RU174733U1

RU174733U1 - PERMANENT MAGNET ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU174733U1
Application number: RU2017110550U
Authority: RU
Inventors: Эльмар Рудольфович Гейнц; Александр Степанович Жибинов; Евгений Георгиевич Коков; Артём Владимирович Смирнов; Олег Викторович Тверяков
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс"
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-10-31

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, и в частности к электрическим машинам, и может найти применение в качестве приводного электродвигателя в промышленных механизмах, а также генераторах электрической энергии в системах первичного электроснабжения. Технический результат заключается в повышении использования и КПД устройства без изменения его габаритного объема. Продление магнитов индуктора в зону лобовых соединений на длину большую, чем длина их «условно» прямолинейных участков, вплоть до их максимального вылета за пакет статора, приводит при вращении ротора к наведению в кольцевой обмотке статора дополнительной добавочной ЭДС,, чем ЭДС от «условно» прямых участков, а, следовательно, и к возникновению (при постоянстве тока)полезной мощности и КПД, что свидетельствует о достижении в предлагаемом устройствеповышения использования габаритного объема, чем в устройствах с известными техническими решениями.The utility model relates to the field of electrical engineering, and in particular to electric machines, and can find application as a driving electric motor in industrial mechanisms, as well as electric energy generators in primary power supply systems. The technical result consists in increasing the use and efficiency of the device without changing its overall volume. The extension of the inductor magnets into the zone of the frontal joints by a length greater than the length of their "conditionally" straight sections, up to their maximum extension per stator package, leads to an additional additional EMF in the ring stator winding, than the "conditionally" EMF straight sections, and, consequently, the occurrence (at constant current) of useful power and efficiency, which indicates that the proposed device has achieved an increase in the use of the overall volume than in devices with known technical decisions.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, и в частности к электрическим машинам, и может найти применение в качестве приводного электродвигателя в промышленных механизмах, а также генератора электрической энергии.The utility model relates to the field of electrical engineering, and in particular to electric machines, and can find application as a driving electric motor in industrial mechanisms, as well as an electric energy generator.

Известен магнитоэлектрический преобразователь (Патент RU 112536 U1, Н02К 16/2, 21/12, 2011), содержащий якорь с кольцевой обмоткой, индуктор в виде двух коаксиальных цилиндров с постоянными магнитами, конструктивно объединенных элементом вращения. Применение двух индукторов, повышая использование электрической машины, приводит, однако к возрастанию габаритных размеров устройства более чем в 1,5 раза по отношению к изначальным.Known magnetoelectric transducer (Patent RU 112536 U1, N02K 16/2, 21/12, 2011) containing an armature with a ring winding, an inductor in the form of two coaxial cylinders with permanent magnets, structurally combined by a rotation element. The use of two inductors, increasing the use of an electric machine, leads, however, to an increase in the overall dimensions of the device by more than 1.5 times with respect to the initial ones.

Наиболее близким по технической сущности является синхронная электрическая машина с постоянными магнитами (Патент RU 123600 U1, Н02К 21/12, 1/27 2012), совершенствование показателей которой в рамках существующего габаритного объема достигается продлением постоянных магнитов индуктора в зону лобовых соединений на длину прямых участков их вылета. Недостатком данного устройства является искусственно ограниченная возможность улучшения использования электрической машины, поскольку прямые участки лобовых соединений занимают лишь незначительную долю от их вылета, да и характерны только для обмоток с жесткими секциями. Во всыпных же обмотках эта зона «размыта», не имеет, каких либо конкретных конструктивных очертаний и весьма условна.The closest in technical essence is a synchronous electric machine with permanent magnets (Patent RU 123600 U1, Н02К 21/12, 1/27 2012), the improvement of which within the existing overall volume is achieved by extending the permanent magnets of the inductor into the area of the frontal joints by the length of straight sections their departure. The disadvantage of this device is the artificially limited ability to improve the use of an electric machine, since the straight sections of the frontal joints occupy only a small fraction of their departure, and are characteristic only for windings with rigid sections. In loose windings, this zone is “blurred”, does not have any specific structural outlines and is very arbitrary.

В случае кольцевой обмотки статора ее «условно» прямая часть ограничивается толщиной крайних изоляционных листов пакета статора и практически не может являться серьезной основой (ввиду ее малости) получения новых качеств устройства.In the case of an annular stator winding, its “conditionally” direct part is limited by the thickness of the extreme insulating sheets of the stator package and practically cannot be a serious basis (due to its smallness) to obtain new device qualities.

