RU2273084C2

RU2273084C2 - Permanent-magnet electrical machine rotor

Info

Publication number: RU2273084C2
Application number: RU2004105026/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Корнеев (RU); Александр Иванович Корнеев; Игорь Иванович Михеев (RU); Игорь Иванович Михеев; Александр Николаевич Панарин (RU); Александр Николаевич Панарин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Прана"
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-03-27
Also published as: RU2004105026A

Abstract

FIELD: electrical machines and their rotors; permanent-magnet excited machines.

SUBSTANCE: electrical-machine rotor 1 has magnetic circuit mounting on its surface permanent magnets 2 disposed in like-polarity pairs. Distance between magnetic pairs 3 is shorter than that between adjacent magnets of different pairs. Adjacent side surface of each magnet of one pair and plane 4 crossing external rib of respective magnet and rotor axis constitute other-than-zero angle 5. This angle is usually between 0 and 30 deg. depending on proportion of electrical machine geometric dimensions.

EFFECT: reduced power loss in electrical machine.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано в качестве ротора в электрических машинах с возбуждением от постоянных магнитов.The invention relates to the field of electric machines and can be used as a rotor in electric machines with excitation from permanent magnets.

Известен ротор электрической машины (А.С. №1697208, СССР), состоящий из магнитопровода, на поверхности которого равномерно размещены постоянные магниты, причем соседние магниты имеют противоположную полярность, образуя полюса поля возбуждения электрической машины. Недостатком такой конструкции является наличие максимума магнитной индукции в центре магнита, что вызывает неравномерность функции электродвижущей силы в течение межкоммутационного периода с максимумом в середине этого периода. Этот максимум вызывает провал в токе в центре межкоммутационного периода и даже инверсию тока, что в свою очередь вызывает неравномерность крутящего момента при вращении и увеличение потерь в двигателе.The rotor of an electric machine (A.S. No. 1697208, USSR) is known, consisting of a magnetic circuit on the surface of which permanent magnets are evenly placed, the neighboring magnets being of opposite polarity, forming the poles of the field of excitation of the electric machine. The disadvantage of this design is the presence of a maximum of magnetic induction in the center of the magnet, which causes an uneven function of the electromotive force during the inter-switching period with a maximum in the middle of this period. This maximum causes a dip in the current at the center of the inter-switching period and even current inversion, which in turn causes uneven torque during rotation and an increase in losses in the motor.

Известен ротор электрической машины (Заявка №63-20105, Япония), состоящий из магнитопровода, на поверхности которого равномерно размещены постоянные магниты попарно одноименными полюсами.Known rotor of an electric machine (Application No. 63-20105, Japan), consisting of a magnetic circuit, on the surface of which are permanently placed permanent magnets in pairs with the same poles.

Недостатком такой конструкции является уменьшение магнитной индукции в центре магнитного полюса, образованного парой магнитов, на участке, где нет магнитов, что обуславливает пульсации ЭДС вращения, вызывающие, в свою очередь, пульсации фазного тока и крутящего момента и повышающие потери энергии в электрической машине.The disadvantage of this design is the decrease in magnetic induction in the center of the magnetic pole formed by a pair of magnets in the area where there are no magnets, which causes ripple EMF rotation, causing, in turn, ripple of the phase current and torque and increasing energy loss in an electric machine.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке ротора электрической машины.The technical problem solved by the present invention is to develop a rotor of an electric machine.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в снижении электрических потерь в электрической машине.The technical result obtained by the implementation of the invention is to reduce electrical losses in an electric machine.

Поставленная цель достигается тем, что в роторе электрической машины, состоящем из магнитопровода, на поверхности которого размещены постоянные магниты попарно одноименными полюсами, согласно изобретению расстояние между магнитами пары меньше, чем между соседними магнитами разных пар, при этом соседняя боковая поверхность каждого из магнитов одной пары составляет с плоскостью, проходящей через внешнее ребро соответствующего магнита и ось ротора, отличный от нуля угол, который находится в пределах от 0 до 30 геометрических градусов.This goal is achieved by the fact that in the rotor of an electric machine, consisting of a magnetic circuit, on the surface of which there are permanent magnets in pairs of the same pole, according to the invention, the distance between the magnets of the pair is less than between adjacent magnets of different pairs, while the adjacent side surface of each of the magnets of one pair with a plane passing through the outer edge of the corresponding magnet and the axis of the rotor, a non-zero angle, which is in the range from 0 to 30 geometric degrees.

