BG112818A - Brushless electrical machine with permanent magnetic excitation - Google Patents

Brushless electrical machine with permanent magnetic excitation Download PDF

Info

Publication number
BG112818A
BG112818A BG112818A BG11281818A BG112818A BG 112818 A BG112818 A BG 112818A BG 112818 A BG112818 A BG 112818A BG 11281818 A BG11281818 A BG 11281818A BG 112818 A BG112818 A BG 112818A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
stator
permanent magnets
conductors
magnetic
magnetically conductive
Prior art date
Application number
BG112818A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG67270B1 (en
Inventor
Енчо Попов
Николов Попов Енчо
Original Assignee
"Алмотт" Оод
„Алмотт“ Оод
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 "Алмотт" Оод, „Алмотт“ Оод filed Critical "Алмотт" Оод
Priority to BG112818A priority Critical patent/BG67270B1/en
Publication of BG112818A publication Critical patent/BG112818A/en
Publication of BG67270B1 publication Critical patent/BG67270B1/en

Links

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

The electrical machine is designed for operation at increased overloading and rotational speeds, with reduced pulsation of the rotational torque, operating as a generator or motor. The stator (7) has winding (10) from conductors with a rectangular cross-section by two active conductors (Na) in a groove and by three elementary conductors (Nel) in an active conductor (Na) with barreling. The rotor (12) consists of a package, assembled from lightweight sheets with axial channels (14) formed and permanent magnets (15) stuck therein. In the area below the magnets are shaped areas (18) with increased magnetic resistance. The grooves of the stator (7) are bevelled to a size, equal to the distance between the permanent magnets (15). The ratio of the groove division (t4) to the internal diameter (Da) of the stator (7) is limited in the range from 0,039 to 0,048.

Description

БЕЗЧЕТКОВА ЕЛЕКТРИЧЕСКА МАШИНА С ВЪЗБУЖДАНЕ ОТ ПОСТОЯННИ МАГНИТИBRUSHLESS ELECTRICAL MACHINE WITH PERMANENT MAGNET EXCITATION

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION

Изобретението се отнася до безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, предназначена за работа при повишени претоварвания и скорости на въртене, при намалени пулсации на въртящия момент, работеща като генератор и двигател в двузонни електрозадвижвания с електронно управление за електротранспортни средства, в металорежещи машини е цифрово програмно управление, в средствата за автоматизация и др.The invention relates to a brushless electric machine with excitation by permanent magnets, designed to operate at increased overloads and rotational speeds, at reduced torque ripples, operating as a generator and motor in two-zone electrically driven electric motors for electric vehicles, in metal cutting machines digital program control, in automation tools, etc.

ПРЕДШЕСТВУВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION

Известна е безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити [1], включваща вал, лагеруван в преден и заден щитове посредством преден и заден лагери. Между предния и задния щит е затворен корпус, обхващащ статор. Статорът е съставен от статорен пакет, по чиято вътрешна повърхност са разположени равномерно множество канали, в които е положена поне една фазна намотка, съставена от три или повече фази. Статорът обхваща роторен комплект, съставен от набор от стоманени пластини, съдържащ магнитопроводим пръстен, в които са оформени аксиални канали, в които са втикнати постоянни магнити. Магнитопроводимият пръстен на роторния комплект е свързан неподвижно с вала посредством междинен елемент. Междинният елемент е е висока стойност на магнитното съпротивление. В яремната част на магнитопроводимия пръстен, по вътрешната стена на аксиалните канали, обхващащи постоянните магнити, в зоната под средите на последните, са оформени прекъсвания с ширина, не надвишаваща половината дебелина на постоянните магнити. Между всеки постоянен магнит и външната стена на аксиалния канал, в който е разположен постоянният магнит, е оформена тънка въздушна междина, в която са втикнати тесни топлоизолационни прокладки между отрезовите части на магнитопроводимия пръстен и постоянните магнити. Междинният елемент с висока стойност на магнитното съпротивление, свързващ магнитопроводимия пръстен е вала, може да бъде изпълнен като немагнитопроводима втулка или да бъде изпълнен интегрално с магнитопроводимия пръстен.A brushless electric machine with permanent magnet excitation is known [1], comprising a shaft mounted in front and rear shields by means of front and rear bearings. Between the front and rear shield is a closed housing enclosing a stator. The stator consists of a stator package on the inner surface of which a uniform number of channels are arranged, in which at least one phase winding consisting of three or more phases is laid. The stator comprises a rotor assembly consisting of a set of steel plates comprising a magnetically conductive ring in which axial channels are formed in which permanent magnets are inserted. The magnetically conductive ring of the rotor assembly is fixedly connected to the shaft by means of an intermediate element. The intermediate element is a high value of the magnetic resistance. In the jugular part of the magnetoconducting ring, on the inner wall of the axial channels enclosing the permanent magnets, in the area below the middle of the latter, interruptions are formed with a width not exceeding half the thickness of the permanent magnets. Between each permanent magnet and the outer wall of the axial channel in which the permanent magnet is located, a thin air gap is formed, in which narrow thermal insulation gaskets are inserted between the cut-off parts of the magnetically conductive ring and the permanent magnets. The intermediate element with a high value of the magnetic resistance connecting the magnetically conductive ring is the shaft, can be made as a non-magnetically conductive sleeve or can be made integrally with the magnetically conductive ring.

