CS261782B1

CS261782B1 - Electric rotation machine with permanent magnet excitation

Info

Publication number: CS261782B1
Application number: CS868224A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Csc Zak
Original assignee: Zak Zdenek
Priority date: 1986-11-13
Filing date: 1986-11-13
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS822486A1

Abstract

Elektrický stroj točivý s permanentními magnety a konstantní vzduchovou mezerou má osy magnetizace permanentních magnetů různoběžné s osami jejich symetrie. Jeho magnetizace je provedena magnetovacím přípravkem, např. při magnetizaci permanentních magnetů na statoru elektrického stroje je použit magnetovací přípravek s nástavci, symetrickými podle os symetrie, který je při magnetování ve statoru v poloze, v níž jsou osy symetrie různoběžné s osami symetrie permanentních magnetů. Při magnetování permanentních magnetů na rotoru elektrického stroje je rotor s permanentními magnety vložen do magnetovací ho přípravku, u něhož jsou jeho nástavce nesymetricky zakřiveny a při magnetizaci jsou mezi nimi a magnetovanými permanentními magnety vzduchové mezery o proměnné tlouštce. Takto je dosaženo nesymetrického průběhu magnetické indukce v konstantní vzduchové mezeře elektrického stroje, v jehož důsledku se zmenší vazební magentické síly mezi jeho rotorem a statorem v požadovaném převažujícím smyslu otáčení rotoru. Oproti současnému stavu se dosáhne značného snížení nákladů při výrobě a jednoduššího způsobu magnetizace. Řešení lze zejména použít jako malý elektromotor pro pohon diskových pamětí počítačů. /The permanent magnet electric machine and the constant air gap have axes of magnetization of the permanent magnets with different axes of symmetry. Its magnetization is carried out by a magnetizing device, for example, when magnetizing the permanent magnets on the stator of the electrical machine, a magnetizing device with extensions is used, symmetrical to the axis of symmetry, which is magnetized in the stator in a position in which the axes of symmetry are different to the axes of symmetry of the permanent magnets. When magnetizing permanent magnets on an electric machine rotor, the permanent magnet rotor is inserted into a magnetizing device in which its extensions are asymmetrically curved and air gaps between them and magnetized permanent magnets are variable in thickness. In this way, an unsymmetrical magnetic induction course is achieved in a constant air gap of the electrical machine, as a result of which the magnitude of the coupling magnitude between its rotor and stator is reduced in the desired prevailing sense of rotation of the rotor. Compared to the present state, a considerable reduction in production costs and a simpler method of magnetization are achieved. In particular, the solution can be used as a small electric motor to drive computer disk memories. /

Description

Vynález se týká elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety a s konstant nl vzduchovou mezerou mezi jeho statorem a rotorem, s niž jsou permanentní magnety ve styku a způsobu jeho magnetlzace.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric rotary machine with permanent magnet excitation and a constant nl of the air gap between its stator and rotor, with which the permanent magnets are in contact and a method of magnetizing it.

U elektrických strojů točivých s permanentními magnety, které jsou ve styku se vzduchovou mezerou, určených pro režim práce převážné v jednom smyslu točeni, se požaduje, aby v tomto smyslu byly vazební magnetické síly mezi drážkovanými povrchy rotoru a statoru podstatně menél než ve smyslu opačném. Při symetrickém průběhu magnetické indukce ve vzduchové mezeře elektrického stroje nezávis! viak velikost vazebních sil na smyslu otáčeni rotoru.In the case of electric machines rotating with permanent magnets in contact with the air gap intended for the mode of operation predominantly rotating in one sense, in this sense the coupling magnetic forces between the grooved surfaces of the rotor and the stator are required to be substantially less than the opposite. In the symmetrical course of the magnetic induction in the air gap of the electric machine, it is independent! however, the magnitude of coupling forces in terms of rotor rotation.

Proto se výěe uvedeného požadavku dosahuje porušením symetrického průměhu magnetické indukce.Therefore, the aforementioned requirement is achieved by disrupting the symmetrical waveform of the magnetic induction.

