PL237512B1 - Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5 - Google Patents

Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5 Download PDF

Info

Publication number
PL237512B1
PL237512B1 PL428430A PL42843018A PL237512B1 PL 237512 B1 PL237512 B1 PL 237512B1 PL 428430 A PL428430 A PL 428430A PL 42843018 A PL42843018 A PL 42843018A PL 237512 B1 PL237512 B1 PL 237512B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
range
rotor
permanent magnet
width
core
Prior art date
Application number
PL428430A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL428430A1 (en
Inventor
Wiesław Jażdżyński
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL428430A priority Critical patent/PL237512B1/en
Publication of PL428430A1 publication Critical patent/PL428430A1/en
Publication of PL237512B1 publication Critical patent/PL237512B1/en

Links

Description

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja obwodu elektromagnetycznego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim. (LSPMSM - line start permanent magnet synchronous motor) i danych wejściowych Un=400 V, Pn=0,75 kW, fN=50 Hz, 2p=4. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim jest konstrukcją, która łączy w sobie zalety dwóch rodzajów silników synchronicznego i indukcyjnego. W stanie ustalonym silnik pracuje jak maszyna synchroniczna, rotor obraca się z prędkością synchroniczną, w klatce nie indukuje się prąd, nie ma strat w wirniku. Przy rozruchu natomiast uwidacznia się wpływ prętów klatki, silnik pracuje wówczas jak indukcyjny, wpływ stałych magnesów jest niewielki. Obszar materiałów magnetycznych przeznaczonych na magnesy trwałe notuje ciągły rozwój i uzyskiwane są coraz lepsze materiały o lepszych właściwościach, niż stosowane obecnie.The subject of the invention is the construction of an electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting. (LSPMSM - line start permanent magnet synchronous motor) and input data Un = 400 V, Pn = 0.75 kW, fN = 50 Hz, 2p = 4. Permanent magnet synchronous motor with direct starting is a structure that combines the advantages of two kinds of synchronous and induction motors. In steady state, the motor works like a synchronous machine, the rotor rotates at synchronous speed, no current is induced in the cage, there is no loss in the rotor. At start-up, however, the influence of the cage bars is visible, then the motor works as induction, the influence of permanent magnets is small. The area of magnetic materials for permanent magnets is constantly developing and better and better materials are obtained with better properties than those used today.

Maszynę synchroniczną z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim (LSPMSM) można traktować, jako zmodyfikowany silnik indukcyjny klatkowy z magnesami trwałymi w wirniku i dlatego w literaturze fachowej konstrukcję tą nazywa się czasem maszyną asynchroniczną synchronizowaną. W stanie pracy ustalonej LSPMSM ma cechy silnika synchronicznego. Klatka w wirniku pełni rolę obwodów tłumiących oraz umożliwia dokonanie rozruchu asynchronicznego, podobnie jak w klas ycznym silniku synchronicznym. Silniki typu LSPMSM są konstrukcjami znanymi i stosowanymi w praktyce od szeregu lat. Jednak w ostatnich latach nastąpił wzrost zainteresowania konstrukcjami tego typu. Jest to spowodowane rozwojem materiałów magnetycznych trwałych i spadkiem ich ceny oraz coraz doskonalszymi technikami projektowania silników, co skutkuje poprawą własności maszyn LSPMSM, wyrażającą się zmniejszeniem wymiarów i zwiększeniem sprawności znamionowej przy tej samej mocy wyjściowej. W ostatnich latach tworzone są konstrukcje LSPMSM o coraz większych mocach.The permanent magnet synchronous machine with direct starting (LSPMSM) can be regarded as a modified squirrel-cage induction motor with permanent magnets in the rotor and therefore in the specialist literature this design is sometimes called a synchronized asynchronous machine. In steady state, the LSPMSM has the characteristics of a synchronous motor. The cage in the rotor plays the role of damping circuits and enables asynchronous starting, similar to a classic synchronous motor. LSPMSM motors are structures known and used in practice for many years. However, in recent years there has been an increase in interest in this type of construction. This is due to the development of permanent magnetic materials and the decrease in their price, as well as more and more perfect motor design techniques, which results in an improvement in the properties of LSPMSM machines, expressed in a reduction in dimensions and an increase in the rated efficiency at the same output power. In recent years, LSPMSM structures with ever greater powers have been created.

W praktyce funkcjonują różne typy silników synchronicznych z magnesami trwałymi (Permanent Magnet Synchronous Motor, w skrócie PMSM), w zależności od sposobu ułożenia magnesów w wirniku, przy czym silniki przeznaczone do rozruchu bezpośredniego (LSPMSM) wykonuje się z magnesami znajdującymi się we wnętrzu wirnika (Interior Permanent Magnet - IPM, typ Burried).In practice, there are different types of permanent magnet synchronous motors (Permanent Magnet Synchronous Motor, abbreviated PMSM), depending on the arrangement of the magnets in the rotor, while direct starting motors (LSPMSM) are made with magnets inside the rotor ( Interior Permanent Magnet - IPM, Burried type).

Podstawowe różnice konstrukcji silników IPM z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim oraz ich wielkość, wynikają głównie z ich danych wyjściowych (Un, Pn, fN, 2p). Natomiast o efektywności konstrukcji silników IPM z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim decydują głównie takie elementy konstrukcyjne jak układ i sposób rozmieszczenia magnesów w wirniku, które włożone są w odpowiednie wycięcia w blachach wirnika oraz kształt klatki. W zależności od litery, którą przypomina dana topologia magnesów, w obrębie jednej podziałki biegunowej, znane są układy z magnesami typu I, O, C, U, V lub W. Konstrukcja z magnesami typu „U” posiada lepsze właściwości eksploatacyjne niż konfiguracje innych typów.The basic differences in the construction of IPM permanent magnet motors with direct starting and their size result mainly from their output data (Un, Pn, fN, 2p). On the other hand, the effectiveness of the construction of IPM permanent magnet motors for direct starting is mainly determined by such structural elements as the arrangement and arrangement of the magnets in the rotor, which are inserted into the appropriate cutouts in the rotor sheets and the shape of the cage. Depending on the letter which a given topology of magnets resembles, within one pole scale, systems with magnets of type I, O, C, U, V or W are known. The structure with "U" type magnets has better performance characteristics than other types of configurations. .

Prace konstrukcyjne nad nowymi rozwiązaniami silników IPM z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim i konfiguracji magnesów typu U, koncentrują się nad takim układem magnesów oraz doborem parametrów silnika, aby zapewnić maksymalną sprawność znamionową, a równocześnie maksymalny moment elektromagnetyczny oraz zdolność do samorozruchu, przy minimalizacji wymiarów silnika oraz uproszczeniu rozwiązań technologicznych.Design works on new solutions of IPM permanent magnet motors with direct starting and U-type magnet configuration focus on such a magnet system and selection of motor parameters to ensure maximum rated efficiency, and at the same time maximum electromagnetic torque and the ability to self-start, while minimizing the dimensions of the motor and simplification of technological solutions.

Podstawowym kierunkiem prac konstrukcyjnych jest opracowanie właściwych wymiarów poszczególnych elementów wirnika i stojana tak, aby uzyskać optymalny rozkład pola elekromagnetycznego i możliwie najmniejsze wymiary konstrukcji (koszt silnika) przy założonych danych wejściowych silnika takich jak Un, Pn i fN, 2p oraz utrzymanie silnika w założonej klasie sprawności. Inne podejście polega np. na wyznaczeniu wymiarów konstrukcji tak, aby była maksymalna sprawność, przy spełnieniu narzuconych wymagań projektowych, fizykalnych, geometrycznych, technologicznych, ek onomicznych i innych.The basic direction of the design work is to develop the correct dimensions of the individual rotor and stator elements so as to obtain the optimal distribution of the electromagnetic field and the smallest possible dimensions of the structure (motor cost) with the assumed motor input data such as Un, Pn and fN, 2p and maintaining the motor in the assumed class efficiency. Another approach consists, for example, in determining the dimensions of the structure so that there is maximum efficiency, while meeting the imposed design, physical, geometric, technological, economic and other requirements.

