RU2362259C1 - Permanent magnet motor - Google Patents

Permanent magnet motor Download PDF

Info

Publication number
RU2362259C1
RU2362259C1 RU2008123466/09A RU2008123466A RU2362259C1 RU 2362259 C1 RU2362259 C1 RU 2362259C1 RU 2008123466/09 A RU2008123466/09 A RU 2008123466/09A RU 2008123466 A RU2008123466 A RU 2008123466A RU 2362259 C1 RU2362259 C1 RU 2362259C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
motor
magnets
magnetic
shaft
Prior art date
Application number
RU2008123466/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вениамин Афанасьевич Золотнический (RU)
Вениамин Афанасьевич Золотнический
Валерий Алексеевич Нестерин (RU)
Валерий Алексеевич Нестерин
Людмила Михайловна Семенова (RU)
Людмила Михайловна Семенова
Александр Иванович Коробов (RU)
Александр Иванович Коробов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ЗЭиМ-Лайн"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ЗЭиМ-Лайн" filed Critical Закрытое акционерное общество "ЗЭиМ-Лайн"
Priority to RU2008123466/09A priority Critical patent/RU2362259C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362259C1 publication Critical patent/RU2362259C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly to electrical machines and can be used as a motor in steering wheel boosters of automobiles and low and medium power electric generators. To achieve this outcome, the proposed permanent magnet motor consists of a cylindrical ferromagnetic external rotor, comprising a shaft, a nonmagnetic disc on the shaft and a magnetically conductive cylinder, on the inner surface of which permanent magnets are placed parallel the axis of the rotor. The said motor also has a cylindrical inner stator, placed in line with the rotor. According to this invention, in the magnetic system of the rotor, magnets on the length of each pole are divided into two parts and displaced from each other around the rotor by an angle Δα/2, where Δα=360°/n, where n is the pulse number of magnetic flux in one cycle of the rotor.
EFFECT: easier control of the motor through reduction of tooth ripples of electromagnetic torque.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в качестве двигателя в усилителях руля автомобиля и электрогенераторов малой и средней мощности.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electric machines, and can be used as an engine in power steering cars and electric generators of small and medium power.

Известна магнитная система ротора, состоящая из пакета пластин магнитопроводящей стали с отверстиями и постоянных магнитов призматической формы с тангенциальной намагниченностью N-S, установленных в отверстиях пластин под наклоном к радиальной оси таким образом, что расстояние между разноименными полюсами двух соседних магнитов по наружной дуге меньше, чем по внутренней, причем отверстия выполнены V-образными, а установленные в них магниты, образующие полюсное деление, соприкасаются одноименными полюсами RU 2316103, МПК 7 Н02К 1/27, Н02К 21/14, 2005.07.14.A known rotor magnetic system consisting of a package of plates of magnetically conductive steel with holes and prismatic permanent magnets with tangential magnetization NS installed in the holes of the plates at an angle to the radial axis so that the distance between the opposite poles of two adjacent magnets in the outer arc is less than internal, and the holes are made V-shaped, and the magnets installed in them that form the pole division are in contact with the same poles RU 2316103, IPC 7 Н02К 1/27, Н02К 21/14, 2005.07 .fourteen.

Данная конструкция обеспечивает высокое значение магнитного потока в воздушном зазоре между ротором и статором за счет концентрации магнитного поля полюсов и в высокой степени зависит от изменения величины воздушного зазора, что вызывает необходимость получения малых воздушных зазоров, усложняет и удорожает технологию изготовления двигателя.This design provides a high value of the magnetic flux in the air gap between the rotor and the stator due to the concentration of the magnetic field of the poles and is highly dependent on changes in the size of the air gap, which makes it necessary to obtain small air gaps, complicates and increases the cost of engine manufacturing technology.

Известны двигатели с постоянными магнитами, имеющие внешний статор и внутренний ротор, на котором находятся постоянные магниты, описанные в патентах RU 2161852, МПК 7 Н02К 21/14, Н02К 5/132, Н02К 15/04, Н02К 3/04, 1998.03.03; RU 2321143, МПК 7 Н02К 21/16, Н02К 1/27, 2005.09.16; RU 2247463, МПК 7 Н02К 21/14, Н02К 1/27, 2002.12.26.Motors with permanent magnets are known, having an external stator and an internal rotor on which there are permanent magnets described in patents RU 2161852, IPC 7 Н02К 21/14, Н02К 5/132, Н02К 15/04, Н02К 3/04, 1998.03.03 ; RU 2321143, IPC 7 Н02К 21/16, Н02К 1/27, 2005.09.16; RU 2247463, IPC 7 Н02К 21/14, Н02К 1/27, 2002.12.26.

