RU16887U1

RU16887U1 - ELECTRICAL ENGINE

Info

Publication number: RU16887U1
Application number: RU2000123915/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Баженов; В.Я. Белозеров; Н.И. Беспалов; Ю.Н. Стародубцев; Г.С. Соловьев; В.В. Баженов; И.Д. Ларионов; В.Н. Тарасов; А.П. Селезнев
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Уральский электрохимический комбинат"; Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Гаммамет"
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2001-02-20

Abstract

Электрический двигатель, состоящий из статора, имеющего магнитопровод в виде тороида, выполненного из ленты магнитомягкого сплава с зубцами на торцевой поверхности, и ротора, отличающийся тем, что в межвитковом пространстве магнитопровода находится отвердевший клей, а структура сплава не менее, чем на 50% состоит из кристаллов размером менее 50 нанометров.An electric motor consisting of a stator having a magnetic core in the form of a toroid made of a magnetically soft alloy tape with teeth on the end surface, and a rotor, characterized in that hardened glue is located in the inter-turn space of the magnetic circuit, and the alloy structure is not less than 50% of crystals less than 50 nanometers in size.

Description

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВШАТЕЛЬELECTRIC ENGINE

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для использования в машинах и механизмах с частотой вращения преимущественно более 1000 Гц.The utility model relates to the field of mechanical engineering and is intended for use in machines and mechanisms with a rotation frequency of mainly more than 1000 Hz.

Известен высокооборотный гистерезисный двигатель гироскопов имеющий тороидальный статор с обмоткой барабанного типа и ротор, состоящий из отдельных частей, охватывающий обмотку с двух или трех сторон, для лучшего использования обмотки статора. Магнитопровод статора для частоты питания 250 Гц вьшолняют монолитным, а для более высокой частоты получают либо навивкой из ленты, либо прессованием из ферромагнитного материала 1.A high-speed hysteresis gyroscope motor is known having a toroidal stator with a drum-type winding and a rotor consisting of separate parts, covering the winding on two or three sides, for better use of the stator winding. The stator magnetic circuit for a power frequency of 250 Hz is made monolithic, and for a higher frequency it is obtained either by winding from a tape or by pressing from a ferromagnetic material 1.

Используемые для магнитопроводов электротехнические стали имеют на частоте более 1000 Гц высокие магнитные потери. Порошковые материалы, например феррит, трудно поддаются мехахшческой обработке и хрупки, что снижает надежность изделий. Кроме того, ферриты имеют низкую магнитную индукцию насыщения - не более 0,4 Тл.Electrotechnical steels used for magnetic cores have a high magnetic loss at a frequency of more than 1000 Hz. Powder materials, such as ferrite, are difficult to process and brittle, which reduces the reliability of the products. In addition, ferrites have a low saturation magnetic induction of not more than 0.4 T.

Паиболее близким по механической сущности является электрический двигатель 2, выбранный в качестве прототипа, состоящий из статора выполненного в виде тороидального магнитопровода из ленты магнитомягкого сплава с зубцами на торцевой поверхности с нанесенными поверх него обмотками и ротора. В качестве ленточного магнитомягкого материала использовали электротехническую сталь.The closest in mechanical essence is the electric motor 2, selected as a prototype, consisting of a stator made in the form of a toroidal magnetic circuit from a tape of a soft magnetic alloy with teeth on the end surface with windings and a rotor applied over it. As tape magnetically soft material used electrical steel.

I . - , J™ 5 9 1 5I. -, J ™ 5 9 1 5

H02K19/08H02K19 / 08

Недостатком выбранного прототипа являются высокие магнитные потери в магнитопроводе статора, изготовленного из электротехнической стали. Технической задачей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия электрического двигателя за счет снижения удельных магнитных потерь в магнитном материале статора.The disadvantage of the selected prototype is the high magnetic loss in the magnetic circuit of a stator made of electrical steel. The technical task of the utility model is to increase the efficiency of an electric motor by reducing the specific magnetic loss in the magnetic material of the stator.

Эта задача достигается за счет применения в качестве материала магнитопровода статора ленты магнитомягкого сплава, структура которого не менее чем на 50 % состоит из кристаллов размером менее 50 нанометров. Нанокристаллический сплав получается методом закалки расплавленного металла на поверхности быстровращающегося барабана-холодильника. Полученная лента толщиной 0,025 мм имеет аморфную структуру. После намотки тороидального магнитопровода и термической обработки в ленте происходит кристаллизация с формированием кристаллов размером менее 50 нанометров, предпочтительно 10 -15 нанометров. Очень мелкий размер кристаллов позволяет получить в магнитопроводе после отжига высокую магнитную проницаемость и низкие удельные магнитные потери 3.This task is achieved through the use of a magnetically soft alloy tape as the material of the stator magnetic circuit, the structure of which is not less than 50% composed of crystals less than 50 nanometers in size. Nanocrystalline alloy is obtained by quenching of molten metal on the surface of a rapidly rotating drum-cooler. The resulting tape with a thickness of 0.025 mm has an amorphous structure. After winding the toroidal magnetic circuit and heat treatment in the tape, crystallization occurs with the formation of crystals less than 50 nanometers in size, preferably 10 -15 nanometers. The very small size of the crystals makes it possible to obtain high magnetic permeability and low specific magnetic losses in the magnetic circuit after annealing 3.

