RO116513B1 - Masina electrica cu cuplu marit si cu reactanta sincrona variabila - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la o masina electrica cu magneti permanenti, cu cuplu marit si cu reactanta sincrona variabila, destinata sa functioneze pe masini unelte, roboti industriali, in industria militara terestra, maritima sau aerospatiala si in general, acolo unde este necesara o stabilitate deosebita pe intreaga gama de turatie si un cuplu pe greutate foarte mare. Masina electrica cu cuplu marit si rectanta sincrona variabila este caracterizata prin aceea ca, absolut toti magnetii permanenti radiali (4), frontali (5) si/sau tangentiali (9), au toate suprafetele inactive acoperite cu o masa deturnare din aluminiu sau un alt material conductor astfel, incat se formeaza o colivie de scurtcircuitare (7), ale carei bare (a) sunt dispuse chiar in spatiul interpolar atat spre un intrefier (8), cat si spre un ax (b) respectiv un jug (c), dand nastere la un intrefier (8) riguros constant, ce prezinta alternant piesele polare (3) si barele de scurtcircuitare (a) ale coliviei (7), care poate fi unica in ansamblul inductor, asa cum este descrisa mai sus sau poate face un ansamblu cu barele nefigurate, dispuse prin metodele cunoscute in piesele polare (3), avand o legatura galvanica sau nu cu acestea, colivia (7) avand astfel un rol electromecanic.

Description

Invenția se referă la o mașină electrică cu magneți permanenți. cu cuplu mărit și cu reactanța sincronă variabilă, destinată să funcționeze pe mașini unelte, roboți industriali, în industria militară terestră, maritimă sau aerospațială și, în general, acolo unde este necesară o stabilitate deosebită, pe întreaga gamă de turație și un cuplu pe greutate foarte mare.

Se cunosc mașini electrice care prezintă un rotor cu magneți permanenți, plasați radial, alcătuit din niște tole sub formă de trapez curbilinii, care au o decupare trapezoidală în care intră o masă de turnare ce cuprinde și axul, realizând consolidarea tolelor între ele, de ax și de magneți, fără a micșora distanța dintre polii vecini de polarități magnetice diferite.

Se cunosc, de asemenea, mașini electrice care prezintă un rotor sau stator inductor cu poli aparenți sau înecați, prevăzut cu înfășurare de excitație.

Aceste mașini prezintă următoarele dezavantaje:

- utilizare nerațională a spațiului magnetic, prin alegerea neadecvată a geometriei tolei inductorului, ceea ce duce, implicit, la un grad de excitare scăzut, sau altfel spus, a unei inducții reduse în întrefier, respectiv la o putere și un cuplu redus, la risipa de tablă silicioasă, utilizată nerațional;

- fluxuri de dispersie relativ mare;

- distribuirea în întrefier a unui câmp neuniform, cu repercusiuni majore asupra parametrilor electromagnetici ai mașinii electrice;

- un factor de putere și un randament relativ scăzute, forța magnetomotoare fiind departe de a fi sinusoidală, putându-se spune totodată că forța magnetomotoare a reacției indusului este departe de a se compune, în totalitate, cu forța magnetomotoare a inductorului, având în vedere raportul dintre porțiunea bobinată a pasului polar a indusului și întregul pas polar.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei mașini electrice, cu înfășurare de excitație sau cu magneți permanenți, cu cuplu mărit și cu reactanța sincronă variabilă, care poate funcționa în cele mai diverse locuri de muncă, unde se cer precizii mari și viteze mari de răspuns, □ bună stabilitate a variației pe întregul domeniu, înlăturând oscilațiile în sarcină pe întregul domeniu de frecvențe, rezolvă problema economisirii energiei electrice fără diminuarea-cuplului, respectiv a puterii utile, eliminând efectul de crestătură în sarcină.

Invenția înlătură dezavantajele prezentate în soluțiile cunoscute, prin aceea că în scopul obținerii unui cuplu deosebit de ridicat, absolut toți magneții permanenți radiali, frontali și/sau tangențiali au toate suprafețele inactive, acoperite cu o masă de turnare din aluminiu sau un alt material conductor astfel, încât se formează o colivie de scurtcircuitare, ale cărei bare sunt dispuse chiar în spațiul interpolar, dând naștere la un întrefier riguros constant, ce prezintă alternat piesele polare și barele de scurtcircuitare ale coliviei, care poate fi unică în ansamblul inductor, sau poate face un ansamblu cu barele, dispuse prin metodele cunoscute în piesele polare, având o legătură galvanică sau nu cu acestea, colivia având astfel un rol electromecanic.

