CS211772B1 - Čtyřpólový stejnosměrný stroj - Google Patents

Description

Jsou již známé případy řešení stejnosměrných strojů s buzením permanentními magnety zhotovenými na bázi vzácných zemin, avšak jejich uplatnění v širokém rozsahu nelze v brzké době oče kávat pro jejich náročnou technologii výroby a tím i cenovou nepřístupnost. Provedení stávajících stejnosměrných strojů s buzením feritovými permanentními magnety jsou hlavně řešena s cílem co nejvíce přiblížit reálné výstupní parametry těchto strojů výstupním parametrům dosahovaným u stejnosměrných strojů s klasickou vinutou budicí soustavou.

Vzhledem k tomu, že základní hodnota remanentní indukce feritových permanentních magnetů, které je výchozí hodnotou aktivního magnetického toku ve vzduchové mezeře stroje, je sama o sobě poměrně nízké, hledají se nejrůznější konstrukční uspořádání magnetického obvodu stejnosměrných strojů s koncentrací magnetického toku ve vzduchové mezeře, aby potřebná hodnota aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře stroje byla co nejvyšší.

Tyto snahy však mnohdy vedou ke značně technologicky náročným řešením magnetického obvodu stejnosměrných strojů, což se samozřejmě následně promítá i do náročné pracnosti výroby a ve svém důsledku i do ceny výrobku.

Větši,na z těchto řešení, i když prakticky vyhoví požadavku docílení hodnoty aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře stroje srovnatelné s hodnotou magnetického toku vyvozovaného klasickou budicí soustavou, nevyhovuje druhému závažnému kritériu, a to kritériu minimální hmotnosti a momentu setrvačnosti rotujících soustav stejnosměrných strojů.

Ze známých řešení stejnosměrných strojů s buzením permanentními magnety doposud nejlépe vyhovují požadavkům docílení vysokých hodnot aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře stroje a vytvoření rotující soustavy s minimálním momentem setrvačnosti a minimální hmotnostní čtyřpólové stejnosměrné stroje s buzením feritovými permanentními magnety uspořádanými v čtyřúhelníkovém magneticky vodivém plášti statoru.

Všechna známá řešení s různým způsobem uspořádání feritových permanentních magnetů v plášti statoru se vyznačují čtvercovým provedením vnějšího tvaru pláště statoru, kde jakékoliv složitější uspořádání soustav feritových magnetů už dále nevedou k výraznému zvyšování výstupních parametrů stroje, jak by bylo vzhledem ke vzrůstajícím požadavkům žádoucí.

K nárůstu hodnoty aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře už rovněž nevede ani složité tvarování pólových nástavců pro docílení účinné koncentrace aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře stejnosměrných strojů.

Je jisté, že při stávajícím trendu vývoje stejnosměrných strojů a buzením permanentními magnety směřujícím obdobně jako u ostatních druhů elektrických strojů točivých k dosaženi maximálně možných výstupních parametrů z minimálních zastavovacích rozměrů strojů, nebude uvedená koncepce řešení stejnosměrných strojů s buzením feritovými permanentními magnety dále perspektivní.

V poslední době se pro zvýšení účinku feritových permanentních magnetů ve stroji užívá i jiné konstrukčně odlišné řešení stejnosměrných strojů s buzením feritovými permanentními magnety, které jsou v axiálním směru statoru uspořádány v magneticky nevodivém plášti statoru ve střídavém sledu s magneticky vodivými jhy, přičemž magnetický tok se z feritových permanentních magnetů přivádí do pracovní vzduchové mezery stroje přes magneticky vodivé jha do složitě tvarovaných pólových nástavců.

Rovněž tato koncepce uspořádání feritových permanentních magnetů ve statoru stejnosměrného stroje, charakterizovaná značnou technologickou pracností, je pro docílení co největších výstupních parametrů strojů limitována danými fyzikálními vlastnostmi užitých feritových permanentních magnetů, z čehož je zřejmé, že i tato koncepce nebude moci perspektivně být uplatňována při vývoji nových progresivních stejnosměrných strojů s buzením permanent nimi magnety.

Praxe navíc potvrdila teoretické předpoklady, že uvedená řešení stejnosměrných strojů s buzením permanentními magnety uspořádanými ve statoru se vyznačují relativně vysokými rozptylovými magnetickými toky uvnitř i vně statorového pláště, což má podstatný vliv na požadované provozní vlastnosti stejnosměrných strojů. ·

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u čtyřpólového stejnosměrného stroje s buzením permanentními magnety uspořádanými v čtyřúhelníkovém magneticky vodivém plášti statoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k delším stranám pláště přiléhají deskovíté první permanentní magnety, se kterými jsou v dotyku pólové nástavce jedné polarity a mezi pólovými nástavci opačné polarity a kratšími stranami pláště jsou meandrovitě uspořádány druhé permanentní magnety, přičemž v prostoru mezi druhými permanentními magnety jsou magne ticky vodivá jha, k nimž jsou sousedící druhé permanentní magnety přivráceny stejnou polaritou.

