CS273594B1 - Magnetic circuit for electric equipment - Google Patents

Description

Vynález se týká magnetického obvodu elektrického zařízení, opatřeného jhem z magneticky měkkého materiálu, zejména tvořeným svazkem plechů z elektrotechnické oceli a/nebo slitiny nikl-železo, které je v magneticky vodivém styku s budicími permanentními magnety, například magnetického obvodu statoru malého vysokootáčkového elektrického stroje točivého homopolárního typu.

Pro stávající elektrická zařízení, bez ohledu na to, zda statická nebo rotační, jejichž magnetický obvod je opatřován permanentními magnety pro vyvozování budicího magnetického toku, se v současné všestranné průmyslové aplikaci převážně uplatňují feritové permanentní magnety, nebo permanentní magnety typu Alnico, popřípadě i permanentní magnety na bázi kovů vzácných zemin. Při použití feritových permanentních magnetů lze v magnetickém obvodu elektrického 'zařízení většinou dosáhnout jen určité omezené hodnoty budicího magnetického toku s ohledem na nízkou remanentní indukci tohoto materiálu, která dosahuje hodnot cca 0,35 T. Používání permanentních magnetů typu Alnico je do značné míry limitováno vysokým obsahem zastoupení kobaltu v rozsahu 22 až 45 jeho procent hmotnostních v tomto materiálu, jako poměrně náročného až deficitního prvku, přičemž navíc tento materiál není vhodný pro výrobu malých magnetů vzhledem ke špatným mechanickým a technologickým vlastnostem. Materiály permanentních magnetů na bázi kovů vzácných zemin lze pro jejich současné značně vysoké pořizovací náklady aplikovat pouze u zvlášt exponovaných elektrických zařízení, přičemž kromě toho jsou tyto materiály křehké, netvařitelné a obtížně obrobitelné.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u magnetického obvodu elektrického zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že permanentní magnety jsou tvořeny slitinou, zejména tvářitelnou a obrobitelnou, obsahující 55 až 74 hmotnostnich procent železa, 20 až 34 hmotnostních procent chrómu a 6 až 15 hmotnostních procent kobaltu.

Další podstata vynálezu pak spočívá v tom, že ve slitině permanentních magnetů je obsaženo 0,05 až 6 hmotnostních procent titanu a/nebo 0,05 až S hmotnostních procent mědi a/nebo 0,05 až 6 hmotnostních procent molybdenu.

Řešením magnetického obvodu elektrického zařízení s permanentními magnety podle vynálezu se především docílí znatelného snížení pořizovacích nákladů s přihlédnutím na významné úspory deficitního kobaltu v porovnání s magnetickými obvody elektrických zařízení, opatřenými budicími permanentními magnety typu Alnico. Navíc se přednosti magnetického obvodu elektrického zařízení s výhodnými budicími permanentními magnety podle vynálezu příznivě projeví i při vlastní výrobě elektrických zařízení, bez ohledu na to, zda se konkrétně jedná o statická, nebo rotační elektrická zařízení, s uplatněným vysokým výrobním taktem, kde tyto permanentní magnety svou tvařitelností a snadnou obrobitelností vlastní technologický proces značně usnadňují a s přihlédnutím na jednoduchou tvarovou uzpůsobitelnost těchto permanentních magnetů pro daný magnetický obvod elektrických zařízení zvyšují jejich celkovou technicko-ekonomickou efektivnost. Tyto hlavní přednosti se zřetelně projeví při hromadné výrobě elektrických zařízení s malými rozměry jejich magnetických obvodů, opatřených budicími permanentními magnety, tak i s malými celkovými zastavovacími rozměry.