Przykładem drugiego z wymienionych wyżej podejść jest chiński patent o numerze CN 103647414, którego przedmiotem jest inny typ silnika a mianowicie trójfazowy silnik asynchroniczny o mocy 5500 W. Patent polega na odpowiednim ukształtowaniu elementów blach stojana i wirnika oraz określeniu takich ich wymiarów, które w efekcie pozwoliły na zmniejszenie całkowitej ilość strat energii o 33,1% oraz na wzrost wydajność konwersji energii o ponad 2,5% co pozwoliło jak to określa patent na zbudowanie trójfazowego silnika asynchronicznego o mocy 5500 W jako silnika o ultra wysokiej wydajności i oszczędności energii.An example of the second of the above-mentioned approaches is the Chinese patent with the number CN 103647414, the subject of which is another type of motor, namely a three-phase asynchronous motor with a power of 5500 W. The patent consists in the appropriate shaping of the stator and rotor sheet elements and determining their dimensions, which in effect allowed to reduce the total amount of energy losses by 33.1% and to increase the efficiency of energy conversion by more than 2.5%, which allowed, as stated in the patent, to build a three-phase asynchronous motor with a power of 5500 W as an ultra high efficiency and energy saving motor.

W stanie techniki w literaturze patentowej znane są rozwiązania konstrukcyjne silnika LSPMSM typu IPM o konfiguracji magnesów typu „U”.In the prior art, the patent literature discloses the design solutions of an IPM type LSPMSM motor with a configuration of "U" type magnets.

PL 237 512 B1PL 237 512 B1

Znany jest z tajwańskiego wzoru użytkowego o numerze TWM 323161 układ magnesów trwałych w konfiguracji U składający się z 12 magnesów płaskich łączonych po trzy w ten sposób, że cztery magnesy tworzą obrys kwadratu wokół wału, na którym umieszczony jest wirnik. Boki kwadratu nie stykają się, natomiast z każdym z końców wszystkich czterech magnesów, stanowiących otoczenie wału, połączone są magnesy skierowane promieniowo w stronę prętów klatki, która umieszczona jest w żłobkach półzamkniętych na obwodzie wirnika. Magnesy tworzą 4 sekcje, z których każda składa się z jednego magnesu stycznego oraz dwóch magnesów promieniowych połączonych z magnesem stycznym pod kątem rozwartym. Pomiędzy każdą sekcją jest prześwit pomiędzy dwoma równoległymi magnesami promieniowymi a przez prześwity przeprowadzone są dwie prostopadłe średnice wirnika. Rozwiązanie polegające na umieszczeniu magnesów w opisany sposób powoduje, że nie można w tej konfiguracji wykorzystać całej podziałki biegunowej τρ, gdzie τρ = ds/(2p), w celu uzyskania maksymalnego strumienia magnetycznego a z tego powodu proponowana w przedmiotowym rozwiązaniu konfiguracja magnesów nie zapewnia osiągnięcia maksymalnego efektu wykorzystania potencjalnych możliwości silnika IPM z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim i konfiguracji magnesów typu U.A system of permanent magnets in the U configuration is known from the Taiwanese utility model No. TWM 323161, consisting of 12 flat magnets joined in three in such a way that four magnets form a square around the shaft on which the rotor is placed. The sides of the square do not touch, while at each end of all four magnets surrounding the shaft, magnets are connected radially towards the bars of the cage, which are placed in semi-closed slots on the circumference of the rotor. The magnets form 4 sections, each of which consists of one tangential magnet and two radial magnets connected to the tangential magnet at an obtuse angle. There is a clearance between each section between the two parallel radial magnets and two perpendicular rotor diameters through the clearances. The solution consisting in placing the magnets in the described manner causes that in this configuration it is not possible to use the entire polar pitch τρ, where τρ = ds / (2p), in order to obtain the maximum magnetic flux, and for this reason the proposed configuration of the magnets does not ensure the achievement of the maximum the effect of using the potential capabilities of the permanent magnet IPM motor with direct starting and U-type magnet configuration.

Z chińskiego wzoru użytkowego, o numerze CN 203896071, znany jest układ magnesów trwałych typu U w generatorze synchronicznym. W wirniku generatora nie ma klatki (nie jest to, więc konstrukcja LSPMSM), co ma wpływ na układ magnesów trwałych. W przedmiotowym wzorze, każdy magnes promieniowy posiada dwa mostki oddzielające je od magnesów stycznych, przy czym jeden z dwóch mostków posiada przerwę, która ma służyć ograniczeniu strumienia rozproszenia. Oznacza to, że cały moment elektromagnetyczny między wałem i elementami wirnika jest przenoszony przez drugi, nieprzerwany mostek. Względy wytrzymałościowe wymuszają zwiększenie przekroju tego mostka, co w efekcie zwiększa strumień rozproszenia, a także powoduje pogorszenie względów wytrzymałościowych.A U-type permanent magnet system in a synchronous generator is known from the Chinese utility model, CN 203896071. There is no cage in the generator rotor (it is therefore not LSPMSM design), which affects the permanent magnet arrangement. In the present pattern, each radial magnet has two bridges separating it from the tangential magnets, one of the two bridges having a gap to limit the scatter flux. This means that all of the electromagnetic moment between the shaft and the rotor elements is transmitted through the second, uninterrupted bridge. Strength considerations force the cross-section of this bridge to be increased, which in turn increases the dispersion flux, and also worsens the strength considerations.

Problemem wynalazczym jest opracowanie nowej konstrukcji silnika LSPMSM typu IPM o nowej konfiguracji magnesów typu „U” i o nowym usytuowaniu wzajemnym elementów wirnika i stojana oraz o właściwych ich wymiarach, w celu uzyskaniu maksymalnej sprawności i efektywności rozwiązania oraz zmniejszenia jego wymiarów i kosztów wytwarzania.The inventive problem is to develop a new structure of the IPM type LSPMSM motor with a new configuration of "U" type magnets and with a new mutual arrangement of the rotor and stator elements and with their appropriate dimensions, in order to obtain the maximum efficiency and effectiveness of the solution and to reduce its dimensions and manufacturing costs.

Celem rozwiązania jest konstrukcja silnika LSPMSM o konfiguracji magnesów typu „U”, o nowej geometrii blach wirnika i nowego układu magnesów oraz typu klatki rozruchowej, mającej na celu minimalizacji strumienia rozproszenia magnesów trwałych i uzyskaniu maksymalnej sprawności, przy zachowaniu narzuconych wymogów wytrzymałościowych, przeciążalności oraz zdolności do samorozruchu przy obciążeniu silnika.The aim of the solution is the construction of the LSPMSM motor with a configuration of "U" type magnets, with a new geometry of the rotor plates and a new magnet system and a starting cage type, aimed at minimizing the dispersion flux of permanent magnets and obtaining maximum efficiency, while maintaining the imposed strength, overload and capacity requirements. for self-starting under engine load.