Недостатком этих двигателей является то, что в них используется конструкция двигателя с внутренним ротором, в которой затруднена укладка обмотки статора и усложняется автоматизация этого процесса.The disadvantage of these motors is that they use an engine design with an internal rotor, which makes it difficult to lay the stator winding and complicates the automation of this process.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является двигатель с постоянными магнитами, состоящий из цилиндрического ферромагнитного внешнего ротора с постоянными магнитами, расположенными на внутренней поверхности ротора параллельно оси ротора, и статора в форме катушки с зубцами, причем наружные поверхности зубцов статора располагаются напротив полюсов постоянных магнитов ротора и разделены друг от друга воздушным зазором US 2007176505, МПК 7 Н02К 37/14, Н02К 16/02, Н02К 21/12, Н02К 37/12, Н02К 16/00, 2004.02.27.The closest in technical essence to the claimed invention is a permanent magnet motor, consisting of a cylindrical ferromagnetic external rotor with permanent magnets located on the inner surface of the rotor parallel to the axis of the rotor, and a stator in the form of a coil with teeth, and the outer surfaces of the stator teeth are opposite the poles of the constant rotor magnets and are separated from each other by an air gap US 2007176505, IPC 7 Н02К 37/14, Н02К 16/02, Н02К 21/12, Н02К 37/12, Н02К 16/00, 2004.02.27.

Данная конструкция обладает положительными качествами магнитных систем с внешним ротором, однако не решает проблем, связанных с зубцовыми пульсациями электромагнитного момента, возникающими в результате неравномерности распределения магнитного потока постоянных магнитов вследствие наличия изменяющегося воздушного зазора, обусловленного зубчатостью статора.This design has the positive qualities of magnetic systems with an external rotor, however, it does not solve the problems associated with tooth pulsations of the electromagnetic moment resulting from the uneven distribution of the magnetic flux of permanent magnets due to the presence of a varying air gap due to the stator gearing.

Наличие пазов и зубцов статора вызывает увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора и неравномерность индукции на поверхности полюсных наконечников. В местах, расположенных напротив зубцов, индукция больше, чем в местах напротив пазов.The presence of grooves and teeth of the stator causes an increase in the magnetic resistance of the air gap and uneven induction on the surface of the pole pieces. In places opposite the teeth, induction is greater than in places opposite the grooves.

Конструкция двигателя с внешним ротором дает возможность увеличить диаметр ротора и, следовательно, повысить момент и мощность при тех же габаритах.The design of the engine with an external rotor makes it possible to increase the diameter of the rotor and, therefore, increase the torque and power with the same dimensions.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в достижении высоких энергетических показателей магнитоэлектрической машины с одновременным упрощением технологии изготовления двигателя.The problem to which the invention is directed, is to achieve high energy performance magnetoelectric machine while simplifying the manufacturing technology of the engine.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение зубцовых пульсаций электромагнитного момента и, как следствие, повышение удобства управления двигателем.The technical result of the claimed invention is to reduce the pulsation of the pulsation of the electromagnetic moment and, as a result, increase the convenience of controlling the engine.

Для достижения технического результата в электродвигателе с постоянными магнитами, состоящем из цилиндрического ферромагнитного внешнего ротора, включающего вал, расположенный на нем немагнитный диск и магнитопроводящий цилиндр, на внутренней поверхности которого параллельно оси ротора расположены постоянные магниты, и цилиндрического внутреннего статора, расположенного соосно с ротором, согласно изобретению в магнитной системе ротора магниты по длине каждого полюса поделены на две части и сдвинуты относительно друг друга по окружности ротора на угол Δα/2,To achieve a technical result in a permanent magnet electric motor, consisting of a cylindrical ferromagnetic external rotor, including a shaft, a non-magnetic disk located on it and a magnetic conductive cylinder, on the inner surface of which there are permanent magnets parallel to the rotor axis, and a cylindrical internal stator located coaxially with the rotor, according to the invention, in the rotor magnetic system, the magnets are divided into two parts along the length of each pole and are shifted relative to each other around NOSTA rotor by an angle Δα / 2,

где Δα=360°/n,where Δα = 360 ° / n,

где n - число пульсаций магнитного потока на один оборот ротора.where n is the number of pulsations of the magnetic flux per revolution of the rotor.

