RU2813265C2

RU2813265C2 - Rotating electromagnetic drive with magnetic structure with multiple individual magnets in the form of blocks

Info

Publication number: RU2813265C2
Application number: RU2019132967A
Authority: RU
Inventors: Василе МИХАЙЛА; Лоик МЕЙЁР; Югетт ТЬЕНЬЯ; Ромен РАВО
Original assignee: Уайлот Сас
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2024-02-08

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: rotating electromagnetic drive with an axial magnetic flux contains at least one magnetic structure consisting of a set of separate magnets (4). Magnetic structure (6) forms a sequential block serving as a magnetic pole and located within at least one support (2) belonging to partially hollow disc-shaped rotor (1). At least one magnetic structure (6) has a thickness forming its smallest size, while each separate magnet is made in the form of elongated block (4) having length (4a) passing through the thickness of mentioned at least one magnetic structure (6). Elongated block (4) is cylindrical or is in the form of a polyhedron with at least one flat longitudinal side (4b) facing a working surface of mentioned at least one magnetic structure (6). Elongated block (4) has a magnetization line, which passes along its length. Separate magnets (4) are located in mentioned at least one magnetic structure (6) at a distance from each other so that to be electrically isolated from each other. At least one magnetic structure (6) contains a non-conductive composite layer covering separate magnets (4). The composite layer limits the entire outer contour of mentioned at least one magnetic structure (6). Length (4a) of each block (4) exceeds a diameter of the flat longitudinal side in case of a cylindrical block or largest diagonal (4c) connecting two vertices of mentioned longitudinal side (4b) in case of block (4) in the form of a polyhedron. At least one support (2) is closed from at least one side by superimposed disc (8) acting as an axial retention means for strengthening rotor (1).

EFFECT: increase in the strength of a magnetic structure of an electromagnetic drive and, in particular, rigidity, reduction in losses.

14 cl, 11 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к магнитной структуре с множеством отдельных магнитов в виде блоков. Изобретение относится также к электромагнитному приводу, содержащему одну или несколько таких магнитных структур.The present invention relates to a magnetic structure with a plurality of individual magnets in the form of blocks. The invention also relates to an electromagnetic drive comprising one or more such magnetic structures.

Настоящее изобретение находит свое предпочтительное, но не ограничительное применение для электромагнитного привода, производящего большую мощность при повышенной скорости вращения ротора, чего достигают за счет использования магнитной структуры или магнитных структур в соответствии с настоящим изобретением. Такой электромагнитный привод можно использовать, например, в полностью электрическом или гибридном автотранспортном средстве.The present invention finds its preferred, but not limited, application to an electromagnetic drive that produces greater power at increased rotor speed, which is achieved through the use of a magnetic structure or magnetic structures in accordance with the present invention. Such an electromagnetic drive can be used, for example, in a fully electric or hybrid vehicle.

Предпочтительно, но не ограничительно привод может быть вращающимся приводом, содержащим по меньшей мере один ротор, охваченный двумя статорами, причем эти элементы могут быть расположены друг над другом, будучи разделенными по меньшей мере одним воздушным зазором, на одном и том же валу.Preferably, but not restrictively, the drive may be a rotating drive comprising at least one rotor surrounded by two stators, these elements being arranged one above the other, separated by at least one air gap, on the same shaft.

В высокоскоростных вариантах применения необходимо иметь не только компактную систему, получаемую за счет уменьшения массы и габарита электромагнитного привода для оптимального КПД, но также обеспечивать очень высокую механическую прочность вращающейся или поступательно перемещающейся части, то есть ротора или элемента, совершающего линейное поступательное движение, чтобы повысить надежность системы.In high-speed applications, it is necessary not only to have a compact system by reducing the mass and size of the electromagnetic drive for optimal efficiency, but also to provide very high mechanical strength to the rotating or translational part, i.e. the rotor or linear translational element, to increase system reliability.

В высокоскоростных вариантах применения необходимо снизить потери для оптимального КПД. В применениях для автомобиля все чаще решают задачи миниатюризации. Для этого необходимо иметь компактную систему, получаемую за счет уменьшения массы и габарита привода, а также обеспечивать очень высокую механическую прочность перемещающейся части, чтобы повысить надежность системы.In high-speed applications, losses must be reduced for optimal efficiency. Automotive applications are increasingly addressing miniaturization challenges. To do this, it is necessary to have a compact system, obtained by reducing the weight and size of the drive, and also to ensure very high mechanical strength of the moving part in order to increase the reliability of the system.

В случае электромагнитного привода с осевым потоком, как в не ограничительном примере настоящего изобретения, ротор содержит корпус в виде диска, имеющий две круглые стороны, соединенные через толщину, при этом диск ограничен между наружным венцом и внутренней периферией, ограничивающей пространство для вала вращения.In the case of an axial flux electromagnetic drive, as in a non-limiting example of the present invention, the rotor includes a disc-shaped housing having two circular sides connected through a thickness, the disc being defined between an outer rim and an inner periphery defining a space for the rotation shaft.

По меньшей мере к одной из двух круглых сторон корпуса, называемой опорной стороной, прилегают по меньшей мере два постоянных магнита. В случае ротора с одним воздушным зазором, предназначенного для объединения со статором, магниты находятся только на одной круглой стороне корпуса, тогда как в случае ротора с двумя воздушными зазорами с соответствующим статором магниты расположены на обеих сторонах.At least two permanent magnets are adjacent to at least one of the two circular sides of the housing, called the support side. In the case of a single air gap rotor designed to be combined with a stator, the magnets are located on only one round side of the housing, whereas in the case of a dual air gap rotor with a corresponding stator, the magnets are located on both sides.

Магниты удерживаются, каждый, на стороне или на их соответствующей стороне при помощи средств удержания, при этом между упомянутыми по меньшей мере двумя магнитами на одной стороне оставлен промежуток.The magnets are each held on a side or on their respective side by means of holding means, with a gap being left between said at least two magnets on one side.

В случае электромагнитного привода с радиальным потоком ротор содержит цилиндрический корпус, по контуру которого размещены магниты.In the case of an electromagnetic drive with radial flux, the rotor contains a cylindrical housing along the contour of which magnets are placed.

В случае статора или каждого статора на них расположены элементы обмотки, содержащие зубец с выполненной на нем обмоткой, при этом зубец обрамлен на каждой из своих боковых сторон вырезом, при этом на зубце намотан провод из металла с хорошими проводящими свойствами, образуя обмотку.In the case of a stator or each stator, winding elements are located on them, containing a tooth with a winding made on it, while the tooth is framed on each of its sides by a cutout, and a wire of metal with good conductive properties is wound on the tooth, forming a winding.

Когда на ряд или ряды обмоток подают электрическое питание, на ротор, соединенный с выходным валом двигателя, действует крутящий момент, создаваемый магнитным полем, при этом создаваемый магнитный поток является осевым потоком в случае электромагнитной машины с осевым потоком и радиальным потоком в случае машины с радиальным потоком.When the row or rows of windings are electrically energized, the rotor connected to the output shaft of the motor is subjected to the torque generated by the magnetic field, the magnetic flux produced being axial flux in the case of an axial flux electromagnetic machine and radial flux in the case of a radial flux machine. flow.

В случае двигателя большой мощности ротор вращается с высокими скоростями вращения. Основной недостаток двигателя с высокой скоростью вращения состоит в повышенной вероятности отсоединения магнита или магнитов от ротора, а также по меньшей мере частичной поломки ротора. Следовательно, ротор такого двигателя должен быть выполнен с возможностью выдерживать высокие скорости вращения.In the case of a high power motor, the rotor rotates at high rotation speeds. The main disadvantage of a high speed motor is the increased likelihood of a magnet or magnets becoming detached from the rotor and causing at least partial rotor failure. Therefore, the rotor of such a motor must be capable of withstanding high rotation speeds.

В документе US-А-2011/0285237 раскрыт двигатель с осевым воздушным зазором. Задачей этого решения является упрощение этапов изготовления ротора и одновременное предупреждение смещения или ослабления постоянных магнитов, установленных на этом роторе, во время монтажа и работы ротора. Магниты установлены в монолитной структуре, выполненной в виде литой детали, охватывающей магниты.US Pat. No. 2011/0285237 discloses an axial air gap motor. The purpose of this solution is to simplify the manufacturing steps of the rotor and at the same time prevent the permanent magnets installed on this rotor from becoming dislodged or weakened during installation and operation of the rotor. The magnets are installed in a monolithic structure, made in the form of a cast part that encloses the magnets.