Недостатък на известната електрическа машина е нарушената й компактност, създаваща възможност за разместване една спрямо друга на двете разделени половини на допирната повърхност в аксиалния канал под постоянния магнит, дължащо се на силите, породени при екстремни стойности на въртящия момент и отлепване на магнитите, ако последните са залепени, както и на отсъствието на компактна връзка между постоянните магнити и отрезовите части на ротора, разположени над постоянните магнити, дължащо се на топлоизолационните прокладки, което създава условия за самостоятелно трептене на отрезовите части.A disadvantage of the known electric machine is its disturbed compactness, creating the possibility of displacement relative to each other of the two separated halves of the contact surface in the axial channel under the permanent magnet due to forces generated at extreme torque values and detachment of magnets, if the latter are glued, as well as the absence of a compact connection between the permanent magnets and the cutting parts of the rotor, located above the permanent magnets, due to the thermal insulation gaskets, which creates conditions for independent oscillation of the cutting parts.

Друг недостатък на известната електрическа машина е формирането на значителни пулсации в електродвижещото напрежение, създавано при въртенето на електрическата машина, дължащи се на структурата на статора и ротора на електрическата машина. Тези пулсации са пречка за електронното управление на режимите на работа на електрозадвижванията.Another disadvantage of the known electric machine is the formation of significant pulsations in the electromotive voltage created during the rotation of the electric machine due to the structure of the stator and rotor of the electric machine. These pulsations are an obstacle to the electronic control of the operating modes of electric drives.

Недостатък е, също така, че не са подбрани подходящи съотношения в структурата на електрическата машина с възбуждане от постоянни магнити, които да осигуряват допустим топлинен режим на работа.The disadvantage is also that no appropriate ratios have been selected in the structure of the electric machine with excitation by permanent magnets to provide an acceptable thermal mode of operation.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION

Задача на изобретението е да се създаде безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити с повишена компактност, намалени пулсации на електродвижещото напрежение и подобрен допустим топлинен режим на работа.The object of the invention is to provide a brushless electric machine with excitation by permanent magnets with increased compactness, reduced pulsations of the electromotive voltage and improved permissible thermal mode of operation.

