CS216051B1 - Magnetický obvod elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety - Google Patents

Abstract

Vynález se týká magnetického obvodu elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety opatřeného jhem a vyniklými póly. Účelem vynálezu je docílit vytvoření magnetického obvodu s možným užitím na statoru nebo na rotoru elektrického stroje točivého, uzpůaobitelného jak pro řešení koncep.ce stroje e radiální vzduchovou mezerou, tak i pro řešení stroje s axiální vzduchovou mezerou při dosažení optimálních výstupních parametrů vlivem výrazné zjednodušené technologie a pořizovacích výrobních nákladů. Uvedeného účelu se dosáhne vytvořením magnetického obvodu podle vynálezu, který je mezi jhem a vyniklými póly opatřen mezerou volitelného tvaru o minimální výšce stanovené podle vztahu pro potřebné magnetomotorioké napětí vyniklého pólu, v níž je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů, který jo ve vytvrzenéa stavu namagnetován s polaritou odpovídající polaritě vyftllílýeh pólů.

Description

(54) Magnetický obvod elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety

Vynález se týká magnetického obvodu elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety opatřeného jhem a vyniklými póly. Účelem vynálezu je docílit vytvoření magnetického obvodu s možným užitím na statoru nebo na rotoru elektrického stroje točivého, uzpůaobitelného jak pro řešení koncep.ce stroje e radiální vzduchovou mezerou, tak i pro řešení stroje s axiální vzduchovou mezerou při dosažení optimálních výstupních parametrů vlivem výrazné zjednodušené technologie a pořizovacích výrobních nákladů. Uvedeného účelu se dosáhne vytvořením magnetického obvodu podle vynálezu, který je mezi jhem a vyniklými póly opatřen mezerou volitelného tvaru o minimální výšce stanovené podle vztahu pro potřebné magnetomotorioké napětí vyniklého pólu, v níž je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů, který jo ve vytvrzenéa stavu namagnetován s polaritou odpovídající polaritě vyftllílýeh pólů.

218 0S1

21« 051

216 051

Vynález se týká magnetiekého obvodu elektrického stroje točivého e buzením permanentními magnety, opatřeného jhem a vyniklými póly.

Při návrhu elektrických strojů točivýoh a buzením permanentními magnety je třeba kromě optimalizace návrhu prostorového uspořádání permanentních magnetů v budicím magnetickém obvodu elektrického stroje točivého současné plně uvažovat dalěí závažné kritérium, a to přesnost ulomení budicích permanentních magnetů v magnetiokém obvodu, což znamená, Se všeoh ny stykové plochy jha a vyniklých pólů, a rovněž tak i všechny stykové ploohy permanentních magnetů, musí být dokonale hladké, protože při vzniku jakékoliv mezery či dutiny v místě styku dochází ke Anižování potřebné hodnoty magnetomotorického napětí, a tedy i budicího magnetického toku a rovněž i k nepříznivému zvětěování parazitních rozptylových oest. Splnění tohoto závažného kritéria uložení permanentních magnetů mezi jhem a vyniklými póly magnetického obvodu vyžaduje pečlivé opracování daných stykových ploch, které v případě . opracování permanentních magnetů je převážně uskutečnitelné pouze broušením. Uvedené skutečnosti nutně potom kladou nepříznivě vysoké nároky jednak na pracnost obrábění a současně s tím i na dobu opracování stykových ploch, přičemž rovněž tak jsou kladeny neúměrně vysoké nároky na zručnost a manipulační schopnost obsluhy obráběcích zařízení, kdy v mnohých případech vyžaduje opraoování stykových ploch permanentních magnetů navíc i užití speciálních jednoúčelových technologických přípravků. Je tedy zřejmé, že ve svém důsledku se > všechny tyto aspekty projevují i v osikových vyšších pořizovacích nákladech doposud vyráběných elektrických strojů točivých s buzením permanentními magnety.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u magnetického obvodu elektrického stroje točivého e buzením permanentními magnety podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi jhem a vyniklými póly je opatřen mezerou volitelného tvaru o minimální výšce stanovené podle vztahu pro potřebnémagnetomotorické napětí vyniklého pólu

kde značí h ...... minimální výšku mezery mezi jhem a vyniklými póly,

..... magnetomotorické napětí,

..... koercitivní sílu permanentních magnetů, v níž je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů, který je ve vytvrzeném stavu namagnetován s polaritou odpovídejíoí polaritě vyniklých pólů.

