяет существенно расширить ее функциональные и эксплуатационные возможности. Однако, снижение габаритных размеров не должно снизить выходные показатели генератора, и условия охлаждения генератора. При использовании сварного бандажа, зазор 8 становится крайне малым, и недостаточным для охлаждения. Свойства карбоновых или кевларовых нитей, а именно их механическая прочность, коррозионная стойкость и стойкость к маслам, позволяют существенно уменьшить толщину устройства обеспечения механической прочности электрической машины, а именно оболочки 7 при таких малых радиальных размерах, за счет чего появляется возможность сохранить достаточную ширину зазора 8 и сохранить условия охлаждения. Проведенные расчеты и эксперименты показали, что хорошая механическая прочность и достаточное охлаждение обеспечиваются при толщине оболочки 7 от 0,2 до 0,3 мм.
Кроме того, так как внешние габариты статора генератора заданы размерами забойной арматуры (внешний диаметр 50 мм и аксиальная длина 140 мм), то повышение его удельной мощности возможно только за счет оптимального использования магнитных и проводниковых материалов в заданном объеме. Наряду со многими и устоявшимися направлениями повышения удельных показателей электрической машины возможно улучшение использования внутреннего объема машины, занимаемого ее лобовыми соединениями 9. Рассматриваемая машина имеет беспазовое исполнение, а крепление обмотки осуществляется посредством немагнитного сепаратора 3. Поэтому с технологической точки зрения становится возможным вариант исполнения машины с разными длинами ротора и пакета статора. На основании проведенных расчетов длина ротора с каждой стороны была увеличена на величину, сопоставимую с длиной прямолинейных участков вылета лобовых соединений 9. Поскольку ротор выполнен из высококоэрцитивных постоянных магнитов 6, он наводит магнитное поле. Линии магнитного поля, создаваемого ротором, пересекают лобовые части 9 обмотки, соответственно. В них наводится ЭДС. В результате, за счет удлинения ротора и наведения в лобовых частях магнитного поля, полученное приращение электродвижущей силы составило 1,5-1,7 В, что позволило уложиться в требуемые значения выходных параметров, при снижении радиального размера до 50 мм. Дальнейшее увеличение длины ротора приводит к тому, что проводники лобовых частей располагаются практически вдоль силовых линий магнитного поля, и наведенная ЭДС в этих частях пренебрежимо мала, при этом ротор становится более массивным и нагруженным с механической точки зрения, что приводит к его удорожанию.
Таким образом, используемые признаки полезной модели позволили выполнить размеры машины на требуемом уровне, не снижая выходных показателей, а именно удельной мощности и увеличить зазор для прохождения охлаждающей жидкости и снизить тепловую нагрузку машины.
Claims (2)
1. Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая кольцевой беспазовый статор в виде шихтованного цилиндрического магнитопровода с распределенной по окружности многофазной обмоткой и цилиндрический ротор, включающий немагнитный вал и распределенные по окружности ферромагнитные полюсы в виде намагниченных в тангенциальном направлении постоянных призматических магнитов и вставки из магнитомягкого материала, а также устройство закрепления указанных магнитов и вставок (устройство обеспечения механической прочности ротора), отличающаяся тем, что устройство закрепления магнитов (устройство обеспечения механической прочности ротора) выполнено в виде сплошной оболочки из карбоновых или кевларовых нитей толщиной 0,2-0,3 мм, размещенной с наружной стороны магнитов и вставок.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123240/07U RU123600U1 (ru) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123240/07U RU123600U1 (ru) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU123600U1 true RU123600U1 (ru) | 2012-12-27 |
Family
ID=49257911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012123240/07U RU123600U1 (ru) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU123600U1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558661C2 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Радиальный синхронный генератор |
RU2580931C1 (ru) * | 2015-02-10 | 2016-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Ротор электромашины |
RU2610455C1 (ru) * | 2016-03-25 | 2017-02-13 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Ротор электромашины |
RU174733U1 (ru) * | 2017-03-29 | 2017-10-31 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Электрическая машина с постоянными магнитами |
RU2665673C2 (ru) * | 2016-02-10 | 2018-09-03 | Валерий Михайлович Михайлов | Блок магнитов |
-
2012
- 2012-06-05 RU RU2012123240/07U patent/RU123600U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558661C2 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Радиальный синхронный генератор |
RU2580931C1 (ru) * | 2015-02-10 | 2016-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Ротор электромашины |
RU2665673C2 (ru) * | 2016-02-10 | 2018-09-03 | Валерий Михайлович Михайлов | Блок магнитов |
RU2610455C1 (ru) * | 2016-03-25 | 2017-02-13 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Ротор электромашины |
RU174733U1 (ru) * | 2017-03-29 | 2017-10-31 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Электрическая машина с постоянными магнитами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105281460B (zh) | 永磁电机 | |
RU123600U1 (ru) | Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами | |
US20100013333A1 (en) | Magnetic radial bearing having permanent-magnet generated magnetic bias, and a magnetic bearing system having a magnetic radial bearing of this type | |
US9401628B2 (en) | Permanently excited synchronous machine with ferrite magnets | |
RU2603680C2 (ru) | Электродвигатель с обмоткой, не содержащей железа | |
US20160294229A1 (en) | Electric rotating machine with laterally magnetized magnets | |
US20140333167A1 (en) | Magnet-type rotating electric machine | |
CN104584400A (zh) | 嵌入磁铁式同步电动机 | |
CN108599504A (zh) | 一种五自由度无轴承开关磁阻电机 | |
CN107591979A (zh) | 转子轴向磁化永磁开关磁阻电机 | |
RU2538835C1 (ru) | Радиальный магнитный подшипник для магнитной опоры ротора | |
CN106655553B (zh) | 一种复合结构电机 | |
CN101572467B (zh) | 高效率高速永磁同步电机 | |
CN109038991A (zh) | 一种36/4结构高速永磁电机 | |
JP4704883B2 (ja) | 永久磁石式回転電機および円筒型リニアモータ | |
RU2558661C2 (ru) | Радиальный синхронный генератор | |
RU115130U1 (ru) | Электрическая машина | |
JP6525206B2 (ja) | ロータおよび回転電機 | |
CN101924439B (zh) | 一种新型直流电机 | |
CN104659994B (zh) | 一种极爪式混合励磁电机 | |
US10720804B2 (en) | Permanent magnet machine with segmented sleeve for magnets | |
RU131537U1 (ru) | Ротор синхронной машины с постоянными магнитами | |
CN102545498A (zh) | 一种具有径向和横向磁场特征的开关磁阻电机 | |
RU2439770C1 (ru) | Генератор переменного тока с комбинированным возбуждением | |
KR20110006578A (ko) | 다층구조의 영구자석 모터 및 발전기 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20121229 |