U stávajících elektrických strojů točivých tohoto typu se nesymetrického průběhu magnetické indukce v jejich vzduchové mezeře dosahuje vytvořením nestejného rozměru vzduchové mezery. Nevýhodou tohoto řeěenl je vyěěl pracnost při výrobě elektrického stroje, vyěěl požadavky na přesnost vzájemného ustaveni permanentních magnetů na rotoru nebo statoru a vyšší náročnost na dodržováni předepsaných rozměrů permanentních magnetů. Dalším známým řešením je použiti permanentních magnetů o proměnné tlouštce. Jeho'nevýhodou je vyšší pracnost výroby permanentních magnetů, způsobená především náročnějším broušením jejich funkčních povrchů, problémy s řešením statické a dynamické vyváženosti rotorů s permanentními magnety a nemožnost skládáni větších permanentních magnetů z vlče částí.In existing electrical machines rotating of this type, the asymmetrical course of magnetic induction in their air gap is achieved by creating an unequal air gap dimension. The disadvantages of this solution are the hard work involved in the manufacture of the electric machine, the demands on the accuracy of the alignment of the permanent magnets on the rotor or the stator and the higher demands on keeping the prescribed dimensions of the permanent magnets. Another known solution is the use of permanent magnets of variable thickness. Its disadvantage is the higher laboriousness of production of permanent magnets, caused mainly by more demanding grinding of their functional surfaces, problems with solution of static and dynamic balancing of permanent magnet rotors and impossibility to assemble larger permanent magnets from wolf parts.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny u elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety a způsobu jeho magnetizace podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že osy magnetlzace permanentních magnetů jsou s jejich osami symetrie různoběžné, přičemž úhel jimi sevřený, označený například alfa, je v rozmezí 0<alfaC90 stupňů elektrických. Podstata způsobu jeho mangetizace spočívá v tom, že u elektrického stroje točivého, který má permanentní magnety na statoru, je jeho magnetizace provedena magnetizačnlmi pulsy vyvolanými v magnetovacím přípravku se symetrickými nástavci, ustaveném ve statoru elektrického stroje v poloze, v niž jsou osy symetrie jeho nástavců různoběžné s osami symetrie magnetovaných permanentních magnetů a u elektrického stroje točivého, který má permanentní magnety na rotoru, je jeho magnetizace provedena magnetizačnlmi pulsy vyvolanými v magnetovaclm přípravku s asymetrickými nástavci, jejichž části přivrácené ke středu přípravku, jsou nesymetricky zakřiveny a do něhož je rotor s permanentními magnety vložen v poloze, ve které mezi těmito částmi asymetrických nástavců a magnetovanými permanentními magnety vznikne vzduchová mezera o proměnné tloušťce.These drawbacks are eliminated in a permanent magnet excitation electric machine and method of magnetization according to the invention, the principle of which is that the magnetization axes of the magnets are parallel to their symmetry axes, with an angle enclosed by them, e.g. <alphaC90 degree electric The principle of the method of its mangetization consists in the fact that in a rotating electric machine having permanent magnets on the stator, its magnetization is performed by magnetizing pulses induced in a magnetizing device with symmetrical attachments, set in the stator of the electric machine in a position parallel to the symmetry axes of magnetized permanent magnets, and in an electric rotary machine having permanent magnets on a rotor, its magnetization is effected by the magnetizing pulses induced in the magnetizing jig with asymmetric extensions whose parts facing the center of the jig are unbalanced The magnets are inserted in a position in which an air gap of varying thickness is formed between these parts of the asymmetric extensions and the magnetized permanent magnets.

Výhodou elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety a způsobu jeho magnetizace je vytvořeni nesymetrického průběhu magnetické indukce ve vzduchové mezeře mezi statorem a rotorem při zachováni její konstantní velikosti, menši nároky na přesnost výroby, dodržováni předepsaných rozměrů a vzájemné ustaveni permanentních magnetů, sníženi pracnosti jejich výroby a možnost skládáni větších permanentních magnetů z vlče části.The advantage of an electric machine with permanent magnet excitation and the method of its magnetization is the creation of unsymmetrical course of magnetic induction in the air gap between the stator and the rotor while maintaining its constant size, lower demands on production accuracy, compliance with prescribed dimensions and mutual alignment of permanent magnets. and the possibility of assembling larger permanent magnets from the wolf portion.

Výhodou způsobu jeho magnetizace je možnost jednoduchého a rychlého namagnetovánl permanentních magnetů, provedeného nesymetricky vůči jejich geometrickým osám symetrie a možnost jednoduché magnetizace jak elektrických strojů s permanentními magnety na statoru, tak i elektrických strojů s permanentními magnety na rotoru.The advantage of its magnetization method is the possibility of simple and rapid magnetization of permanent magnets made asymmetrically to their geometric symmetry axes and the possibility of simple magnetization of both the permanent magnet electric machines on the stator and the permanent magnet electric machines on the rotor.