U řešení magnetického obvodu elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu lze oproti stávajícím řešením spatřovat celou řadu výhod. Jde zejména o podstatné zjednodušení technologie výroby a v návaznosti na to i o kvalitativní snížení pořizovaoíoh nákladů, oož je umožněno především uložením tvárného surového materiálu permanentních magnetů, kdy jednak volbou tvaru mezery mezi jhem a vyniklými póly magnetiekého obvodu lze docílit optimální uspořádání magnetiekého obvodu pro vyvození maximálně možného magnetomotorického napětí, a tím i vybuzení maximální hodnoty budicího magnetiekého toku v pracovní vzduchové mezeře stroje, přičemž současně při ukládání tohoto tvárného surového materiálu permanentních magnetů do mezery mezi jhem a vyniklými póly se v podstatě vyloučí jakýkoliv odpad materiálu permanentních magnetů. Za další výhoda lze pokládat možnost užití magnetického obvodu podle vynálezu jak v případě řeěení elektrického stroje točivého β ra2

216 051 diální vzduchovou mezerou, tak i v případě řešení elektrického stroje točivého β axiální vzduchovou mezerou. Pro docílení maximální efektivnosti technologie výroby magnetického obvodu podle vynálezu je vhodné volit aktivní rozměry jha a vyniklých pólů magnetického obvodu tak, aby ukládání tvárného surového materiálu permanentních magnetů bylo co nej snazší a časově nejrychlejší. V případě, že je například nutné řešit magnetický obvod elektrického stroje točivého s radiální vzduchovou mezerou se zvětšeným axiálním rozměrem, je účelné celkový magnetický obvod stroje řešit jako sestavu alespoň dvou magnetických obvodů podle vynálezy, řazených v axiálním směru stroje za sebou. Pro docílení stanovených provozních vlastností elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety, například docíleaí uzpůsobeného průběhu momentové charakteristiky se zvětšeným záběrovým momentem, lze tyto za sebou umístěné magnetické obvody podle vynálezu uspořádat i tak, že jsou navzájem vůči sobě v tangenciálním směru stroje posunuty o předem stanovenou obloukovou míru, představující ve srovnání s elektrickým strojem točivým opatřeným drážkovaným magnetickým obvodem natočení drážek. Je jisté, že analogicky lze ekvivalentně řešit i celkový magnetický obvod elektrického stroje točivého s axiální vzduchovou mezerou se zvětšeným radiálním rozměrem, kdy celkový magnetický obvod mohou tvořit alespoň dva magnetické obvody podle vynálezu, řazené v radiálním směru stroje za sebou. Obdobně i zde je možné vzájemné uspořádání magnetických obvodů podle vynálezu uzpůsobovat vzájemným natáčením pro docílení požadovaných provozních vlastností. K neméně významným výhodám řešení magnetického obvodu elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu se rovněž řadí i možnosti jeho užití pro řešení magnetického obvodu statoru nebo rotoru, podle uvažované základní koncepce řešení uspořádání budicí soustavy elektrického stroje točivého, přičemž při uspořádání magnetického obvodu podle vynálezu na statoru elektrického stroje točivého lze toto řešení uplatnit pro nejrůznějSí návrhy vnějších tvarů magnetického obvodu statoru. Obdobně lze postupovat při uspořádání magnetického obvodu podle vynálezu na rotoru elektrického stroje točivého, kde jeho vnitřní tvar lze upravovat pro nejvhodnějěí uložení na hřídeli rotoru. Podle uvažovaných provozních kriterií mohou být jho a vyniklé póly magnetického obvodu podle vynálezu vytvořeny z libovolného vhodného ferromágnetického materiálu, at už z plného ferromágnetického materiálu nebo i z magneticky vodivých plechů.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení magnetického obvodu elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu, přičemž na obr. 1 je znázorněno uspořádání magnetického obvodu statoru čtyřpolového elektrického stroje točivého s radiální vzduchovou mezerou v příčném řezu, na obr. 2 je znázorněno jiné možné uspořádání magnetického obvodu statoru čtyřpolového elektrického stroje točivého s radiální vzduchovou mezerou v podélném řezu, a na obr. 3 je znázorněno možné uspořádání magnetického obvodu osmipólového elektrického stroje točivého s axiální vzduchovou mezerou v podélném řezu.

