RU2822213C1 - Electric machine - Google Patents

Electric machine Download PDF

Info

Publication number
RU2822213C1
RU2822213C1 RU2023127616A RU2023127616A RU2822213C1 RU 2822213 C1 RU2822213 C1 RU 2822213C1 RU 2023127616 A RU2023127616 A RU 2023127616A RU 2023127616 A RU2023127616 A RU 2023127616A RU 2822213 C1 RU2822213 C1 RU 2822213C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
packages
rotor
magnet
magnets
Prior art date
Application number
RU2023127616A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Дмитриевский
Владимир Алексеевич Прахт
Вадим Маратович Казакбаев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2822213C1 publication Critical patent/RU2822213C1/en

Links

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: electrical machine comprises a stator housing and a rotor sleeve made from non-laminated ferromagnetic material, a shaft, two or more laminated stator packages installed in the housing with axial gaps, in the slots of which there is a multiphase p-pole winding, laminated rotor packages with p/2 teeth, which form pairs with stator packages. One or more excitation coils are fixed on the stator in axial gaps between pairs of stator and rotor packages. Magnets with coercive force of at least 3 kOe are installed in slots of rotor packages. A feature of the invention is the design of the permanent magnets, in which the magnet has an outer section, which widens towards the bottom of the rotor slot, radial size of which is not less than 1/4 of the radial size of the magnet, and the angles formed by the tangent planes to the opposite side surfaces are not less than 20°. Distance from the surface of the magnet facing the stator to the inner surface of the stator package is not more than a tenth of the radial size of the magnet.
EFFECT: improving reliability of electric machine, increasing its efficiency, specific moment and power.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе, и может быть применено в электроприводах и генераторных установках.The invention relates to electric machines, in particular to electric machines with permanent magnets on the rotor, and can be used in electric drives and generator sets.

Аналогом предлагаемой электрической машины является электрическая машина, описанная в книге «Проектирование электрических машин автономных объектов» за авторством А.М. Сугробова и А.М. Русакова (М: Издательский дом МЭИ 2012), имеющая:An analogue of the proposed electric machine is the electric machine described in the book “Design of Electrical Machines of Autonomous Objects” authored by A.M. Sugrobova and A.M. Rusakova (M: MPEI Publishing House 2012), having:

- корпус статора из нешихтованного ферромагнитного материала,- stator housing made of unlaminated ferromagnetic material,

- вал,- shaft,

- втулку из нешихтованного ферромагнитного материала, насаженную на вал,- a bushing made of unlaminated ferromagnetic material mounted on the shaft,

- шихтованные пакеты статора, установленные в корпус с промежутком, без поворота друг относительно друга,- laminated stator packages installed in the housing with a gap, without rotation relative to each other,

- p-полюсную обмотку (p = 2, 4, 6, 8 … - любое натуральное четное число), установленную в пазы пакетов статора, выполненную с шагом катушек по пазам более единицы,- p-pole winding (p = 2, 4, 6, 8 ... - any natural even number), installed in the slots of the stator packages, made with a coil pitch along the slots of more than one,

- шихтованные пакеты ротора с p/2 зубцами, установленные на втулку напротив пакетов статора и с поворотом между соседними пакетами на полюсное деление, т.е. на угол 360°/p,- laminated rotor packages with p/2 teeth, installed on a bushing opposite the stator packages and with rotation between adjacent packages by pole division, i.e. at an angle of 360°/p,

- одну или несколько катушек возбуждения, закрепленных на статоре и установленных в каждый промежуток между пакетами ротора или статора.- one or more field coils mounted on the stator and installed in each space between the rotor or stator packages.