Литая деталь имеет пазы, которые разделяют магниты и в которые вставлены ребра, выполненные на корпусе ротора, что позволяет заблокировать литую деталь, не давая ей смещаться в осевом направлении. Радиальное удержание литой детали обеспечивают при помощи концентричных элементов, внутренних и наружных относительно литой детали.The cast part has grooves that separate the magnets and into which ribs are inserted, made on the rotor body, which allows you to lock the cast part, preventing it from moving in the axial direction. Radial support of the cast part is provided by concentric elements, internal and external relative to the cast part.

Таким образом, этот документ рассматривает магниты, расположенные в литой детали, и не содержит никаких указаний на магниты, отделенные друг от друга. Кроме того, ребра удерживают магниты только за счет своего действия на литую деталь и, следовательно, не оказывают прямого воздействия на удержание магнитов в роторе.Therefore, this document deals with magnets located in the cast part and does not make any reference to magnets that are separated from each other. In addition, the fins hold the magnets only by their action on the casting and therefore do not have a direct effect on holding the magnets in the rotor.

В документе FR-А-1475501 описаны полюсы постоянных магнитов для системы постоянных магнитов, образованные пучком прямых магнитов круглого или многоугольного сечения, при этом магниты соединены в блоке полюсов при помощи заливаемой смолы или других синтетических материалов.FR-A-1475501 describes permanent magnet poles for a permanent magnet system formed by an array of straight magnets of circular or polygonal cross-section, the magnets being connected in a pole block by cast resin or other synthetic materials.

Однако полюс постоянных магнитов, который можно уподобить структуре отдельных магнитов, не является стабильным при высокой скорости вращения, поскольку постоянные магниты удерживаются только индивидуально при помощи заливаемой смолы. Защита магнитной структуры как единого целого отсутствует.However, the pole of permanent magnets, which can be likened to the structure of individual magnets, is not stable at high rotation speeds because the permanent magnets are only held individually by cast resin. There is no protection for the magnetic structure as a whole.

В документе JP-А-Н10121236 описана трехмерная магнитная структура, состоящая из множества отдельных магнитов. Каждый отдельный магнит выполнен в виде удлиненного блока, имеющего длину, проходящую по толщине структуры, при этом удлиненный блок является цилиндрическим и имеет линию намагничивания, которая проходит вдоль его длины. Отдельные магниты расположены в структуре на расстоянии друг от друга, чтобы быть электрически изолированными друг от друга, при этом длина каждого блока превышает диаметр плоской продольной стороны в случае цилиндрического блока.JP-A-H10121236 describes a three-dimensional magnetic structure consisting of a plurality of individual magnets. Each individual magnet is designed as an elongated block having a length extending across the thickness of the structure, wherein the elongated block is cylindrical and has a magnetization line that extends along its length. The individual magnets are spaced apart in the structure to be electrically isolated from each other, with the length of each block being greater than the diameter of the flat longitudinal side in the case of a cylindrical block.

В этом документе не раскрыто средство усиления полученной таким образом структуры, которое могло бы защитить ее при высоких скоростях вращения и препятствовать отсоединению отдельных магнитов.This document does not disclose a means of reinforcing the structure thus obtained, which could protect it at high rotation speeds and prevent the individual magnets from detaching.

Задачей настоящего изобретения является разработка магнитной структуры для электромагнитного привода, которая может выдерживать высокие рабочие скорости, создавая при этом мощное магнитное поле.It is an object of the present invention to provide a magnetic structure for an electromagnetic drive that can withstand high operating speeds while generating a powerful magnetic field.

Объектом настоящего изобретения является трехмерная магнитная структура, состоящая из множества отдельных магнитов, при этом магнитная структура имеет толщину, образующую ее наименьший размер, при этом каждый отдельный магнит выполнен в виде удлиненного блока, имеющего длину, проходящую по толщине структуры, при этом удлиненный блок является цилиндрическим или в виде многогранника по меньшей мере с одной плоской продольной стороной, обращенной к рабочей поверхности структуры, при этом удлиненный блок имеет линию намагничивания, которая проходит вдоль его длины, при этом отдельные магниты расположены в структуре на расстоянии друг от друга, чтобы быть электрически изолированными друг от друга, при этом длина каждого блока превышает диаметр плоской продольной стороны в случае цилиндрического блока или наибольшую диагональ, соединяющую две вершины упомянутой продольной стороны, в случае блока в виде многогранника, отличающаяся тем, что магнитная структура содержит слой непроводящего композита, покрывающий отдельные магниты, при этом слой композита ограничивает весь наружный контур магнитной структуры.An object of the present invention is a three-dimensional magnetic structure consisting of a plurality of individual magnets, wherein the magnetic structure has a thickness that forms its smallest dimension, wherein each individual magnet is configured as an elongated block having a length extending through the thickness of the structure, wherein the elongated block is cylindrical or in the form of a polyhedron with at least one flat longitudinal side facing the working surface of the structure, wherein the elongated block has a magnetization line that runs along its length, wherein individual magnets are spaced apart in the structure so as to be electrically isolated from each other, the length of each block exceeding the diameter of the flat longitudinal side in the case of a cylindrical block or the largest diagonal connecting the two vertices of said longitudinal side in the case of a polyhedron-shaped block, characterized in that the magnetic structure contains a layer of non-conductive composite covering the individual magnets, with the composite layer delimiting the entire outer contour of the magnetic structure.

Рабочей поверхностью магнитной структуры является поверхность, которая должна находиться напротив обмоток статора в случае вращающегося или линейного электрического привода и от которой начинается магнитное поле.The working surface of the magnetic structure is the surface that should be opposite the stator windings in the case of a rotating or linear electric drive and from which the magnetic field begins.

В соответствии со своим наиболее классическим определением многогранник является трехмерной геометрической формой с плоскими многоугольными гранями, которые пересекаются по сегментам прямой, называемым кромками, например, является прямой или наклонной призмой, кубом или пирамидой. В рамках настоящего изобретения предпочтительным является многогранник, имеющий две противоположные продольные плоские и равные многоугольные поверхности, соединенные прямыми и параллельными кромками, такой как шестиугольный многогранник, хотя этот признак и не является ограничительным, при этом может присутствовать только одна продольная поверхность, при этом вершина находится на другом конце многогранника.According to its most classic definition, a polyhedron is a three-dimensional geometric shape with planar polygonal faces that intersect along straight segments called edges, such as a straight or inclined prism, cube, or pyramid. Within the scope of the present invention, a polyhedron having two opposing longitudinal flat and equal polygonal surfaces connected by straight and parallel edges, such as a hexagonal polyhedron, is preferred, although this feature is not limiting, and only one longitudinal surface may be present, with the vertex being at the other end of the polyhedron.

Это позволяет получить магнитную структуру, имеющую множество блоков, образующих отдельные магниты. Как выяснилось, структура с таким множеством отдельных магнитов обладает большой способностью намагничивания и одновременно характеризуется высокой прочностью, при этом магнитная структура имеет слой, предпочтительно из композита, для покрытия отдельных магнитов. Такая магнитная структура может образовать магнитный полюс или может представлять собой полный магнит.This makes it possible to obtain a magnetic structure having a plurality of blocks forming individual magnets. As it turns out, a structure with so many individual magnets has a high magnetizing capacity and at the same time is characterized by high strength, and the magnetic structure has a layer, preferably of a composite, to cover the individual magnets. Such a magnetic structure may form a magnetic pole or may be a complete magnet.

Задачей настоящего изобретения является разделение известной магнитной структуры, которая может быть цельным магнитом или магнитным полюсом, на множество маленьких магнитов или микромагнитов. Крупный магнит подвержен более значительным потерям от токов Фуко, чем его эквивалент из маленьких магнитов или микромагнитов. Использование маленьких магнитов или микромагнитов позволяет, таким образом, уменьшить потери, которые могут отрицательно сказываться на работе электромагнитного привода.The object of the present invention is to divide a known magnetic structure, which may be a solid magnet or a magnetic pole, into a plurality of small magnets or micromagnets. A large magnet is subject to greater losses from Foucault currents than its small magnet or micromagnet equivalent. The use of small magnets or micromagnets thus reduces losses that can negatively affect the operation of the electromagnetic drive.

Известно, что для получения магнитного поля оптимальной интенсивности идеальный объем магнита должен приближаться к форме куба или цилиндра, длина которого равна диаметру. Общеизвестно, что увеличение длины магнита сверх этой величины не приводит к увеличению магнитного поля. Однако настоящее изобретение ставит перед собой задачу преодоления этого предубеждения.It is known that to obtain a magnetic field of optimal intensity, the ideal volume of the magnet should approach the shape of a cube or cylinder, the length of which is equal to the diameter. It is well known that increasing the length of a magnet beyond this value does not lead to an increase in the magnetic field. However, the present invention aims to overcome this prejudice.

Длина отдельного магнита существенно увеличена по сравнению с диаметром или с диагональю его плоской продольной стороны, что идет в разрез с широко распространенной практикой, чтобы удовлетворить потребности в механической прочности структуры.The length of an individual magnet is substantially increased relative to the diameter or diagonal of its flat longitudinal side, contrary to common practice, to meet the mechanical strength needs of the structure.