При этом магнитопроводящий цилиндр может быть жестко закреплен с одной стороны с диском и валом ротора, а свободным консольным концом опираться на опорную поверхность прилегающего фланца, на которой предусмотрена канавка, заполняемая консистентной смазкой и в которой расположены элементы подшипника качения - тела качения.In this case, the magnetically conducting cylinder can be rigidly fixed on one side with the disk and rotor shaft, and with its free cantilever end rely on the supporting surface of the adjacent flange, on which there is a groove filled with grease and in which the elements of the rolling bearing - rolling elements are located.

Предлагаемый электродвигатель с постоянными магнитами изображен на фиг.1, 2, 3 и 4:The proposed permanent magnet motor is shown in figures 1, 2, 3 and 4:

фиг.1 - продольное сечение электродвигателя;figure 1 is a longitudinal section of an electric motor;

фиг.2 - схема расположения постоянных магнитов в магнитной системе ротора;figure 2 - arrangement of permanent magnets in the magnetic system of the rotor;

фиг.3 - кривая момента, развиваемого двигателем с учетом пульсаций магнитного момента ±ΔМ, накладываемых на среднее значение электромагнитного момента Mdo для двигателя с внешним ротором обычной конструкции;figure 3 - curve of the moment developed by the engine, taking into account the pulsations of the magnetic moment ± ΔM, superimposed on the average value of the electromagnetic moment Md o for the engine with an external rotor of conventional design;

фиг.4 - кривая момента в функции угла α - угла поворота ротора при наличии разделения полюсов вдоль оси ротора на две равные части и при сдвиге этих частей по окружности на угол Δα/2.figure 4 - curve of the moment as a function of the angle α - the angle of rotation of the rotor in the presence of separation of the poles along the axis of the rotor into two equal parts and when these parts are shifted around the circumference by the angle Δα / 2.

Электродвигатель с постоянными магнитами состоит из внешнего ротора, включающего в себя немагнитный диск 1 и магнитопроводящий цилиндр 2, и внутреннего статора 3. Ротор выполнен с постоянными магнитами 4, расположенными на внутренней поверхности цилиндра 2 ротора и разделенными пластинами 5 из немагнитного материала. Магнитопроводящий цилиндр 2 опирается на поверхность закрывающего фланца 6, жестко закрепленного на статоре 3. На фланце 6 под свободным концом цилиндра 2 предусмотрена канавка 7, заполняемая консистентной смазкой. В канавке фланца расположены одновременно с консистентной смазкой элементы подшипника качения - тела качения. Внутренний статор выполнен из шихтованного пакета, в пазах которого уложена обмотка 8 и втулка 9.The permanent magnet electric motor consists of an external rotor including a non-magnetic disk 1 and a magnetic cylinder 2, and an internal stator 3. The rotor is made with permanent magnets 4 located on the inner surface of the rotor cylinder 2 and separated by plates 5 of non-magnetic material. The magnetically conducting cylinder 2 rests on the surface of the closing flange 6, which is rigidly fixed to the stator 3. On the flange 6, under the free end of the cylinder 2 there is a groove 7 filled with grease. In the groove of the flange are located simultaneously with the grease the elements of the rolling bearing - rolling elements. The internal stator is made of a burst package, in the grooves of which a winding 8 and a sleeve 9 are laid.

Осуществление предлагаемого решения.Implementation of the proposed solution.