Na výkresu jsou znázorněny příklady provedení magnetického obvodu elektrického zařízení podle vynálezu, vyznačené v osovém příčném řezu, přičemž na obr. 1 je schematicky znázorněno možné uspořádání magnetického obvodu statického elektrického zařízení, například zde opatřeného dvěma budicími permanentními magnety, na obr. 2 je schematicky znázorněno jiné možné vytvoření magnetického obvodu statického elektrického zařízení, opatřeného zde jedním budicím permanentním magnetem, na obr. 3 je schematicky znázorněno jiné možné provedení magnetického obvodu statického elektrického zařízení, opatřeného v tomto případě dvěma budicími permanentními magnety, obr. 4 schematicky ukazuje další možnou variantu vytvoření magnetického obvodu, a to u rotačního elektrického zařízení, provedeného zde jako magnetického obvodu statoru, například opatřeného dvěma budicími permanentními magnety, na obr. 5 je schematicky principiálně analogické uspořádání magnetického obvodu rotačního elektrického zařízení podle obr. 4, provedeného rovněž jako magnetického obvodu

CS 273594 Bl jeho statoru, opatřeného v daném případě jedním budicím permanentním magnetem, a obr, 6 schematicky znázorňuje jedno z možných konkrétních uspořádání magnetického obvodu rotačního elektrického zařízení, provedeného zde ve tvaru magnetického obvodu statoru malého vysokootáčkového elektrického stroje toči.vého homopolárního typu, opatřeného protilehle uspořádanými budicími permanentními magnety mezi dvěma protilehlými segmentovámi svazky plechů.

Magnetický obvod elektrického zařízení je opatřen jhem 2 z magneticky měkkého materiálu, který může být například tvořen svazkem plechů z elektrotechnické oceli a/nebo slitiny nikl-železo. Toto jho 2 Ó^{e v} přímém magneticky vodivém styku s budicími permanentními magnety 2, které jsou výhodně tvořeny slitinou, mající zejména tvařitelné a obrobitelné vlastnosti, která obsahuje 55 až 74 procent hmotnostních železa, 20 až 34 procent hmotnostních chrómu a 6 až 15 procent hmotnostních kobaltu. V určitých specifických případech je ve slitině permanentních magnetů 2 dále obsaženo 0,05 až 6 procent hmotnostních titanu a/nebo 0,05 až 6 procent hmotnostních mědi a/nebo 0,05 až 6 procent hmotnostních molybdenu. Změnou procentuálního hmotnostního zastoupení obsaženého železa, ohromu a kobaltu v uvedených uvažovaných rozmezích a případně přiměřenou změnou procentuálního hmotnostního zastoupení přídavně obsaženého titanu a/nebo mědi a/nebo molybdenu v uvedených uvažovaných rozmezích lze u předmětných permanentních magnetů 2 prakticky optimálně měnit požadované hodnoty remanentní indukce, koercitivní síly i energetického součinu pro docílení co nejvýhodnějších magnetických poměrů v daném konkrétním uspořádání magnetického obvodu elektrického zařízení podle vynálezu. Tím, 'že materiál permanentních magnetů 2 je svou skladbou obsažených kovových prvků dobře tvařitelný za tepla i za studená, je možné tyto permanentní magnety 2 snadno potřebně předem upravovat v celé škále vhodných vnějších tvarů tak, aby byly co nejsnáze použitelné v příslušném konkrétním provedení magnetického obvodu uvažovaného elektrického zařízení podle vynálezu, přičemž navíc.mechanické a technologické vlastnosti materiálu permanentních magnetů 2 umožňují provést jejich jednoduché finální obrobení na běžných technologických zařízeních před jejich závěrečným tepelným zpracováním, čímž se prakticky zcela odstraní dříve nutná potřeba dodatečného opracovávání dosud užívaných permanentních magnetů v sestaveném stavu magnetického obvodu daného elektrického zařízení.

Claims (2)

1. Magnetický obvod elektrického zařízení, opatřený jhem z magneticky měkkého materiálu, zejména tvořeným svazkem plechů z elektrotechnické oceli a/nebo slitiny nikl-železo, které je v magneticky vodivém styku s budicími permanentními magnety, například magnetický obvod statoru malého vysokootáčkového elektrického stroje točivého homopolárního typu, vyznačující se tím, že permanentní magnety (2) jsou tvořeny slitinou, zejména tvařitelnou a obrobitelnou, obsahující 55 až 74 procent hmotnostních železa, 20 až 34 procent hmotnostních chrómu a 6 až 15 procent hmotnostních kobaltu.

2. Magnetický obvod podle bodu 1, vyznačující se tím, že ve slitině permanentních magnetů (2) je obsaženo 0,05 až 6 procent hmotnostních titanu a/nebo 0,05 až 6 procent hmotnostních mědi a/nebo 0,05 až 6 procent hmotnostních molybdenu.