Согласно изобретению, выяснилось, что множество отдельных магнитов в магнитной структуре позволяет получить магнитную структуру, обладающей намного боле высокой механической прочностью при сохранении магнитных свойств, практически аналогичных свойствам единого магнита, имеющего площадь, равную n-кратной элементарной площади n отдельных магнитов, когда присутствуют n отдельных магнитов.According to the invention, it has been found that multiple individual magnets in a magnetic structure produce a magnetic structure having much higher mechanical strength while maintaining magnetic properties substantially similar to those of a single magnet having an area equal to n times the elementary area of n individual magnets when n are present. individual magnets.

Слой непроводящего композита, покрывающий отдельные магниты и всю намагниченную структуру, позволяет повысить прочность всего узла. Композит является более предпочтительным, чем железо, чтобы не наводить фиксирующий момент или дополнительные потери.A layer of non-conductive composite covering the individual magnets and the entire magnetized structure increases the strength of the entire assembly. Composite is preferred over iron to avoid introducing locking torque or additional losses.

Кроме того, механическую прочность композитного слоя можно повысить, и покрытие можно легко выполнить посредством нагнетания композита на группу отдельных магнитов, удерживаемых на месте относительно друг друга при помощи любого средства. Это позволяет избежать риска отсоединения магнитов на высоких скоростях вращения.In addition, the mechanical strength of the composite layer can be increased, and the coating can be easily accomplished by forcing the composite onto a group of individual magnets held in place relative to each other by any means. This avoids the risk of magnets coming loose at high rotation speeds.

Предпочтительно отношение площади продольной стороны блока к площади рабочей поверхности структуры меньше 2%.Preferably, the ratio of the area of the longitudinal side of the block to the area of the working surface of the structure is less than 2%.

Это позволяет получить очень большое число блоков на продольной стороне блока, при этом место, занимаемое одним блоком на рабочей поверхности структуры, является очень незначительным.This makes it possible to obtain a very large number of blocks on the longitudinal side of the block, while the space occupied by one block on the working surface of the structure is very small.

Предпочтительно каждый блок имеет свою плоскую продольную сторону шестиугольной формы.Preferably, each block has its own flat longitudinal side of a hexagonal shape.

Предпочтительно слой композита содержит усилительные волокна, такие как стекловолокна или волокна из пластмассы.Preferably, the composite layer contains reinforcing fibers such as glass fibers or plastic fibers.

Усилительные волокна в решетчатой структуре позволяют повысить прочность магнитной структуры и, в частности, ее жесткость при прогибе и продольном изгибе.Reinforcing fibers in the lattice structure make it possible to increase the strength of the magnetic structure and, in particular, its rigidity during deflection and longitudinal bending.

Предпочтительно структура содержит по меньшей мере одну решетчатую структуру, имеющую множество гнезд для соответствующих отдельных магнитов.Preferably the structure comprises at least one lattice structure having a plurality of slots for respective individual magnets.

Решетчатая структура остается на месте, будучи тоже покрытой слоем композита. Такая решетчатая структура позволяет удерживать отдельные магниты во время изготовления магнитной структуры и к тому же представляет собой дополнительный элемент упрочнения магнитной структуры, при этом решетчатая структура может тоже содержать усилительные волокна.The lattice structure remains in place, also covered with a layer of composite. This lattice structure makes it possible to hold individual magnets during the manufacture of the magnetic structure and also represents an additional element for strengthening the magnetic structure, while the lattice structure may also contain reinforcing fibers.

Предпочтительно упомянутая по меньшей мере одна решетчатая структура выполнена в виде сотовой системы с гнездами шестиугольного сечения.Preferably, said at least one lattice structure is made in the form of a honeycomb system with sockets of a hexagonal cross-section.

Как известно, решетчатая структура в виде сотовой системы повышает прочность элемента, в данном случае магнитной структуры. Отдельные магниты вставлены в шестиугольные гнезда, которые обеспечивают их удержание. Стенки гнезд выполняют роль электрического изолятора, и плотность гнезд в магнитной структуре можно значительно увеличить. Решетчатая структура в виде сотовой системы может быть выполнена из изоляционного композитного материала, усиленного волокнами.As is known, a lattice structure in the form of a honeycomb system increases the strength of the element, in this case the magnetic structure. The individual magnets are inserted into hexagonal sockets that hold them in place. The walls of the nests act as an electrical insulator, and the density of the nests in the magnetic structure can be significantly increased. The lattice structure in the form of a honeycomb system can be made of an insulating composite material reinforced with fibers.

Предпочтительно каждый отдельный магнит приклеен в соответствующем гнезде при помощи усиленной волокнами смолы.Preferably, each individual magnet is glued into its respective socket using fiber-reinforced resin.

Таким образом, в рамках предпочтительного варианта выполнения слой покрытия из композита, решетчатая структура, охватывающая отдельные магниты, и средства приклеивания магнитов в решетчатой структуре могут быть усилены волокнами. Полученная таким образом магнитная структура имеет очень высокие механические характеристики сопротивления разрыву.Thus, in a preferred embodiment, the composite coating layer, the lattice structure enclosing the individual magnets, and the magnet adhesive means in the lattice structure can be reinforced with fibers. The magnetic structure thus obtained has very high mechanical characteristics of tensile strength.

Предпочтительно магнитная структура содержит набор из двух рядов отдельных магнитов, при этом каждый отдельный магнит одного ряда совмещен в направлении своей длины с соответствующим отдельным магнитом другого ряда, будучи соединенным с ним встык.Preferably, the magnetic structure comprises a set of two rows of individual magnets, with each individual magnet of one row aligned in its length direction with a corresponding individual magnet of the other row, being butt-connected thereto.

Каждая пара из двух отдельных магнитов разных рядов, прилегающих друг к другу встык за счет магнитного сродства, ведет себя как более длинный простой магнит.Each pair of two separate magnets of different rows, adjacent to each other end to end due to magnetic affinity, behaves like a longer simple magnet.

Предпочтительно структура содержит набор из двух рядов, состоящих по меньшей мере из двух отдельных магнитов, при этом оба ряда наложены друг на друга, при этом между двумя наложенными друг на друга рядами расположен слой композита.Preferably, the structure comprises a set of two rows of at least two separate magnets, both rows superimposed on each other, with a composite layer located between the two superimposed rows.

Это позволяет получить структуру, которая может иметь рабочую поверхность на двух противоположных сторонах структуры, причем эту структуру можно использовать в электромагнитном приводе на роторе, охваченном двумя статорами.This makes it possible to obtain a structure which can have a working surface on two opposite sides of the structure, which structure can be used in an electromagnetic drive on a rotor surrounded by two stators.

Предпочтительно в пространстве между гнездом и отдельным магнитом расположен однослойный или многослойный материал.Preferably, a single-layer or multi-layer material is located in the space between the socket and the individual magnet.

Этим материалом может быть пластик, композит, металлический материал покрытия отдельных магнитов, такой как никель или медь. Материал можно нанести на отдельный магнит до его введения в решетчатую структуру, и он является, например, материалом покрытия или может выполнять роль соединения отдельного магнита с соответствующей ячейкой.This material may be plastic, composite, or a metal coating material for individual magnets such as nickel or copper. The material may be applied to the individual magnet prior to its insertion into the lattice structure and is, for example, a coating material or may serve as a connection between the individual magnet and the corresponding cell.

Объектом изобретения является также линейный или вращающийся электромагнитный привод, отличающийся тем, что содержит такую отдельную магнитную структуру или несколько магнитных структур, при этом магнитная структура или магнитные структуры образуют прямоугольный узел или являются частью ротора, вращающегося вокруг своего центра, при этом магнитная структура или магнитные структуры расположены концентрично с ротором.The invention also provides a linear or rotary electromagnetic drive, characterized in that it contains such a separate magnetic structure or several magnetic structures, wherein the magnetic structure or magnetic structures form a rectangular unit or are part of a rotor rotating around its center, wherein the magnetic structure or magnetic structures the structures are arranged concentrically with the rotor.

Как было указано выше, магнитные структуры могут образовать магнитные полюсы, или магнитная структура может образовать полный магнит. В случае магнитных полюсов они удерживаются на расстоянии друг от друга перемычками. Ротор для вращающегося электромагнитного привода или поступательно перемещающаяся опора для линейного привода могут быть тоже выполнены из усиленного волокнами композитного материала. В случае магнитных полюсов перемычки могут разделять два смежных полюса.As stated above, magnetic structures can form magnetic poles, or a magnetic structure can form a complete magnet. In the case of magnetic poles, they are kept apart from each other by bridges. The rotor for a rotating electromagnetic drive or the translational support for a linear drive can also be made of fiber-reinforced composite material. In the case of magnetic poles, jumpers can separate two adjacent poles.

