FI122303B - Rotor segment for a rotor in a permanently magnetized electric machine - Google Patents
Rotor segment for a rotor in a permanently magnetized electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- FI122303B FI122303B FI20096107A FI20096107A FI122303B FI 122303 B FI122303 B FI 122303B FI 20096107 A FI20096107 A FI 20096107A FI 20096107 A FI20096107 A FI 20096107A FI 122303 B FI122303 B FI 122303B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- segment
- electric machine
- permanently magnetized
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2786—Outer rotors
- H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/15—Sectional machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Description
Roottorisegmentti kestomagnetoidun sähkökoneen roottoria varten Keksinnön alaFIELD OF THE INVENTION Field of the Invention
Keksinnön kohteena ovat yleisesti ottaen pyörivät sähkökoneet. Tarkemmin sano-5 en keksinnön kohteena on roottorisegmentti kestomagnetoidun sähkökoneen roottoria varten ja kestomagnetoitu sähkökone.The invention relates generally to rotating electrical machines. More particularly, the invention relates to a rotor segment for a rotor of a permanent magnet electrical machine and a permanent magnet electric machine.
TaustaBackground
Suuriläpimittaiset sähkökoneet, kuten suorakäyttöiset tuuligeneraattorit, joissa il-mavälihalkaisija voi olla jopa suurempi kuin 2000 mm, käsittävät monissa tapauk-10 sissa segmentoidun staattorin ja/tai segmentoidun roottorin. Tyypillisissä tapauksissa roottorisegmentit ja/tai staattorisegmentit valmistetaan yhdessä paikassa ja kuljetetaan toiseen paikkaan, jossa sähkökone kootaan mainituista segmenteistä. Kestomagnetoidun sähkökoneen roottorisegmentti käsittää tyypillisesti tukirakenteen ja tukirakenteeseen kiinnitetyt kestomagneetit. Kestomagneetit on järjestetty 15 muodostamaan magneettinavat roottorisegmentin ilmavälipintaan. Ilmavälipinta on roottorisegmentin se pinta, joka on kestomagnetoidun sähkökoneen staattoria kohti silloin kun roottorisegmenttiä käytetään osana kestomagnetoitua sähkökonetta. Eräs haaste yllä kuvatun tapaisten roottorisegmenttien kestomagneettiroottorin kokoamisessa liittyy vierekkäisten roottorisegmenttien kiinnittämiseen yhteen. Se 20 seikka, että kiinnittäminen tapahtuu herkästi vaurioituvien kestomagneettien läheisyydessä, asettaa rajoituksia kiinnittämisessä käytetyille välineille ja menetelmille. Eräs toinen haaste liittyy roottorisegmenttien kuljetukseen, koska erityisesti pinta-asennetuilla kestomagneeteilla varustettujen rakenteiden yhteydessä voivat lähim-^ pänä roottorisegmenttien kylkiä olevat kestomagneetit olla alttiita vaurioitumiselle ^ 25 kuljetuksen aikana.Large diameter electrical machines, such as direct-driven wind generators, in which the air gap diameter can be as high as 2000 mm, in many cases comprise a segmented stator and / or a segmented rotor. Typically, rotor segments and / or stator segments are fabricated in one location and transported to another location where the electrical machine is assembled from said segments. The rotor segment of a permanent magnet electrical machine typically comprises a support structure and permanent magnets attached to the support structure. The permanent magnets are arranged to form magnetic poles on the air gap surface of the rotor segment. The air gap surface is the surface of the rotor segment facing the stator of a permanent magnet electrical machine when the rotor segment is used as part of a permanent magnet electrical machine. One of the challenges in assembling a permanent magnet rotor of the kind of rotor segments described above involves attaching adjacent rotor segments together. The fact that the attachment takes place in the vicinity of permanently damaged permanent magnets limits the means and methods used for attachment. Another challenge relates to the transport of rotor segments, because especially with structures equipped with surface mounted permanent magnets, the permanent magnets closest to the sides of the rotor segments may be susceptible to damage during transport.
g Yhteenvetog Summary
XX
£ Keksinnön ensimmäisen näkökohdan mukaisesti on saatu aikaan uusi kestomag- g netoitu sähkökone. Keksinnön mukaisessa kestomagnetoidussa sähkökoneessa S on roottorisegmentit käsittävän kestomagneettiroottorin magneettinavat sijoitettu <y> § 30 sillä tavoin, että toistensa naapureina oleviin roottorisegmentteihin kuuluvien vie-According to a first aspect of the invention, there is provided a new permanent magnet electrical machine. In the permanent magnet electrical machine S according to the invention, the magnetic terminals of the permanent magnet rotor comprising the rotor segments are placed in a <y> §30 such that the positions of each other in the adjacent rotor segments
CMCM
rekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välinen tangentiaalinen välimatka on suurempi kuin samaan roottorisegmenttiin kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välisten tangentiaalisten välimatkojen kes- 2 kiarvo. Siksi tangentiaalisia etäisyyksiä roottorisegmenttien kyljistä lähimpiin kes-tomagneetteihin voidaan suurentaa ja siten saadaan järjestetyksi enemmän tilaa järjestelyille roottorisegmenttien kiinnittämiseksi yhteen. Edelleen, erityisesti pinta-asennetuilla sähkömagneeteilla varustettujen rakenteiden yhteydessä, kuljetuksen 5 aikainen vaurioitumisalttius vähenee, koska kestomagneetit ovat kauempana kyljistä. Magneettinapojen yllä kuvattu sijoittaminen vähentää kestomagnetoidun sähkökoneen kestomagneettiroottorin ja staattorin käämien välistä magneettista kytkentää, mutta toisaalta myös hammastuksen aiheuttama vääntömomentti voi pienentyä.the tangential distance between the magnetic axes of the latching magnetic poles is greater than the mean of the tangential distances between the magnetic axes of adjacent magnetic poles of the same rotor segment. Therefore, the tangential distances from the sides of the rotor segments to the nearest center magnets can be increased, thus providing more space for the arrangements for attaching the rotor segments together. Further, especially in the case of structures with surface mounted electromagnets, the susceptibility to damage during transport is reduced because the permanent magnets are further away from the sides. The positioning of the magnetic poles described above reduces the magnetic coupling between the permanent magnet rotor and the stator windings of a permanent magnet electrical machine, but on the other hand, the torque caused by the toothing can also be reduced.