Na připojeném výkrese jsou znázorněny příklady elektrických strojů točivých s buzením permanentními magnety a způsobu jejich magnetizace podle vynálezu, kde na obr. 1 je v příčném řezu znázorněn stator s permanentními magnety a přípravkem pro způsob jejich magnetizace a na obr. 2.je v příčném řezu znázorněn rotor s permanentními magnety a přípravkem pro způsob jejich magnetizace.The attached drawing shows examples of electric machines rotating with permanent magnet excitation and a method for magnetizing them according to the invention, in which Fig. 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet stator and a magnetizing device and Fig. 2 is a cross-section. A permanent magnet rotor and a device for a method for magnetizing them are shown.

Na statoru elektrického stroje točivého (obr. 1) jsou pravidelně uspořádány dva páry permanentních magnetů 4. Permanentní magnety 4_ jsop geometricky symetrické podle svých os symetrie 2· Do statoru je vložen magnetovacl přípravek 2 se čtyřmi nástavci 2» symetrickými podle svých os symetrie 2· Magnetovacl přípravek 2 je při magnetováni permanentních magnetů 4 v poloze, v niž jsou osy symetrie 2 jeho nástavců 2 různoběžné s osami symetrie 2 permanent3 .· - 261782 nich magnetů 4. Na rotoru elektrického stroje točivého (obr. 2) jsou uspořádány permanentní magnety 4 složené ze tří částí části a tvořící jeden pár. Permanentní magnety 4 jsou symetrické podle svých os symetrie 2· Rotor s permanentními magnety. 4. je vložen do magnetovacího přípravku 7, který má dva nesymetrické nástavce 8_. Strany těchto nástavců, přivrácené ke středu magnetovacího přípravku 7, jsou asymetricky zakřiveny. Rotor s permanentními magnety 4 je při jejich magnetizaci v magnetovacím přípravku 7 v poloze, v níž mezi jeho permanentními magnety £ a zakřivenými stranami nesymetrických nástavců J9 vznikne vzduchová mezera 9 o proměnné tloušEce. Tím je v obou případech dosaženo toho, že po magnetizaci elektrického stroje jsou -osy magnetizace 6 permanentních magnetů £ různoběžné s jejich osami symetrie 2· Ohel těmito osami sevřený, označený například,alfa, je v rozmezí Olalfa^90 stupňů elektrických. Prakticky se však obvykle užívá jen rozmezí velikosti úhlu alfa v rozsahu O^alfa 4= cca 45 stupňů elektrických, což je zejména dáno možnostmi konstrukčního uspořádání permanentních magnetů v elektrickém stroji. Na základě takto provedené magnetizace má indukce ve vzduchové mezeře mezi statorem a rotorem elektrického stroje nesymetrický průběh, který vytváří požadované snížení vazebních magnetických sil mezi povrchy rotoru a statoru v převažujícím smyslu otáčeni a usnadňuje tak rozběhy rotoru v tomto smyslu otáčení.Two pairs of permanent magnets 4 are regularly arranged on the stator of the electric rotary machine (Fig. 1). Permanent magnets 4 are geometrically symmetrical about their symmetry axes 2 · A magnetizer 2 with four extensions 2 »symmetrical about their symmetry axes 2 is inserted into the stator. When magnetizing the permanent magnets 4, the magnetizing device 2 is in a position in which the symmetry axes 2 of its extensions 2 are parallel to the symmetry axes 2 permanent 3. 261782 of them magnets 4. Permanent magnets 4 are arranged on the rotor of the rotary electric machine (Fig. 2). composed of three parts and forming one pair. Permanent magnets 4 are symmetrical about their symmetry axes 2 · Permanent magnet rotor. 4 is inserted into a magnet device 7 having two asymmetrical extensions 8. The sides of these extensions facing the center of the magnet jig 7 are asymmetrically curved. When the magnets 4 are magnetized in the magnetizing device 7, they are in a position in which a variable gap air gap 9 is formed between its permanent magnets 8 and the curved sides of the asymmetric extensions 9. As a result, in both cases, after magnetization of the electric machine, the magnetization axes 6 of the permanent magnets 6 are parallel to their axes of symmetry. The angle clamped by these axes, indicated for example by alpha, is in the range of .alpha. In practice, however, only a range of alpha angle magnitude is used in the range of .beta. Owing to the magnetization thus performed, the induction in the air gap between the stator and the rotor of the electric machine has an asymmetrical course which produces the desired reduction of the coupling magnetic forces between the rotor and stator surfaces in the predominant sense of rotation.