Предпочтительно, в случае отдельной магнитной структуры, она образует единый магнит, расположенный на приводе, или в случае множества магнитных структур магнитные структуры представляют собой последовательные плитки, образуя последовательные чередующиеся магнитные полюсы.Preferably, in the case of a single magnetic structure, it forms a single magnet located on the actuator, or in the case of multiple magnetic structures, the magnetic structures are successive tiles, forming successive alternating magnetic poles.

Предпочтительно, когда привод является приводом с осевым потоком, магнитные структуры выполнены в виде множества последовательных плиток, образуя последовательные чередующиеся магнитные полюсы, при этом магнитные структуры расположены по меньшей мере на одной опоре, содержащей перемычки, ограничивающие между собой гнезда, в каждом из которых размещена соответствующая магнитная структура, при этом упомянутая по меньшей мере одна опора является частью ротора и имеет форму частично полого диска и содержит перемычки, проходящие по существу радиально или с наклоном в радиальном направлении ротора, при этом упомянутая по меньшей мере одна опора в виде диска закрыта по меньшей мере с одной стороны накладным диском, выполняющим роль средства осевого удержания и упрочнения ротора.Preferably, when the drive is an axial flux drive, the magnetic structures are made in the form of a plurality of successive tiles, forming successive alternating magnetic poles, and the magnetic structures are located on at least one support containing jumpers delimiting between themselves the sockets, each of which contains a a corresponding magnetic structure, wherein said at least one support is part of the rotor and has the shape of a partially hollow disk and contains bridges extending substantially radially or inclined in the radial direction of the rotor, wherein said at least one disk support is closed at on at least one side with an overhead disk that acts as a means of axial retention and strengthening of the rotor.

Предпочтительно ротор содержит наружный периферический венец, образующий его ребро, при этом на наружном периферическом венце установлен бандаж, позволяющий удерживать магнитные структуры.Preferably, the rotor contains an outer peripheral crown forming its edge, while a bandage is installed on the outer peripheral crown to allow the magnetic structures to be retained.

Объектом изобретения является также способ изготовления такой магнитной структуры, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:The invention also relates to a method for producing such a magnetic structure, characterized in that it contains the following steps:

- из намагниченной плитки, имеющей длину, ширину и толщину, образующие три размера плитки, вырезают множество отдельных магнитов по трем размерам намагниченной плитки,- from a magnetized tile having a length, width and thickness forming three dimensions of the tile, a plurality of individual magnets are cut out according to the three dimensions of the magnetized tile,

- отдельные магниты позиционируют и удерживают на расстоянии друг от друга,- individual magnets are positioned and kept at a distance from each other,

- вокруг отдельных магнитов наносят слой композита для получения их покрытия.- a layer of composite is applied around individual magnets to obtain their coating.

Как выяснилось, при вырезании по трем размерам и, в частности, по ширине и по длине плитки, отдельные магниты имеют лучшие магнитные свойства по сравнению со свойствами сравнимого участка магнитной плитки.As it turned out, when cut to three dimensions and, in particular, to the width and length of the tile, individual magnets have better magnetic properties compared to the properties of a comparable section of magnetic tile.

Позиционирование отдельных магнитов можно осуществлять путем введения магнитов в решетчатую структуру, и в этом случае решетчатая структура является частью магнитной структуры, будучи покрытой слоем композита. В альтернативном варианте позиционирование может быть осуществлено снаружи заготовки магнитной структуры и не принадлежать к конечной покрытой магнитной структуре.Positioning of the individual magnets can be accomplished by inserting the magnets into the lattice structure, in which case the lattice structure is part of the magnetic structure, being covered with a layer of composite. Alternatively, the positioning may be external to the magnetic structure preform and not part of the final coated magnetic structure.

Предпочтительно позиционирование производят путем введения отдельных магнитов в решетчатую структуру и нагнетания композитного слоя вокруг решетчатой структуры.Preferably, positioning is accomplished by introducing individual magnets into the lattice structure and forcing a composite layer around the lattice structure.

Это является предпочтительным вариантом осуществления заявленного способа, при этом решетчатая структура остается в магнитной структуре после покрытия слоем композита, при этом решетчатая структура предпочтительно выполнена в виде сотовой системы.This is a preferred embodiment of the inventive method, wherein the lattice structure remains in the magnetic structure after coating with a layer of composite, the lattice structure being preferably made in the form of a honeycomb system.

Другие отличительные признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют не ограничительные примеры и на которых:Other features, objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken with reference to the accompanying drawings, which illustrate non-limiting examples and in which:

Фиг. 1а - схематичный вид стороны ротора, предназначенного для электромагнитного привода с осевым потоком, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения.Fig. 1a is a schematic view of a side of a rotor for an axial flux electromagnetic drive according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 1b - схематичный увеличенный вид части А, выделенной кружком на фиг. 1а.Fig. 1b is a schematic enlarged view of part A, circled in FIG. 1a.

Фиг. 1с - схематичный увеличенный вид магнитной структуры, состоящей из решетчатой структуры и отдельных магнитов.Fig. 1c is a schematic enlarged view of a magnetic structure consisting of a lattice structure and individual magnets.

Фиг. 2а - схематичный вид в разборе первого варианта выполнения ротора, предназначенного для электромагнитного привода с осевым потоком, в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 2a is a schematic exploded view of a first embodiment of a rotor for an axial flux electromagnetic drive in accordance with the present invention.

Фиг. 2b - схематичный вид в разборе второго варианта выполнения ротора, предназначенного для электромагнитного привода с осевым потоком, в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 2b is a schematic exploded view of a second embodiment of a rotor for an axial flux electromagnetic drive in accordance with the present invention.

Фиг. 3 - схематичный вид в разборе варианта выполнения электромагнитного привода с радиальным потоком, в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 3 is a schematic exploded view of an embodiment of a radial flux electromagnetic drive in accordance with the present invention.

Фиг. 4 - схематичный вид в перспективе блока, выполняющего роль отдельного магнита в заявленной магнитной структуре.Fig. 4 is a schematic perspective view of a block acting as a separate magnet in the claimed magnetic structure.

Фиг. 5а и 5b - схематичные виды сверху соответственно магнитной структуры, образующей единый магнит, и участка этой магнитной структуры в увеличенном виде.Fig. 5a and 5b are schematic top views, respectively, of a magnetic structure forming a single magnet and an enlarged view of a portion of this magnetic structure.

Фиг. 6а и 6b - схематичные виды соответственно в перспективе и сбоку сотовой системы, которая может образовать решетчатую структуру, окружающую блоки, образующие отдельные магниты в заявленной магнитной структуре.Fig. 6a and 6b are schematic perspective and side views, respectively, of a honeycomb system that may form a lattice structure surrounding blocks forming individual magnets in the inventive magnetic structure.

Фигуры представлены в качестве примеров и не ограничивают изобретение. Они представляют собой принципиальные схематичные виды, предназначенные для облегчения понимания изобретения и не обязательно соответствующие масштабам практических устройств. В частности, размеры различных деталей не соответствуют реальной действительности.The figures are presented as examples and do not limit the invention. They are schematic views intended to facilitate understanding of the invention and are not necessarily to the scale of practical devices. In particular, the dimensions of various parts do not correspond to reality.

Как показано на всех фигурах и, в частности, на фиг. 4, 5а, 5b, 6a и 6b, а также на других фигурах, где показаны обозначения, отсутствующие на этих первых фигурах, объектом настоящего изобретения является трехмерная магнитная структура 6, состоящая из множества отдельных магнитов 4. Магнитная структура 6 может быть выполнена в виде плитки, имеющей ширину, длину и толщину, при этом толщина представляет собой наименьший размер магнитной структуры 6.As shown in all figures and in particular in FIGS. 4, 5a, 5b, 6a and 6b, as well as in other figures where symbols not shown in these first figures, the object of the present invention is a three-dimensional magnetic structure 6 consisting of a plurality of individual magnets 4. The magnetic structure 6 can be made in the form tile having a width, a length and a thickness, the thickness being the smallest dimension of the magnetic structure 6.

Согласно изобретению, каждый отдельный магнит 4 выполнен в виде удлиненного блока 4, показанного, в частности, на фиг. 4, и имеет длину 4а, проходящую по толщине магнитной структуры 6, как можно заметить на фиг. 6а и 6b. Удлиненный блок 4 может быть цилиндрическим или в виде многогранника по меньшей мере с одной плоской продольной стороной 4b, обращенной к рабочей поверхности магнитной структуры 6, которая является поверхностью, расположенной напротив обмоток во вращающемся или линейном электромагнитном приводе.According to the invention, each individual magnet 4 is made in the form of an elongated block 4, shown in particular in FIG. 4, and has a length 4a extending through the thickness of the magnetic structure 6, as can be seen in FIG. 6a and 6b. The elongated block 4 may be cylindrical or polyhedron-shaped with at least one flat longitudinal side 4b facing the working surface of the magnetic structure 6, which is the surface located opposite the windings in a rotary or linear electromagnetic drive.

