DK159703B - Magnetisk kile til elektromotor - Google Patents

Description

λ DK 159703 Β 5 Opfindelsen angår en magnetisk kile af den i krav l's indledning angivne art.

Magnetiske kiler anvendes som midler til at forbedre elektriske motorers effektivitet. Forskellige midler til at for-10 bedre motoreffektiviteten har været undersøgt og er blevet udviklet, og typiske blandt disse er kendt som åben-not og halvåben-not typer. Motorer, som omfatter alle disse midler, består i det væsentlige af en stator og en rotor, og mindst én af de to deles modsatte flader, sædvanligvis statorfladen, er 15 dannet med noter, som strækker sig aksialt og med ensartede mellemrum langs den cylindriske dels indre eller ydre periferi, idet hver af nævnte noter indvendig er forsynet med viklinger, som holdes på plads. I hver nots åbning er der fast anbragt en magnetisk kile for at fastholde viklingen og forøge 20 motorens effektivitet. På den måde formindskes kobber- og jerntab, og den totale effektivitet forbedres. Men fordi motorer har driftsfrekvenser fra cirka. 50 hertz op til flere hundrede kilohertz, skal de fleste kiler laves af jern eller stål, eller for at have større styrke på indsætningstids-25 punktet komprimeret jernpulver forstærket med glasfiber.

Det er også kendt, jfr. engelsk patentskrift nr. 712.802, at fremstille sådanne kiler af ferritpulver, der udstøbes med et bindemiddel, men sådanne kiler har ikke de ønskede magnetiske 30 egenskaber og giver ikke den ønskede forbedring af motorens effektivitet.

Formålet med denne opfindelse er derfor at tilvejebringe en magnetisk kile, der kan give en forbedring i en elektromotors 35 driftseffektivitet på 1-2% i forhold til de kendte kiler.

Hvis en magnetisk blød ferrit, som i sig selv er et hårdt og ft ·

, DK 159703 B

μ skørt materiale, er dannet til tynde magnetiske kiler, vil disse nemt brække, når de udsættes for sidekræfter. Det har derfor aldrig været betragtet som muligt, at de kan indsættes i statorens eller rotorens smalle noter og holdes på plads med 5 friktionskræfter fra notens omgivende væg, og faktisk har der ikke været foretaget forsøg på at gøre dette.

Til trods for dette har vi konstateret, at en særdeles tilfredsstillende kile kan laves ved at udforme en passende hol-10 der og anvende et korrekt ferritmateriale. Anvendelsen af magnetiske kiler ifølge denne opfindelse vil nedsætte tabene i l betydelig grad og forøge motorens driftseffektivitet med 1 til 2%, hvilket direkte fører til en energibesparelse. Dette vil nemt forstås ud fra den tidsperiode, som elektromotoren ofte 15 er i drift i.

Opfindelsen vil nu blive forklaret mere detaljeret med henvisning til den ledsagende tegning, der er et fragmentarisk billede af en elektrisk motor, der omfatter denne opfindelse.

20

Blandt de magnetisk bløde ferritmaterialer, som med fordel kan anvendes til opfindelsen, er ferrittyperne Mn-Zn, Mn-Zn-Fe, Ni-Cu-Zn og Ni-Fe typer. Som det vil blive forklaret senere, vil disse magnetisk bløde ferritter have lille påvirkning i 25 form af komprimeret pulver; de bør altid anvendes som sintrede legemer. Den magnetisk bløde ferrit, som anvendes til opfindelsen, kan fremstilles på den konventionelle måde.

Der henvises til tegningen, som viser, hvordan magnetiske 30 kiler anbringes i statornoterne, og tallet 1 angiver en stator og tallet 2 en rotor, idet statoren er den del, der er forsynet med kilerne i denne udførelse ifølge denne opfindelse. Statorens 1 indre periferi har et antal nøglehulformede noter 3 dannet med lige stor radial afstand. Hver not 3 modtager en 35 del af viklingen 4, og dens åbne ende over for rotoren er lukket med en i det væsentlige T-formet magnetisk kile 5, der har en størrelse, som passer til formålet. Et langt stykke magne- 3

DK 159703 B

tisk ferrit knækker nemt, hvis det udsættes for sidekræfter på tværs af dets akse. Hvis stykket indføres direkte i noten, såsom ved hjælp af en hammer eller ved at blive skubbet maskinelt, glidende parallelt med notens længde, vil det blive 5 udsat for stærke kræfter fra den omgivende væg og viklingen og kan revne på grund af spændinger og belastninger. For at undgå dette, indføres stykket i noten ved hjælp af indføringsværktøjet, som anvist i dansk patentansøgning nr. 4530/85.