10 Keksinnön toisen näkökohdan mukaisesti on saatu aikaan uusi roottorisegmentti kestomagnetoidun sähkökoneen roottoria varten. Keksinnön mukaisen roottori-segmentin ensimmäisen ja toisen kyljen välinen keskuskulma φ on korkeintaan π radiaania eli 180 astetta, ja roottorisegmentti käsittää tukirakenteen ja tukirakenteeseen kiinnitetyt kestomagneetit. Kestomagneetit on järjestetty muodostamaan 15 magneetti navat roottorisegmentin ilmavälipintaan, joka ilmavälipinta on kohti kes tomagnetoidun sähkökoneen staattoria silloin kun roottorisegmenttiä käytetään osana kestomagnetoitua sähkökonetta. Magneettinavat on sijoitettu ilmavälipintaan siten, että: ai = φ/2ρ + B^Rag, ja 20 α2 = φ/2ρ + B2/Rag, jossa: ai on roottorisegmentin ensimmäisen kyljen ja ensimmäistä kylkeä lähimpänä olevan magneettinavan magneettisen akselin välinen keskuskulma, ™ cc2 on roottorisegmentin toisen kyljen ja toista kylkeä lähimpänä olevan magneetti- ° 25 navan magneettisen akselin välinen keskuskulma,According to another aspect of the invention, there is provided a new rotor segment for a rotor of a permanent magnet electrical machine. The center angle φ between the first and second flanks of the rotor segment of the invention is at most π radians, or 180 degrees, and the rotor segment comprises a support structure and permanent magnets attached to the support structure. The permanent magnets are arranged to form 15 magnetic poles on the air gap of the rotor segment, which air toward the stator of the centrifuged electrical machine when the rotor segment is used as part of a permanent magnet electrical machine. The magnetic poles are positioned in the air gap such that: ai = φ / 2ρ + B ^ Rag, and α α = φ / 2ρ + B2 / Rag, where: ai is the center angle between the first side of the rotor segment and the magnetic axis of the magnetic pole closest to the first side, ™ cc2 is the central angle between one side of the rotor segment and the magnetic axis of the magnetic hub closest to the other side,
LOLO
° p on roottorisegmentin magneettinapojen lukumäärä, tr° p is the number of magnetic poles of the rotor segment, tr
CLCL
^ Rag on roottorisegmentin ilmavälisäde, ja o o B-t and B2 ovat tangentiaalisia pituuksia, jotka on valittu siten, että toistensa naapu- o ^ reina olevien roottorisegmenttien kestomagneettien välille aikaansaadaan riittävä 30 tangentiaalinen välimatka käytettäessä roottorisegmenttiä osana kestomagnetoitua sähkökonetta. B-^ :n ja B2:n sopivat arvot ovat tapauskohtaisella tavalla riippuvaisia roottorisegmentin mittasuhteista ja mekaanisesta rakenteesta ja/tai staatto- 3 rin käämien geometriasta. Käytännön tapauksissa B-i:n ja B2:n alaraja on 5 mm. Termeillä B-|/Rag ja B2/Rag ilmaistaan, että kulma radiaaneina on kaaren pituus jaettuna säteellä.^ Rag is the air gap radius of the rotor segment, and? B-t and B2 are tangential lengths selected such that a sufficient tangential distance is obtained between the permanent magnets of the rotor segments adjacent to each other when using the rotor segment as part of a permanent magnetized electrical machine. Appropriate values for B 1 - and B 2 are, depending on the case, dependent on the dimensions and mechanical structure of the rotor segment and / or the geometry of the stator windings. In practical cases, the lower limit of B-i and B2 is 5 mm. The terms B1 / Rag and B2 / Rag indicate that the angle in radians is the arc length divided by the radius.
Joukko keksinnön esimerkinomaisia suoritusmuotoja on esitetty oheisissa epäit-5 senäisissä patenttivaatimuksissa.A number of exemplary embodiments of the invention are set forth in the appended claims.
Keksinnön erilaiset suoritusmuotoesimerkit sekä rakenteiden että käyttömenetel-mien osalta, yhdessä sen lisätarkoitusten ja -etujen kanssa, tulevat parhaiten ymmärretyiksi tiettyjen esimerkinomaisten suoritusmuotojen seuraavasta selityksestä lukemalla se yhdessä oheisten piirustusten kanssa.Various embodiments of the invention, both in terms of structures and methods of operation, together with further objects and advantages thereof, will be best understood from the following description of certain exemplary embodiments, read in conjunction with the accompanying drawings.