Удлиненный блок 4 имеет линию намагничивания, проходящую приблизительно вдоль его длины, при этом отдельные магниты 4 расположены в магнитной структуре 6 на расстоянии друг от друга, чтобы быть электрически изолированными друг от друга.The elongated block 4 has a magnetization line extending approximately along its length, with individual magnets 4 spaced apart in the magnetic structure 6 so as to be electrically insulated from each other.

Длина 4а каждого блока 4 превышает диаметр плоской продольной стороны в случае цилиндрического блока или наибольшую диагональ 4с, соединяющую две вершины упомянутой продольной стороны, в случае блока 4 в виде многогранника. В случае правильной продольной стороны, такой как шестиугольник, все диагонали являются эквивалентными.The length 4a of each block 4 exceeds the diameter of the flat longitudinal side in the case of a cylindrical block or the largest diagonal 4c connecting the two vertices of said longitudinal side in the case of a polyhedron-shaped block 4. In the case of a regular longitudinal side, such as a hexagon, all diagonals are equivalent.

Кроме того, отношение площади продольной стороны 4b блока 4 к общей площади рабочей поверхности магнитной структуры 6 может быть меньше 2%, то есть отдельный магнит 4 занимает очень мало места на общей рабочей поверхности магнитной структуры 6. Это позволяет получить очень большое количество блоков 4 на продольной стороне 4b блока 4.In addition, the ratio of the area of the longitudinal side 4b of the block 4 to the total area of the working surface of the magnetic structure 6 can be less than 2%, that is, an individual magnet 4 takes up very little space on the total working surface of the magnetic structure 6. This makes it possible to obtain a very large number of blocks 4 per longitudinal side 4b of block 4.

Как показано на фиг. 4, каждый блок 4, образующий отдельный магнит 4, имеет продольную сторону 4b шестиугольной формы. Это позволяет, например, вставить каждый блок 4 в полость сотовой системы, выполняющей роль решетчатой структуры 5а.As shown in FIG. 4, each block 4 forming a separate magnet 4 has a hexagonal-shaped longitudinal side 4b. This allows, for example, each block 4 to be inserted into the cavity of a honeycomb system acting as a lattice structure 5a.

Магнитная структура 6 содержит слой из непроводящего композита, покрывающий отдельные магниты 4. Этот композитный слой может ограничивать весь контур магнитной структуры 6.The magnetic structure 6 comprises a non-conductive composite layer covering the individual magnets 4. This composite layer may define the entire contour of the magnetic structure 6.

Предпочтительно композит не содержит железа, чтобы не наводить фиксирующий момент или дополнительные потери.Preferably, the composite does not contain iron, so as not to introduce a locking moment or additional losses.

Слой композита содержит усилительные волокна, такие как стекловолокна или волокна из пластмассы, например, из кевлара или полиамида, или из любой пластмассы, повышающей механическую прочность узла.The composite layer contains reinforcing fibers such as glass fibers or plastic fibers such as Kevlar or polyamide, or any plastic material that increases the mechanical strength of the assembly.

В наиболее предпочтительном варианте выполнения магнитная структура 6 может содержать по меньшей мере одну решетчатую структуру 5а, имеющую множество гнезд 5 или ячеек для соответствующих отдельных магнитов 4.In the most preferred embodiment, the magnetic structure 6 may comprise at least one lattice structure 5a having a plurality of slots 5 or cells for corresponding individual magnets 4.

В случае присутствия решетчатой структуры 5а она может оставаться на месте, будучи тоже покрытой слоем композита. Решетчатая структура 5а может тоже содержать усилительные волокна.If the lattice structure 5a is present, it may remain in place while also being covered with a layer of composite. The lattice structure 5a may also contain reinforcing fibers.

Предпочтительно упомянутая по меньшей мере одна решетчатая структура 5а выполнена в виде сотовой системы, имеющей гнезда 5 шестиугольного сечения, что позволяет повысить механическую прочность магнитной структуры 6. Это показано на фиг. 6а и 6b.Preferably, said at least one lattice structure 5a is made in the form of a honeycomb system having slots 5 of hexagonal cross-section, which makes it possible to increase the mechanical strength of the magnetic structure 6. This is shown in FIG. 6a and 6b.

На фиг. 6а и 6b решетчатая структура 5а показана отдельно от магнитной структуры 6. Гнезда 5 или ячейки охватывают соответствующий блок 4 не по всей его длине.In fig. 6a and 6b, the lattice structure 5a is shown separately from the magnetic structure 6. The slots 5 or cells do not cover the entire length of the corresponding block 4.

Каждый отдельный магнит 4 приклеен в соответствующем гнезде 5 при помощи усиленной волокнами смолы. Например, хотя это и не является ограничительным признаком, отдельные магниты 4 могут быть магнитами из материала неодим-железо-бор или самарий-кобальт или магнитами любого другого типа. Магниты из неодима являются чувствительными к ударам и к кручению и могут легко воспламеняться. При уменьшении их размеров путем разделения настоящее изобретение позволяет избегать всех этих рисков и, в частности, рисков поломки магнитов.Each individual magnet 4 is glued into a corresponding socket 5 using fiber-reinforced resin. For example, although not limiting, the individual magnets 4 may be neodymium-iron-boron or samarium-cobalt magnets, or any other type of magnet. Neodymium magnets are shock and torsion sensitive and can ignite easily. By reducing their size by separating them, the present invention avoids all these risks and, in particular, the risks of breaking the magnets.

Таким образом, в рамках предпочтительного варианта выполнения изобретения слой покрытия из композита, решетчатая структура 5а, окружающая отдельные магниты 4, и средства приклеивания магнитов в гнездах 5 решетчатой структуры 5а могут быть усилены волокнами. Полученная таким образом магнитная структура 6 имеет очень высокие механические характеристики сопротивления разрыву.Thus, in a preferred embodiment of the invention, the composite coating layer, the lattice structure 5a surrounding the individual magnets 4, and the magnet adhesive means in the slots 5 of the lattice structure 5a can be reinforced with fibers. The magnetic structure 6 thus obtained has very high mechanical characteristics of tensile strength.

В первом предпочтительном варианте выполнения, не показанном на фигурах, магнитная структура 6 может содержать набор из двух рядов отдельных магнитов 4, при этом каждый отдельный магнит 4 одного ряда может быть совмещен в направлении своей длины с соответствующим отдельным магнитом 4 другого ряда, будучи соединенным с ним встык. Каждая пара из двух отдельных магнитов 4 разных рядов, прилегающих друг к другу встык за счет магнитного сродства, может вести себя как более длинный простой магнит.In a first preferred embodiment, not shown in the figures, the magnetic structure 6 may comprise a set of two rows of individual magnets 4, wherein each individual magnet 4 of one row may be aligned in its length direction with a corresponding individual magnet 4 of another row, being connected to him butt. Each pair of two separate magnets of 4 different rows, adjacent to each other end to end due to magnetic affinity, can behave like a longer simple magnet.

Во втором предпочтительном варианте выполнения, не показанном на фигурах, магнитная структура 6 может содержать набор из двух рядов, включающих в себя по меньшей мере два отдельных магнита 4, при этом оба ряда наложены друг на друга, при этом между двумя наложенными друг на друга рядами находится слой композита. Таким образом, оба наложенных друг на друга ряда электрически изолированы друг от друга.In a second preferred embodiment, not shown in the figures, the magnetic structure 6 may comprise a set of two rows including at least two separate magnets 4, both rows superimposed on each other, with between the two superimposed rows there is a layer of composite. Thus, both superimposed rows are electrically isolated from each other.

Это позволяет получить магнитную структуру 6, которая может иметь рабочую поверхность на двух противоположных сторонах магнитной структуры 6, причем эту магнитную структуру 6 можно использовать, например, во вращающемся электромагнитном приводе в случае ротора 1, 1а, охваченного двумя статорами. Например, показанные на фиг. 2b два ряда отдельных магнитов 4 каждой магнитной структуры 6, из которых только одна обозначена позицией 6 на этой фигуре, могут образовать магнитные структуры 6 с двумя рядами магнитов, покрытыми одним композитным слоем, при этом один ряд электрически изолирован от другого ряда.This makes it possible to obtain a magnetic structure 6, which can have a working surface on two opposite sides of the magnetic structure 6, and this magnetic structure 6 can be used, for example, in a rotating electromagnetic drive in the case of a rotor 1, 1a covered by two stators. For example, those shown in FIGS. 2b, two rows of individual magnets 4 of each magnetic structure 6, of which only one is designated 6 in this figure, can form magnetic structures 6 with two rows of magnets covered by a single composite layer, with one row electrically isolated from the other row.