Предложенная конструкция ротора представлена в одном из вариантов реализации на прилагаемых чертежах (фиг.1, фиг.2), на которых показан магнитопровод 1, постоянные магниты 2, образующие пары 3. Между внутренней боковой поверхностью 8 магнита пары 3 и плоскостью 4, проходящей через внешнее ребро 6 соответствующего магнита и ось 7 ротора, имеется угол 5 (фиг.1, фиг.2). Для избежания загромождения чертежей деталями, не оказывающими существенного влияния на достижение указанного технического результата, на чертежах они не приведены.The proposed rotor design is presented in one embodiment in the accompanying drawings (Fig. 1, Fig. 2), which shows the magnetic circuit 1, permanent magnets 2 forming pairs 3. Between the inner side surface 8 of the magnet of pair 3 and the plane 4 passing through the outer edge 6 of the corresponding magnet and the axis 7 of the rotor, there is an angle 5 (figure 1, figure 2). To avoid cluttering the drawings with parts that do not significantly affect the achievement of the specified technical result, they are not shown in the drawings.

Ротор работает следующим образом. В предлагаемой конструкции ротора электрической машины пары 3 магнитов 2 образуют магнитное поле одного направления. Благодаря тому, что магниты одной пары сдвинуты друг к другу и их соседние внутренние боковые поверхности 8 повернуты на угол 5 относительно плоскостей 4, проходящих через внешние ребра 6 смежных боковых поверхностей магнитов и ось ротора, индукция магнитного поля, образованная этими магнитами, практически неизменна в центральной части магнитного полюса. В то же время потоки рассеяния, замыкающиеся помимо статора, минимальны благодаря тому, что расстояние между разноименными магнитами соседних пар увеличено. Угол наклона соседних боковых поверхностей магнитов одной пары выбирается таким образом, чтобы намагничивающая сила магнитов создавала равномерное поле. Благодаря этому поле ротора, пересекая контуры якорной обмотки, наводит в них электродвижущую силу постоянной величины на межкоммутационном интервале. В результате ток в якорной обмотке остается постоянным и, взаимодействуя с полем ротора, создает постоянный крутящий момент на валу электрической машины. Таким образом, предлагаемая конструкция ротора позволяет уменьшить потери в электрической машине, так как постоянный ток дает наименьшие потери в обмотке и обеспечивает равномерность функции момента от угла поворота ротора.The rotor operates as follows. In the proposed design of the rotor of an electric machine, a pair of 3 magnets 2 form a magnetic field of one direction. Due to the fact that the magnets of one pair are shifted to each other and their adjacent inner side surfaces 8 are rotated by an angle 5 relative to the planes 4 passing through the outer ribs 6 of the adjacent side surfaces of the magnets and the axis of the rotor, the magnetic field induction formed by these magnets is practically unchanged in the central part of the magnetic pole. At the same time, the scattering fluxes closing in addition to the stator are minimal due to the fact that the distance between the opposite magnets of the neighboring pairs is increased. The angle of inclination of the adjacent side surfaces of the magnets of one pair is selected so that the magnetizing force of the magnets creates a uniform field. Due to this, the rotor field, crossing the contours of the armature winding, induces an electromotive force of constant magnitude in them at the inter-switching interval. As a result, the current in the armature winding remains constant and, interacting with the rotor field, creates a constant torque on the shaft of the electric machine. Thus, the proposed design of the rotor can reduce losses in an electric machine, since direct current gives the smallest losses in the winding and ensures uniformity of the torque function from the angle of rotation of the rotor.

Устройство может быть изготовлено на существующем оборудовании с применением существующих технологий.The device can be manufactured on existing equipment using existing technologies.

Claims

The rotor of an electric machine, consisting of a magnetic circuit, on the surface of which permanent magnets are placed, in pairs of the same name, characterized in that the distance between the magnets of the pair is less than between adjacent magnets of different pairs, the adjacent side surface of each of the magnets of one pair being a plane, passing through the outer edge of the corresponding magnet and the axis of the rotor, a non-zero angle, which is in the range from 0 to 30 geometric degrees.