Тази задача се решава посредством безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, включваща вал, лагеруван в преден и заден щитове посредством преден и заден лагери, като между предния и заден щитове е затворен корпус, обхващащ неподвижно статор, който е съставен от статорен пакет, по чиято вътрешна повърхност са разположени равномерно множество канали, с ширина t4 на канално деление по вътрешния диаметър на статора, в които е положена фазна намотка, съставена от три или повече фази с проводници с правоъгълно сечение. Статорът е обхващащ подвижно роторен комплект, съдържащ магнитопроводим пръстен, съставен от набор от стоманени пластини, в които са оформени аксиални канали, в които са втикнати постоянни магнити. Междините между вътрешната повърхност на каналите и постоянните магнити са запълнени със залепваща субстанция. Магнитопроводимият пръстен на роторния комплект включва външен магнитопроводим пръстен и вътрешен магнитопроводим пръстен, свързан с вала посредством междинни елементи с висока стойност на магнитното съпротивление. Външният магнитен пръстен е формиращ възбудителното магнитно поле във въздушната междина между ротора и статора, и включва отрезови части, разположени над постоянните магнити, и стеснени участъци с еднакъв радиален размер hl и общ тангенциален размер tl извън постоянните магнити. Външният и вътрешният магнитни пръстени в участъците между постоянните магнити са свързани помежду си с радиални ивици с ширина, включена в размера tl. Вътрешният магнитен пръстен е съставен от призматични форми, всяка от които е разположена под съседните половини на постоянните магнити и е с максимален радиален размер под зоните между постоянните магнити и с намаляващ радиален размер към средите на постоянните магнити. Съгласно полезния модел, призматичните форми под средите на съседните постоянни магнити са свързани с тесни ивици с радиален размер h2 < 1mm и тангенциален размер t3, който удовлетворява неравенството 3,5h2 < t3 < 5h2. Множеството канали по вътрешната повърхност на статора са наклонени спрямо образуващата на вътрешната цилиндрична повърхност на статора на размер t3, съответствуващ на условието 0,9tl < t2 < 1,1 tl, а отношението на ширината t4 на каналното деление по вътрешната повърхност на статора към диаметъра Da на вътрешната повърхност на статора е определено от условието 0,039 < t4/Da < 0,048|. Броят на активните проводници Na в канала е равен на 2, а броят на елементарните проводници Nel в един активен проводник Na е 3. Трите елементарни проводници Nel на два активни проводника Na, влизащи в състава на една секционна група, са транспонирани чрез обхващане един от друг.This task is solved by means of a brushless electric machine with excitation by permanent magnets, including a shaft mounted in front and rear shields by front and rear bearings, between the front and rear shields is a closed housing comprising a stator consisting of a stator package, on the inner surface of which a uniform number of channels are arranged, with a width t4 of channel division along the inner diameter of the stator, in which a phase winding consisting of three or more phases with conductors of rectangular cross-section is laid. The stator is a movable rotating rotor kit comprising a magnetically conductive ring composed of a set of steel plates in which axial channels are formed in which permanent magnets are inserted. The gaps between the inner surface of the channels and the permanent magnets are filled with an adhesive substance. The magnetically conductive ring of the rotor assembly includes an outer magnetically conductive ring and an inner magnetically conductive ring connected to the shaft by means of intermediate elements with a high value of the magnetic resistance. The outer magnetic ring forms the excitation magnetic field in the air gap between the rotor and the stator, and includes cut-offs located above the permanent magnets and narrowed sections of equal radial size hl and total tangential size tl outside the permanent magnets. The outer and inner magnetic rings in the areas between the permanent magnets are connected to each other by radial stripes with a width included in the size tl. The inner magnetic ring is composed of prismatic shapes, each of which is located below the adjacent halves of the permanent magnets and has a maximum radial size below the zones between the permanent magnets and a decreasing radial size to the centers of the permanent magnets. According to the utility model, the prismatic shapes under the media of adjacent permanent magnets are connected by narrow strips with radial size h2 <1mm and tangential size t3, which satisfies the inequality 3,5h2 <t3 <5h2. The plurality of grooves on the inner surface of the stator are inclined to form on the inner cylindrical surface of the stator a size t3 corresponding to the condition 0.9tl <t2 <1.1 tl, and the ratio of the width t4 of the channel division on the inner surface of the stator to the diameter Da on the inner surface of the stator is determined by the condition 0,039 <t4 / Da <0,048 | The number of active conductors Na in the channel is equal to 2, and the number of elementary conductors Nel in one active conductor Na is 3. The three elementary conductors Nel of two active conductors Na, which are part of one section group, are transposed by covering one of another.

Предимство на безчетковата електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, съгласно полезния модел, е, че при запазена монолитност на магнитната система на ротора е повишена устойчивостта на постоянните магнити срещу размагнитване при намалена маса на постоянните магнити. Друго предимство е, че стойността А на пулсациите на електродвижещото напрежение на електрическата машина е силно намалена. Предимство е и това, че чрез формулираните съотношения и параметри на структурата на безчетковата електрическа машина с постоянни магнити, са лимитирани топлинните потоци, излъчвани от статорната намотка и при режимите на работа е осигурен допустим температурен интервал на нагряване.An advantage of the brushless electric machine with excitation by permanent magnets, according to the utility model, is that while maintaining the monolithicity of the magnetic system of the rotor, the resistance of the permanent magnets against demagnetization is increased at reduced mass of the permanent magnets. Another advantage is that the value A of the pulsations of the electromotive voltage of the electric machine is greatly reduced. It is also an advantage that through the formulated ratios and parameters of the structure of the brushless electric machine with permanent magnets, the heat fluxes emitted by the stator winding are limited and in the operating modes a permissible heating temperature range is provided.