10 Verbiä ’’käsittää” käytetään tässä asiakirjassa avoimessa merkityksessä siinä mielessä, että se ei sulje pois eikä edellytä mainitsematta jätettyjen piirteiden olemassaoloa. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa mainitut erityispiirteet ovat keskenään vapaasti yhdisteltävissä, ellei toisin ole nimenomaisesti esitetty.10 The verb "" encompasses "is used in this document in the open sense in the sense that it does not exclude or require the existence of features not mentioned. The specific features mentioned in the dependent claims are freely combinable with one another unless explicitly stated otherwise.
Kuvioiden lyhyt kuvaus 15 Keksinnön suoritusmuotoesimerkkejä ja niiden etuja selvitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää poikkileikkauksen keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta kestomagnetoidusta sähkökoneesta, ja kuvio 2 esittää poikkileikkauksen keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukai-20 sesta kestomagnetoidusta sähkökoneesta.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention and their advantages will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet electrical machine according to one embodiment of the invention;
Suoritusmuotojen kuvaus ^ Kuviossa 1 on esitetty poikkileikkaus keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta i ° kestomagnetoidusta sähkökoneesta. Kuviossa 1 esitetty kestomagnetoitu sähkö- i g kone on ulkoroottorikone, jossa roottori on järjestetty ympäröimään staattoria.DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Fig. 1 is a cross-sectional view of an i ° permanent magnet electrical machine according to an embodiment of the invention. The permanent magnet electric machine shown in Figure 1 is an external rotor machine in which the rotor is arranged to surround the stator.
x 25 Staattori käsittää segmentoidun staattorisydämen, joka on koottu staattorisegmen- teistä 125, 126, 127 ja 128. Staattorin käämit ovat edullisesti, joskaan eivät välttäen mättä, järjestetyt sillä tavoin, että staattorin kukin käämivyyhti asettuu vain yhteen a> staattorisydämen segmenttiin kuuluviin staattoriuriin. Tässä tapauksessa staatto-x 25 The stator comprises a segmented stator core comprised of stator segments 125, 126, 127, and 128. The stator windings are preferably, but not necessarily, arranged such that each stator winding member of the stator resides in only one stator groove within a segment of the stator core. In this case, the static
Oo
^ risegmentit voidaan käämitä toisistaan erillään ja vain eri staattorisegmenttien kää- 30 mien päät pitää yhdistää asianmukaisella tavalla staattorisydämen kokoamisen jälkeen. Kuviossa 1 esitetyn kestomagnetoidun sähkökoneen roottori käsittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti neljä roottorisegmenttiä 101, 102, 103 ja 4 104. Roottorisegmentit 101-104 ovat keskenään samanlaisia ja siksi seuraavassa tekstissä selostetaan yksityiskohtaisemmin ainoastaan roottorisegmentti 101. Kuviossa 1 kulma cp tarkoittaa roottorisegmentin 101 ensimmäisen kyljen 107 ja root-torisegmentin 101 toisen kyljen 108 välistä keskuskulmaa. Koska mukana on neljä 5 samanlaista roottorisegmenttiä, keskuskulma cp on π/2 radiaania eli 90 astetta. On kuitenkin syytä huomioida, että riippuen sähkökoneen rakenteesta ja mittasuhteista voidaan roottori sekä myös staattori segmentoida siten, että niissä on mikä tahansa sopiva määrä segmenttejä. Tietyissä tapauksissa roottori voi käsittää esimerkiksi vain kaksi roottorisegmenttiä, jossa tapauksessa keskuskulma φ olisi π 10 radiaania eli 180 astetta, ja joissakin muissa tapauksissa roottori voi käsittää kolme segmenttiä tai enemmän kuin neljä segmenttiä.The segments can be wound separately and only the ends of the windings of the different stator segments need to be properly connected after assembly of the stator core. In accordance with one embodiment of the invention, the rotor of the permanent magnet electrical machine shown in Figure 1 comprises four rotor segments 101, 102, 103 and 4,104. The rotor segments 101-104 are similar to each other and therefore only rotor segment 101 is described in detail below. the central angle between the second side 108 of the root turret segment 101. Since there are four 5 similar rotor segments, the center angle cp is π / 2 radians, or 90 degrees. It should be noted, however, that depending on the structure and dimensions of the electrical machine, the rotor as well as the stator can be segmented with any suitable number of segments. In some cases, the rotor may comprise, for example, only two rotor segments, in which case the center angle φ would be π 10 radians, or 180 degrees, and in other cases the rotor may comprise three segments or more than four segments.