Эта и другие упоминаемые в этом описании машины могут также иметь другие узлы, обеспечивающие конструктивную целостность машины: различные крепежи; подшипники, обеспечивающие вращение ротора; подшипниковые щиты и т.п. Для предотвращения замыкания магнитного потока возбуждения через вал этот вал и/или подшипниковые щиты выполняют из немагнитного или слабомагнитного материала. Кроме того, корпус, втулка ротора и вал могут быть как цельными, так и состоять из отдельных частей, причем разбивка на части не препятствует протеканию магнитного потока по этим элементам. Также p-полюсная обмотка статора может как состоять из отдельных обмоток, установленных в каждый из пакетов статора, так и быть общей для всех пакетов, то есть пазовые части каждой катушки этой обмотки проходят через все пакеты статора. Обмотка же возбуждения может располагаться в следующих областях промежутков между парами пакетов статора и ротора: область между р-полюсной обмоткой и втулкой ротора, область между p-полюсной обмоткой и корпусом.This and other machines mentioned in this description may also have other components that ensure the structural integrity of the machine: various fasteners; bearings that ensure rotor rotation; bearing shields, etc. To prevent the excitation magnetic flux from closing through the shaft, this shaft and/or bearing shields are made of non-magnetic or weakly magnetic material. In addition, the housing, rotor bushing and shaft can be either solid or consist of separate parts, and the breakdown into parts does not interfere with the flow of magnetic flux through these elements. Also, the p-pole stator winding can either consist of separate windings installed in each of the stator packages, or be common to all packages, that is, the grooved parts of each coil of this winding pass through all the stator packages. The excitation winding can be located in the following areas of the gaps between pairs of stator and rotor packages: the area between the p-pole winding and the rotor bushing, the area between the p-pole winding and the housing.

Недостатком данной конструкции является неполное использование поверхности статора, а именно: каждый пакет ротора формирует только половину общего числа полюсов p электрической машины. В результате снижается удельная мощность машины и её КПД.The disadvantage of this design is the incomplete use of the stator surface, namely: each rotor package forms only half of the total number of poles p of the electric machine. As a result, the specific power of the machine and its efficiency decrease.

Другим аналогом предлагаемой электрической машины является аксиальная индукторная машина с гибридным возбуждением, описанная в статье «Hybrid Excitation of the Axial Inductor Machine» за авторством S. Orlova, V. Pugachov, N. Levin, опубликованной в Latvian Journal of Physics and Technical Sciences (January 2012, 49(1):35-41, DOI: 10.2478/v10047-012-0004-6), разработанная в качестве подвагонного генератора, которая в дополнение к вышеперечисленным элементам содержит магниты c коэрцитивной силой не менее 3 кЭ (245 кА/м), установленные в пазы пакетов ротора, и намагниченные радиально или однородно, формируя на каждом пакете ротора только южные или только северные полюса, причем направления намагниченности этих полюсов на соседних пакетах противоположны.Another analogue of the proposed electric machine is an axial inductor machine with hybrid excitation, described in the article “Hybrid Excitation of the Axial Inductor Machine” authored by S. Orlova, V. Pugachov, N. Levin, published in the Latvian Journal of Physics and Technical Sciences (January 2012, 49(1):35-41, DOI: 10.2478/v10047-012-0004-6), developed as an undercar generator, which in addition to the above elements contains magnets with a coercive force of at least 3 kOe (245 kA/m ), installed in the grooves of the rotor packages, and magnetized radially or uniformly, forming only south or only north poles on each rotor package, and the directions of magnetization of these poles on adjacent packages are opposite.

У такой машины в результате лучшего использования поверхности статора увеличивается КПД и удельный момент, по сравнению с аксиальной индукторной машиной без магнитов. Вместе с тем наличие магнитов приводит к риску их необратимого размагничивания. Для предотвращения необратимого размагничивания постоянных магнитов машину делают многополюсной (аналог с гибридным возбуждением имеет 20 полюсов). Что приводит к росту частоты питающего напряжения и удорожанию инвертора. Кроме того, ограничивают токи обмотки якоря и обмотки возбуждения для предотвращения размагничивания.As a result of better use of the stator surface, such a machine increases efficiency and specific torque compared to an axial reluctance machine without magnets. However, the presence of magnets leads to the risk of irreversible demagnetization. To prevent irreversible demagnetization of permanent magnets, the machine is made multi-pole (an analogue with hybrid excitation has 20 poles). Which leads to an increase in the frequency of the supply voltage and an increase in the cost of the inverter. In addition, the armature and field winding currents are limited to prevent demagnetization.