Magnetický obvod elefí&ř&jtéáb' stroje točivého s buzením permanentními magnety £ podle vynálezu je opatřen jhem £ a vyniklýmí^póly 2, které jsou navzájem uspořádány tak, Se mezi jhem £\á vyniklými póly vytvořena mezera £ volitelnébe tvaru, jejíž minimální výška je stanovená podle vztahu pro potřebné mágnetomotorioké napětí vyniklého pólu £

216 051

kde značí h ...... minimální výšku mezery 2 mezi jhem χ a vyniklými póly 2,

..... magnetomotorické napětí,

H_o ..... koercitivní sílu permanentních magnetů £.

V mezeře mezi Jhem 1 a vyniklými póly 2 Je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů £, který Je ve vytvrzeném stavu namagnetován s polaritou odpovídající polaritě vyniklých pólů 2, Pro vyvozování maximální hodnoty budicího magnetického toku v pracovní vzduchové mezeře elektrického stroje točivého, při současném maximálně možném omezení parazitních rozptylových cest je výhodné, ahy mezi boční stěny sousedních vyniklých pólů 2>, které jsou od sebe uspořádány v takovém odstupu, jenž je alespoň rovný rozměru výšky mezery 2 mezi Jhem χ a vyniklými póly 2 magnetického obvodu podle vynálezu, byl rovněž uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů £, který je ve vytvrzeném stavu namagnetován ve směru odstupu a přivrácen k vyniklým pólům 2 shodnou polaritou. Magnetický obvod elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety £ podle vynálezu lze uspořádat libovolným volitelným způsobem. Jedno z mnoha řešení magnetického obvodu podle vynálezu, vytvořeného pro čtyřpólový elektrický stroj točivý s radiální vzduchovou mezerou 2» j® znázorněn na obr. 1, kde mezera 2 aezi jhem χ β vyniklými póly 2 magnetického obvodu statoru je vytvořena v tangenciálním směru obvodu ve tvaru vlnovce, přičemž jak ve vlastní mezeře 2» tak i ▼ odstupu mezi bočními stěnami těchto segmentových vyniklých pólů 2 je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů £. Jiné z mnoha dalšíoh řešení magnetického obvodu podle vynálezu je znázorněno na obr. 2, Jede je naznačeno uložení tvárného surového materiálu permanentních magnetů £ v mezeře mezi jhem χ a vyniklými póly 2,» vytvořené u tohoto magnetického obvodu statoru elektrického stroje točivého s radiální vzduchovou mezerou v podélném směru stroje ve tvaru meandru. Analogicky jako v případě užití magnetického obvodu podle vynálezu u elektrického stroje β buzením permanentními magnety £ s radiální vzduchovou mezerou, je možné v případě potřeby aplikovat magnetický obvod podle vynálezu i u elektrického stroje točivého e axiální vzduchovou mezerou. Na obr. 3 je potom nazančeno možné uspořádání magnetického obvodu podle vynálezu u elektrického stroje točivého s axiální vzduchovou mezerou, uspořádaného na statoru, například osmipólového stroje, kde je naznačeno uložení tvárného surového materiálu permanentních magnetů £ v mezeře 2 ®ezi jhem χ a*vyniklými póly 2, vytvořené u tohoto magnetického obvodu statoru elektrického stroje točivého a.axiální vzduchovou mezerou v radiálním směru stroje ve tvaru meandru. U magnetického obvodu lze jho X i vyniklé póly 2 vytvořit z libovolného ferromagnetického materiálu. Na obr. 1 je u čtyřpólového elektrického stroje točivého s radiální vzduchovou mezerou naznačeno uspořádání jha X magnetického obvodu statoru, vytvořeného ze svazku plechů, které jsou pro zajištění celistvosti a mechanické tuhosti jha X opatřeny otvory 2 P^r° upevňovací prostředky, například svorníky.

Claims (2)

PŘEDMŽT VYNÁLEZU

1. Magnetický obvod elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety opatřený jhem a vyniklými póly, vyznačující se tím, že mezi jhem (l) a vyniklými póly „(2) je opatřen mezerou (3) o minimální výšce stanovené podle vztahu pro potřebné magnetomotorické napžtí vyniklého pólu (2) kde značí h ....... minimální výšku mezery (3) mezi jhem (l) a vyniklými póly (2),

... magnetomotorické napětí,

H ...... koercitivní sílu permanentních magnetů (4), v níž je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů (4), který je ve vytvrzeném stavu namagnetován s polaritou odpovídající polaritě vyniklých pólů (2).

2. Magnetický obvod, podle bodu 1, vyznačující se tím, že mezi boční stšny sousedních vyniklých pólů (2), uspořádaných v odstupu od sebe alespoň rovném výšce mezery (3) mezi jhem (l) a vyniklými póly (2) je uložen tvárný surový materiál permanentních magnetů