КРАТКО ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИBRIEF DESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES

Изобретението се пояснява по-подробно от приложените фигури,където:The invention is illustrated in more detail by the accompanying figures, where:

Фиг. 1 представлява надлъжен частичен разрез през средата на постоянен магнит от роторния комплект на безчетковата електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, съгласно изобретението.FIG. 1 is a longitudinal partial section through the middle of a permanent magnet of the rotor assembly of the brushless electric machine with excitation by permanent magnets according to the invention.

Фиг. 2 представлява частичен напречен разрез на ротора на безчетковата електрическа машина.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the rotor of the brushless electric machine.

Фиг. 3 представлява поглед върху част от вътрешната повърхност на статора на безчетковата електрическа машина.FIG. 3 is a view of part of the inner surface of the stator of the brushless electric machine.

Фиг. 4 показва карта на пътищата на магнитните потоци.FIG. 4 shows a map of the magnetic flux pathways.

ПРИМЕРИ НА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION

Примерното изпълнение на безчетковата електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, съгласно изобретението, показано на фиг. 1, включва вал 1, лагеруван в преден щит 2 и заден щит 3 посредством преден лагер 4 и заден лагер 5. Между предния щит 2 и задния щит 3 е затворен корпус 6, обхващащ неподвижно статор 7. Статорът 7 е съставен от статорен пакет 8, по чиято вътрешна повърхност 9 са разположени равномерно множество канали 10. В каналите е положена намотка 11. От статора 7 е обхванат подвижно роторен комплект 12, съдържащ магнитопроводим пръстен 13, съставен от набор от стоманени пластини, в който са оформени аксиални канали 14, в които са втикнати постоянни магнити 15. Магнитопроводимият пръстен 13 на роторния комплект 12 включва външен магнитопроводим пръстен 16 и вътрешен магнитопроводим пръстен 17, свързан с вала 1 посредством междини елементи 18 с висока стойност на магнитното съпротивление. Електрическата машина е снабдена с датчик за управление 19.The exemplary embodiment of the brushless electric machine with excitation by permanent magnets according to the invention shown in FIG. 1 comprises a shaft 1 mounted in a front shield 2 and a rear shield 3 by means of a front bearing 4 and a rear bearing 5. Between the front shield 2 and the rear shield 3 is a closed housing 6 comprising a stator 7. The stator 7 is composed of a stator package 8 , on the inner surface of which are arranged evenly a plurality of grooves 10. A winding 11 is arranged in the grooves. The stator 7 movably encloses a rotor assembly 12 comprising a magnetically conductive ring 13 composed of a set of steel plates in which axial grooves 14 are formed, in which permanent magnets 15 are inserted. The magnetically conductive ring 13 of the rotor assembly 12 includes an outer magnetically conductive ring 16 and an inner magnetically conductive ring 17 connected to the shaft 1 by means of intermediate elements 18 with a high value of magnetic resistance. The electric machine is equipped with a control sensor 19.

На фиг. 2 е показан частичен напречен разрез на роторен комплект 12 с външен магнитопроводим пръстен 16, включващ отрезови части 20 и стеснени участъци 21 с еднакъв радиален размер hl и общ тангенциален размер tl. Външният магнитопроводим пръстен 16 е свързан с вътрешния магнитопроводим пръстен 17 посредством радиални ребра 22. Вътрешният магнитопроводим пръстен 17 е свързан с вала 1 посредством междинни елементи 18 с високо магнитно съпротивление. Вътрешният магнитен пръстен 17 е съставен от призматични тела 23, които са свързани помежду си с тесни ивици 24, които са с радиален размер h2 < 1mm и тангенциален размер t3, като 3,5hl < t3 < 5hl.In FIG. 2 shows a partial cross-section of a rotor assembly 12 with an outer magnetically conductive ring 16, including cut-off portions 20 and narrowed sections 21 with the same radial size h1 and a total tangential size t1. The outer magnetically conductive ring 16 is connected to the inner magnetically conductive ring 17 by radial ribs 22. The inner magnetically conductive ring 17 is connected to the shaft 1 by means of intermediate elements 18 with high magnetic resistance. The inner magnetic ring 17 is composed of prismatic bodies 23 which are interconnected by narrow strips 24 which have a radial size h2 <1mm and a tangential size t3, such as 3,5hl <t3 <5hl.

