CS211772B1

CS211772B1 - Four-pole d.c.machine

Info

Publication number: CS211772B1
Application number: CS256680A
Authority: CS
Inventors: Jiri Brzobohaty; Josef Brychta
Original assignee: Jiri Brzobohaty; Josef Brychta
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1982-02-26

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.There are already known cases of solutions of DC machines with permanent magnet excitation made on the basis of rare earths, but their application in a wide range cannot be expected in the near future due to their demanding production technology and thus price inaccessibility. The designs of existing DC machines with excitation by ferrite permanent magnets are mainly solved with the aim to as close as possible real output parameters of these machines to the output parameters achieved in DC machines with classical winding excitation system.

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.Since the basic value of the remanent induction of ferrite permanent magnets, which is the starting value of the active magnetic flux in the air gap of the machine, is in itself relatively low, various designs of the magnetic circuit of DC machines with magnetic flux concentration in the air gap are sought. the required value of active magnetic flux in the working air gap of the machine was as high as possible.

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.These efforts, however, often lead to very technologically sophisticated solutions of the magnetic circuit of DC machines, which, of course, is consequently reflected in the demanding production effort and, consequently, in the price of the product.

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.Most of these solutions, while practically meeting the requirement of obtaining an active magnetic flux value in the working air gap of the machine comparable to the magnetic flux generated by a conventional excitation system, do not meet the second critical criterion of minimum weight and moment of inertia of rotating DC machines.

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.Among the known solutions of DC machines with permanent magnet excitation, the best results so far have been to achieve high values of active magnetic flux in the working air gap of the machine and create a rotating system with minimal moment of inertia and minimum mass quadrupole DC machines with .

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.All known solutions with different arrangement of ferrite permanent magnets in the stator housing are characterized by a square design of the outer shape of the stator housing, where any more complicated arrangement of ferrite magnet assemblies no longer leads to a significant increase in machine output parameters as would be desirable in view of increasing requirements.

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.Also, the complicated shaping of the pole pieces to achieve an effective concentration of the active magnetic flux in the working air gap of DC machines no longer leads to an increase in the active magnetic flux value in the working air gap.

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.It is certain that given the current trend of DC machines development and permanent magnet excitation directed similarly to other types of electric machines rotating to achieve the maximum possible output parameters from the minimum stopping dimensions of machines, the mentioned concept of solution of DC machines with excitation by ferrite permanent magnets.

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.More recently, a different design of DC machines with excitation of ferrite permanent magnets has been used to increase the effect of ferrite permanent magnets in the machine, which are arranged in the stator axially in a magnetically non-conductive stator casing in alternating sequence with magnetically conductive yokes. from ferrite permanent magnets to the working air gap of the machine via magnetically conductive yoke to complex shaped pole pieces.

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.Also, this concept of ferrite permanent magnet arrangement in the stator of a DC machine, characterized by considerable technological effort, is limited by the given physical properties of the used ferrite permanent magnets to achieve the maximum output parameters of the machines, which makes it obvious that this concept will not be applied in development new progressive DC machines with permanent magnet excitation.

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. ·In addition, practice has confirmed the theoretical assumptions that said DC machine solutions with permanent magnet excitation arranged in a stator are characterized by relatively high stray magnetic fluxes inside and outside the stator housing, which has a significant effect on the required operating properties of DC machines. ·

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.The above-mentioned drawbacks are eliminated in a four-pole DC machine with permanent magnet excitation arranged in a quadrangular magnetically conductive stator housing according to the invention, characterized in that plate-like first permanent magnets are in contact with the longitudinal sides of the housing. between the pole pieces of opposite polarity and the shorter sides of the housing, the second permanent magnets are meanderingly arranged, with magnetic conductive yokes in the space between the second permanent magnets, to which adjacent second permanent magnets face the same polarity.

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.The meandering arrangement of the second permanent magnets on the shorter sides of the magnetically conductive stator housing together with the arrangement of the plate-shaped first permanent magnets on the longer sides of the quadrangular magnetically conductive stator housing of the DC machine according to the invention allows higher qualitatively permanent magnets Permanent magnets, thereby exciting greater active magnetic flux in the working air gap of the machine.

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.The arrangement of the permanent magnets in the rectangular magnetically conductive casing of the stator of a DC machine according to the invention allows the design of DC machines with permanent magnet excitation with output parameters at least comparable to the output parameters of DC machines of existing embodiments. type size.

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.Moreover, the advantageous embodiment of the rectangular housing of the stator of the DC machine according to the invention allows some variation in the choice of arrangement of the DC machine according to the invention when it can be installed directly in the device, for example in a numerically controlled machining system. longer side of the stator housing of the machine.

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,1 shows a permanent magnet arrangement in a stator in cross-section where the meandering second permanent magnets are at right angles to one another, and FIG. 2 shows a permanent magnet arrangement. the stator magnets in cross-section where the meandering second permanent magnets form an acute angle between them,

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·The four-pole permanent magnet excitation DC machine according to the invention consists of a rectangular magnetically conductive casing J, a stator, to whose longer sides 6 of the casing J adjoining plate-shaped first permanent magnets 6 which are in contact with pole terminals 1 of one polarity. Depending on the embodiment, the plate-shaped first permanent magnets 6 may be formed either in one piece or in multiple pieces. Between the pole pieces 2 of opposite polarity and the shorter sides J of the stator housing 1, second permanent magnets 2 are arranged meanderingly.

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.In the space formed between the second permanent magnets 2, magnetically conductive yokes 8 are placed, to which adjacent second permanent magnets 2 are facing with the same polarity.

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.FIG. 1 shows one of the possible stator configurations of a DC machine according to the invention, wherein the meanderingly arranged second permanent magnets 2 ^{in the} form of a cuboid form a right angle between them. The magnetically conductive yoke 8 arranged between the second permanent magnets 2 is also cuboid.

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.FIG. 2 shows a second stator arrangement of a DC machine according to the invention, wherein the meander-arranged second permanent magnets 2 in the form of a cuboid form an acute angle between them.

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.The magnetically conductive yoke 8, filling the space between the second permanent magnets 2, is wedge-shaped. As can be seen from FIGS. 1 and 2, additional rectangular magnets 2 are arranged in the rectangular housing 1 of the stator and are located between the pole pieces 4 of one polarity and the pole pieces 3 of the opposite polarity and are facing the same polarity therewith.

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.These additional third permanent magnets 2 serve, on the one hand, to limit the adverse effect of the scattering magnetic flux and at the same time favorably influence the total value of the active magnetic flux in the working air gap of the four-pole DC machine according to the invention.

Claims

A four-pole DC machine with permanent magnet excitation arranged in a quadrangular magnetically conductive stator casing, characterized in that plate-like first permanent magnets (6) are in contact with the longer sides (2) of the casing (1) with which the pole pieces (4) contact. ) of one polarity, and between the pole pieces (5) of opposite polarity and the shorter sides (3) of the housing (1), the second permanent magnets (7) are arranged meanderingly, with magnetically conductive yokes (8) in the space between the second permanent magnets to which adjacent second permanent magnets (7) face the same polarity.

The four-pole DC machine according to claim 1, characterized in that the second permanent magnets (7) form a right angle between them.

3. The four-pole DC machine according to claim 1, characterized in that the second permanent magnets (7) form an acute angle between them.

4. A four-pole DC machine according to claim 1, characterized in that additional third permanent magnets (9) facing the same polarity are arranged between the pole pieces (4) of one polarity and the pole pieces (5) of opposite polarity.

2 drawings