10 Et par udførelser af den magnetiske kile ifølge denne opfindelse vil blive beskrevet i det følgende.

Magnetiske kiler blev udviklet og fremstillet til anvendelse med en induktionsmotor af den halvåbne type med fire poler og 15 spændingsnormer V = 200 V, strøm I = 3,8 A, 1410 omdr./min. og 750 W ved 50 Hz, idet statoren var forsynet med 360 noter. Kilerne var fremstillet i tre typer af forskellige sammem-sætninger, nemlig Mn^ yZnQ 2Fe0 lFe2®4+6 (Sintret ferritlegeme 1), NiQ 34CUq 1ZnQ 56F®2°4+6 (Sikret ferritlegeme 2), og 20 Nip gFeQ 4F®2°4+5 (Sintret ferritlegeme 3). Til sammenligningsformål blev der også fremstillet en plasticstøbning, som indeholdt 85% efter vægt sintret pulveriseret ferrit (komprimeret ferritpulver) og en glasfiberforstærket plasticstøbning, som indeholdt 70% efter vægt jernstøv (komprimeret 25 jernstøv). Kiler af hver type blev anbragt i induktionsmotorens noter, som vist på tegningen, og derefter blev motoren afprøvet for at bestemme dens forskellige egenskaber. Motoren uden sådanne magnetiske kiler blev afprøvet på samme måde. De målte værdier var effektivitet, kraftfaktor, slip, 30 totaltab, maksimal ydelse og maksimalt drejemoment af motoren under drift under de angivne betingelser. Resultaterne var som vst i nedenstående tabel.

35

, DK 159703 B

4

Induktions- Uden Med kiler af Med Med motor kile sintrede kompr. kompr.

egenskaber ferritlegemer ferrit- jern- 12 3 pulver støv 5

Effektivitet (%) 71,7 74,5 74,0 73,5 73,0 72,8

Kraft- 10 faktor (%) 71,6 72,7 72,3 72,0 76,8 71,7

Slip (%) 5,8 5,6 5,7 5,6 5,78 5,8

Totaltab 296 257 264 270 277 280 15

Maksimal ydelse* 203 197 199 200 201 203

Maksimal 20 dreje- moment 306 271 280 293 300 306 * Maksimal ydelse og drej emoment er procenter, der er baseret på henholdsvis ydelse og drejemoment under drift ved angivne 25 betingelser.

Som det fremgår af tabellen, formindsker kilerne af sintrede ferritlegemer 1,2,3 ifølge denne opfindelse motorens totaltab til niveauer, der er lavere end dem med komprimeret ferrit og 30 komprimeret jern, for ikke at tale om tabet uden anvendelse af kilerne. Endvidere tillader de fra 1% til næsten 3% forbedring af motoreffektiviteten i sammenligning med den kilefri motor og 0,5% - 1,7% i sammenligning med motorer, der anvender komprimeret ferritpulver. kiler og komprimeret jernstøv kiler.

35 Det skulle stå klart for alle med almindeligt kendskab til branchen, at disse forbedringer, som er tilvejebragt med ί.·<·ιιθ opfindelse, er af meget stor værdi set fra et energibespnr> L-

Claims (4)

1. Magnetisk kile (5) til indsættelse i hver viklingsholdende not (3) i en elektrisk motors stator (1), hvilken kile er 5 fremstillet af et sintret legeme af et magnetisk materiale, kendetegnet ved, at nævnte materiale er et magnetisk blødt ferritoxid.

2. Magnetisk kile ifølge krav 1, kendetegnet ved, 10 at nævnte ferritoxid er valgt fra gruppen, som består af ferrittyperne Mn-Zn, Mn-Zn-Fe, Ni-Cu-Zn og Ni-Fe.

3. Magnetisk kile ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at hver af nævnte kiler (5) er et stykke af en i 15 det væsentlige T-formet del, der har en øvre del tilpasset til at være holdt af åbningens kanter i noten (3) og et ben tilpasset til at være anbragt i selve åbningen.

4. Magnetisk kile ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-20 net ved, at den er indrettet til at anbringes i noter af den halvåbne type. 25