На фиг. 3 е показан поглед към вътрешната повърхност на статора. Каналите 10 са наклонени тангенциално спрямо образуващата на вътрешния цилиндър на статора 7, като двата края на каналите 10 са разместени тангенциално един спрямо друг на разстояние t2, което удовлетворява неравенството 0,9tl < t2 < l,ltl.In FIG. 3 shows a view of the inner surface of the stator. The channels 10 are inclined tangentially to the one forming the inner cylinder of the stator 7, the two ends of the channels 10 being displaced tangentially to each other at a distance t2, which satisfies the inequality 0.9tl <t2 <ltl.

На фиг. 4 е показана карта на пътищата на магнитните потоци Fml, създавани от съседни половини на съседните постоянни магнити 15 и на магнитните потоци Fwl, Fw2 и Fw3, създавани от статорната намотка 11. Fwl е магнитен поток затварящ се в едно полюсно деление, и пресичащ в различни посоки двете половини на постоянния магнит 15 и затварящ се през стеснената ивица 24, разположена под средата на постоянния магнит 15. Fw2 е магнитния поток, преминаващ в различни посоки през радиалните ребра 22, обграждащи постоянния магнит 15, и имащ общи участъци с Fwl над каналите 10 и под постоянния магнит 15. Fw3 е магнитен поток, затварящ се през междинния елемент 18 е повишено магнитно съпротивление и имащ общи участъци в радиалните ребра 22 с магнитен поток Fw2. Размерът t4 на канално деление и размерът Da на вътрешния диаметър на статора 7 са в съотношение, определено от неравенството 0,039 < t4/Da < 0,048. Показано е, че в канала 10 на статора 7 има по два активни проводника Na и всеки активен проводник Na е съставен от три елементарни проводника Nel с правоъгълно сечение.In FIG. 4 shows a map of the paths of the magnetic fluxes Fml created by adjacent halves of the adjacent permanent magnets 15 and of the magnetic fluxes Fwl, Fw2 and Fw3 generated by the stator winding 11. Fwl is a magnetic flux closing in a pole division and intersecting at different directions of the two halves of the permanent magnet 15 and closing through the narrow strip 24 located below the middle of the permanent magnet 15. Fw2 is the magnetic flux passing in different directions through the radial ribs 22 surrounding the permanent magnet 15 and having common areas with Fwl above channels 10 and under the permanent magnet 15. Fw3 is a magnetic flux closing through the intermediate element 18 is increased magnetic resistance and having common areas in the radial ribs 22 with magnetic flux Fw2. The size t4 of the channel division and the size Da of the inner diameter of the stator 7 are in a ratio determined by the inequality 0.039 <t4 / Da <0.048. It is shown that in the channel 10 of the stator 7 there are two active conductors Na and each active conductor Na is composed of three elementary conductors Nel with a rectangular cross section.

В друг вариант на изпълнение на изобретението статорът 7 може да е затворен между предния щит 2 и задния щит 3, т. е. електрическата машина може да се реализира по същия начин, както беше описано по-горе, но без корпус 6.In another embodiment of the invention, the stator 7 may be closed between the front shield 2 and the rear shield 3, ie the electric machine can be realized in the same way as described above, but without a housing 6.

ДЕЙСТВИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОACTION OF THE INVENTION

При подаване на променливо електрическо напрежение на статорната намотка 11, съгласувано по стойност и честота, през статорната намотка 11 протича електрически ток, който във взаимодействие е магнитните потоци Fml създава въртящ момент. Електрическият ток създава собствен напречен поток в зоната на всеки магнит 15. В зависимост от пътищата през които преминава, този магнитен поток е разделен на три вида части - Fwl, Fw2 и Fw3. Частите Fwl пробождат двете половини на постоянните магнити 15 в различни посоки и в едната половина са противопосочни на магнитните полета Fml, създавани от постоянните магнити 15 и действат размагнитващо. Частите Fw2 преминават извън постоянните магнити 15 през радиалните ребра 22. В зоните под постоянните магнити 15, магнитните потоци Fwl и Fw2 преминават общо през ивиците 24, оформени под средите на постоянните магнити 15 като части от вътрешния магнитен пръстен 17. Така потокът Fw2 ограничава допълнително стойността и размагнитващото действие на потока Fwl. А потокът Fw3 способства по-голяма част от потока Fw2 да се насочи към ивиците 24 за намаляване на потока Fwl. Така е повишена устойчивостта на постоянните магнити 15 срещу размагнитване.When an alternating voltage is applied to the stator winding 11, coordinated in value and frequency, an electric current flows through the stator winding 11, which interacts with the magnetic fluxes Fml creating torque. The electric current creates its own transverse current in the area of each magnet 15. Depending on the paths through which it passes, this magnetic flux is divided into three types of parts - Fwl, Fw2 and Fw3. The Fwl parts pierce the two halves of the permanent magnets 15 in different directions and in one half are opposite to the magnetic fields Fml created by the permanent magnets 15 and act demagnetizing. The parts Fw2 pass outside the permanent magnets 15 through the radial ribs 22. In the zones below the permanent magnets 15, the magnetic fluxes Fw1 and Fw2 pass together through the strips 24 formed below the media of the permanent magnets 15 as parts of the inner magnetic ring 17. the value and the demagnetizing action of the flow Fwl. And the flow Fw3 allows most of the flow Fw2 to be directed to the strips 24 to reduce the flow Fwl. This increases the resistance of the permanent magnets 15 against demagnetization.