Поскольку магнитопровод изготовлен из тонкой ленты нанокристаллического сплава, то для придания прочности магнитопровод пропитывают клеем. После высыхания или полимеризации клей схватывает соседние витки магнитопровода, что позволяет нарезать зубцы на торцевой поверхности магнитопровода.Since the magnetic circuit is made of a thin ribbon of nanocrystalline alloy, to impart strength, the magnetic circuit is impregnated with glue. After drying or polymerization, the adhesive seizes adjacent turns of the magnetic circuit, which allows you to cut the teeth on the end surface of the magnetic circuit.

-2 3.5/ электротехнической стали и -2 3.5 / electrical steel and

Fe72,7Nio,8CuiMoi,5Nbi,5Sii3.5B9, приведено в таблице 1.Fe72.7Nio, 8CuiMoi, 5Nbi, 5Sii3.5B9, are shown in table 1.

Материал магнитопроводаCore material

Анизотропная электротехническая сталь толщиной 0,35 мм0.35 mm anisotropic electrical steel

Анизотропная электротехническая сталь толщиной 0,08 ммAnisotropic electrical steel 0.08 mm thick

Лента из нанакристаллического сплава Fe72,7Nio,8CuiMoi,5Nbi,5Sii3,5B9 с пропиткой лакомNanocrystalline alloy ribbon Fe72.7Nio, 8CuiMoi, 5Nbi, 5Sii3.5B9 with varnish impregnation

Таблица 1.Table 1.

Удельные магнитные потерн Ро,5/1ооо, ВтХкгSpecific magnetic losses Po, 5 / 1ooo, WHkg

50 10 нанокристаллического сплава, имеющего состав50 10 nanocrystalline alloy having the composition

Таким образом, предлагается электрический двигатель состоящий из статора имеющего магнитопровод в виде тороида выполненного из ленты магнитомягкого сплава с зубцами на торцевой поверхности и ротора, отличающийся тем, что в межвитковом пространстве магнитопровода находится отвердевший клей, а структура сплава не менее чем на 50 % состоит из кристаллов размером менее 50 нанометров.Thus, an electric motor is proposed consisting of a stator having a magnetic core in the form of a toroid made of a magnetically soft alloy tape with teeth on the end surface and a rotor, characterized in that hardened glue is located in the inter-turn space of the magnetic circuit, and the alloy structure consists of at least 50% crystals less than 50 nanometers in size.

В качестве примера изготовлен трехфазный гистерезисный торцевой электрический двигатель, работающий при частоте 1500 Гц. Линейное напряжение 380 В, средний ток фазы 0,175 А. Ротор электрического двигателя представляет плоский диск из магнитного материала. Ротор закреплен на оси вблизи торцевой поверхностн магнитопровода статора с нарезанными на ней зубцами, между которыми нанесены обмотки статора. Магнитопровод статораAs an example, a three-phase hysteresis end-face electric motor is manufactured, operating at a frequency of 1500 Hz. Linear voltage 380 V, average phase current 0.175 A. The rotor of an electric motor is a flat disk of magnetic material. The rotor is fixed on an axis near the end surface of the stator magnetic circuit with teeth cut on it, between which the stator windings are applied. Stator magnetic circuit

толщиной 0,35 MM0.35 mm thick

Fe72,7Nio,8CuiMoi,5Nbi,5Sii3,5B9 с пропиткой лаком КО-915. В таблице 2 представлены результаты испытания двигателей. Из таблицы следует, что применение нанокристаллического сплава позволяет снизить потери в магнитопроводе на 80% и увеличить коэффициент полезного действияFe72.7Nio, 8CuiMoi, 5Nbi, 5Sii3.5B9 with KO-915 varnish impregnation. Table 2 presents the test results of the engines. From the table it follows that the use of a nanocrystalline alloy can reduce losses in the magnetic circuit by 80% and increase the efficiency

двигателя до 70%.engine up to 70%.

Магиитопровод изMagi Pipeline of

электротехническойelectrical engineering

Потери в магнитопроводе и добавочные потери РСГ + Рдоб (Вт)Losses in the magnetic circuit and additional losses of RSG + Rdob (W)

Коэффициент полезногоCoefficient of useful

действия (Уоaction (wo

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1.Гидродвигатели. Под ред. И.Н. Орлова, М.: Машиностроение, 1983.1. Hydraulic motors. Ed. I.N. Orlova, Moscow: Engineering, 1983.

2.Б.А. Деликторский, В.Н. Тарасов, Управляемый гистерезисный привод, М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 103.2.B.A. Delikorsky, V.N. Tarasov, Controlled hysteresis drive, M .: Energoatomizdat, 1983, p. 103.

3.Ю.Н. Стародубцев, В.А. Зеленин, В.Я. Белозеров, В.И. Кейлин, Электротехника, 1997, №7, с.48.3.Yu.N. Starodubtsev, V.A. Zelenin, V.Ya. Belozerov, V.I. Cailin, Electrical Engineering, 1997, No. 7, p. 48.

Заявители:Applicants:

Генеральный директор Уральского электрохимического комбинатаGeneral Director of the Ural Electrochemical Plant

из нанокристаллического сплаваnanocrystalline alloy

Таблица 2.Table 2.

Магиитопровод из иаиокристаллическогоMagnetic conductor made of ion-crystalline

стали 3413steel 3413

сплава Fe72.7Nio CuiMoijJ Jbi Sii3.sB9Alloy Fe72.7Nio CuiMoijJ Jbi Sii3.sB9

8,488.48

4,64.6

7070

6161

А.П. КнутаревA.P. Knutarev

Claims

An electric motor consisting of a stator having a magnetic core in the form of a toroid made of a magnetically soft alloy tape with teeth on the end surface, and a rotor, characterized in that hardened glue is located in the inter-turn space of the magnetic circuit, and the alloy structure is not less than 50% of crystals less than 50 nanometers in size.