Roottorisegmentti 101 käsittää tukirakenteen 109, joka voi olla laminoitua ja/tai massiivista ferromagneettista materiaalia. Roottorisegmentti 101 käsittää tukirakenteeseen 109 kiinnitetyt kestomagneetit 110, 111, 112 ja 113. Kuviossa 1 esite-15 tyssä tapauksessa kestomagneetit on kiinnitetty tukirakenteen 109 pintaan. On kuitenkin mahdollista käyttää myös tukirakennetta, jossa on syvennykset kesto-magneetteja varten. Kestomagneetit on järjestetty muodostamaan magneettinavat roottorisegmentin ilmavälipintaan. Kestomagneetteja esittäviin kuvion osiin piirretyt nuolet osoittavat kunkin kestomagneetin magnetoinnin suunnan. Magneettinavat 20 on sijoitettu sillä tavalla, että toistensa naapureina oleviin roottorisegmentteihin kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välinen tangen-tiaalinen välimatka on suurempi kuin samaan roottorisegmenttiin kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välisten tangentiaalisten välimatkojen keskiarvo. Kuviossa 1 keskuskulma γ-ι vastaa naapuriroottorisegmenttei-25 hin 101 ja 104 kuuluvien vastaavien vierekkäisten magneettinapojen magneettis-ten akselien 114 ja 116 välistä tangentiaalista välimatkaa. Vastaavalla tavalla kes-o kuskulma γ2 vastaa naapuriroottorisegmentteihin 101 ja 102 kuuluvien vastaavien ό vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien 115 ja 120 välistä tangen- tiaalista välimatkaa. Koska roottorisegmentit 101-104 ovat keskenään samanlai-° 30 set, γι on yhtä suuri kuin γ2. Keskuskulmat β-ι, β2 ja β3 vastaavat roottorisegmenttiin £ 101 kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välisiä tan- ^ gentiaalisia välimatkoja. Magneettinapojen sijoittelu toteutetaan kestomagneettien S 110-113 asianmukaisella sijoittelulla. Käytettäessä tukirakennetta, jossa on sy- <y> § vennykset kestomagneetteja varten, voidaan magneettinapojen sijoittelu toteuttaaThe rotor segment 101 comprises a support structure 109, which may be laminated and / or massive ferromagnetic material. The rotor segment 101 comprises permanent magnets 110, 111, 112 and 113 attached to the support structure 109. In the case shown in Figure 1, the permanent magnets are attached to the surface of the support structure 109. However, it is also possible to use a support structure with recesses for permanent magnets. The permanent magnets are arranged to form magnetic poles on the air gap surface of the rotor segment. The arrows in the figure representing the permanent magnets indicate the direction of magnetization of each permanent magnet. The magnetic poles 20 are disposed such that the tangential distance between the magnetic axes of adjacent rotor segments adjacent to each other's rotor segments is greater than the tangential distance between the magnetic axes of adjacent magnetic poles belonging to the same rotor segment. In Fig. 1, the center angle γ-ι corresponds to the tangential distance between the magnetic axes 114 and 116 of the respective adjacent magnetic poles of adjacent rotor segments 101 and 104. Similarly, the focal angle γ2 corresponds to the tangential distance between the magnetic axes 115 and 120 of the respective adjacent magnetic poles ja adjacent to the rotor segments 101 and 102. Since the rotor segments 101-104 are similar to each other, γι is equal to γ2. The center angles β-ι, β2 and β3 correspond to the tangential distances between the magnetic axes of adjacent magnetic poles in the rotor segment £ 101. The placement of the magnetic poles is accomplished by proper placement of the permanent magnets S 110-113. Using a support structure with recesses for permanent magnets, magnetic pole placement can be implemented
C\JC \ J
35 myös magneettivuoilmiöille kulkuradat muodostavien ferromagneettisten kappaleiden asianmukaisella muotoilulla. Edellä kuvattu magneettinapojen sijoittelu lisää tangentiaalisia etäisyyksiä roottorisegmentin 101 kyljistä 107 ja 108 vastaaviin lä- 5 himpiin kestomagneetteihin 110 ja 113 ja muodostaa siten enemmän tilaa järjestelyille 121 ja 122 roottorisegmentin 101 kiinnittämiseksi naapuriroottorisegmenttei-hin 104 ja 102. Magneettinapojen yllä kuvattu sijoittelu vähentää kesto magnetoidun sähkökoneen kestomagnetoidun roottorin ja staattorin käämien välistä mag-5 neettista kytkentää, mutta toisaalta myös hammastuksen aiheuttama vääntömo-mentti voi pienentyä.35 also for magnetic flux phenomena by the proper design of the ferromagnetic bodies forming the paths. The above arrangement of the magnetic poles increases the tangential distances from the flanks 107 and 108 of the rotor segment 101 to the corresponding closest permanent magnets 110 and 113 and thus provides more space for the arrangements 121 and 122 for attaching the rotor segment 101 to the adjacent rotor segments 104 and mag-5 magnetic coupling between the rotor and stator windings, but on the other hand, the torque caused by the toothing may also decrease.