Meandrovité uspořádání druhých permanentních magnetů u kratších stran magneticky vodivého pláště statoru spolu s uspořádáním deskovitých prvních permanentních magnetů u delších stran čtyřúhelníkového magneticky vodivého pláště statoru stejnosměrného stroje podle vynálezu umožňuje umístění kvalitativně většího objemu permanentních magnetů uvnitř stroje, což má za následek vyvození větší magnetornotorické síly od permanentních magnetů a tím vybuzení většího aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře stroje.

Uspořádání permanentních magnetů v obdélníkovém magneticky vodivém plášti statoru stejnosměrného stroje podle vynálezu umožňuje provedení stejnosměrných strojů s buzením permanentními magnety s výstupními parametry přinejmenším srovnatelnými s výstupními parametry stejnosměrných strojů stávajících provedení, jejichž výška osy bude ve srovnání se stejnosměrnými strojí podle vynálezu vždy větší alespoň o jednu typovou velikost.

Výhodné provedení obdélníkového pláště statoru stejnosměrného stroje podle vynálezu navíc umožňuje určitou variabilitu výběru uspořádání stejnosměrného stroje podle vynálezu při jeho možném zabudování přímo v daném zařízení, například v numericky řízené obráběcí soustavě, kdy je pouze na vůli projektanta, zda základnou stroje podle vynálezu bude kratší či delší strana pláětě statoru stroje.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení čtyřpólového stejnosměrného stroje podle vynálezu, přičemž na obr. 1 je znázorněno uspořádáni permanentních magnetů ve statoru v příčném řezu, kde meandrovitě uspořádané druhé permanentní magnety svírají mezi sebou pravý úhel, a na obr. 2 je znázorněno uspořádání permanentních magnetů ve statoru v příčném řezu, kde meandrovitě uspořádané druhé permanentní magnety svírají mezi sebou ostrý úhel,

Čtyřpólový stejnosměrný stroj s buzením permanentními magnety podle vynálezu sestává z obdélníkového magneticky vodivého pláště J, statoru, k jehož delším stranám £ pláště J, přiléhají deskovité první permanentní magnety 6, které jsou v dotyku s pólovými rástavfci 1 jedné polarity. Podle tělesného vytvoření mohou být deskovité první permanentní magnety 6 vytvořeny buá z jednoho kusu nebo z více kusů. Mezi pólovými nástavci 2 opačné polarity a kratšími stranami J pláště 1 statoru jsou meandrovitě uspořádány druhé permanentní magnety 2·

V prostoru vzniklém mezi druhými permanentními magnety 2 jsou umístěny magneticky vodivá jha 8, ke kterým jsou s nimi sousedící druhé permanentní magnety 2 přivráceny stejnou polaritou.

Na obr. 1 je zobrazeno jedno z možných uspořádáni statoru stejnosměrného stroje podle vynálezu, kde meandrovitě uspořádané druhé permanentní magnety 2 ^ve tvaru kvádrů svírají mezi sebou pravý úhel. Magneticky vodivá jha 8, uspořádaná mezi druhými permanentními magnety 2, jsou rovněž vytvořena ve tvaru kvádrů.

Na obr. 2 je zobrazeno druhé z možných uspořádání statoru stejnosměrného stroje podle vynálezu, kde meandrovitě uspořádané druhé permanentní magnety 2 ve tvaru kvádrů svírají mezi sebou ostrý úhel.

Magneticky vodivá jha 8, vyplňující prostor mezi druhými permanentními magnety 2, jsou vytvořena ve tvaru klínů. Jak je patrno z obr. 1 a 2, jsou v obdélníkovém plášti 1 statoru uspořádány ještě přídavné třetí permanentní magnety 2» které jsou umístěny mezi pólovými nástavci 4 jedné polarity a pólovými nástavci 3 opačná polarity a jsou k nim přivráceny stejnou polaritou s nimi.

Tyto přídavné třetí permanentní magnety 2 slouží jednak pro omezení nepříznivého účinku rozptylového magnetického toku a současně příznivě ovlivňují celkovou hodnotu aktivního magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře čtyřpolového stejnosměrného stroje podle vynálezu.

Claims (2)

1. Čtyřpólový stejnosměrný stroj s buzením permanentními magnety uspořádanými v čtyřúhelníkovém magneticky vodivém plášti statoru, vyznačující se tím, že k delším stranám (2) pláště (1) přiléhají deskovité první permanentní magnety (6), se kterými jsou v dotyku pólové nástavce (4) jedné polarity a mezi pólovými nástavci (5) opačné polarity a kratšími stranami (3) pláště (1) jsou meandrovitě uspořádány druhé permanentní magnety (7), přičemž v prostoru mezi druhými permanentními magnety (7) jsou magneticky vodivá jha (8), k nimž jsou sousedící druhé permanentní magnety (7) přivráceny stejnou polaritou.

2. Čtyřpólový stejnosměrný stroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že druhé permanentní magnety (7) svírají mezi sebou pravý úhel.

3. Čtyřpólový stejnosměrný stroj podle· bodu 1, vyznačující se tím, že druhé permanentní magnety (7) svírají mezi sebou ostrý úhel.

4. čtyřpólový stejnosměrný stroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že mezi pólovými nástavci (4) jedné polarity a pólovými nástavci (5) opačné polarity jsou umístěny přídavné třetí permanentní magnety (9), přivrácené k nim stejnou polaritou.

2 výkresy