Полюсы ротора формируются постоянными магнитами 4 с радиальной намагниченностью N-S, расположенными на внутренней поверхности цилиндра 2 ротора, сдвинутыми в пределах каждого полюса на угол Δα/2 и разделенными пластинами 5 из немагнитного материала, что обеспечивает равномерное распределение полюсов ротора по окружности. Пластины из немагнитного материала служат для регулирования установки магнитов на внутренней поверхности цилиндра ротора. Магниты жестко крепятся к внутренней поверхности ротора, например с помощью клея, причем располагаются они параллельно оси двигателя соосно с валом двигателя. Зубчатое строение воздушного зазора обуславливает пульсацию магнитной индукции. В результате наличия пазов и зубцов получается неравномерное вращение ротора, то есть нежелательные пульсации электромагнитного момента. Разделение магнитов на две части приводит к уменьшению пульсаций от каждой половины ротора в 2 раза, а сдвиг этих частей на угол Δα/2 приводит к уменьшению результирующих пульсаций до нуля, так как пульсации момента о части ротора взаимно уничтожают друг друга, находясь в противофазе. Число пульсаций магнитного потока на один оборот ротора зависит от соотношения числа полюсов ротора, числа зубцов статора, ширины зубцов статора. Хвостов B.C. Электрические машины постоянного тока. 1988, 336 с., Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов ВТУЗов. 1978, 832 с.The rotor poles are formed by permanent magnets 4 with a radial magnetization N-S, located on the inner surface of the rotor cylinder 2, shifted within each pole by an angle Δα / 2 and separated by plates 5 of non-magnetic material, which ensures uniform distribution of the rotor poles around the circumference. Plates of non-magnetic material are used to control the installation of magnets on the inner surface of the rotor cylinder. The magnets are rigidly attached to the inner surface of the rotor, for example with glue, and they are parallel to the axis of the motor coaxially with the motor shaft. The toothed structure of the air gap causes pulsation of magnetic induction. As a result of the presence of grooves and teeth, an uneven rotation of the rotor is obtained, that is, undesirable pulsations of the electromagnetic moment. Separation of magnets into two parts leads to a 2-fold decrease in pulsations from each half of the rotor, and a shift of these parts by an angle Δα / 2 leads to a decrease in the resulting pulsations to zero, since the pulsations of the moment about the rotor part mutually destroy each other, being in antiphase. The number of pulsations of the magnetic flux per revolution of the rotor depends on the ratio of the number of poles of the rotor, the number of stator teeth, the width of the stator teeth. Tails B.C. Electric DC machines. 1988, 336 p., Voldek A.I. Electric cars. The textbook for students of technical schools. 1978, 832 p.

Ротор свободным консольным концом через специальный вспомогательный подшипник опирается на опорную поверхность прилегающего фланца.The rotor with its free cantilever end, through a special auxiliary bearing, rests on the supporting surface of the adjacent flange.

Для обеспечения равного воздушного зазора между магнитами ротора и зубцами внутреннего статора 3, в пазах которого уложена обмотка 8 и втулка 9, в конструкции двигателя предусмотрена опора свободного консольного конца цилиндра 2 на поверхность закрывающего фланца 6. Для этого на фланце под свободным консольным концом цилиндра предусмотрена канавка 7, заполняемая консистентной смазкой, например Литолом-24, обеспечивающей необходимую смазку трущихся поверхностей. В канавке фланца одновременно с консистентной смазкой расположены элементы подшипника качения - тела качения.To ensure an equal air gap between the rotor magnets and the teeth of the inner stator 3, in the grooves of which the winding 8 and the sleeve 9 are laid, the engine design provides support for the free cantilever end of the cylinder 2 on the surface of the closing flange 6. For this, a flange under the free cantilever end of the cylinder is provided a groove 7 filled with grease, for example Litol-24, which provides the necessary lubrication of rubbing surfaces. In the flange groove, simultaneously with the grease, there are elements of the rolling bearing - rolling elements.

При одинаковых габаритах диаметр по рабочему зазору в такой конструкции электродвигателя больше, и, следовательно, за счет расположения ротора вне статора обеспечиваются высокие энергетические показатели магнитоэлектрического двигателя при сравнительно несложной технологии изготовления.With the same dimensions, the diameter of the working gap in this design of the electric motor is larger, and, therefore, due to the location of the rotor outside the stator, high energy parameters of the magnetoelectric motor are provided with a relatively simple manufacturing technology.

Таким образом, за счет сдвига постоянных магнитов ротора на угол Δα/2 и наличия тел качения с консистентной смазкой в канавке на фланце под свободным консольным концом цилиндра, жестко закрепленного с другой стороны, достигаются высокие энергетические показатели магнитоэлектрической машины с одновременным упрощением технологии изготовления магнитоэлектрического двигателя с постоянными магнитами.Thus, due to the shift of the rotor permanent magnets by the angle Δα / 2 and the presence of rolling elements with grease in the groove on the flange under the free cantilever end of the cylinder, which is rigidly fixed on the other hand, high energy performance of the magnetoelectric machine is achieved while simplifying the manufacturing technology of the magnetoelectric motor with permanent magnets.