Cel ten został zrealizowany w przedmiotowym wynalazku, w którym obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim, posiadający rdzeń stojana złożony z jednakowo wykrojonych blach prądnicowych o kształcie pierścienia z wycięciami technologicznymi, z równomiernie rozłożonymi na obwodzie rdzenia półzamkniętymi żłobkami, w których jest umieszczone uzwojenie stojana, oraz rdzeń wirnika złożony z jednakowo wykrojonych blach prądnicowych, z zamkniętymi otworami okrągłych żłobków, w których umieszczona jest klatka wirnika i z wykrojonymi otworami, w których zamocowane są magnesy trwałe o konfiguracji U, jest zbudowany w ten sposób, że w blachach prądnicowych rdzenia wirnika, znajdują się cztery wycięcia styczne, stanowiące gniazda stycznych magnesów trwałych oraz cztery wycięcia promieniowe, stanowiące gniazda promieniowych magnesów trwałych. Najmniejsza odległość (hmi) krawędzi wycięć stycznych od wału, na którym zamocowany jest wirnik, jest większa niż 1,65 mm i mniejsza niż 1,75 mm a korzystnie wynosi 1,7 mm. Układ U dla 4-ch biegunów silnika tworzą 4 jednakowe magnesy trwałe umieszczone w czterech wycięciach stycznych wirnika i spolaryzowane prostopadle do osi wzdłużnej wycięcia, oraz 4 jednakowe magnesy trwałe umieszczone w wycięciach promieniowych i spolaryzowane w kierunku prostopadłym do ich osi wzdłużnej. W blachach prądnicowych znajduje się 20 jednakowych i równomiernie rozłożonych na obwodzie blachy prądnicowej wirnika zamkniętych okrągłych żłobków, w których po złożeniu blach i uformowaniu rdzenia umieszczone jest, odlane z aluminium uzwojenie klatkowe wirnika. Mostek, stanowiący odległość pomiędzy krawędzią otworu okrągłego żłobka zamkniętego a krawędzią blachy wirnika oraz mostek stanowiący odległość pomiędzy krawędzią otworu żłobka zamkniętego a krawędzią otworu dla magnesów promieniowych są identyczne (hri) = (hr2) i są większe niż 0,40 mm oraz mniejsza niż 0,45 mm a korzystnie wynoszą 0,40 mm. Natomiast mostki stanowiące odległość pomiędzy otworami dla magnesów stycznych i promieniowych mają szerokość (hm2), która mieści się w przedziale [0,50-0,55] mm i korzystnie wynosi 0,5 mm. Otwory dla magnesów promieniowych mają zarys strzałek i zakończone są grotem, w kształcie prostokątnego trójkąta równoramiennego skierowanego wierzchołkiem, zawierającym kąt prosty, w stronę środka okręgu opisanego na blasze prądnicowejThis objective has been achieved in the present invention, in which the electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting, having a stator core composed of uniformly cut ring-shaped generator sheets with technological cuts, with semi-closed grooves evenly distributed around the circumference of the core, in which it is placed. the stator winding and the rotor core composed of uniformly cut generator sheets, with closed openings of circular grooves in which the rotor cage is placed and with punched holes in which permanent magnets of the U configuration are mounted, is built in such a way that in the generator sheets of the core of the rotor, there are four tangential notches constituting the sockets of tangential permanent magnets and four radial notches constituting the sockets of radial permanent magnets. The smallest distance (hmi) of the edges of the tangential notches from the shaft on which the impeller is mounted is greater than 1.65 mm and less than 1.75 mm and is preferably 1.7 mm. The U system for the 4 poles of the motor consists of 4 identical permanent magnets placed in the four tangential notches of the rotor and polarized perpendicular to the longitudinal axis of the cut, and 4 identical permanent magnets placed in the radial notches and polarized in the direction perpendicular to their longitudinal axis. The generator plates contain 20 uniform and evenly distributed around the circumference of the generator plate of the rotor, closed circular grooves, in which, after the sheets are folded and the core is formed, the rotor cage winding cast from aluminum is placed. The bridge, being the distance between the edge of the closed circular groove hole and the edge of the rotor plate, and the bridge being the distance between the edge of the closed groove hole and the edge of the hole for radial magnets, are identical (hri) = (hr2) and are greater than 0.40 mm and less than 0 , 45 mm and are preferably 0.40 mm. On the other hand, the bridges constituting the distance between the holes for the tangential and radial magnets have a width (hm2) which is in the range [0.50-0.55] mm and is preferably 0.5 mm. The holes for radial magnets have the outline of arrows and end with an arrowhead, in the shape of a rectangular isosceles triangle with its apex, containing a right angle, towards the center of the circle described on the generator plate.

PL 237 512 B1 wirnika. Szerokość otworów w części stanowiącej ramiona magnesów promieniowych jest równa szerokości otworów dla stycznych magnesów trwałych a grubość magnesów jest o 0,2 mm mniejsza od szerokości otworów, ze względu na potrzebę uzyskania luzu montażowego.Rotor. The width of the holes in the arm portion of the radial magnets is equal to the width of the holes for the tangential permanent magnets and the thickness of the magnets is 0.2 mm smaller than the width of the holes due to the need for mounting clearance.

Wycięcia styczne, stanowiące gniazda stycznych magnesów trwałych, mają długość (lmi) w przedziale [28,3-28,5] mm a korzystnie 28,4 mm oraz szerokości (bmi) w przedziale [2,15-2,25] mm a korzystnie 2,2. Wycięcia promieniowe, stanowiących gniazda promieniowych magnesów trwałych, mają długości (lm2) w przedziale [5,6-5,8] mm a korzystnie 5,8 mm, oraz szerokości w części ramion (bm2) równą szerokości otworów dla stycznych magnesów trwałych. W wycięciach stycznych i promieniowych blach montuje się magnesy trwałe wykonane z materiału magnetycznego Nd-Fe-B. Na obwodzie wirnika w 20-tu zamkniętych żłobkach wirnika są umieszczone okrągłe pręty uzwojenia klatkowego odlanego z aluminium o średnicy pręta (br2) w przedziale [6,2-6,3] mm a korzystnie 6,2 mm. Po obu stronach rdzenia wirnika pręty klatki są zwarte jednakowymi pierścieniami zwierającymi. Wysokość przekroju pierścienia mieści się w przedziale [8,1-8,3] mm i wynosi korzystnie 8,2 mm zaś szerokości przekroju mieści się w przedziale [7,9-8,1] mm i wynosi korzystnie 8,0 mm, przy warunku, że średnica zewnętrzna (dr) wirnika jest równa średnicy zewnętrznej pierścienia klatki (dpr). Blachy ograniczające rdzeń wirnika, znajdujące się na początku i na końcu stosu blach prądnicowych, z których składa się wirnik, posiadają wykrój analogiczny jak pozostałe blachy wirnika, przy czym długość (Ims) wcięć promieniowych jest mniejsza niż w pozostałych blachach i ma wymiar, który mieści się w przedziale [2,7-2,9] mm a korzystnie wynosi 2,8 mm. Rdzeń wirnika ma długość [80,0-100,0] mm i jest złożony z jednakowo wyciętych blach prądnicowych o średnicy zewnętrznej (dr) w przedziale [69,9-70,1] mm a korzystnie 70,0 mm, oraz o średnicy wewnętrznej (dri) w przedziale wartości [26,0-26,1] mm a korzystnie wynosi 26,0 mm, co odpowiada średnicy wału silnika, na którym zamocowany jest wirnik.Tangential cuts, constituting sockets of tangential permanent magnets, have a length (1 m i) in the range [28.3-28.5] mm and preferably 28.4 mm and a width (bmi) in the range [2.15-2.25] mm and preferably 2.2. The radial slots of radial permanent magnet sockets have a length (1m2) in the range [5.6-5.8] mm and preferably 5.8 mm, and a width in the limb part (bm2) equal to the width of the holes for the tangential permanent magnets. Permanent magnets made of the Nd-Fe-B magnetic material are mounted in the tangential and radial cutouts of the sheets. On the rotor circumference, in 20 closed rotor slots, there are placed round bars of a cage winding cast from aluminum with a bar diameter (br2) in the range [6.2-6.3] mm and preferably 6.2 mm. On both sides of the rotor core, the cage bars are tightened with identical shorting rings. The cross-sectional height of the ring is in the range of [8.1-8.3] mm and is preferably 8.2 mm, and the cross-section width is in the range of [7.9-8.1] mm and is preferably 8.0 mm, with the condition that the outer diameter (dr) of the rotor is equal to the outer diameter of the cage ring (dpr). The plates limiting the rotor core, located at the beginning and at the end of the stack of generator plates that make up the rotor, have a cut similar to the other plates of the rotor, but the length (I m s) of the radial cuts is smaller than in the other plates and has the following dimensions: which is in the range of [2.7-2.9] mm and is preferably 2.8 mm. The rotor core has a length of [80.0-100.0] mm and is composed of uniformly cut generator plates with an outer diameter (dr) in the range [69.9-70.1] mm and preferably 70.0 mm, and with a diameter The inner diameter (dri) is within the range of [26.0-26.1] mm, and is preferably 26.0 mm, which corresponds to the diameter of the motor shaft on which the rotor is mounted.

Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według wynalazku posiada rdzeń stojana, o długości [80,0-100,0] mm, złożony z jednakowo wykrojonych blach prądnicowych o średnicy zewnętrznej (dse) w przedziale [119,8-120,0] mm a korzystnie 120 mm oraz o średnicy wewnętrznej (ds) w przedziale [70,4-70,6] mm a korzystnie 70,5 mm. W blachach rdzenia stojana znajdują się 24 jednakowe i równomiernie rozłożone na obwodzie blachy rdzenia półzamknięte żłobki, w których, po uformowaniu rdzenia umieszczone jest uzwojenie stojana. Wymiary półzamkniętego żłobka stojana wynoszą > szerokość zęba stojana (bds) - w przedziale [3,75-3,85] mm, korzystnie 3,8 mm, > szerokość podstawy żłobka (b3s) - w przedziale [9,15-9,25] mm, korzystnie 9,2 mm, > szerokość przyszczelinowej części żłobka (b2s) - w przedziale [5,6-5,8] mm, korzystnie 5,7 mm, > szerokość otwarcia żłobka (bis) - w przedziale [2,3-2,4] mm, korzystnie 2,3 mm, > wysokości strefy domknięcia żłobka (his) - w przedziale [0,45-0,55] mm, korzystnie 0,5 mm, oraz (h2s) - w przedziale [0,35-0,45] mm, korzystnie 0,4 mm, > wysokość aktywnej części żłobka (h23s) - w przedziale [13,75-13,85] mm, korzystnieThe electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting according to the invention has a stator core with a length of [80.0-100.0] mm, composed of uniformly cut generator sheets with an outer diameter (d se ) in the range [119.8-120 .0] mm and preferably 120 mm and with an inside diameter (ds) in the range [70.4-70.6] mm and preferably 70.5 mm. In the stator core sheets there are 24 identical and evenly distributed around the perimeter of the core sheet, semi-closed slots in which, after forming the core, the stator winding is placed. The dimensions of the semi-closed stator slot are> stator tooth width (bds) - in the range [3.75-3.85] mm, preferably 3.8 mm,> slot base width (b3s) - in the range [9.15-9.25 ] mm, preferably 9.2 mm,> slot width (b2s) - in the range [5.6-5.8] mm, preferably 5.7 mm,> slot opening width (bis) - in the range [2, 3-2.4] mm, preferably 2.3 mm,> the height of the slot closing zone (his) - in the range [0.45-0.55] mm, preferably 0.5 mm, and (h2s) - in the range [ 0.35-0.45] mm, preferably 0.4 mm,> height of the active part of the cradle (h23s) - in the range [13.75-13.85] mm, preferably

13,8 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R1.0) - w przedziale [0,9-1,1] mm, korzystnie ,0 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R0.2) - w przedziale [0,15-0,25] mm, korzystnie 0,2 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R0.5) - w przedziale [0,45-0,55] mm, korzystnie 0,5 mm.13.8 mm,> technological rounding radius (R1.0) - in the range [0.9-1.1] mm, preferably, 0 mm,> technological rounding radius (R0.2) - in the range [0.15- 0.25] mm, preferably 0.2 mm,> technological rounding radius (R0.5) - in the range [0.45-0.55] mm, preferably 0.5 mm.

Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według wynalazku charakteryzuje się również tym że podwójna szerokość szczeliny powietrznej pomiędzy wirnikiem a stojanem równa (ds- dr) ma wymiar w przedziale [0,45-0,55] mm a korzystnie wynosi on 0,5 mm.The electromagnetic circuit of a permanent magnet direct starting synchronous motor according to the invention is also characterized in that a double width of the air gap between the rotor and the stator (ds-dr) has a dimension in the range [0.45-0.55] mm and is preferably 0 .5 mm.

Silnik o obwodzie elektromagnetycznym według wynalazku, posiadającym konstrukcję i wymiary przedstawione powyżej w istocie wynalazku, pozwala uzyskać sprawność znamionową ponad 88,5%, co kwalifikuje go do projektowanej klasy sprawności IE 5 w normie IEC 60034-30-1. Ograniczenie strumienia rozproszenia zmniejsza objętość i koszt potrzebnych magnesów. Przeciążalność powyżej 2,0, przy napięciu znamionowym, pozwala na pracę z obciążeniem znamionowym również przy obniżonym napięciu, przy którym silnik ma sprawność ok. 89% i współczynnik mocy ponad 93%. W silniku według wynalazku uzyskano wyraźne zmniejszenie strat w stosunku np. do silników indukcyjnych o tych samych danych wejściowych silnika Un, Pn, fN, 2p o najwyższej klasie sprawności IE 3 dostępnej na rynku,The motor with the electromagnetic circuit according to the invention, having the structure and dimensions presented above in the essence of the invention, allows to obtain the rated efficiency of over 88.5%, which qualifies it to the designed efficiency class IE 5 in the IEC 60034-30-1 standard. Limiting the leakage flux reduces the volume and cost of the magnets needed. The overload capacity exceeding 2.0, at rated voltage, enables operation with the rated load also at reduced voltage, at which the motor has an efficiency of approx. 89% and a power factor of over 93%. In the engine according to the invention, a clear reduction of losses was achieved in relation to, for example, induction motors with the same input data of the motor Un, Pn, fN, 2p with the highest efficiency class IE 3 available on the market,

PL 237 512 B1 wynoszące ok. 6% mocy znamionowej, czyli ok. 45 W. W efekcie, ze względu na możliwość powszechnego zastosowania silnika według wynalazku, należy oczekiwać istotnego zmniejszenia zapotrzebowania na energię elektryczną, przez urządzenia wykorzystujące napęd elektryczny, co w efekcie przyczyni się do ograniczenia zanieczyszczenia środowiska i redukcji emisji CO2. Silniki LSPMSM są droższe od indukcyjnych ze względu na obecność magnesów trwałych, jednak czas zwrotu dodatkowych nakładów jest znacznie krótszy od okresu użytkowania silnika, co zapewnia użytkownikowi wymierne korzyści ekonomiczne. Dodatkową korzyścią jest osiągnięcie celu wynalazku przy ciężarze silnika o ponad 10% mniejszym od silnika indukcyjnego klasy sprawności IE 3 o tym samym wzniosie wału oraz tych samych danych wejściowych Un, Pn, fN, 2p. Okrągłe żłobki wirnika silnika wg wynalazku minimalizują indukcyjność rozproszenia przy tej samej rezystancji uzwojenia wirnika, a to zwiększyło pewność osiągnięcia stanu synchronizmu w czasie rozruchu.6% of the rated power, i.e. about 45 W. As a result, due to the possibility of widespread use of the engine according to the invention, a significant reduction in the demand for electricity by devices using electric drive should be expected, which in turn will contribute to to reduce environmental pollution and reduce CO2 emissions. LSPMSM motors are more expensive than induction motors due to the presence of permanent magnets, but the payback time is much shorter than the service life of the motor, which provides the user with measurable economic benefits. An additional advantage is that the object of the invention is achieved with a motor weight more than 10% lower than an IE 3 efficiency class induction motor with the same shaft height and the same input data Un, Pn, fN, 2p. The circular slots of the motor rotor according to the invention minimize the leakage inductance at the same rotor winding resistance, and this increased the certainty of achieving the state of synchronism during start-up.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematyczny widok przekroju obwodu elektromagnetycznego silnika LSPMSM, Fig. 2 widok wykroju blachy stojana, Fig. 3 - widok strefy zębowej stojana, Fig. 4 - widok wykroju blachy wirnika, Fig. 5 - widok strefy zębowej wirnika oraz węzła magnesów trwałych, oraz Fig. 6 - widok wykroju blach wirnika ograniczających rdzeń wirnika.The subject of the invention is presented in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic view of a cross section of the electromagnetic circuit of an LSPMSM motor, Fig. 2 a view of a stator sheet cutout, Fig. 3 - a view of the stator tooth zone, Fig. 4 - a view of a rotor sheet cutout, Fig. 5 - view of the toothed zone of the rotor and the node of the permanent magnets, and Fig. 6 - view of the blank of the rotor plates delimiting the rotor core.