Объектом изобретения является также линейный или вращающийся электромагнитный привод, при этом на фиг. 1а, 2а показан только вращающийся электромагнитный привод. Этот привод может быть приводом с радиальным потоком, с осевым потоком или с комбинацией двух потоков.The invention also relates to a linear or rotary electromagnetic drive, where in FIG. 1a, 2a only the rotating electromagnetic drive is shown. This actuator can be a radial flux actuator, an axial flux actuator, or a combination of the two flux.

Линейный или вращающийся привод содержит одну такую отдельную магнитную структуру 6 или несколько магнитных структур 6, и в этом последнем случае магнитные структуры 6 отделены друг от друга перемычками 3.The linear or rotary drive comprises one such separate magnetic structure 6 or several magnetic structures 6, and in this latter case the magnetic structures 6 are separated from each other by bridges 3.

Магнитная структура или магнитные структуры 6 могут образовать прямоугольный узел для линейного привода, при этом магнитные структуры 6 расположены с совмещением относительно друг друга. Магнитная структура или магнитные структуры 6 могут быть частью ротора 1, 1а, вращающегося вокруг своего центра в случае вращающегося привода, и в этом случае магнитная структура или магнитные структуры 6 расположены концентрично с ротором 1, 1а.The magnetic structure or magnetic structures 6 may form a rectangular linear actuator assembly, with the magnetic structures 6 arranged in alignment with each other. The magnetic structure or magnetic structures 6 may be part of a rotor 1, 1a rotating about its center in the case of a rotary drive, in which case the magnetic structure or magnetic structures 6 are arranged concentrically with the rotor 1, 1a.

Ротор 1, 1а в случае вращающегося электромагнитного привода или поступательно перемещающаяся опора в случае линейного привода могут быть тоже выполнены из композитного материала, усиленного волокнами.The rotor 1, 1a in the case of a rotating electromagnetic drive or the translationally moving support in the case of a linear drive can also be made of a fiber-reinforced composite material.

Предпочтительно, когда магнитная структура 6 является отдельной, она образует единый магнит, расположенный на приводе. Это показано на фиг. 5а. В случае нескольких магнитных структур 6 они представляют собой последовательные плитки, образующие последовательные чередующиеся магнитные полюсы. Это показано, в частности, на фиг. 2а.Preferably, when the magnetic structure 6 is separate, it forms a single magnet located on the drive. This is shown in Fig. 5a. In the case of several magnetic structures 6, they are successive tiles forming successive alternating magnetic poles. This is shown in particular in FIG. 2a.

Объектом изобретения является также способ изготовления такой магнитной структуры 6. Способ содержит этап вырезания в намагниченной плитке, имеющей длину, ширину и толщину, образующие три размера плитки, для получения множества отдельных магнитов 4 по трем размерам намагниченной плитки. На следующем этапе осуществляют позиционирование и удержание отдельных магнитов 4 на расстоянии друг от друга, чтобы изолировать их электрически.The invention also provides a method for producing such a magnetic structure 6. The method comprises the step of cutting into a magnetized tile having a length, width and thickness forming three tile sizes to produce a plurality of individual magnets 4 across the three magnetized tile sizes. The next step is to position and hold the individual magnets 4 at a distance from each other in order to isolate them electrically.

Конечный этап является этапом нагнетания слоя композита вокруг отдельных магнитов 4 для их покрытия. Позиционирование можно осуществить путем введения магнитов в решетчатую структуру 5а, и в этом случае решетчатая структура 5а является частью магнитной структуры 6, будучи покрытой слоем композита. В альтернативном варианте позиционирование может быть осуществлено снаружи заготовки магнитной структуры 6 и не принадлежать к конечной покрытой магнитной структуре 6.The final step is the step of injecting a layer of composite around the individual magnets 4 to cover them. The positioning can be accomplished by introducing magnets into the lattice structure 5a, in which case the lattice structure 5a is part of the magnetic structure 6, being covered with a composite layer. Alternatively, the positioning may be external to the preform magnetic structure 6 and not belong to the final coated magnetic structure 6.

Предпочтительно позиционирование производят путем введения отдельных магнитов 4 в решетчатую структуру и нагнетания слоя композита вокруг решетчатой структуры 5а.Preferably, positioning is accomplished by introducing individual magnets 4 into the lattice structure and forcing a layer of composite around the lattice structure 5a.

На фиг. 1а-1с, 2а, 2b и 3 показан ротор 1, 1а электромагнитного двигателя или генератора, имеющий по меньшей мере одну опору 2, 2а, на которой расположено множество отдельных магнитов 4. Например, можно предусмотреть опору 2, 2а с каждой стороны ротора или внутри ротора в зависимости от того, является ли он ротором с осевым потоком или с радиальным потоком.In fig. 1a-1c, 2a, 2b and 3 show a rotor 1, 1a of an electromagnetic motor or generator having at least one support 2, 2a on which a plurality of individual magnets 4 are located. For example, it is possible to provide a support 2, 2a on each side of the rotor or inside the rotor depending on whether it is an axial flux rotor or a radial flux rotor.

Упомянутая по меньшей мере одна опора 2, 2а содержит перемычки 3, 3а, ограничивающие между собой полости, в каждой из которых находится соответствующая магнитная структура 6, которая может состоять из решетчатой структуры 5а, содержащей гнезда или ячейки 5, и из отдельных магнитов 4, при этом каждый отдельный магнит 4 вставлен в соответствующее гнездо или ячейку 5, при этом магнитная структура 6 образует один магнитный полюс или целый магнит. На фиг. 1 с такая магнитная структура 6 показана в увеличенном виде по сравнению с фиг. 1а.Said at least one support 2, 2a contains jumpers 3, 3a, delimiting cavities between each other, each of which contains a corresponding magnetic structure 6, which may consist of a lattice structure 5a containing sockets or cells 5, and individual magnets 4, in this case, each individual magnet 4 is inserted into a corresponding socket or cell 5, while the magnetic structure 6 forms one magnetic pole or an entire magnet. In fig. 1c shows such a magnetic structure 6 in an enlarged view compared to FIG. 1a.

Задачей настоящего изобретения является замена одного или нескольких магнитов большого размера на множество маленьких отдельных магнитов 4. Таким образом, магнитный поток создается множеством маленьких отдельных магнитов 4, число которых может составлять не менее 20 и может превышать 100 и даже больше на одной магнитной структуре 6. Известный ротор мог содержать от 1 до 5 магнитов, тогда как настоящим изобретением предусмотрено намного больше отдельных магнитов 4 небольшого размера. Маленькие отдельные магниты 4 в соответствии с настоящим изобретением могут быть вставлены в соответствующие гнезда или ячейки 5 при помощи робота. В случае ротора среднего размера маленькие отдельные магниты 4 в рамках настоящего изобретения могут иметь размер 4 мм.The object of the present invention is to replace one or more large magnets with a plurality of small individual magnets 4. Thus, the magnetic flux is generated by a plurality of small individual magnets 4, the number of which may be at least 20 and may exceed 100 or even more on one magnetic structure 6. The known rotor could contain from 1 to 5 magnets, whereas the present invention provides many more individual magnets 4 of small size. Small individual magnets 4 in accordance with the present invention can be inserted into the corresponding sockets or cells 5 using a robot. In the case of a medium-sized rotor, the small individual magnets 4 within the scope of the present invention may have a size of 4 mm.

В первом предпочтительном варианте выполнения изобретения ротор является ротором с радиальным потоком, то есть предназначен для двигателя или генератора с радиальным потоком. В этом варианте выполнения упомянутая по меньшей мере одна опора 2а имеет цилиндрическую форму и содержит перемычки 3а.In a first preferred embodiment of the invention, the rotor is a radial flux rotor, that is, intended for a radial flux motor or generator. In this embodiment, said at least one support 2a has a cylindrical shape and includes bridges 3a.

В варианте выполнения, представленном на фиг. 3, где показан электромагнитный привод с радиальным потоком с двумя статорами и одним ротором 1а, ротор 1а с радиальным потоком цилиндрической формы имеет цилиндрическую опору 2а, содержащую разделительные перемычки 3а, которые могут проходить в осевом направлении на цилиндрической опоре 2а. Разделительные перемычки 3а ограничивают в осевом направлении магнитные структуры 6, состоящие из решетчатой структуры 5а и отдельных магнитов 4. В цилиндрической опоре 2а путем механической обработки могут быть выполнены впадины между разделительными перемычками 3а для размещения магнитных структур 6, состоящих из ячеистой решетчатой структуры 5а и из отдельных магнитов 4.In the embodiment shown in FIG. 3, which shows a radial flux electromagnetic drive with two stators and one rotor 1a, the cylindrical flux rotor 1a has a cylindrical support 2a including spacers 3a that can extend axially on the cylindrical support 2a. The dividing bridges 3a limit in the axial direction magnetic structures 6, consisting of a lattice structure 5a and individual magnets 4. In the cylindrical support 2a, depressions between the dividing bridges 3a can be machined to accommodate magnetic structures 6, consisting of a cellular lattice structure 5a and individual magnets 4.