Пулсациите в напрежението, индуктирано от постоянните магнити 15 и отклонението му от синусоидалната форма са минимизирани, дължащо се на скосяването на стойността t2 на каналите 10 на статора 7. Така са ограничени пулсациите на въртящия момент. По този начин са отстранени хармоничните съставящи в тока, генериращи допълнителни електрически загуби.The ripple in the voltage induced by the permanent magnets 15 and its deviation from the sinusoidal shape are minimized due to the bevel of the value t2 of the channels 10 of the stator 7. Thus, the pulsations of the torque are limited. In this way, the harmonic components in the current, generating additional electrical losses, are removed.

Чрез лимитиране на стойностите на отношението t4/Da, на броя на активните проводници Na в канал 10 и на броя на паралелните елементарни проводници Nel в един активен проводник Na са лимитирани създаваните от статорната намотка 11 топлинни потоци, като, същевременно, са лимитирани и стойностите на топлинните съпротивления при излъчване на тези потоци. По-специално, е лимитирана стойността на коефициента на FILD, определящ отношението на допълнителните загуби от вихрови токове към основните електрически загуби. Чрез избраната структура на активните проводници Na, в които елементарните проводници Nel са обхванати един от друг, са редуцирани стойностите на циркулационните токове, създаващи допълнителни загуби в елементарните проводници Nel и са постигнати високи стойности на коефициента на полезно действие в широк диапазон на натоварванията. Така е обезпечена работа на електрическата машина в допустим топлинен интервал, а повишаването на омическото съпротивление и на основните електрически загуби в медните проводници е ограничено.By limiting the values of the ratio t4 / Da, the number of active conductors Na in channel 10 and the number of parallel elementary conductors Nel in one active conductor Na, the heat fluxes generated by the stator winding 11 are limited, while the values are also limited. of the thermal resistances in the emission of these flows. In particular, the value of the FILD coefficient, which determines the ratio of additional eddy current losses to the main electrical losses, is limited. The selected structure of the active conductors Na, in which the elementary conductors Nel are covered from each other, reduces the values of the circulating currents, creating additional losses in the elementary conductors Nel and high values of the efficiency in a wide range of loads. This ensures the operation of the electric machine in the allowable heat range, and the increase of the ohmic resistance and the main electrical losses in the copper conductors is limited.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ РЕЗУЛТАТИ ПРИ ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕКПЕРИМЕНТАЛЕН ОБРАЗЕЦ, РЕАЛИЗИРАЩ ПОЛЕЗНИЯ МОДЕЛEXPERIMENTAL RESULTS IN THE STUDY OF AN EXPERIMENTAL MODEL IMPLEMENTING THE USEFUL MODEL

Сравнени са физически експериментален образец, изработен в съответствие с изобретението, и виртуален образец с някои характерни различия от патента при еднакви номинални мощности 45 KW, еднакви номинални моменти 150 Nm, двукратни максимални мощности, моменти и скорости на въртене, с практически еднакви габаритни размери: дължина на статора с намотката около 200 mm и диаметър на статора под 200 mm, равни напрежения и охлаждане с течност.A physical experimental sample made in accordance with the invention and a virtual sample with some characteristic differences from the patent at the same nominal power of 45 KW, the same nominal torque of 150 Nm, twice the maximum power, torque and speed of rotation, with practically the same dimensions are compared: stator length with winding about 200 mm and stator diameter less than 200 mm, equal voltages and liquid cooling.

За физическия образец броят на активните проводници Na е 2, а броят на елементарните проводници Nel е 3, стойността на отношението t4/Da е между 0,039 и 0,045, при 12 полюса. Общите загуби са 2100 W, а КПД е 95%. Температура на намотката при температура на охладителната течност е 130 градуса.For the physical sample, the number of active conductors Na is 2 and the number of elementary conductors Nel is 3, the value of the ratio t4 / Da is between 0.039 and 0.045, at 12 poles. The total losses are 2100 W and the efficiency is 95%. Coil temperature at coolant temperature is 130 degrees.