Wykonany, w przykładzie realizacji, obwód elektromagnetyczny silnika LSPMSM jest przeznaczony dla silnika o danych: Un=400 V, Pn=0,75 kW, fN=50 Hz, 2p=4. Składa się on z rdzenia wirnika (3) o długości 80,0 mm, który jest złożony ze 158 jednakowo wyciętych blach prądnicowych M 470 - 50 A o grubości 0,5 mm o średnicy zewnętrznej (dr) równej 70,0 mm, oraz o średnicy wewnętrznej (dri) równej 26,0 mm, odpowiadającej średnicy wału (7) silnika. Wokół wału (7) znajdują się 4 wycięcia styczne (5) na magnesy trwałe o długości (lmi) równej 28,4 mm, oraz szerokości (bm) równej 2,2 mm. Odległość (hmj) wycięć stycznych (5) od wału (7) wynosi 1,7 mm. Wycięcia styczne (5) tworzą figurę o obrysie kwadratu wokół wału (7). Na 2 liniach przechodzących przez leżące naprzeciw naroża kwadratu i krzyżujących się pod kątem prostym w środku wirnika umieszczone są 4 wycięcia promieniowe (6) na magnesy trwałe o długości (lm2) wynoszącej 5,8 mm, oraz szerokości (bm2) równej 2,2 mm, wypełniając odległość od naroży figury tworzonej przez magnesy styczne (5) a jednym z jednakowych zamkniętych okrągłych żłobków (4), których 20 rozłożonych jest równomiernie na obwodzie rdzenia (3).The electromagnetic circuit of the LSPMSM motor made in the example embodiment is designed for the motor with the following data: Un = 400 V, Pn = 0.75 kW, fN = 50 Hz, 2p = 4. It consists of a rotor core (3) 80.0 mm long, which is composed of 158 uniformly cut M 470 - 50 A generator plates, 0.5 mm thick with an outer diameter (dr) equal to 70.0 mm, and an inside diameter (dri) of 26.0 mm corresponding to the diameter of the motor shaft (7). There are 4 tangential notches (5) for permanent magnets around the shaft (7), 28.4 mm long (1 m i) and 2.2 mm wide (b m). The distance (h mj ) of the tangential notches (5) from the shaft (7) is 1.7 mm. Tangent cuts (5) form a square shape around the shaft (7). On 2 lines crossing the opposite corners of the square and crossing at right angles in the center of the rotor, there are 4 radial notches (6) for permanent magnets with a length (l m2 ) of 5.8 mm and a width (bm2) of 2.2 mm, filling the distance from the corners of the figure formed by tangential magnets (5) and with one of the same closed circular slots (4), which are evenly distributed around the circumference of the core (3).

W 20 zamkniętych okrągłych żłobkach (4), po złożeniu blach i uformowaniu rdzenia, jest odlane z aluminium uzwojenie klatkowe wirnika, o średnicy pręta br2 równej średnicy żłobka o wartości 6,2 mm. Rozmieszczenia elementów obwodu elektromagnetycznego wirnika spełnia nadrzędny warunek wzajemnej odległości, określanej wymiarami mostków; dla mostka stanowiącego minimalną odległość krawędzi żłobka (4) od krawędzi blachy wirnika, którego szerokość jest oznaczona (hri), wynosi 0,4 mm, dla mostka stanowiącego minimalną odległość krawędzi żłobka (4) od krawędzi magnesu promieniowego (6), którego szerokość jest oznaczona (hr2) - wynosi 0,4 mm, i jest równa (hri) a dla mostków, stanowiących odległość krawędzi grota magnesu promieniowego (6), których szerokość jest oznaczonych (hm2) - wynosi 0,5 mm. Podwójna szerokość szczeliny powietrznej równa różnicy (ds- dr) średnicy wirnika (3) oraz wewnętrznej średnicy stojana (1) wynosi 0,5 mm.In 20 closed round slots (4), after folding the sheets and forming the core, a squirrel cage rotor winding is cast from aluminum, with a bar diameter br2 equal to the slot diameter of 6.2 mm. The arrangement of the elements of the rotor's electromagnetic circuit meets the primary condition of mutual distance, determined by the dimensions of the bridges; for the bridge being the minimum distance of the groove edge (4) from the edge of the rotor plate, the width of which is marked (hri), it is 0.4 mm, for the bridge being the minimum distance of the groove edge (4) from the edge of the radial magnet (6), the width of which is marked (hr2) - is 0.4 mm, and is equal to (hri), and for the bridges being the distance of the edge of the radial magnet tip (6), the width of which is marked (hm2) - is 0.5 mm. Double the width of the air gap is equal to the difference (ds-dr) of the rotor diameter (3) and the inside diameter of the stator (1), 0.5 mm.

Rdzeń wirnika (3) posiada dodatkowo pierwszą i ostatnią blachę, o wycięciach identycznych jak w pozostałych blachach rdzenia, za wyjątkiem długości wycięć promieniowych, które są w blachach zamykających rdzeń wirnika (3) krótsze niż w pozostałych blachach i wynoszą 2,8 mm.The rotor core (3) additionally has the first and the last plate, with cutouts identical to those in the other sheets of the core, except for the length of the radial cuts, which are shorter in the sheets closing the rotor core (3) than in the remaining sheets and amount to 2.8 mm.

Drugim elementem obwodu magnetycznego silnika LSPMSM, przeznaczonym dla silnika o danych: Un=400 V, Pn=0,75 kW, fN=50 Hz, 2p=4, jest rdzeń stojana (1) o takiej samej długości jak rdzeń wirnika 80,0 mm, który jest złożony ze 160 jednakowo wyciętych blach prądnicowych M 470-50 A o grubości 0,5 mm, o średnicy zewnętrznej (dse) równej 120 mm, z wycięciami technologicznymi o głębokości 1,5 mm: (9) i (10) - do trwałego umocowania rdzenia w, nieujawnionej na rysunku, obudowie oraz (8) - pozycjonującego rdzeń względem obudowy.The second element of the magnetic circuit of the LSPMSM motor, designed for the motor with the following data: Un = 400 V, Pn = 0.75 kW, fN = 50 Hz, 2p = 4, is the stator core (1) with the same length as the rotor core 80.0 mm, which is composed of 160 uniformly cut M 470-50 A generator sheets, 0.5 mm thick, with an external diameter (d se ) equal to 120 mm, with technological cutouts 1.5 mm deep: (9) and (10 ) - for permanent fastening of the core in the housing, not shown in the drawing, and (8) - for positioning the core in relation to the housing.

Stojan (1) ma średnicę wewnętrzną (ds) równa 70,5 mm i posiada 24 jednakowe i równomiernie rozłożone na obwodzie wewnętrznym rdzenia (1) półzamknięte żłobki (2), w których po złożeniu blach i uformowaniu rdzenia jest umieszczone uzwojenie stojana. Poszczególne elementy żłobka stojana mają wymiary:The stator (1) has an internal diameter (ds) equal to 70.5 mm and has 24 identical and evenly distributed on the internal circumference of the core (1) semi-closed slots (2), in which the stator winding is placed after folding the sheets and forming the core. The individual elements of the stator slot have the following dimensions:

> szerokość zęba stojana (bds) wynosi 3,8 mm, > szerokość podstawy żłobka (b^s) wynosi 9,2 mm, > szerokość przyszczelinowej części żłobka (b2s) wynosi 7 mm, > szerokość otwarcia żłobka (bis) wynosi 2,3 mm, > wysokości strefy domknięcia żłobka (his) wynosi 0,5 mm, oraz (his) wynosi 0,4 mm,> the width of the stator tooth (bds) is 3.8 mm,> the width of the slot base (b ^ s) is 9.2 mm,> the width of the slot part of the slot (b2s) is 7 mm,> the slot opening width (bis) is 2, 3 mm,> the height of the slot closing zone (his) is 0.5 mm, and (his) is 0.4 mm,

PL 237 512 B1 > wysokość aktywnej części żłobka (h23s) wynosi 13,8 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R1.0) wynosi 1,0 mm, (R0.2) - wynosi 0,2 mm, oraz (R0.5) wynosi 0,5 mm.> The height of the active part of the slot (h23s) is 13.8 mm,> the radius of technological roundings (R1.0) is 1.0 mm, (R0.2) - is 0.2 mm, and (R0.5 ) is 0.5 mm.