Claims (2)

1. Электродвигатель с постоянными магнитами, состоящий из цилиндрического ферромагнитного внешнего ротора, включающего вал, расположенный на нем немагнитный диск и магнитопроводящий цилиндр, на внутренней поверхности которого параллельно оси ротора расположены постоянные магниты, и цилиндрического внутреннего статора, расположенного соосно с ротором, отличающийся тем, что в магнитной системе ротора магниты по длине каждого полюса поделены на две части и сдвинуты относительно друг друга по окружности ротора на угол Δα/2, где Δα=360°/n, где n - число пульсаций магнитного потока на один оборот ротора.1. An electric motor with permanent magnets, consisting of a cylindrical ferromagnetic external rotor, including a shaft, a non-magnetic disk located on it and a magnetically conducting cylinder, on the inner surface of which there are permanent magnets parallel to the axis of the rotor, and a cylindrical internal stator located coaxially with the rotor, characterized in that in the rotor’s magnetic system, the magnets along the length of each pole are divided into two parts and shifted relative to each other around the circumference of the rotor by an angle Δα / 2, where Δα = 360 ° / n, where n is the number of pulsations of the magnetic flux per revolution of the rotor. 2. Электродвигатель с постоянными магнитами по п.1, отличающийся тем, что магнитопроводящий цилиндр жестко закреплен с одной стороны с диском и валом ротора, а свободным консольным концом опирается на опорную поверхность прилегающего фланца, на которой предусмотрена канавка, заполняемая консистентной смазкой, и в которой расположены элементы подшипника качения - тела качения. 2. The permanent magnet electric motor according to claim 1, characterized in that the magnetically conducting cylinder is rigidly fixed on one side with the disk and the rotor shaft, and rests on the supporting surface of the adjacent flange with a free cantilever end, on which a groove filled with grease is provided, and which are the elements of the rolling bearing - rolling elements.
RU2008123466/09A 2008-06-09 2008-06-09 Permanent magnet motor RU2362259C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008123466/09A RU2362259C1 (en) 2008-06-09 2008-06-09 Permanent magnet motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008123466/09A RU2362259C1 (en) 2008-06-09 2008-06-09 Permanent magnet motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2362259C1 true RU2362259C1 (en) 2009-07-20

Family

ID=41047332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008123466/09A RU2362259C1 (en) 2008-06-09 2008-06-09 Permanent magnet motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362259C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444107C1 (en) * 2010-07-12 2012-02-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electric machine rotor
RU2557556C2 (en) * 2009-12-22 2015-07-27 КСБ Акциенгезельшафт Squirrel-cage rotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557556C2 (en) * 2009-12-22 2015-07-27 КСБ Акциенгезельшафт Squirrel-cage rotor
RU2444107C1 (en) * 2010-07-12 2012-02-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electric machine rotor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104521107B (en) The motor of optimization with narrow tooth
US7595575B2 (en) Motor/generator to reduce cogging torque
TWI422121B (en) Rotation machinery and rotor thereof
CN201263115Y (en) Rotor device of permanent magnet synchronous machine
RU2604058C1 (en) Synchronous motor with magnetic reduction
WO2021189595A1 (en) Multi-degree-of-freedom magnetic field modulation-type magnetic screw actuator and integrated design method therefor
JP2004357489A (en) Unidirectionally magnetized permanent magnet motor
RU2541513C2 (en) Synchronous machine with anisotropic magnetic conductivity of rotor
EP1744437B1 (en) Self magnetizing motor and stator thereof
CN113809851B (en) Axial flux permanent magnet motor with unequal pole arc coefficients
CN106712345A (en) Motor rotor and motor adopting the same
RU2362259C1 (en) Permanent magnet motor
US20130057100A1 (en) Electric rotary machine
RU2534046C1 (en) Electric power generator
CN102237735B (en) Permanent magnet rotor structure and motor applying permanent magnet rotor structure
CN110277889B (en) Stator permanent magnet type rotary transformer
CN204652098U (en) Motor
RU2545166C1 (en) Magnetic reducing gear
CN202405975U (en) Permanent magnet vernier motor for low-speed large torque
JP5984695B2 (en) Rotation angle detector and vehicle rotating electric machine
KR20100005737A (en) Motor stator for preventing reduction of permanent magnet
CN2529434Y (en) Axial multilayer stator, rotor electric machine
WO2022091198A1 (en) Rotary electric machine and electric power steering device
RU2655098C1 (en) Motor-wheel
JP2006025486A (en) Electric electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100610