RU2685420C1 - Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии - Google Patents
Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685420C1 RU2685420C1 RU2017145007A RU2017145007A RU2685420C1 RU 2685420 C1 RU2685420 C1 RU 2685420C1 RU 2017145007 A RU2017145007 A RU 2017145007A RU 2017145007 A RU2017145007 A RU 2017145007A RU 2685420 C1 RU2685420 C1 RU 2685420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- horseshoe
- shaped cores
- amorphous iron
- stator
- stator magnetic
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/141—Stator cores with salient poles consisting of C-shaped cores
- H02K1/143—Stator cores with salient poles consisting of C-shaped cores of the horse-shoe type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
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.
Description
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.
Claims (1)
- 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145007A RU2685420C1 (ru) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145007A RU2685420C1 (ru) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685420C1 true RU2685420C1 (ru) | 2019-04-18 |
Family
ID=66168392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017145007A RU2685420C1 (ru) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685420C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6960860B1 (en) * | 1998-06-18 | 2005-11-01 | Metglas, Inc. | Amorphous metal stator for a radial-flux electric motor |
DE102012207508A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Stator für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine |
RU2550506C2 (ru) * | 2010-07-27 | 2015-05-10 | Киль Пон СОН | Сегментный двигатель с якорем |
RU2570834C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением (варианты) и способ его изготовления |
-
2017
- 2017-12-20 RU RU2017145007A patent/RU2685420C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6960860B1 (en) * | 1998-06-18 | 2005-11-01 | Metglas, Inc. | Amorphous metal stator for a radial-flux electric motor |
RU2550506C2 (ru) * | 2010-07-27 | 2015-05-10 | Киль Пон СОН | Сегментный двигатель с якорем |
DE102012207508A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Stator für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine |
RU2570834C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением (варианты) и способ его изготовления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0225132B1 (en) | Stator for electrical machine | |
CN105103409B (zh) | 用于轴向电机的极靴冷却间隙 | |
CN103715945B (zh) | 一种12/14无轴承永磁偏置开关磁阻电机 | |
US4852245A (en) | Toothless stator electrical machine construction method | |
US20100289348A1 (en) | Axial flow machine | |
BG66641B1 (bg) | Електрическа машина с вътрешен статор | |
WO2016058446A1 (zh) | 电机 | |
CN102315739B (zh) | 一种混合励磁发电机 | |
RU2570834C1 (ru) | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением (варианты) и способ его изготовления | |
CN104335465A (zh) | 磁性转移励磁的电力电动机-发电机 | |
CN105978270A (zh) | 一种定子分区式双凸极永磁无刷电机 | |
RU2659091C1 (ru) | Беспазовый магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии из аморфного железа с минимальным влиянием вихревых токов (варианты) | |
CN201887626U (zh) | 新永磁电机 | |
CN109038991A (zh) | 一种36/4结构高速永磁电机 | |
CN107615621B (zh) | 旋转电机的定子 | |
CN112953092A (zh) | 新型永磁同步发电机 | |
KR101682408B1 (ko) | 전기 모터 | |
RU2685420C1 (ru) | Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии | |
RU2436220C1 (ru) | Ротор асинхронной электрической машины | |
RU2644577C1 (ru) | Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии | |
RU2538377C2 (ru) | Погружной линейный электродвигатель | |
RU2330369C1 (ru) | Магнитопровод статора электрической машины | |
WO2013048600A1 (en) | Stator for electric machine | |
RU2700280C1 (ru) | Высокооборотный электромеханический преобразователь энергии с воздушным охлаждением (варианты) | |
CN112448492A (zh) | 轴向径向全方向磁通电机 |