W półzamkniętych żłobkach stojanych (2) jest umieszczone 3-fazowe uzwojenie (jednowarstwowe, wzornikowe i średnicowe) o danych: Ż = 24, 2p = 4, y = 6, q = 2, i własnościach:In the semi-closed stator slots (2) there is a 3-phase winding (single-layer, pattern and diameter) with the following data: Ż = 24, 2p = 4, y = 6, q = 2, and properties:

> napięcie znamionowe - Un = 400 [V] dla uzwojeń fazowych stojana połączonych w gwiazdę > częstotliwość - fN = 50 [Hz] > liczba biegów silnika - 1 > liczba żłobków stojana - Qs = 24 > liczba biegunów - 2p = 4 > przewód nawojowy emaliowany miedziany DNE 155 > średnica znamionowa żyły przewodu gołego - del = [0,500-0,600] [mm] > ilość zwojów szeregowych na fazę - Zs - [400-500]> rated voltage - Un = 400 [V] for star-connected stator phase windings> frequency - fN = 50 [Hz]> number of motor runs - 1> number of stator slots - Qs = 24> number of poles - 2p = 4> winding wire enameled copper DNE 155> nominal diameter of the bare conductor - del = [0.500-0.600] [mm]> number of series turns per phase - Zs - [400-500]

W 20-tu żłobkach (4) wirnika (2) są umieszczone pręty uzwojenia klatkowego odlanego z aluminium z jednakowymi pierścieniami zwierającymi po obu stronach rdzenia wirnika, o wysokości przekroju pierścienia wynoszącym 8,2 mm oraz szerokości przekroju wynoszącej 8,0 mm, przy warunku, że średnica zewnętrzna (dr) wirnika (3) jest równa średnicy zewnętrznej pierścienia klatki (dpr) po operacji szlifowania powierzchni cylindrycznej wirnika w celu uzyskania wymaganej szerokości szczeliny powietrznej stojan - wirnik.In 20 slots (4) of the rotor (2) there are bars of a cage winding cast from aluminum with identical shorting rings on both sides of the rotor core, with a ring cross-section height of 8.2 mm and a cross-section width of 8.0 mm, provided that that the outer diameter (dr) of the rotor (3) is equal to the outer diameter of the cage ring (dpr) after the operation of grinding the cylindrical surface of the rotor in order to obtain the required stator-rotor air gap width.

Magnesy umieszczone w wycięciach (5) i (6) blach (3) są obecnie najsilniejszymi magnesami trwałymi Nd-Fe-B, (Neodym - żelazo - bor).The magnets placed in the cutouts (5) and (6) of the sheets (3) are currently the strongest permanent magnets Nd-Fe-B, (Neodymium - iron - boron).

Pozostałe elementy silnika takie jak: obudowa, wał, łożyska z gniazdami łożyskowymi, skrzynka przyłączeniowa, wentylator, a także technologie ich wykonania są takie jak w produkowanym silniku indukcyjnym, typu 3SIE80-4B, z tym, że długości obudowy i wału zostały dostosowane do mniejszej długości silnika LSPMSM według wynalazku.Other elements of the motor, such as: housing, shaft, bearings with bearing seats, junction box, fan, as well as technologies of their production are the same as in the manufactured induction motor, type 3SIE80-4B, but the lengths of the housing and the shaft have been adapted to the smaller length of the LSPMSM motor according to the invention.

Proces technologiczny wykonania LSPMSM praktycznie nie różni się od wykonania odpowiedniego silnika indukcyjnego, za wyjątkiem procesu umieszczania i zabezpieczenia magnesów trwałych w wirniku. Magnesy są mocowane w wycięciach (5) i (6) przy pomocy specjalnego kleju, którego celem jest nie tylko umocowanie magnesów, ale także zapewnienie równomiernego kontaktu między odpowiednimi powierzchniami magnesów oraz wycięć w rdzeniu wirnika, w celu wyeliminowania lokalnych naprężeń mechanicznych.The technological process of making the LSPMSM practically does not differ from the production of a suitable induction motor, except for the process of placing and securing the permanent magnets in the rotor. The magnets are fixed in the notches (5) and (6) with a special glue, the purpose of which is not only to hold the magnets in place, but also to ensure even contact between the corresponding magnet surfaces and the cutouts in the rotor core, in order to eliminate local mechanical stresses.

Silnik wykonany wedle wynalazku osiąga wyższe parametry energooszczędnościowe (sprawność prototypu zmierzona metodą input-output wynosi 88,67%) i jest wyższa od np. silnika indukcyjnego wysokosprawnego, o najwyższej sprawności dostępnej na rynku (klasa IE 3, ηΝ = 82,5%). Po obniżeniu napięcia zasilającego do 330 V, co jest dopuszczalne wobec stosunkowo wysokiej przeciążalności znamionowej, sprawność rośnie do ok. 89,0%, a współczynnik mocy do ponad 93%. Jedną z podstawowych zalet silnika według wynalazku jest wybór minimalnego „wzniosu wału”, czyli odległości osi wirnika od podstawy fundamentu silnika. Odległość ta równa 80 mm jest najmniejsza ze wszystkich silników tego typu, o podanej wyżej sprawności, będących aktualnie w użyciu. Pozwala to, co jest niezwykle ważne w zastosowaniach komercyjnych, na zwiększenie stopnia kompaktowania urządzeń, w których silniki LSPMSM znajdują zastosowanie.The engine made according to the invention achieves higher energy-saving parameters (the efficiency of the prototype measured by the input-output method is 88.67%) and is higher than, for example, a high-efficiency induction motor with the highest efficiency available on the market (class IE 3, η,5 = 82.5%) . After lowering the supply voltage to 330 V, which is acceptable due to the relatively high rated overload, the efficiency increases to approx. 89.0%, and the power factor to over 93%. One of the main advantages of the engine according to the invention is the selection of the minimum "sheer shaft", ie the distance from the rotor axis to the base of the engine foundation. This distance, equal to 80 mm, is the smallest of all motors of this type, with the above-mentioned efficiency, that are currently in use. It allows, which is extremely important in commercial applications, to increase the degree of compacting of devices in which LSPMSM motors are used.

Silnik nadaje się do wszelkiego rodzaju napędów, jednak swoje własności manifestuje szczególnie w napędach stosowanych w ruchu ciągłym, zwłaszcza pracujących w trybie 24/7, np. w napędach wentylatorowych, pomp itp. Ze względu na własność samorozruchu stosowanie silników według wynalazku jest korzystniejsze od stosowania silników synchronicznych, a ze względu na wysoką sprawność silników według wynalazku - wyższą od silników indukcyjnych, stosowanie ich jest również korzystniejsze od stosowania silników indukcyjnych.The motor is suitable for all kinds of drives, but its properties are manifested especially in drives used in continuous motion, especially those working in a 24/7 mode, e.g. in fan drives, pumps, etc. Due to the self-start-up property, the use of motors according to the invention is more advantageous than synchronous motors, and due to the high efficiency of the motors according to the invention - higher than induction motors, their use is also more advantageous than the use of induction motors.