Технический результат достигается путем продления постоянных магнитов индуктора в зону лобовых соединений обмотки на длину большую, чем длина «условно» прямолинейных их участков, вплоть до максимального их вылета за пакет статора в пределах существующего габаритного размера, а также использования дополнительно к радиальному аксиально-направленного торцевого магнитного потока продленных постоянных магнитов. Максимальный результат достигается за счет выполнения высоты продленных полюсов большей, чем высота магнитов под пазовой частью, а также и за счет изменения значения их коэффициента полюсного перекрытия в зависимости от конкретных параметров конструктива. При этом форма продленных полюсов выполняется произвольной.The technical result is achieved by extending the permanent magnets of the inductor into the zone of the frontal connections of the winding to a length greater than the length of their "conditionally" straight sections, up to their maximum departure for the stator package within the existing overall size, as well as using, in addition to the radial axially directed end magnetic flux extended permanent magnets. The maximum result is achieved by fulfilling the height of the extended poles greater than the height of the magnets under the groove part, as well as by changing the value of their pole overlap coefficient depending on the specific parameters of the construct. Moreover, the shape of the extended poles is arbitrary.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлены элемент активной зоны (фиг. 1, а) и конструктивная схема предлагаемого устройства (фиг. 1, б), на фиг. 2, 3, 4 - полюсные зоны устройства с увеличенной длинной полюсов постоянных магнитов под лобовые соединения.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows an element of the active zone (Fig. 1, a) and a structural diagram of the proposed device (Fig. 1, b), in FIG. 2, 3, 4 - pole zones of the device with an increased long pole of permanent magnets for frontal connections.

Электрическая машина с постоянными магнитами (фиг. 1) содержит статор с магнитопроводом 1, кольцевой обмоткой 2 и крайними листами 3, индуктор с магнитами под пазовой зоной статора 4 и магнитами 5 и 6, являющихся продленными в сторону лобовых соединений обмотки частями магнитов 4.An electric machine with permanent magnets (Fig. 1) contains a stator with a magnetic core 1, an annular winding 2 and the end sheets 3, an inductor with magnets under the groove zone of the stator 4 and magnets 5 and 6, which are parts of the magnets 4 extended to the side of the frontal connections of the winding.

Устройство обратимо и может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. В режиме двигателя при подаче переменного напряжения питания и протекании фазных токов пазовые стороны обмотки и ее лобовые соединения формируют в рабочем воздушном зазоре и в воздушных зазорах на участках с лобовыми соединениями, вращающиеся магнитные поля, увлекающие за счет происходящего взаимодействия, за собой ротор.The device is reversible and can operate both in engine mode and in generator mode. In the engine mode, when an alternating supply voltage is applied and phase currents flow, the grooved sides of the winding and its frontal connections form in the working air gap and in the air gaps in areas with frontal connections, rotating magnetic fields entrain the rotor due to the interaction.

В режиме генератора ротор приводится во вращение вспомогательным двигателем. В следствии возникающих при вращении ротора в пазовой части обмотки и ее лобовых соединениях ЭДС вращения, направленных согласно, формируется напряжение питания нагрузки.In generator mode, the rotor is driven by an auxiliary engine. As a result of the rotation EMR occurring during rotation of the rotor in the groove part of the winding and its frontal connections, directed according to the load supply voltage is formed.

Продление магнитов индуктора и использование аксиально замыкающегося магнитного потока приводит к наведению большей добавочной ЭДС в лобовых соединениях, «поглощающей» и ЭДС «условно» прямых участков секций. Все это (при постоянстве тока) приводит к возникновению большей дополнительной полезной мощности, чем возникающей в прототипе. Последнее свидетельствует об улучшении КПД устройства и характеризует достижение повышенного использования предлагаемой электрической машины при неизменности ее габаритного объема.The extension of the inductor magnets and the use of an axially locking magnetic flux leads to the induction of a larger additional EMF in the frontal joints, “absorbing” and EMF of “conditionally” direct sections of the sections. All this (at constant current) leads to a greater additional useful power than arising in the prototype. The latter indicates an improvement in the efficiency of the device and characterizes the achievement of increased use of the proposed electric machine with the invariability of its overall volume.

При дальнейшем улучшении использования устройства продленная часть постоянных магнитов 7 и 8 индуктора (фиг. 2) выполнена с высотой полюсов большей, чем высота магнитов 4 под пазовой частью магнитопровода статора, с большим значением коэффициента полюсного перекрытия, чем коэффициент полюсного перекрытия магнитов 4 под пазовой частью магнитопровода статора - магниты 9 и 10 (фиг. 3) и с совмещением данных исполнений 11 и 12 (фиг. 4).With further improvement in the use of the device, the extended part of the permanent magnets 7 and 8 of the inductor (Fig. 2) is made with a pole height greater than the height of the magnets 4 under the groove part of the stator magnetic circuit, with a larger pole overlap coefficient than the pole overlap coefficient of magnets 4 under the groove the stator magnetic circuit - magnets 9 and 10 (Fig. 3) and with the combination of these versions 11 and 12 (Fig. 4).

Продленная часть постоянных магнитов в своем аксиальном сечении имеет произвольную форму.The extended part of the permanent magnets in its axial section has an arbitrary shape.

Общая собираемость электрической машины обеспечивается конструктивным разделением комбинированного индуктора на составные части.The general collectability of the electric machine is ensured by the structural division of the combined inductor into its component parts.

Claims

1. An electric machine comprising a stator magnetic circuit with an annular winding, electric frontal connections and an inductor with permanent magnets extended under the frontal connections of the winding, characterized in that the permanent magnets of the inductor are extended into the zone of the frontal connections by an amount greater than their straight sections.

2. The device according to p. 1, characterized in that the permanent magnets under the frontal joints have a greater height than the height of the poles of the magnets under the stator package.

3. The device according to p. 1, characterized in that the permanent magnets under the frontal joints have larger values of the coefficient of pole overlap than the coefficient of pole overlap of the magnets under the stator package.