Бандаж 9а покрывает конец ротора 1а вблизи цилиндрической опоры 2а. Внутри цилиндрической опоры 2а вставлен внутренний покрывающий цилиндр 10, а снаружи цилиндрической опоры 2а на внешней периферии цилиндрической опоры 2а расположен наружный покрывающий цилиндр 15.The band 9a covers the end of the rotor 1a in the vicinity of the cylindrical support 2a. An inner covering cylinder 10 is inserted inside the cylindrical support 2a, and an outer covering cylinder 15 is located outside the cylindrical support 2a at the outer periphery of the cylindrical support 2a.

Первый статор расположен внутри ротора 1а и содержит внутренний магнитный контур 12 с обмотками 11. Внутренний магнитный контур 12 закрыт внутренним покрывающим цилиндром 10.The first stator is located inside the rotor 1a and contains an internal magnetic circuit 12 with windings 11. The internal magnetic circuit 12 is closed by an internal covering cylinder 10.

Второй статор расположен снаружи ротора 1а, охватывая его, и содержит наружный магнитный контур 14, имеющий внутренние обмотки 13. Наружный покрывающий цилиндр 15 расположен между обмотками 13 и наружным магнитным контуром 14. Узел из ротора 1а и двух статоров закрыт картером 16.The second stator is located outside the rotor 1a, enclosing it, and contains an outer magnetic circuit 14 having internal windings 13. An outer covering cylinder 15 is located between the windings 13 and the outer magnetic circuit 14. The assembly of the rotor 1a and two stators is closed by a crankcase 16.

В другом варианте выполнения, не показанном на фиг. 3, перемычки могут быть выполнены в виде колец, следующих друг за другом с промежутками в осевом направлении цилиндрической опоры. Последовательные перемычки могут выступать в радиальном направлении на периферии упомянутой по меньшей мере одной опоры. В упомянутой по меньшей мере одной цилиндрической опоре путем механической обработки могут быть выполнены впадины, чтобы образовать между двумя последовательными перемычками гнездо для размещения узла, состоящего из решетчатой структуры и отдельных магнитов.In another embodiment, not shown in FIG. 3, the jumpers can be made in the form of rings, following each other at intervals in the axial direction of the cylindrical support. Successive webs may protrude in a radial direction at the periphery of the at least one support. Said at least one cylindrical support may be machined to form recesses between two successive bridges to accommodate an assembly consisting of a lattice structure and individual magnets.

Магнитные структуры 6, состоящие из решетчатой структуры 5а и отдельных магнитов 4, используемые в случае цилиндрической опоры, могут быть выполнены, каждая, в виде замкнутого кольца или в виде плиток, расположенных на расстоянии друг от друга. Расположение статоров и возможных покрывающих цилиндров или концевого бандажа в приводе с радиальным потоком в этом другом варианте может быть аналогичным тому, что показано на фиг. 3. Этот другой вариант выполнения не является предпочтительным.The magnetic structures 6, consisting of a lattice structure 5a and individual magnets 4, used in the case of a cylindrical support, can each be made in the form of a closed ring or in the form of tiles located at a distance from each other. The arrangement of the stators and possible cover cylinders or end band in the radial flux drive in this other embodiment may be similar to that shown in FIG. 3. This other embodiment is not preferred.

Во втором предпочтительном варианте выполнения изобретения ротор является ротором с осевым потоком, то есть предназначен для двигателя или генератора с осевым потоком. В этом варианте выполнения упомянутая по меньшей мере одна опора 2, 2а выполнена в виде диска и частично полой и содержит перемычки 3, 3а, проходящие по существу радиально или с наклоном в радиальном направлении между внутренним контуром 18, ограничивающим внутри проход для вала вращения ротора 1, и наружным венцом 17 опоры 2, образующим наружный венец опоры 2. Это показано на фиг. 1а, 1b, 2a и 2b.In a second preferred embodiment of the invention, the rotor is an axial flux rotor, that is, intended for an axial flux motor or generator. In this embodiment, said at least one support 2, 2a is made in the form of a disk and is partially hollow and contains jumpers 3, 3a, extending essentially radially or inclined in the radial direction between the internal contour 18, limiting the passage inside for the rotation shaft of the rotor 1 , and the outer crown 17 of the support 2, forming the outer crown of the support 2. This is shown in Fig. 1a, 1b, 2a and 2b.

Перемычки 3, 3а могут быть наклонены относительно вала вращения ротора наподобие лопастей воздушного винта и могут иметь ширину, увеличивающуюся по мере удаления от центра опоры.The jumpers 3, 3a can be inclined relative to the rotor shaft of rotation like the blades of a propeller and can have a width that increases with distance from the center of the support.

Наружный контур может иметь края, изогнутые радиально внутрь опоры 2, образуя осевые упоры для концевых участков магнитных структур 6, состоящих из ячеистой решетчатой структуры 5а и отдельных магнитов 4, вставленных в наружный контур 17.The outer contour may have edges curved radially into the support 2, forming axial stops for the end sections of the magnetic structures 6, consisting of a cellular lattice structure 5a and individual magnets 4 inserted into the outer contour 17.

В этом втором варианте выполнения упомянутая по меньшей мере одна опора 2а в виде диска может быть закрыта по меньшей мере с одной стороны накладным диском 8, выполняющим роль средства осевого удержания для упрочнения ротора. Это можно осуществить на двух противоположных сторонах при помощи соответствующего накладного диска 8.In this second embodiment, said at least one disk-shaped support 2a can be covered on at least one side by a cover disk 8, which acts as an axial holding means for strengthening the rotor. This can be done on two opposite sides using a suitable cover plate 8.

В этом втором варианте выполнения ротор 1, 1а может иметь наружный периферический венец (кольцо), образующий его край, при этом бандаж 9 выполнен на наружном периферическом венце 17, обеспечивая удержание отдельных магнитов 4 при воздействии центробежной силы.In this second embodiment, the rotor 1, 1a may have an outer peripheral crown (ring) forming its edge, while the bandage 9 is made on the outer peripheral crown 17, ensuring the retention of individual magnets 4 when exposed to centrifugal force.

В этом втором варианте выполнения каждая магнитная структура 6, состоящая из решетчатой структуры 5а и отдельных магнитов 4, может содержать сквозные или не сквозные гнезда или ячейки 5 на каждой стороне опоры 2а в виде диска. Следовательно, каждый из отдельных магнитов 4, вставленный в соответствующее гнездо или ячейку 5, может выходить на каждую сторону опоры 2а в виде диска.In this second embodiment, each magnetic structure 6, consisting of a lattice structure 5a and individual magnets 4, may include through-hole or non-through-through sockets or cells 5 on each side of the disc support 2a. Consequently, each of the individual magnets 4, inserted into a corresponding socket or cell 5, can extend onto each side of the support 2a in the form of a disk.

На фиг. 2а показаны перемычки 3, разделяющие две смежные магнитные структуры 6.In fig. 2a shows jumpers 3 separating two adjacent magnetic structures 6.

Как показано на фиг. 2b, по меньшей мере две магнитные структуры 6, состоящие из решетчатой структуры 5а и отдельных магнитов 4 и образующие по существу венец, могут быть разделены стенкой 19 посередине опоры 2 в виде диска. Магнитные структуры 6 могут представлять собой монолитные диски или могут быть разделены перемычками 3а.As shown in FIG. 2b, at least two magnetic structures 6, consisting of a lattice structure 5a and individual magnets 4 and essentially forming a crown, can be separated by a wall 19 in the middle of the disk-shaped support 2. The magnetic structures 6 may be monolithic disks or may be separated by bridges 3a.

Все что следует ниже, действительно для обоих предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения.Everything that follows is valid for both preferred embodiments of the present invention.

Магнитные структуры 6, состоящие, каждая, из решетчатой структуры 5а и отдельных магнитов 4, могут быть соединены с упомянутой по меньшей мере одной опорой 2, 2а при помощи средств соединения на основе железосодержащих материалов, синтетических материалов или композитов.The magnetic structures 6, each consisting of a lattice structure 5a and individual magnets 4, can be connected to the at least one support 2, 2a using connection means based on ferrous materials, synthetic materials or composites.