Edellä kuvattu kuviossa 1 esitetyn kestomagnetoidun sähkökoneen ominaisuus voidaan aikaansaada valitsemalla kuviossa 1 esitetty keskuskulma oc-i suuremmaksi kuin φ/8 = π/16 radiaania =11,25 astetta ja kuviossa 1 esitetty keskuskulma 10 a2 suuremmaksi kuin φ/8. Nimittäjä 8 tulee siitä, että roottorisegmentissä 101 on neljä magneettinapaa. Keskuskulma ai on roottorisegmentin ensimmäisen kyljen 107 ja lähimpänä ensimmäistä kylkeä olevan magneetti navan magneettisen akselin 114 välinen kulma, ja keskuskulma a2 on roottorisegmentin toisen kyljen 108 ja lähimpänä toista kylkeä olevan magneettinavan magneettisen akselin 115 välinen 15 kulma. Tämä keskuskulmien cc-ι ja a2 valinta voidaan tyypillisesti esittää seuraavi-en yhtälöiden avulla: = φ/8 + BVRag, ja (1) a2 = φ/8 + B2/Rag, joissa Rag on roottorisegmenttien ilmavälisäde, kuten kuviossa 1 on esitetty. Kuvi-20 ossa 1 esitetyn tapaisen ulkoroottorikoneen yhteydessä ilmavälisäde Rag on sen suurimman ympyrän säde, jonka roottori kykenee ympäröimään. Bi ja B2 ovat tan-gentiaalisia pituuksia, jotka on valittu siten, että toistensa naapureina olevien roottorisegmenttien kestomagneettien välille aikaansaadaan riittävä tangentiaalinen välimatka. B^n ja B2:n sopivat arvot ovat tapauskohtaisella tavalla riippuvaisia o 25 roottorisegmenttien mittasuhteista ja mekaanisesta rakenteesta ja/tai staattorin ό käämien geometriasta. Käytännön tapauksissa B-t :n ja B2:n alaraja on 5 mm.The above-described property of the permanent magnet electrical machine shown in Figure 1 can be achieved by selecting the center angle α-i shown in Figure 1 greater than φ / 8 = π / 16 radians = 11.25 degrees and the center angle 10 α2 shown in Figure 1 greater than φ / 8. The denominator 8 is due to the fact that the rotor segment 101 has four magnetic poles. The center angle α1 is the angle between the first side 107 of the rotor segment and the magnetic axis 114 of the magnetic hub closest to the first side, and the center angle α2 is the angle 15 between the second side 108 of the rotor segment and the magnetic axis 115 of the magnetic hub. This selection of center angles cc-ι and a2 can typically be represented by the following equations: = φ / 8 + BVRag, and (1) a2 = φ / 8 + B2 / Rag, where Rag is the air gap of the rotor segments as shown in Figure 1. In the case of an external rotor machine such as that shown in Fig. 20, Part 1, the air gap Rag is the radius of the largest circle that the rotor can surround. Bi and B2 are tangential lengths selected so as to provide a sufficient tangential distance between the permanent magnets of adjacent rotor segments. Suitable values for B 1 and B 2 depend, as appropriate, on the dimensions and mechanical structure of the rotor segments and / or the geometry of the stator windings. In practical cases, the lower bound of B-t and B2 is 5 mm.
i o Kuviossa 1 esitetyssä kestomagnetoidussa sähkökoneessa magneettinapojen lu- | kumäärä on neljä per roottorisegmentti. Yleisemmin ottaen tapauksessa, jossa magneettinapojen lukumäärä per roottorisegmentti on p, keskuskulmat ai ja cc2 ? 30 ovat:In the permanent magnet electrical machine shown in Figure 1, the magnetic poles are read the number is four per rotor segment. More generally, in the case where the number of magnetic poles per rotor segment is p, the center angles a1 and cc2? 30 are:
CDCD
CDCD
§ cc-ι = φ/2ρ + BVRag, ja (2) cc2 = φ/2ρ + B2/Rag.§ cc-ι = φ / 2ρ + BVRag, and (2) cc2 = φ / 2ρ + B2 / Rag.
66
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorisegmentissä on roottori-segmentin magneettinapojen magneettiset akselit jaettu roottorisegmentin sisällä tasavälein tangentiaalisessa suunnassa. Kuviossa 1 esitetyn roottorisegmentin 101 yhteydessä tämä tarkoittaisi sitä, että βι= β2 = β3 < φ/4. Se, että βι, β2 ja β3 5 ovat vähemmän kuin φ/4, on yhtälöiden (1) seuraus, βι, β2 ja β3 on kukin siis pienempi kuin summa ai + α2 = γ-t = γ2, eli koko roottorin kaikkien magneettinapojen magneettiset akselit eivät jakaudu yhdenmukaisesti.In a rotor segment according to an embodiment of the invention, the magnetic axes of the magnetic poles of the rotor segment are uniformly distributed within the rotor segment in the tangential direction. For rotor segment 101 shown in Figure 1, this would mean that βι = β2 = β3 <φ / 4. The fact that βι, β2 and β3 5 are less than φ / 4 is the consequence of equations (1), that is, βι, β2 and β3 are each less than the sum ai + α2 = γ-t = γ2, that is, the magnetic fields of all magnet poles the axes are not uniformly distributed.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorisegmentissä B1 on olennaisesti yhtä suuri kuin B2, eli keskuskulma ai on olennaisesti yhtä suuri kuin keskus-10 kulma cc2.In a rotor segment according to one embodiment of the invention, B1 is substantially equal to B2, i.e., the center angle α1 is substantially equal to the center angle 10 α2.