Наиболее близким аналогом является машина, описанная в статье «Design Optimization of a Synchronous Homopolar Motor with Ferrite Magnets for Subway Train» за авторством Дмитриевского В.А., Прахта В.А и Казакбаева В.М. опубликованной в Mathematics (January 2023, 11(3):1-17, DOI: 10.3390/math11030589)The closest analogue is the machine described in the article “Design Optimization of a Synchronous Homopolar Motor with Ferrite Magnets for Subway Train” authored by Dmitrievsky V.A., Prakht V.A. and Kazakbaev V.M. published in Mathematics (January 2023, 11(3):1-17, DOI: 10.3390/math11030589)

характеризующаяся тем, что: characterized by the fact that :

- имеет корпус статора из нешихтованного ферромагнитного материала,- has a stator housing made of unlaminated ferromagnetic material,

- имеет вал,- has a shaft,

- имеет втулку из нешихтованного ферромагнитного материала, насаженную на вал,- has a sleeve made of unlaminated ferromagnetic material mounted on the shaft,

- имеет два шихтованных пакета статора, установленных в корпус с осевыми промежутками, без углового смещения относительно друг друга, и с 8-полюсной обмоткой, установленной в пазы пакетов статора,- has two laminated stator packages installed in the housing with axial gaps, without angular displacement relative to each other, and with an 8-pole winding installed in the grooves of the stator packages,

- имеет два шихтованных пакеты ротора с 4 зубцами, установленные на втулку напротив пакетов статора и с угловым смещением между пакетами на полюсное деление, то есть на угол 45°,- has two laminated rotor packages with 4 teeth, mounted on a bushing opposite the stator packages and with an angular displacement between the packages by a pole division, that is, at an angle of 45°,

- имеет обмотку возбуждения, закрепленную на статоре и установленную в осевой промежуток между установленными друг напротив друга пакетами статора и ротора,- has an excitation winding fixed to the stator and installed in the axial gap between the stator and rotor packages installed opposite each other,

- имеет постоянные магниты, установленные в пазы пакетов ротора, формирующие на каждом пакете ротора только южные или только северные полюса, причем эти полюса на соседних пакетах противоположны по направлению,- has permanent magnets installed in the grooves of the rotor packages, forming only south or only north poles on each rotor package, and these poles on adjacent packages are opposite in direction,

- коэрцитивная сила магнитов не менее 3 кЭ,- coercive force of magnets is at least 3 kOe,

- поверхности каждого паза шихтованного пакета ротора и каждого магнита содержат два плоских боковых участка,- the surfaces of each groove of the laminated rotor package and each magnet contain two flat side sections,

- зазор, образованный поверхностями зубцов ротора и поверхностями магнитов, обращённых к внутренней поверхности статора, и внутренними поверхностями пакетов статора одинаков во всей конструкции,- the gap formed by the surfaces of the rotor teeth and the surfaces of the magnets facing the inner surface of the stator, and the internal surfaces of the stator packages is the same throughout the entire structure,

- к дну каждого паза примыкает магнит полностью,- a magnet is completely adjacent to the bottom of each groove,

- боковые стороны магнитов не примыкают к боковым сторонам зубцов ротора. - the sides of the magnets are not adjacent to the sides of the rotor teeth.

Благодаря этому оказываются вне сильных размагничивающих полей обмоток. Также для выведения постоянных магнитов из сильных размагничивающих полей обмоток в этой машине между плоскими боковыми поверхностями постоянных магнитов, установленных в пазы ротора, и поверхностями этих магнитов, обращенными к внутренней поверхности статора, могут быть выполнены фаски с целью дальнейшего выведения магнитов из наиболее сильных магнитных обмоток.Thanks to this, they find themselves outside the strong demagnetizing fields of the windings. Also, to remove permanent magnets from the strong demagnetizing fields of the windings in this machine, chamfers can be made between the flat side surfaces of permanent magnets installed in the grooves of the rotor and the surfaces of these magnets facing the inner surface of the stator for the purpose of further removing magnets from the strongest magnetic windings .

В результате повышается надежность электрической машины посредством уменьшения размагничивающей силы, действующей на магниты, предотвращение размагничивания магнитов, увеличение токовой нагрузки, а также увеличение КПД и удельной мощности без увеличения частоты питающего напряжения и стоимости инвертора вследствие избегания расположения магнитов в наиболее сильных размагничивающих полей обмоток.As a result, the reliability of the electrical machine is increased by reducing the demagnetizing force acting on the magnets, preventing the demagnetization of magnets, increasing the current load, as well as increasing the efficiency and power density without increasing the frequency of the supply voltage and the cost of the inverter due to avoiding the location of magnets in the strongest demagnetizing fields of the windings.