Způsob magnetizace elektrické stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu se uskutečňuje tak, že při magnetizaci elektrického stroje točivého s permanentními magnety 4 na statoru (obr. 1) se nejdříve do statoru vloží magnětovací přípravek 2,-jehož nástavce 5 jsou symetrické podle svých os symetrie 1, ustaví se do polohy, v níž josu osy symetrie 1. různoběžné s osami symetrie 2 magnetovaných permanentních magnetů 4. a úhel jimi sevřený má požadovanou velikost a potom se provede vlastní magnetizace stanoveným počtem magnetizačních pulsů vyvolaných v magnetovacím přípravku 2. Při magnetizaci elektrického stroje točivého s permanentními magnety 4 na rotoru se jeho rotor s permanentními magnety 4, (obr. 2) nejdříve vloží do magnetovacího přípravku 2 ⁸ nesymetrickými nástavci 9, jejichž části, přivrácené ke středu magnetovacího přípravku 2» jsou nesymetricky zakřiveny, pak se rotor s permanentními magnety 4. ustaví do polohy, v níž mezi jeho permanentními magnety 4 a zakřivenými částmi nesymetrických nástavců 8, vznikne vzduchová mezera 9, o proměnné tloušEce a potom se provede vlastní magnetizace stanoveným počtem magnetizačních pulsů vyvolaných v magnetovacím přípravku 2· Tvarem zakřivení částí nesymetrických nástavců 8 je dán požadovaný úhel mezi osami magnetizace 6 zmagnetovaných permanentních magnetů 4 na rotoru a mezi jejich osami symetrie 2·The method of magnetizing an electric rotary machine with permanent magnet excitation according to the invention is carried out in such a way that, when magnetizing an electric rotary machine with permanent magnets 4 on a stator (FIG. 1), a magnetizer 2 is inserted into the stator. symmetry 1, is set to a position in which the axis of symmetry 1 is parallel to the axis of symmetry 2 of the magnetized permanent magnets 4 and the angle between them is of the desired magnitude, and is then magnetized by a specified number of magnetizing pulses. electric rotating machine with permanent magnets 4 on the rotor with a permanent magnet rotor 4 (Fig. 2) first inserted into magnetovacího of 2 ⁸ unbalanced extension 9 whose parts facing toward the center magnetovacího of 2 »are asymmetrically curved, then the rotor with permanent The magnets 4 are placed in a position in which an air gap 9 of variable thickness is formed between its permanent magnets 4 and the curved portions of the asymmetric extensions 8, and then the magnetization itself is performed by a specified number of magnetizing pulses induced in the magnetizer. of the extensions 8 is given the desired angle between the magnetization axes 6 of the magnetized permanent magnets 4 on the rotor and between their axes of symmetry 2.

Elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety a jeho magnetizace podle vynálezu lze použít pro režimy práce převážně v jednom smyslu otáčeni s častými rozběhy a zejména pak jako malého elektromotoru pro pohony diskových pamětí počítačů.The permanent magnet excitation electric machine and its magnetization according to the invention can be used for modes of operation mainly in one sense of rotation with frequent start-ups and in particular as a small electric motor for drives of computer memory memories.

Claims

P M E D M fi T E Y N A L E Z U

An electrical machine rotating with permanent magnet excitation and a constant air gap between its stator and rotor, characterized in that the magnetization axes (6) of the permanent magnets (4) are parallel to their symmetry axes (3), the angle enclosed by them, indicated for example alpha, is in the range of 0 <alpha ^ 90 degrees electrical.

2. A method of magnetizing an electric machine according to claim 1, characterized in that, in a permanent magnet rotary electric machine on a stator, a magnetizing device is inserted into its permanent magnet stator, the extensions of which are symmetrical about their axis of symmetry. in which the symmetry axes of its attachments are parallel to the symmetry axes of the permanent magnets on the stator, and then magnetization of the permanent magnets is effected by the magnetizing pulses induced in the magnetizing device. whose parts facing the center of the jig are asymmetrically curved, then the relative position of the permanent magnet rotor and the jig is set to a position in which between the curved portions of the asymmetric jig attachments and the magnetized I permanent magnets on the rotor is an air gap of variable thickness, followed by magnezitace permanent magnets on the rotor magnetising pulses induced in the magnetization preparation.