Kuviossa 2 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen kestomagne-toidun sähkökoneen poikkileikkaus. Kuviossa 2 esitetty kestomagnetoitu sähkökone on sisäroottorikone, jossa staattori on järjestetty ympäröimään roottoria. Staat-tori käsittää segmentoidun staattorisydämen, joka on koottu staattorisegmenteistä 15 225, 226, 227, 228, 229 ja 230. Staattorin käämit ovat edullisesti, mutta eivät vält tämättä, järjestetyt sillä tavoin, että staattorin kukin käämivyyhti sijoittuu vain yhteen staattorisydämen segmenttiin kuuluviin staattoriuriin. Tässä tapauksessa staattorisegmentit voidaan käämitä toisistaan erillisesti ja eri staattorisegmenttien käämien päät tarvitsee vain yhdistää asianmukaisella tavalla staattorisydämen ko-20 koamisen jälkeen. Kuviossa 2 esitetyn kestomagnetoidun sähkökoneen roottori käsittää kuusi roottorisegmenttiä 201, 202, 203, 204, 205 ja 206 keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti. Roottorisegmentit 201-206 on kiinnitetty toisiinsa ja akseliin 250. Kuviossa 2 kulma φ tarkoittaa roottorisegmentin 201 ensimmäisen kyljen 207 ja roottorisegmentin 201 toisen kyljen 208 välistä keskuskulmaa. Koska 25 mukana on kuusi samanlaista roottorisegmenttiä, keskuskulma φ on π/3 radiaania ς eli 60 astetta.Fig. 2 is a cross-sectional view of a permanent magnet electrical machine according to an embodiment of the invention. The permanent magnet electric machine shown in Figure 2 is an internal rotor machine in which the stator is arranged to surround the rotor. The stator comprises a segmented stator core comprised of stator segments 15,225, 226, 227, 228, 229, and 230. The stator windings are preferably, but not necessarily, arranged such that each stator winding member of the stator is housed in only one stator core segment. In this case, the stator segments can be wound separately from one another and the ends of the coils of the different stator segments need only be properly connected after the co-20 of the stator core has been experienced. The rotor of a permanent magnet electrical machine shown in Fig. 2 comprises six rotor segments 201, 202, 203, 204, 205 and 206 according to an embodiment of the invention. The rotor segments 201-206 are attached to each other and to the axis 250. In FIG. 2, the angle φ represents the central angle between the first side 207 of the rotor segment 201 and the second side 208 of the rotor segment 201. Since 25 have six similar rotor segments, the center angle φ is π / 3 radians ς, or 60 degrees.
CVCV
° Kukin roottorisegmenteistä 201-206 käsittää tukirakenteen, joka voi olla laminoi- g tua ja/tai massiivista ferromagneettista materiaalia. Edelleen kukin roottorisegmen- i teistä 201-206 käsittää pintakerrokseen 232 upotetut kestomagneetit. Siksi yksit- “ 30 täisiä kestomagneetteja ei ole esitetty kuviossa 2. Kestomagneetit on järjestetty o muodostamaan magneettinavat roottorisegmenttien ilmavälipintaan. Kuviossa 2 o» magneettinapojen lukumäärä per roottorisegmentti on p ja katkoviivat 214, 217, o ^ 218, 219, 231 ja 215 tarkoittavat roottorisegmentin 201 magneettinapojen luku määrästä p joidenkin magneettisia akseleita. Katkoviiva 216 tarkoittaa roottori-35 segmentin 206 kahdesta uloimmasta magneettinavasta toisen magneettista akselia. Magneettinavat on sijoitettu sillä tavoin, että toistensa naapureina oleviin root- 7 torisegmentteihin kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välinen tangentiaalinen välimatka on suurempi kuin samaan roottorisegmenttiin kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välisten tangen-tiaalisten välimatkojen keskiarvo. Kuviossa 2 keskuskulma γι vastaa naapurirootto-5 risegmentteihin 201 ja 206 kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen vastaavien magneettisten akselien 214 ja 216 välistä tangentiaalista välimatkaa. Keskuskul-mat βι, β2, βρ-2 ja βρ-2 vastaavat roottorisegmenttiin 201 kuuluvien vierekkäisten magneettinapojen magneettisten akselien välisiä tangentiaalisia välimatkoja. Edellä kuvattu magneettinapojen sijoittelu suurentaa tangentiaalisia etäisyyksiä rootto-10 risegmenttien kyljistä lähimpiin kestomagneetteihin ja muodostaa siten enemmän tilaa järjestelyille kunkin roottorisegmentin kiinnittämiseksi naapuriroottorisegment-teihinsä. Edellä kuvattu magneettinapojen sijoittelu vähentää kestomagnetoidun sähkökoneen kestomagnetoidun roottorin ja staattorin käämien välistä magneettista kytkentää, mutta toisaalta myös hammastuksen aiheuttama vääntömomentti voi 15 pienentyä.Each of the rotor segments 201-206 comprises a support structure which may be laminated and / or massive ferromagnetic material. Further, each of the rotor segments 201-206 comprises permanent magnets embedded in the surface layer 232. Therefore, single permanent magnets are not shown in Figure 2. The permanent magnets are arranged o to form magnetic poles on the air gap surface of the rotor segments. In Figure 2, the number of magnetic poles per rotor segment is p and the dashed lines 214, 217, 218, 219, 231, and 215 indicate the number of magnetic poles of the rotor segment 201 from the number p of some magnetic axes. The dashed line 216 represents the magnetic axis of one of the two outermost magnetic poles of the rotor 35 segment 206. The magnetic poles are positioned such that the tangential distance between the magnetic axes of adjacent magnetic poles in adjacent rotor segments is greater than the tangential distance between the magnetic axes of adjacent magnetic poles of adjacent magnetic poles in the same rotor segment. In Fig. 2, the center angle γι corresponds to the tangential distance between the respective magnetic axes 214 and 216 of adjacent magnetic poles of adjacent rotation 5 segments 201 and 206. The center angles βι, β2, βρ-2 and βρ-2 correspond to tangential distances between the magnetic axes of adjacent magnetic poles of the rotor segment 201. The arrangement of the magnetic poles described above increases the tangential distances from the sides of the rotor-10 riser segments to the nearest permanent magnets, thus providing more space for arrangements for attaching each rotor segment to its neighboring rotor segments. The above-described arrangement of the magnetic poles reduces the magnetic coupling between the permanent magnet rotor and the stator windings of a permanent magnet electrical machine, but on the other hand, the torque caused by the toothing can also be reduced.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa kestomagnetoidussa sähkökoneessa on magneettinapojen magneettiset akselit jaettu yhdenmukaisin välimatkoin kunkin roottorisegmentin sisällä ja staattorinapajako on erilainen kuin yhdenmukaisten välimatkojen pituus.In a permanent magnetized electrical machine according to one embodiment of the invention, the magnetic axes of the magnetic poles are uniformly spaced within each rotor segment and the stator pole segment is different from the uniform spacings.