Для уменьшения размагничивающего влияния поля обмотки возбуждения на магниты пазы ротора делают глубокими, а магниты делают большой радиальной ширины, что увеличивает массу магнитов и уменьшает размеры других частей машины, включая, обмотку якоря, корпус статора и втулку ротора. Увеличение массы магнитов приводит к росту цены машины и к росту центробежной силы, что уменьшает предельно допустимую скорость. Уменьшение размеров обмотки якоря, корпуса статора и втулки ротора приводит к увеличению электрического сопротивления обмотки и магнитному насыщению корпуса и втулки. В результате уменьшается КПД.To reduce the demagnetizing effect of the field winding field on the magnets, the rotor grooves are made deep, and the magnets are made of large radial width, which increases the mass of the magnets and reduces the size of other parts of the machine, including the armature winding, stator housing and rotor bushing. An increase in the mass of magnets leads to an increase in the price of the machine and to an increase in centrifugal force, which reduces the maximum permissible speed. Reducing the size of the armature winding, stator housing and rotor bushing leads to an increase in the electrical resistance of the winding and magnetic saturation of the housing and bushing. As a result, efficiency decreases.

Вместе с тем напряженность магнитного поля формируется не только обмотками, но и самим магнитом. Однако в данном решении это поле не формируется чтобы предотвратить размагничивание магнитов.At the same time, the magnetic field strength is formed not only by the windings, but also by the magnet itself. However, in this solution this field is not generated to prevent demagnetization of the magnets.

Таким образом, технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является дальнейшее повышение надежности электрической машины посредством уменьшения размагничивающей силы, действующей на магниты, предотвращение размагничивания магнитов, увеличение токовой нагрузки, увеличение КПД и удельной мощности без увеличения частоты питающего напряжения и стоимости инвертора, снижение массы магнитов, а также увеличение предельно-допустимой скорости вращения ротора.Thus, the technical problem solved by the present invention is to further increase the reliability of the electric machine by reducing the demagnetizing force acting on the magnets, preventing demagnetization of the magnets, increasing the current load, increasing the efficiency and power density without increasing the frequency of the supply voltage and the cost of the inverter, reducing the mass of the magnets , as well as an increase in the maximum permissible rotor speed.

Сущность изобретения поясняется эскизами, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated by sketches that show:

- фиг. 1 - трехмерный вид электрической машины, который показан с вырезом 1/2 части статора, а ротор показан неразрезанным;- fig. 1 is a three-dimensional view of an electrical machine, which is shown with 1/2 of the stator cut out and the rotor shown uncut;

- фиг. 2 - часть поперечного сечения машины, имеющей пакеты статора и ротора с установленными в пазах ротора постоянными магнитами, соответствующая одному зубцовому делению ротора;- fig. 2 - part of the cross section of a machine having stator and rotor packages with permanent magnets installed in the rotor slots, corresponding to one tooth division of the rotor;

- фиг. 3 поясняет алгоритм построения сечения магнита.- fig. 3 explains the algorithm for constructing a magnet cross section.