За виртуалния образец броят на активните проводници Na в канал е 4, броят на елементарните проводници Nel е 1, стойност на отношението t4/Da е 0,058 при 6 полюса. Общите загуби са 4000 W, а КПД е 0,91%. Температура на намотката при режим S1 и температура на охладителната течност 85 градуса е над 200 градуса.For the virtual sample, the number of active Na conductors in a channel is 4, the number of elementary conductors Nel is 1, the value of the ratio t4 / Da is 0.058 at 6 poles. The total losses are 4000 W and the efficiency is 0.91%. The coil temperature in S1 mode and the coolant temperature of 85 degrees is over 200 degrees.

При сравняване на горните резултати се установява, че общите загуби на експерименталния образец са намалени почти на половина, а температурата на намотката на статора е намалена значително - от над 200 градуса на 130 градуса.Comparing the above results, it was found that the total losses of the experimental sample were reduced by almost half, and the temperature of the stator winding was significantly reduced - from over 200 degrees to 130 degrees.

ЦИТИРАНА ЛИТЕРАТУРАREFERENCES

1. Заявка за патент в България вх. № 112317 от 09.06.2016 г. БЕЗЧЕТКОВА ЕЛЕКТРИЧЕСКА МАШИНА С ВЪЗБУЖДАНЕ ОТ ПОСТОЯННИ МАГНИТИ1. Patent application in Bulgaria ent. № 112317 dated 09.06.2016. BRUSHLESS ELECTRICAL MACHINE WITH EXCITATION BY PERMANENT MAGNETS

Claims (1)