Claims (9)

1. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim posiadający rdzeń stojana złożony z jednakowo wykrojonych blach prądnicowych o kształcie pierścienia z wycięciami technologicznymi, z równomiernie rozłożonymi na obwodzie rdzenia półzamkniętymi żłobkami, w których jest umieszczone uzwojenie stojana, oraz 1.Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct start-up having a stator core composed of uniformly cut ring-shaped generator sheets with technological cuts, with semi-closed slots evenly distributed along the circumference of the core, in which the stator winding is placed, and PL 237 512 B1 rdzeń wirnika złożony z jednakowo wykrojonych blach prądnicowych, z otworami żłobków, w których umieszczona jest klatka wirnika oraz z wykrojonymi otworami, w których zamocowane są magnesy trwałe o konfiguracji U, znamienny tym, że w blachach prądnicowych (3) rdzenia wirnika, znajdują się cztery wycięcia styczne (5) stanowiące gniazda stycznych magnesów trwałych oraz cztery wycięcia promieniowe (6), stanowiące gniazda promieniowych magnesów trwałych, przy czym najmniejsza odległość (hmi) krawędzi wycięć stycznych (5) od wału (7) jest większa niż 1,65 mm i mniejsza niż 1,75 mm i korzystnie wynosi 1,7 mm, zaś układ U dla 4-ech biegunów tworzą 4 jednakowe magnesy trwałe umieszczone w czterech wycięciach stycznych wirnika (5) i spolaryzowane prostopadle do osi wzdłużnej wycięcia, oraz 4 jednakowe magnesy trwałe umieszczone w wycięciach promieniowych (5) i spolaryzowane w kierunku prostopadłym do ich osi wzdłużnej, tworząc 4 bieguny magnetyczne odpowiadające polu wirującemu stojana, nadto w blachach prądnicowych (3) znajduje się 20 jednakowych i równomiernie rozłożonych na obwodzie blachy prądnicowej wirnika (3) zamkniętych okrągłych żłobków (4), w których, po złożeniu blach i uformowaniu rdzenia umieszczone jest, odlane z aluminium uzwojenie klatkowe wirnika a mostek stanowiący odległość pomiędzy krawędzią otworu żłobka zamkniętego (4) a krawędzią blachy wirnika (3) oraz mostek stanowiący odległość pomiędzy krawędzią otworu żłobka zamkniętego (4) a krawędzią otworu dla magnesów promieniowych (6) są identyczne (hri) = (hr2) i są większe niż 0,40 mm i mniejsza niż 0,45 mm i korzystnie wynoszą 0,40 mm, natomiast mostki stanowiące odległość pomiędzy otworami dla magnesów (5) i (6) mają szerokość (hm2), która mieści się w przedziale [0,500,55] mm, korzystnie 0,5 mm a otwór dla magnesów promieniowych ma zarys strzałki i zakończony jest grotem, w kształcie prostokątnego trójkąta równoramiennego skierowanego wierzchołkiem, zawierającym kąt prosty, w stronę środka okręgu opisanego na blasze prądnicowej wirnika oraz ramionach równych szerokości otworów dla magnesów trwałych.Rotor core composed of uniformly cut generator plates, with slot openings in which the rotor cage is placed and with punched holes in which permanent magnets of the U configuration are mounted, characterized in that in the generator plates (3) of the rotor core , there are four tangential notches (5) constituting the sockets of the tangential permanent magnets and four radial notches (6) constituting the radial permanent magnet sockets, the smallest distance (hmi) of the edge of the tangential notches (5) from the shaft (7) is greater than 1 , 65 mm and smaller than 1.75 mm and is preferably 1.7 mm, and the U system for 4 poles is formed by 4 identical permanent magnets placed in the four tangential notches of the rotor (5) and polarized perpendicular to the longitudinal axis of the cut, and 4 identical permanent magnets placed in radial cuts (5) and polarized in the direction perpendicular to their longitudinal axis, creating 4 magnetic poles corresponding to a rotating field st Moreover, in the generator plates (3) there are 20 identical and evenly distributed around the circumference of the rotor generator plate (3) closed circular grooves (4), in which, after folding the sheets and forming the core, there is a rotor cage winding cast from aluminum and the bridge being the distance between the edge of the closed groove hole (4) and the edge of the rotor plate (3) and the bridge being the distance between the edge of the closed groove hole (4) and the edge of the hole for radial magnets (6) are identical (hri) = (hr2) and are greater than 0.40 mm and less than 0.45 mm and are preferably 0.40 mm, while the webs constituting the distance between the openings for the magnets (5) and (6) have a width (h m2 ) which is in the range [0.500 , 55] mm, preferably 0.5 mm, and the hole for the radial magnets has the outline of an arrow and ends with an arrowhead in the shape of a rectangular isosceles triangle with a vertex containing a right angle towards the center a circle circumscribed on the rotor generator plate and arms equal to the width of the holes for permanent magnets. 2. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wycięcia styczne (5) stanowiące gniazda stycznych magnesów trwałych mają długości (/mi) w przedziale [28,3-28,5] mm, korzystnie 28,4 mm, oraz szerokości (bmi) w przedziale [2,15-2,25] mm, korzystnie 2,2 mm natomiast wycięcia promieniowe (6) stanowiących gniazda promieniowych magnesów trwałych mają długości (/m2) w przedziale [5,6-5,8] mm, korzystnie 5,8 mm, oraz szerokości (bm2) w przedziale [2,15-2,25] mm, korzystnie 2,2 mm.2. The electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting according to Claim 1, characterized in that the tangential notches (5) constituting the tangential permanent magnet seats have lengths (/ mi) in the range [28.3-28.5] mm, preferably 28.4 mm, and the width (bmi) in the range [2.15-2.25] mm, preferably 2.2 mm, while the radial cuts (6) representing the radial permanent magnet sockets have lengths (/ m2 ) in the range [5, 6-5.8] mm, preferably 5.8 mm, and a width (b m2 ) in the range [2.15-2.25] mm, preferably 2.2 mm. 3. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w wycięciach (5) i (6) blach (3) są umieszczone magnesy trwałe Nd-Fe-B.3. Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting according to claim 1, characterized in that the cutouts (5) and (6) of the plates (3) are provided with permanent magnets Nd-Fe-B. 4. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w 20-tu okrągłych żłobkach (4) wirnika (2) są umieszczone pręty uzwojenia klatkowego odlanego z aluminium o średnicy pręta (br2) w przedziale [6,2-6,3] mm, korzystnie 6,2 mm, z jednakowymi pierścieniami zwierającymi po obu stronach rdzenia wirnika, o wysokość przekroju pierścienia w przedziale [8,1-8,3] mm, korzystnie 8,2 mm oraz szerokości przekroju w przedziale [7,9-8,1] mm, korzystnie 8,0 mm, przy warunku, że średnica zewnętrzna (dr) wirnika jest równa średnicy zewnętrznej pierścienia klatki (dpr).4. Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting according to claim 1, characterized in that in 20 circular slots (4) of the rotor (2) there are bars of a cast aluminum cage winding with a bar diameter (br2) in the interval [ 6.2-6.3] mm, preferably 6.2 mm, with equal shorting rings on both sides of the rotor core, with a ring cross-section height in the range of [8.1-8.3] mm, preferably 8.2 mm, and width cross-section in the range [7.9-8.1] mm, preferably 8.0 mm, provided that the outer diameter (d r ) of the rotor is equal to the outer diameter of the cage ring (dp r ). 5. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że blachy ograniczające rdzeń wirnika (11) znajdujące się na początku i na końcu stosu blach prądnicowych, z których składa się wirnik posiadają wykrój analogiczny jak blach (3) przy czym długość (/m2) wcięć promieniowych (12) jest mniejsza niż w blachach (3) i ma wymiar który mieści się w przedziale [2,7-2,9] mm, korzystnie wynosi 2,8 mm.The electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting according to claim 1, characterized in that the plates limiting the rotor core (11) at the beginning and at the end of the generator plate stack that make up the rotor have a cut similar to that of the plates (3). ) the length (/ m2 ) of the radial cuts (12) is smaller than in the metal sheets (3) and has a dimension which is in the range [2.7-2.9] mm, preferably 2.8 mm. 6. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że rdzeń wirnika ma długości [80,0-100,0] mm i jest złożony z jednakowo wyciętych blach prądnicowych (3) o średnicy zewnętrznej (dr) w przedziale [69,9-70,1] mm, korzystnie 70,0 mm, oraz o średnicy wewnętrznej (dx) w przedziale [26,0-26,1] mm, korzystnie 26,0 mm, odpowiadającej średnicy wału (7) silnika.6. The electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor with direct starting according to claim 1, characterized in that the rotor core has a length of [80.0-100.0] mm and is composed of uniformly cut generator sheets (3) with an outer diameter (dr. ) in the range [69.9-70.1] mm, preferably 70.0 mm, and with an inside diameter (dx) in the range [26.0-26.1] mm, preferably 26.0 mm, corresponding to the shaft diameter ( 7) engine. 7. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że posiada rdzeń stojana o długości takiej The electromagnetic circuit of a permanent magnet direct starting permanent magnet motor according to claim 1, characterized in that it has a stator core with a length of PL 237 512 B1 samej jak rdzeń wirnika, tzn. [80,0-100,0] mm, złożony z jednakowo wykrojonych blach prądnicowych (1) o średnicy zewnętrznej (dse) w przedziale [119,8-120,0] mm, korzystnie 120 mm oraz o średnicy wewnętrznej (ds) w przedziale [70,4-70,6] mm, korzystnie 70,5 mm, z 24 jednakowymi i równomiernie rozłożonymi na obwodzie blachy rdzenia półzamkniętymi żłobkami (2), w których, po uformowaniu rdzenia jest umieszczone uzwojenie stojana, przy czym wymiary żłobka (2) wynoszą > szerokość zęba stojana (bds) - w przedziale [3,75-3,85] mm, korzystnie 3,8 mm, > szerokość podstawy żłobka (b^) - w przedziale [9,15-9,25] mm, korzystnie 9,2 mm, > szerokość przyszczelinowej części żłobka (b2s) - w przedziale [5,6-5,8] mm, korzystnie 5,7 mm, > szerokość otwarcia żłobka (bis) - w przedziale [2,3-2,4] mm, korzystnie 2,3 mm, > wysokości strefy domknięcia żłobka (his) - w przedziale [0,45-0,55] mm, korzystnie 0,5 mm, oraz (h2s) - w przedziale [0,35-0,45] mm, korzystnie 0,4 mm, > wysokość aktywnej części żłobka (h23s) - w przedziale [13,75-13,85] mm, korzystnie 13,8 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R1.0) - w przedziale [0,9-1,1] mm, korzystnie 1,0 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R0.2) - w przedziale [0,15-0,25] mm, korzystnie 0,2 mm, > promień zaokrągleń technologicznych (R0.5) - w przedziale [0,45-0,55] mm, korzystnie 0,5 mm.PL 237 512 B1 the same as the rotor core, i.e. [80.0-100.0] mm, composed of uniformly cut generator sheets (1) with the outer diameter (dse) in the range [119.8-120.0] mm, preferably 120 mm and an internal diameter (ds) in the range [70.4-70.6] mm, preferably 70.5 mm, with 24 identical and uniformly distributed around the perimeter of the core sheet, semi-closed grooves (2), in which, after forming on the core, the stator winding is placed, and the dimensions of the slot (2) are> stator tooth width (bds) - in the range [3.75-3.85] mm, preferably 3.8 mm,> slot base width (b ^) - in the range [9.15-9.25] mm, preferably 9.2 mm,> width of the slot part of the slot (b2s) - in the range [5.6-5.8] mm, preferably 5.7 mm,> opening width slot (bis) - in the range [2.3-2.4] mm, preferably 2.3 mm,> the height of the slot closing zone (his) - in the range [0.45-0.55] mm, preferably 0.5 mm, and (h2s) - in the range [0.35-0.45] mm, preferably 0.4 mm,> active height groove parts (h23s) - in the range [13.75-13.85] mm, preferably 13.8 mm,> technological rounding radius (R1.0) - in the range [0.9-1.1] mm, preferably 1 , 0 mm,> technological rounding radius (R0.2) - in the range [0.15-0.25] mm, preferably 0.2 mm,> technological rounding radius (R0.5) - in the range [0.45- 0.55] mm, preferably 0.5 mm. 8. Obwód elektromagnetyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że podwójna szerokość szczeliny powietrznej pomiędzy wirnikiem a stojanem równa (ds- dr) ma wymiar w przedziale [0,45-0,55] mm, korzystnie 0,5 mm.8. The electromagnetic circuit of a permanent magnet direct-starting synchronous motor according to claim 1, characterized in that the double width of the air gap between the rotor and the stator equal to (ds-d r ) has a dimension in the range [0.45-0.55] mm, preferably 0.5 mm. 9. Obwód elektromagnetyczny silnika indukcyjnego według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że przy wzniosie osi wału 80 mm, stosunku średnicy zewnętrznej do wewnętrznej rdzenia stojana równej dse/ ds =120/70,5, oraz wymiarach podanych w zastrzeżeniach 1-8, stosunek długości rdzenia stojana do jego średnicy zewnętrznej jest nie mniejszy od wartości ls/ dse=0,58.9. Electromagnetic circuit of an induction motor according to claim 1, characterized in that, for a rise of the shaft axis of 80 mm, the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the stator of dse / ds = 120 / 70.5, and the dimensions according to claims 1-8, the length ratio of the stator core to its outer diameter is not less than ls / dse = 0.58.
PL428430A 2018-12-31 2018-12-31 Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5 PL237512B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428430A PL237512B1 (en) 2018-12-31 2018-12-31 Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428430A PL237512B1 (en) 2018-12-31 2018-12-31 Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL428430A1 PL428430A1 (en) 2020-07-13
PL237512B1 true PL237512B1 (en) 2021-04-19