20 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa kestomagnetoidussa sähkökoneessa yhdenmukaisten välimatkojen pituus eli roottorinapajako kunkin roottorisegmentin sisällä on olennaisesti: (Ps x p - n x xs)/p, jossa Ps on staattorinapajako, p on kunkin roottorisegmentin magneettinapojen lu-o 25 kumäärä, xs on staattoriurajako, ja n on kokonaisluku, joka on suurempi tai yhtä ό suuri kuin 1.In a permanent magnet electrical machine according to one embodiment of the invention, the length of the uniform distances, i.e. the rotor pole inside each rotor segment, is substantially: (Ps xp - nx xs) / p where Ps is a stator pole, p is the number of magnetic poles is an integer greater than or equal to 1.
i 0 Havainnollistamistarkoituksissa tarkastellaan seuraavaa esimerkkitapausta:i 0 For illustrative purposes, consider the following example:
CCCC
“ - magneettinapojen lukumäärä per roottorisegmentti = p o - staattorinapajako = Ps, σ> 30 - staattoriurajako = xs, o ^ - tangentiaaliset lisäetäisyydet Bi ja B2, vrt. yhtälöt (1) ja (2), roottorisegmen tin kummankin kyljen kohdalla, ovat puolet staattoriurajaosta, eli B1= B2 = xs/2, ja - ilmavälisäde on Rag.“- number of magnetic poles per rotor segment = p o - stator pole = Ps, σ> 30 - stator slot = xs, o ^ - additional tangential distances Bi and B2, cf. Equations (1) and (2), at each side of the rotor segment, are half of the stator cutoff, that is, B1 = B2 = xs / 2, and - the air gap is Rag.
88
Kuviossa 1 esitetyn tapaisen ulkoroottorikoneen yhteydessä ilmavälisäde Rag on sen suurimman ympyrän säde, jonka roottori kykenee ympäröimään, ja kuviossa 2 esitetyn tapaisen sisäroottorikoneen yhteydessä ilmavälisäde Rag on sen pienimmän ympyrän säde, joka kykenee ympäröimään roottorin.In the case of an external rotor machine as shown in Figure 1, the air gap Rag is the radius of the largest circle that the rotor is capable of encircling, and in the case of an internal rotor machine like Figure 2, the air gap Rag is the smallest circle radius capable of surrounding the rotor.
5 Edellä mainitussa esimerkkitapauksessa kuvioissa 1 ja 2 esitetyt keskuskulmat cp, ai ja a2 ovat: φ = (p x Ps)/ Rag, ja αΛ = α2 = φ/2ρ + xs/(2 χ Rap siksi: 10 φ/2ρ = Ps/(2 xRag), ja cci = α2 = (1 + Ts/Ps) χ (φ/2ρ).5 In the above example case, the central angles cp, ai and a2 shown in Figures 1 and 2 are: φ = (px Ps) / Rag, and αΛ = α2 = φ / 2ρ + xs / (2 χ Rap therefore: 10 φ / 2ρ = Ps / (2 xRag), and cci = α2 = (1 + Ts / Ps) χ (φ / 2ρ).
Jos esimerkiksi staattorinapajako Ps = 150 mm ja staattoriurajako xs = 50 mm, keskuskulmat ai = ai = 11/3 χ φ/2ρ. Jos kunkin roottorisegmentin magneettinapojen magneettiset akselit on jaettu yhdenmukaisin välimatkoin, yhdenmukaisten väli-15 matkojen pituus eli roottorinapajako Pr kunkin roottorisegmentin sisällä on: (p χ Ps - 2 χ xs/2)/p = Ps - Xs/p.For example, if the stator section Ps = 150 mm and the stator section xs = 50 mm, the center angles ai = ai = 11/3 χ φ / 2ρ. If the magnetic axes of the magnetic poles of each rotor segment are divided by uniform distances, the length of the uniform intervals, i.e. the rotor pole Pr within each rotor segment, is: (p χ Ps - 2 χ xs / 2) / p = Ps - Xs / p.
Jos esimerkiksi staattorinapajako Ps = 150 mm, staattoriurajako xs = 50 mm ja napojen lukumäärä per roottorisegmentti p = 24, roottorinapajako Pr = 147.9 mm.For example, if the stator spacing Ps = 150 mm, the stator spacing xs = 50 mm and the number of poles per rotor segment p = 24, the rotor spacing Pr = 147.9 mm.