ПРЕТЕНЦИИ 1. Безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, включваща вал, лагеруван в преден и заден щитове посредством преден и заден лагери, като между предния и заден щитове е затворен корпус, обхващащ неподвижно статор, който е съставен от статорен пакет, по чиято вътрешна повърхност са разположени равномерно множество канали, с ширина t4 на канално деление по вътрешния диаметър на статора, в които е положена фазна намотка, съставена от три или повече фази с проводници с правоъгълно сечение, а от статора е обхванат подвижно роторен комплект, съдържащ магнитопроводим пръстен, съставен от набор от стоманени пластини, в които са оформени аксиални канали, в които са втикнати постоянни магнити, като междините между вътрешната повърхност на аксиалните канали и постоянните магнити са запълнени със залепваща субстанция, а магнитопроводимият пръстен на роторния комплект включва външен магнитопроводим пръстен и вътрешен магнитопроводим пръстен, свързан с вала посредством междинни елементи с висока стойност на магнитното съпротивление, като външният магнитен пръстен е формиращ възбудителното магнитно поле във въздушната междина между ротора и статора, и включва отрезови части, разположени над постоянните магнити, и стеснени участъци с еднакъв радиален размер hl и общ тангенциален размер tl извън постоянните магнити, като външният и вътрешният магнитни пръстени в участъците между постоянните магнити са свързани помежду си с радиални ребра с ширина, включена в размера tl, а вътрешният магнитен пръстен е съставен от призматични форми, всяка от които е разположена под съседните половини на постоянните магнити и е с максимален радиален размер под зоните между постоянните магнити и с намаляващ радиален размер към средите на постоянните магнити, характеризираща се с това, че призматичните форми (23), разположени под средите на съседните постоянни магнити (15) са свързани с тесни ивици (24) с радиален размер h2 < 1mm и тангенциален размер t3, които удовлетворяват неравенството 3,5h2 < t3 < 5h2, а множеството канали (10) по вътрешната повърхност на статора (7) са наклонени спрямо образуващата на вътрешната цилиндрична повърхност на статора (7) на разстояние t2, съответствуващо на условието 0,9t 1 < t2 < 1,1 tl и отношението на ширината t4 на каналното деление по вътрешната повърхност (9) на статора (7) към диаметъра Da на вътрешната повърхност (9) на статора (7) е определено от условието 0,039 < t4/Da < 0,048, при което броят на активните проводници Na в канала (10) е равен на 2, а броят на елементарните проводници Nel в елин активен проводник Na е 3, като трите елементарни проводници Nel на двата активни проводника Na, влизащи в състава на една секционна група, са транспонирани чрез обхващане един от друг.A brushless electric machine with excitation by permanent magnets, comprising a shaft mounted in front and rear shields by means of front and rear bearings, a housing enclosing a stator enclosed by a stator package, the inner part of which is composed of a stator package a number of channels are arranged evenly on the surface, with a width t4 of channel division along the inner diameter of the stator, in which a phase winding consisting of three or more phases with rectangular conductors is laid, and the stator is movably covered by a rotor set containing a magnetically conductive ring. consisting of a set of steel plates in which axial grooves are formed in which permanent magnets are inserted, the gaps between the inner surface of the axial grooves and the permanent magnets are filled with an adhesive substance, and the magnetically conductive ring of the rotor assembly includes an outer magnetoconductive ring. an inner magnetically conductive ring connected to the shaft by means of intermediate e elements with a high value of magnetic resistance, the outer magnetic ring forming the excitatory magnetic field in the air gap between the rotor and the stator, and includes cutting parts located above the permanent magnets and narrow sections of equal radial size hl and total tangential size tl outside the permanent magnets, the outer and inner magnetic rings in the areas between the permanent magnets being connected by radial ribs of width included in the size tl, and the inner magnetic ring being composed of prismatic shapes, each of which is located below the adjacent halves of the permanent magnets; has a maximum radial size below the zones between the permanent magnets and a decreasing radial size to the media of the permanent magnets, characterized in that the prismatic shapes (23) located below the media of the adjacent permanent magnets (15) are connected by narrow strips (24 ) with radial dimension h2 <1mm and tangential dimension t3 that satisfy the unequal 3.5h2 <t3 <5h2, and the plurality of grooves (10) on the inner surface of the stator (7) are inclined with respect to the forming on the inner cylindrical surface of the stator (7) at a distance t2 corresponding to the condition 0.9t 1 <t2 < 1.1 tl and the ratio of the width t4 of the channel division along the inner surface (9) of the stator (7) to the diameter Da of the inner surface (9) of the stator (7) is determined by the condition 0.039 <t4 / Da <0.048, at which the number of active conductors Na in the channel (10) is equal to 2, and the number of elementary conductors Nel in Hellenic active conductor Na is 3, as the three elementary conductors Nel of the two active conductors Na, which are part of one section group, are transposed by covering from each other.
BG112818A 2018-10-17 2018-10-17 Brushless electric machine with permanent magnetic excitation BG67270B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112818A BG67270B1 (en) 2018-10-17 2018-10-17 Brushless electric machine with permanent magnetic excitation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112818A BG67270B1 (en) 2018-10-17 2018-10-17 Brushless electric machine with permanent magnetic excitation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG112818A true BG112818A (en) 2020-04-30
BG67270B1 BG67270B1 (en) 2021-03-15

Family

ID=74855869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG112818A BG67270B1 (en) 2018-10-17 2018-10-17 Brushless electric machine with permanent magnetic excitation

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG67270B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG67270B1 (en) 2021-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0587812B1 (en) Electrical machines
US5304883A (en) Ring wound stator having variable cross section conductors
US8129881B2 (en) Ring motor
EP1416619B1 (en) Hybrid synchronous electric machine
US7247967B2 (en) Electric motor having a stator
SE512783C2 (en) Stator assembly for an electric machine
US20180013336A1 (en) Stators and coils for axial-flux dynamoelectric machines
US20070252447A1 (en) Electric motor having a stator
WO2017094271A1 (en) Axial-gap dynamo-electric machine and method for manufacturing same
RU2698323C1 (en) Rotor of rotary dynamo-electric machine with excitation from permanent magnets and its application
US11005319B2 (en) Optimized electrical machine
US20060113861A1 (en) Motor vehicle AC generator having a rotor incorporating a field winding and permanent magnets
US2525455A (en) Rotor for synchronous induction motors
BG112818A (en) Brushless electrical machine with permanent magnetic excitation
RU2570834C1 (en) Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing
BG3086U1 (en) Brushless electrical machine with permanent magnetic excitation
RU2246167C1 (en) Face-type electrical machine
BG112334A (en) Electric machine with claw poles
RU2088028C1 (en) Electric motor (options)
EP4366137A1 (en) Brushless electrical machine with permanent magnets excitation
RU2124799C1 (en) Self-exciting brushless d c generator
GB2091496A (en) A Stepping Motor
SU1674316A1 (en) Asynchronous reduction motor
RU2246168C1 (en) Face-type electrical machine
CN111989848A (en) Synchronous machine