Средства соединения могут быть неотъемлемой частью ротора и/или могут быть присоединены к ротору. Присоединяемые детали могут быть закреплены при помощи сварки, винтов, заклепок или посредством защелкивания на роторе 1, 1а. Можно предусмотреть средства соединения между каждым отдельным магнитом 4 и его соответствующим гнездом или ячейкой 5 на внутренней стороне разделительных стенок 19 внутри гнезда или ячейки 5, которые ограничивают это гнездо или ячейку относительно смежных гнезд или ячеек 5.The connecting means may be an integral part of the rotor and/or may be attached to the rotor. The attached parts can be secured by welding, screws, rivets or by snapping onto the rotor 1, 1a. Connection means between each individual magnet 4 and its corresponding socket or cell 5 may be provided on the inside of partition walls 19 within the socket or cell 5 that define that socket or cell relative to adjacent sockets or cells 5.

В каждой магнитной структуре 6, образованной ячеистой решетчатой структурой 5а и отдельными магнитами 4, гнезда или ячейки 5 могут быть ограничены разделительными стенками 19, при этом каждый отдельный магнит 4 закреплен в своем соответствующем гнезде или ячейке 5 при помощи смолы, клея или посредством сварки.In each magnetic structure 6 formed by the honeycomb lattice structure 5a and the individual magnets 4, the sockets or cells 5 may be delimited by partition walls 19, with each individual magnet 4 secured to its respective socket or cell 5 by resin, adhesive or welding.

Отдельные магниты 4 и их соответствующие гнезда или ячейки 5 могут иметь разную форму, и их полюсы могут быть ориентированы в параллельных или расходящихся направлениях. Например, размеры гнезд или ячеек 5 могут различаться от одного гнезда или ячейки 5 к другому. Гнезда или ячейки 5 не обязательно должны иметь шестиугольную форму, хотя это и является предпочтительным признаком.The individual magnets 4 and their respective sockets or cells 5 may have different shapes and their poles may be oriented in parallel or divergent directions. For example, the dimensions of the nests or cells 5 may vary from one nest or cell 5 to another. The nests or cells 5 do not necessarily have to be hexagonal in shape, although this is a preferred feature.

Электромагнитный привод может содержать по меньшей мере один статор, на котором выполнена по меньшей мере одна обмотка, и может иметь один или несколько воздушных зазоров между упомянутым по меньшей мере одним ротором и упомянутым по меньшей мере одним статором в случае одного или нескольких статоров с обмотками.The electromagnetic drive may comprise at least one stator on which at least one winding is provided, and may have one or more air gaps between said at least one rotor and said at least one stator in the case of one or more stators with windings.

Каждый статор может содержать магнитный контур, связанный с обмоткой. Статор может иметь зубцы или открытые или закрытые вырезы. Электромагнитный двигатель или генератор может быть защищен каркасом. Статоры могут быть соединены последовательно или параллельно. Смещение статора в угловом направлении относительно другого статора в сочетании с формой вырезов и с формой отдельных магнитов 4 позволяет уменьшить изменение крутящего момента и фиксирующий момент.Each stator may include a magnetic circuit associated with a winding. The stator may have teeth or open or closed cutouts. The electromagnetic motor or generator may be protected by a frame. Stators can be connected in series or in parallel. The angular displacement of the stator relative to the other stator, in combination with the shape of the cutouts and the shape of the individual magnets 4, makes it possible to reduce the torque change and the locking moment.

Привод, который может быть электромагнитным двигателем или генератором, может работать с очень высокими скоростями с редуктором для повышения скорости вращения или без него. Двигатель или генератор может содержать по меньшей мере два статора, соединенные последовательно или параллельно, или по меньшей мере два ротора.The drive, which may be an electromagnetic motor or a generator, can operate at very high speeds with or without a gearbox to increase the speed of rotation. The motor or generator may comprise at least two stators connected in series or parallel, or at least two rotors.

Ротор может содержать вал вращения, расположенный перпендикулярно к круглым сторонам ротора 1, 1а, проходя через оба статора. Ротор 1, 1а может быть установлен по меньшей мере на двух подшипниках качения, при этом каждый подшипник связан с соответствующим статором, для обеспечения своего вращения относительно статоров.The rotor may include a rotation shaft located perpendicular to the circular sides of the rotor 1, 1a, passing through both stators. The rotor 1, 1a can be mounted on at least two rolling bearings, with each bearing connected to a corresponding stator to ensure its rotation relative to the stators.

Claims

1. An axial flux rotating electromagnetic drive comprising at least one magnetic structure consisting of a plurality of individual magnets (4), wherein said magnetic structure (6) forms a series unit serving as a magnetic pole and located within a range of at least at least one support (2) belonging to the partially hollow disk-shaped rotor (1), said at least one magnetic structure (6) has a thickness that forms its smallest dimension, with each individual magnet made in the form of an elongated block (4) having a length (4a) passing through the thickness of said at least one magnetic structure (6), wherein the elongated block (4) is cylindrical or in the form of a polyhedron with at least one flat longitudinal side (4b) facing the working surface of said at least at least one magnetic structure (6), wherein the elongated block (4) has a magnetization line that runs along its length, with individual magnets (4) located in said at least one magnetic structure (6) at a distance from each other, to be electrically insulated from each other, wherein said at least one magnetic structure (6) comprises a non-conductive composite layer covering the individual magnets (4), wherein the composite layer defines the entire outer contour of said at least one magnetic structure (6), characterized in that the length (4a) of each block (4) exceeds the diameter of the flat longitudinal side in the case of a cylindrical block or the largest diagonal (4c) connecting the two vertices of said longitudinal side (4b), in the case of a block (4) in the form of a polyhedron, wherein said at least one support (2) is closed on at least one side by an overhead disk (8), which acts as a means of axial retention for strengthening the rotor (1).

2. An electromagnetic drive according to claim 1, wherein in the case of a single magnetic structure, said at least one magnetic structure (6) forms a single magnet located on the drive, or in the case of a plurality of magnetic structures, the magnetic structures (6) consist of successive tiles, forming successive alternating magnetic poles.

3. The electromagnetic drive according to claim 2, in which the magnetic structures (6) represent a plurality of magnetic structures and are located within the said at least one support (2), containing jumpers (3, 3a) delimiting the sockets among themselves, in each from which a corresponding magnetic structure (6) is arranged, with the bridges (3) extending substantially radially or inclined in the radial direction of the rotor (1).

4. The electromagnetic drive according to the previous paragraph, in which the rotor (1) contains an outer peripheral crown (17), forming its end section, while the bandage (9) formed on the outer peripheral crown (17) allows holding magnetic structures (6) .

5. The electromagnetic drive according to any of the previous paragraphs, in which the ratio of the area of the longitudinal side (4b) of the block (4) to the working surface of the at least one magnetic structure (6) is less than 2%.

6. An electromagnetic drive according to any of the previous paragraphs, in which each block (4) has its own flat longitudinal side (4b) of a hexagonal shape.

7. An electromagnetic drive as claimed in any one of the preceding claims, wherein the composite layer contains reinforcing fibers such as glass fibers or plastic fibers.

8. An electromagnetic drive according to any of the previous paragraphs, wherein said at least one magnetic structure (6) comprises at least one lattice structure (5a) having a plurality of slots (5) for corresponding individual magnets (4).

9. The electromagnetic drive according to the previous paragraph, in which the at least one lattice structure (5a) is made in the form of a honeycomb system with sockets (5) of hexagonal cross-section.

10. An electromagnetic drive according to any one of the two previous paragraphs, in which each individual magnet (4) is glued in a corresponding socket (5) using fiber-reinforced resin.

11. An electromagnetic drive according to any of the previous paragraphs, containing a set of two rows of individual magnets (4), with each individual magnet (4) of one row aligned in the direction of its length with the corresponding individual magnet (4) of the other row, being placed with it end-to-end

12. An electromagnetic drive according to any of the previous claims, comprising a set of two rows consisting of at least two separate magnets (4), both rows superimposed on each other, with a composite layer located between the two superimposed rows.

13. An electromagnetic drive according to any of the previous paragraphs, in which a single-layer or multi-layer material is introduced into the space between the socket (5) and a separate magnet (4).

14. A method for manufacturing a magnetic structure (6) belonging to an electromagnetic drive according to any of the previous paragraphs, characterized in that it contains the following steps:

– from a magnetic tile having a length, width and thickness that form three dimensions of the tile, several individual magnets (4) are cut out according to the three dimensions of the magnetic tile,

– the individual magnets (4) are positioned and held at a distance from each other, the positioning being accomplished by inserting the individual magnets into the lattice structure (5a) and applying a composite layer around the lattice structure (5a),

– a composite layer is applied around individual magnets (4) to obtain their coating, while the composite layer limits the entire outer contour of the magnetic structure (6).