Invenția permite realizarea unor mașini electrice cu următoarele avantaje:

- puteri utile și respectiv cupluri foarte ridicate;

- factorul cuplu pe greutate mare;

- randament și factor de putere foarte mare;

- volum de magneți permanenți pentru cuplurile deosebit de mari;

RO 116513 Bl

- dispariția efectului de crestătură în sarcină;

- unghi intern foarte mic;

- flux de dispersie neglijabil;

- masă rotorică relativ scăzută; 50

- economie de energie electrică;

- economie de materiale: tabla silicioasă, cupru, magneți;

- cost de fabricație și întreținere redusă.

Se dau, în continuare, patru exemple de realizare a invenției, ale căror detalii sunt prezentate în fig. 1-9, reprezentând: 55

- fig.1, vedere longitudinală a unui inductor cu ruptură pentru vizualizarea coliviei de scurtcircuitare, care îmbracă magneții permanență pe toate suprafețele inactive;

- fig.2, secțiune transversală după ArA prin inductor, cu o ruptură pentru vizualizarea coliviei;

- fig.3, secțiune longitudinală, prin inductor, cu ruptură pentru vizualizarea barelor 60 și inelelor de scurtcircuitare ale coliviei;

-fig.4, secțiune longitudinală, prin mașina electrică cu inductor prevăzut cu piese polare, de formă pătrată, cilindrică sau alte forme, cu ruptură pentru vizualizarea coliviei;

- fig.5, vedere frontală, cu ruptură prin mașina electrică cu inductor de formă cilindrică, cu piese polare și magneți permanenți ale căror suprafețe inactive sunt 65 acoperite de o colivie de scurtcircuitare;

- fig.6, secțiune transversală prin mașina electrică cu inductor, de formă pătrată, cu piese polare și magneți permanenți ale căror suprafețe inactive sunt acoperite de o colivie de scurtcircuitare;

- fig. 7, secțiune transversală prin mașina electrică cu inductor, de formă 70 cilindrică, cu piese polare și magneți permanenți ale căror suprafețe inactive sunt acoperite de o colivie de scurtcircuitare;

- fig.8, secțiune transversală prin inductor rotor cu inerție redusă, cu ruptură pentru vizualizarea coliviei;

- fig.9, secțiune transversală prin inductor din magnet permanent masiv, cu 75 ruptură pentru vizualizarea barelor și inelelor de scurtcircuitare a coliviei formată prin turnătură de aluminiu.

Mașina electrică, conform invenției, într-o primă variantă, este alcătuită dintr-un indus 1, cu o înfășurare monofazată sau multifazată 2 și un inductor prevăzut cu piese polare 3, confecționate din fier moale masiv, din tole de tablă din fier moale, ștanțată, 8 o din tole de tablă silicioasă, ștanțată, din tole de tablă silicioasă sau tablă din fier, moale, ștanțată, dispuse la centrul pieselor polare 3, iar în părțile frontale, în prelungirea acestora, din fier moale masiv, prezentând niște prelungiri axiale în sistemul cunoscut, pentru consolidarea întregului ansamblu inductor, astfel încât pe fiecare piesă polară, se găsesc dispuși magneți permanenți radiali 4 și magneți frontali 5, ultimii având câte un 85 jug feromagnetic frontal 6, sub forma unei coroane circulare. Magneții permanenți radiali 4 sunt dispuși în spațiul interpolar, având suprafețele active lipite pe suprafețele radiale ale pieselor polare 3, iar magneții permanenți frontali 5 au suprafețele active plasate pe suprafețele frontale a pieselor polare 3 și pe jugul feromagnetic frontal 6, celelalte suprafețe, inactive, ale magneților permanenți radiali 4 și frontali 5 fiind acoperite cu o 90 folie, cu un straif, cu o bară din material conductor sau pur și simplu sunt acoperite prin

RO 116513 Bl înglobare într-o masă de turnătură de aluminiu, astfel încât se formează o colivie de scurtcircuitare 7, ale cărei bare de scurcircuitare a se găsesc dispuse chiar în spațiul interpolar, atât spre întrefierul 8, cât și spre axul b, dând astfel naștere la un întrefier 8 riguros constant, datorită suprafeței cilindrice uniforme, ce prezintă în întrefierul 8, alternant, piesele polare 3 și barele de scurtcircuitare a ale coliviei 7, acestea fiind dispuse în spațiul interpolar, pe suprafețele inactive ale magneților permanenți 4 și 5, dând naștere la reactanțe sincrone variabile de la gol la sarcină, astfel încât se realizează o stabilitate deosebită pe întregul interval de variație a turației, fiind eliminat în sarcină chiar și efectul de crestătură. Colivia de scurtcircuitare 7 poate fi unică în ansamblul inductor, așa cum este descrisă mai sus, sau poate face un ansamblu, cu barele dispuse în piesele polare 3, prin metodele cunoscute, dar nefigurate, având o legătură galvanică sau nu cu acestea.

