RU223846U1 - Дисковая электрическая машина с постоянными магнитами различной намагниченности - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в конструкциях электрических машин с постоянными магнитами различной намагниченности. Техническим результатом является повышение технологичности изготовления электрической машины. Дисковая электрическая машина с постоянными магнитами различной намагниченности содержит обмотку статора без магнитопровода, расположенную между двумя дисковыми роторами с постоянными магнитами, образующими магнитную сборку Хальбаха с чередующимися аксиально намагниченными и тангенциально намагниченными постоянными магнитами, при этом между каждым полюсным делением установлены немагнитные вставки, а дисковые роторы выполнены цельными из немагнитного материала. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к вращающимся электрическим машинам и может быть использована в конструкциях электрических машин с постоянными магнитами различной намагниченности.

Известна электромашина с ротором, созданным по системе Хальбаха [Полезная модель РФ №196343 U1, МПК H02K 21/00, H02K 21/02, опубликовано 26.02.2020 г.], которая содержит узел обмотки, состоящий из множества катушек, причем множество катушек расположены в форме кольца, и ротτор, включающий в себя множество внешних магнитов, выполненных в виде внешнего кольца Хальбаха, окружающий обмотку в сборе; корпус внешних магнитов, соединенный с множеством внешних магнитов, причем корпус внешних магнитов окружает множество внешних магнитов; множество внутренних магнитов, выполненных в виде внутреннего кольца Хальбаха, причем обмотка расположена между множеством внутренних магнитов и множеством внешних магнитов; корпус внутренних магнитов, соединенный с множеством внутренних магнитов; выходной вал, соединенный с внутренним корпусом магнитов, при этом внешнее кольцо Хальбаха ротора собрано из магнитов с цикличным повторением следующей последовательности направления вектора намагниченности постоянных магнитов (на их торцевой поверхности): тангенциально, против часовой стрелки; радиально от центра; тангенциально, по часовой стрелке; радиально к центру; во внутреннем кольце Хальбаха циклично повторяются следующие направления вектора намагниченности: тангенциально, по часовой стрелке; радиально от центра; тангенциально, против часовой стрелки; радиально к центру, а направление намагниченности на внутреннем и внешнем кольцах Хальбаха согласованы так, чтобы магнитный поток, созданный постоянными магнитами внутреннего и внешнего колец, складывался; с внешней стороны внешнего кольца Хальбаха расположено ярмо из ферромагнитного материала, с внутренней стороны внутреннего кольца Хальбаха расположено ярмо из ферромагнитного материала, магниты закреплены на ярмах, в обмотке отсутствуют ферромагнитные элементы. Недостатком аналога являются повышенные массогабаритные показатели из-за наличия внешнего и внутреннего колец Хальбаха.

Известна конструкция ротора электрической машины [патент РФ №2211517, МПК Н02К 1/27, Н02К 1/28, Н02К 21/14, опубликовано 27.08.2003 г.], которая содержит магнитопровод с размещенными на нем намагниченными в радиальном направлении постоянными магнитами чередующейся полярности с полюсными наконечниками, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются немагнитные зазоры, а на наружной поверхности полюсных наконечников выполнены концентрично оси ротора кольцевые канавки, образующие равномерно чередующиеся выступы и пазы, в кольцевых канавках размещен бандаж из немагнитного материала, охватывающий все полюсные наконечники, при этом магнитопровод состоит из равномерно чередующихся соответственно выступам и пазам полюсных наконечников магнитных и немагнитных кольцевых пластин, бандаж выполнен в виде колец, имеющих в местах расположения указанных зазоров повторяющие их форму и размеры перемычки, соединяющие кольца бандажа с немагнитными кольцевыми пластинами, при этом указанные кольца бандажа, перемычки и кольцевые немагнитные пластины выполнены заодно и одинаковыми по толщине, равной ширине соответствующих пазов полюсных наконечников, а магнитные кольцевые пластины, толщина которых равна ширине соответствующих выступов полюсных наконечников, имеют по внешнему диаметру буртики, служащие для плотной фиксации немагнитных кольцевых пластин, причем в местах расположения перемычек в буртиках выполнены сквозные выемки, размеры которых повторяют размеры перемычек.

Недостатком такого устройства является сложность технологии изготовления ротора.