Family

ID=71512359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL428430A PL237512B1 (en) 2018-12-31 2018-12-31 Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL237512B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL428430A1 (en) 2020-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102570756A (en) Self-start permanent-magnet synchronous submersible motor
CN101741198B (en) Forced air cooling high-frequency permanent-magnetism synchronous motor with high power density
CN108011487A (en) A kind of kart internal permanent magnet synchronous motor
CN105281467A (en) Generator capable of long-term grid-connected operation
CN204858923U (en) A directly drive formula permanent magnetism AC servo motor for forging press
CN101951105A (en) Modularized permanent magnet synchronous generator
Mamur et al. Design and fabrication of an outer rotor permanent magnet synchronous generator with fractional winding for micro‐wind turbines
CN103023258A (en) Rare-earth permanent-magnet synchronous servo motor
CN200987085Y (en) High speed permanent-magnetic motor generator
PL237512B1 (en) Electromagnetic circuit of a permanent magnet synchronous motor of efficiency class IE5
CN101060258A (en) A transverse flux permanent magnet wind generator
CN108599439A (en) Permanent-magnet synchronous submersible motor
CN109256879A (en) A kind of Double-stator motor of ectonexine permanent magnet dislocation
CN104539129A (en) Asynchronous starting permanent-magnet synchronous motor and asynchronous motor transformation method
CN104467224A (en) Permanent magnet rotary electrical machine and wind-power generation system
Hu et al. Comprehensive design and modeling of a super high-speed permanent magnet motor
CN103546008A (en) Alternating-current permanent-magnet synchronous motor
CN210640801U (en) Novel rotor punching sheet structure of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor
CN209375272U (en) A kind of Double-stator motor of ectonexine permanent magnet dislocation
CN202931056U (en) Permanent magnet rotor and motor
CN208337377U (en) A kind of high-intensitive permanent magnet synchronous motor remanufactured
CN112072881A (en) Motor and compressor
CN110454325A (en) A kind of half straight drive radial compound dual-port permanent magnet synchronous wind generator
CN203039544U (en) Rare-earth permanent magnet synchronous servomotor
CN205092682U (en) Generator that can be incorporated into power networks for a long time