în a doua variantă, mașina electrică este alcătuită dintr-un indus 1, cu o înfășurare monofazată sau multifazată 2 și un inductor prevăzut cu piese polare 3, confecționate ca în prima variantă, pe fiecare piesă polară, găsindu-se dispuși magneți permanenți radiali 4, magneți frontali 5, având câte un jug feromagnetic frontal 6, sub forma unei coroane circulare, și magneți tangențiali 9 la piesele polare 3, toți magneții permanenți 4, 5 și 9 având suprafețele inactive, acoperite printr-o masă de turnare din aluminiu sau un alt material conductor, care dă naștere la colivia de scurtcircuitare 7, ale cărei bare a se găsesc atât spre întrefierul 8, cât și spre jugul c.

în cea de a treia variantă, inductorul este prevăzut cu magneți radiali 4, pe a căror suprafață dinspre întrefierul 8, sunt lipite piesele polare 3, în spațiile interpolare, pe suprafețele inactive ale magneților permanenți, fiind dispuse printr-o turnătură de aluminiu, barele a ale coliviei de scurtcircuitare 7.

în cea de a patra variantă, inductorul este confecționat dintr-un magnet permanent masiv, în care sunt practicate niște decupări pentru realizarea spațiilor interpolare, în care sunt dispuse, printr-o turnătură de aluminiu, barele a ale coliviei de scurtcircuitare 7.

Revendicări

Claims (4)

1. Mașină electrică cu cuplu mărit și reactanța sincronă variabilă, având un ax (b) al cărei inductor cu/fără piese polare (3) au toate suprafețele, mai puțin pe cele dinspre întrefier, acoperite cu magneți permanenți radiali (4) și frontali (5), cu jugul feromagnetic frontal (6), propriu, sub forma unei coroane circulare, și/sau tangențiali (9) astfel magnetizați încât fluxul magnetic să se adune în întrefier, caracterizată prin aceea că, în scopul obținerii unui cuplu deosebit de ridicat, absolut toți magneții permanenți radiali (4), frontali (5) și/sau tangențiali [9] au toate suprafețele inactive acoperite cu o masă de turnare din aluminiu sau un alt material conductor astfel încât se formează o colivie de scurtcircuitare (7), ale cărei bare (a) sunt dispuse chiar în spațiul interpolar atât spre un întrefier (8), cât și spre axul (b), respectiv un jug (c), dând naștere la un întrefier (8) riguros constant, ce prezintă alternant piesele polare (3) și barele de scurtcircuitare (a) ale coliviei (7), care poate fi unică în ansamblul inductor, sau poate face un ansamblu cu

RO 116513 Bl barele nefigurate, dispuse prin metodele cunoscute în piesele polare (3), având o legătură galvanică cu acestea, colivia (7) având astfel un rol electromecanic.

2. Mașina electrică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se pot forma două colivii de scurtcircuitare complet separate galvanic, una formată numai prin acoperirea suprafeței inactive a magneților permanenți frontali (4), radiali (5) și/sau tangențiali (9) cu o masă de turnare din aluminiu, iar cea de a doua formată numai din barele de scurtcircuitare cunoscute dispuse în piesele polare (3).

3. Mașină electrică, conform revendicărilor 1și 2, caracterizată prin aceea că inductorul prezintă niște magneți permanenți radiali (4) având una din suprafețele active dinspre întrefierul (8), prevăzuți cu piese polare (3) din fier moale masiv, suprafețele inactive ale magneților permanenți tangențiali (9) sau radiali (4) fiind acoperite cu o masă de turnare din aluminiu ce dă naștere la o colivie de scurtcircuitare (7) ale cărei bare (a] se găsesc numai spre întrefierul (8), având rol electromecanic.

4. Mașina electrică, conform revendicărilor 1...3, caracterizată prin aceea că inductorul este un magnet permanent masiv, prevăzut cu niște decupări interpolare, magnetizat pe direcție radială pentru a forma una sau mai multe perechi de poli N-S, în spațiile interpolare astfel formate turnându-se o masă de turnare din aluminiu care va da naștere la o colivie de scurtcircuitare (7) cu bare de scurtcircuitare (a) dispuse numai spre între întrefier (8), care îmbracă și fixează inductorul de ax, astfel având rol electromecanic.