Edellä olevassa selityksessä esitettyjä spesifisiä esimerkkejä ei pidä tulkita rajoit-20 taviksi. Siksi keksintö ei rajoitu pelkästään Edellä kuvattuihin suoritusmuotoihin, δThe specific examples set forth in the above description are not to be construed as limiting. Therefore, the invention is not limited to the embodiments described above, δ
(M(M
Ö m oUh oh
XX
cccc
CLCL
h-B-
Oo
δδ
CDCD
o oo o
(M(M
Claims (10)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20096107A FI122303B (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Rotor segment for a rotor in a permanently magnetized electric machine |
CN201080053748.8A CN102630362B (en) | 2009-10-28 | 2010-10-20 | A rotor segment for a rotor of a permanent magnet electrical machine |
KR1020127013710A KR101339516B1 (en) | 2009-10-28 | 2010-10-20 | A Rotor Segment for a Rotor of a Permanent Magnet Electrical Machine |
PCT/FI2010/050817 WO2011051555A2 (en) | 2009-10-28 | 2010-10-20 | A rotor segment for a rotor of a permanent magnet electrical machine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20096107A FI122303B (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Rotor segment for a rotor in a permanently magnetized electric machine |
FI20096107 | 2009-10-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20096107A0 FI20096107A0 (en) | 2009-10-28 |
FI20096107A FI20096107A (en) | 2011-04-29 |
FI122303B true FI122303B (en) | 2011-11-30 |
Family
ID=41263521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20096107A FI122303B (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Rotor segment for a rotor in a permanently magnetized electric machine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101339516B1 (en) |
CN (1) | CN102630362B (en) |
FI (1) | FI122303B (en) |
WO (1) | WO2011051555A2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012208547A1 (en) | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Wobben Properties Gmbh | Synchronous generator of a gearless wind turbine |
TWI699943B (en) * | 2018-06-19 | 2020-07-21 | 建準電機工業股份有限公司 | Rotor of outer rotor motor |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3995450B2 (en) * | 2000-12-20 | 2007-10-24 | ヤマハモーターエレクトロニクス株式会社 | Permanent magnet type rotating electric machine |
CN2821195Y (en) * | 2005-07-14 | 2006-09-27 | 潍坊中云机器有限公司 | Split external rotor wind power generator |
JP2007252079A (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | Synchronous motor |
CN102983699B (en) * | 2007-05-31 | 2015-12-09 | 松下知识产权经营株式会社 | Motor |
EP2063117B1 (en) * | 2007-11-26 | 2016-09-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Arrangement for a direct drive generator, direct drive generator, wind turbine and method for the assembly of a generator |
-
2009
- 2009-10-28 FI FI20096107A patent/FI122303B/en active IP Right Grant
-
2010
- 2010-10-20 WO PCT/FI2010/050817 patent/WO2011051555A2/en active Application Filing
- 2010-10-20 CN CN201080053748.8A patent/CN102630362B/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-20 KR KR1020127013710A patent/KR101339516B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101339516B1 (en) | 2014-01-10 |
WO2011051555A2 (en) | 2011-05-05 |
WO2011051555A3 (en) | 2011-11-17 |
CN102630362A (en) | 2012-08-08 |
FI20096107A0 (en) | 2009-10-28 |
KR20120088766A (en) | 2012-08-08 |
CN102630362B (en) | 2014-09-17 |
FI20096107A (en) | 2011-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5930409B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR20180011189A (en) | How to construct a permanent magnet generator | |
JP6787956B2 (en) | Active radial magnetic bearing with yoke winding | |
KR101271340B1 (en) | Winding method for stator of rotation detector, winding structure therefor, and electric motor using rotation detector | |
KR101162477B1 (en) | Power generator having multilayer coil and multilayer permanent magnet | |
US9906107B2 (en) | Magnet-free rotating electric machine | |
KR20180053317A (en) | Pole piece for magnetic gear devices and magnetic gear devices | |
JP2009201343A (en) | Permanent magnet rotating electrical machine | |
JP6535452B2 (en) | Radial magnetic bearing and manufacturing method | |
JP7185414B2 (en) | Rotor core, rotor and synchronous reluctance rotary electric machine | |
US20140217847A1 (en) | Brushless permanent magnet motor | |
JP5307849B2 (en) | Electric motor | |
US20180205276A1 (en) | Internal mount permanent magnet attachment for electric machine | |
CA2832370C (en) | Axial bearing device having increased iron filling | |
US20140197708A1 (en) | Rotating electrical machine | |
ITTO20130952A1 (en) | PERFECT ELECTRICAL MACHINE FOR THE CONNECTION TO A FLUID DYNAMIC MACHINE, AND ITS RELATED FLUID DYNAMIC MACHINE | |
FI122303B (en) | Rotor segment for a rotor in a permanently magnetized electric machine | |
KR20210076825A (en) | Axial field flow rotating machine | |
KR102452161B1 (en) | Motor | |
US20180205275A1 (en) | Surface mount permanent magnet attachment for electric machine | |
WO2019058699A1 (en) | Rotor and motor | |
JP2020014336A (en) | Rotary electric machine | |
WO2011045842A1 (en) | Permanent magnet dynamo-electric machine | |
JP2012152055A (en) | Rotary electric machine and wind power generation system | |
JP2012152092A (en) | Rotary electric machine and wind power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 122303 Country of ref document: FI |