Известен комбинированный ротор для высокоскоростной электрической машины [патент РФ №2679311 С1, H02K 1/27, H02K 1/28, опубликовано 07.02.2019 г.], который содержит постоянные магниты, установленные на валу из магнитомягкого материала c образованием полюсов, на собранные магниты надевается сварной бандаж, который состоит из полюсных наконечников из магнитной стали и немагнитных вставок, сваренных в местах стыка, при этом постоянные магниты выполнены в виде сегментов и установлены вплотную друг к другу без образования немагнитных промежутков, сегменты магнитов, формирующие полюса, намагничены радиально, сегменты магнитов, установленные между полюсами, выполнены с тангенциальной намагниченностью, при этом сегменты постоянных магнитов, намагниченные в радиальном направлении, расположены напротив полюсных наконечников, а сегменты магнитов с тангенциальной намагниченностью расположены напротив немагнитных вставок.

Недостатком аналога является ограниченность в размере ротора из-за его фиксированного диаметра.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой приходится конструкция электрической машины с постоянными магнитами и аксиальным магнитным потоком [патент США №10141822 A1, МПК H02K 21/24, опубликовано 27.11.2018 г.], которая содержит обмотку статора без магнитопровода, расположенную между двумя дисковыми роторами с постоянными магнитами, образующими магнитную сборку Хальбаха с чередующимися аксиально намагниченными и тангенциально намагниченными постоянными магнитами, причем одно полюсное деление включает по меньшей мере четыре магнита, при этом магниты установлены в специальных углублениях на роторе, которые образованы частично внешней кольцевой стенкой, которая удерживает магниты от центробежной нагрузки, и частично радиальными стенками между соседними магнитами в магнитной сборке Хальбаха.

Недостатком ближайшего аналога является сложная технология изготовления ротора за счет необходимости выполнения специальных углублений в роторе, которые образованы частично внешней кольцевой стенкой и частично радиальными стенками между соседними магнитами в магнитной сборке Хальбаха.

Техническим результатом является повышение технологичности изготовления электрической машины.

Технический результат достигается тем, что в дисковой электрической машине с постоянными магнитами различной намагниченности, содержащей обмотку статора без магнитопровода, расположенную между двумя дисковыми роторами с постоянными магнитами, образующими магнитную сборку Хальбаха с чередующимися аксиально намагниченными и тангенциально намагниченными постоянными магнитами, согласно полезной модели, между каждым полюсным делением установлены немагнитные вставки, а дисковые роторы выполнены цельными из немагнитного материала.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фигуре 1 изображена магнитная система дисковой электрической машины. На фигуре 2 изображена магнитная сборка Хальбаха.

Предложенная дисковая электрическая машина с постоянными магнитами различной намагниченности содержит (фиг.1, фиг. 2) обмотку статора 1 без магнитопровода, который расположен между двумя дисковыми роторами 2, выполненными цельными из немагнитного материала, с постоянными магнитами 3 образующими магнитную сборку Хальбаха с чередующимися аксиально намагниченными 4 и тангенциально намагниченными 5 постоянными магнитами, причем между каждым полюсным делением τ установлены немагнитные вставки 6.

Повышение технологичности изготовления достигается упрощением процесса сборки дискового ротора, за счет формирования полюсов с постоянными магнитами и установки их на дисковые ротора, при этом каждый полюс при установке примагничивается к ранее установленным полюсам. Также за счет применения магнитной сборки Хальбаха исключается необходимость применения магнитного материала дисковых роторов.

Дисковая электрическая машина с постоянными магнитами различной намагниченности работает следующим образом. При вращении дисковых роторов 2 с постоянными магнитами 3, образующими магнитную сборку Хальбаха с чередующимися аксиально намагниченными 4 и тангенциально намагниченными 5 постоянными магнитами 3, в обмотке статора 1 наводится электродвижущая сила и при подключении обмотки статора 1 к нагрузке появляется ток.

Дополнительным преимуществом использования немагнитных вставок между полюсными делениями τ является удерживание постоянных магнитов от радиального перемещения при высокой центробежной нагрузке.

Таким образом, предлагаемая конструкция дисковой электрической машины с постоянными магнитами различной намагниченности позволяет повысить технологичность ее изготовления благодаря упрощению процесса сборки дискового ротора.

Claims (1)

1. Дисковая электрическая машина с постоянными магнитами различной намагниченности, содержащая обмотку статора без магнитопровода, расположенную между двумя дисковыми роторами с постоянными магнитами, образующими магнитную сборку Хальбаха с чередующимися аксиально намагниченными и тангенциально намагниченными постоянными магнитами, отличающаяся тем, что между каждым полюсным делением установлены немагнитные вставки, а дисковые роторы выполнены цельными из немагнитного материала.