Как видно из фиг. 1 статор машины содержит корпус 1 из сплошного ферромагнитного материала, например, из нелегированной отожжённой стали. Ротор имеет вал 2, на который насажена втулка 3 из сплошного ферромагнитного материала. В корпусе 1 установлены три шихтованных пакета статора 4 с осевыми промежутками и без поворота друг относительно друга. Три шихтованных зубчатых пакета ротора 6 устанавливаются на втулку 3 напротив пакетов статора 4. В результате между пакетами ротора 6 также имеются осевые промежутки. В пакеты статора 4 установлена 8-полюсная обмотка статора 5. Число зубцов ротора равно четырём, то есть в два раза меньше, чем число полюсов обмотки статора. Соседние пакеты ротора имеют сдвиг пазов друг относительно друга на одно полюсное деление ротора, равный 360°/p = 45°, где p = 8 - число полюсов. В каждый осевой промежуток между парами пакетов ротор и статора, установленных напротив друг друга, устанавливают одну или несколько катушек обмотки возбуждения 8. Постоянные магниты 7, намагниченные радиально или однородно, устанавливают в пазы пакетов ротора 6. Магниты 7 с коэрцитивной силой не менее 3 кЭ формируют на каждом пакете ротора 6 только южные или только северные полюса, причем направления намагниченности этих полюсов на соседних пакетах противоположны. Также на фиг. 1 показан держатель 9 катушки возбуждения, фиксирующий ее на статоре. As can be seen from Fig. The machine stator 1 contains a housing 1 made of solid ferromagnetic material, for example, unalloyed annealed steel. The rotor has a shaft 2, onto which a sleeve 3 made of solid ferromagnetic material is mounted. In housing 1, three laminated stator packages 4 are installed with axial gaps and without rotation relative to each other. Three laminated gear packages of the rotor 6 are installed on the bushing 3 opposite the packages of the stator 4. As a result, there are also axial gaps between the packages of the rotor 6. An 8-pole stator winding 5 is installed in the stator packages 4. The number of rotor teeth is four, that is, two times less than the number of poles of the stator winding. Adjacent rotor packages have a slot shift relative to each other by one rotor pole division equal to 360°/p = 45°, where p = 8 is the number of poles. In each axial gap between pairs of rotor and stator packages installed opposite each other, one or more field winding coils 8 are installed. Permanent magnets 7, magnetized radially or uniformly, are installed in the grooves of rotor packages 6. Magnets 7 with a coercive force of at least 3 kOe only south or only north poles are formed on each rotor package 6, and the magnetization directions of these poles on adjacent packages are opposite. Also in FIG. 1 shows a holder 9 of the excitation coil, fixing it on the stator.

Фиг. 2 показывает часть поперечного сечения машины, имеющей пакеты статора и ротора с установленными на роторе постоянными магнитами, соответствующую одному зубцовому делению ротора. Фиг. 2 служит только для пояснения геометрического смысла различных отрезков и дуг с буквенным обозначением, упоминаемых далее, и показанные на нём геометрические соотношения между размерами могут не соответствовать соотношениям, описанным далее.Fig. 2 shows part of the cross section of a machine having stator and rotor packages with permanent magnets mounted on the rotor, corresponding to one tooth division of the rotor. Fig. 2 serves only to illustrate the geometric meaning of the various lettered segments and arcs mentioned below, and the geometric relationships between dimensions shown therein may not correspond to the relationships described below.

Поверхность магнита имеет участок, примыкающий к дну паза пакета ротора 13.The surface of the magnet has a section adjacent to the bottom of the groove of the rotor package 13.

Постоянный магнит 7 имеет внешний участок 12, уширяющийся в направлении к дну паза ротора, радиальный размер которого составляет не менее 1/4 радиального размера магнита, а углы, образованные касательными плоскостями к противоположным боковым поверхностям 10, на менее 20°,The permanent magnet 7 has an outer section 12, widening towards the bottom of the rotor groove, the radial size of which is at least 1/4 of the radial size of the magnet, and the angles formed by the tangent planes to the opposite side surfaces 10 are less than 20°,

- расстояние от поверхности магнита 11, обращённой к статору, до внутренней поверхности пакета статора 14 не более десятой части радиального размера магнита.- the distance from the surface of the magnet 11 facing the stator to the inner surface of the stator package 14 is no more than a tenth of the radial size of the magnet.

Фиг. 3 поясняет пример построения сечения магнита. Fig. 3 explains an example of constructing a cross section of a magnet.

MM’ - поверхность магнита, примыкающая к дну паза пакета ротора.MM’ is the surface of the magnet adjacent to the bottom of the groove of the rotor package.

DCC’D’ - внешний участок, уширяющийся в направлении к дну паза ротора. Поверхность DCC’D’, обращённая к статору, представлена кривой CC’. Боковые поверхности представлены кривыми DC и C’D’.DCC’D’ is the outer section that widens towards the bottom of the rotor slot. The surface DCC'D' facing the stator is represented by the curve CC'. The lateral surfaces are represented by curves DC and C'D'.

Точки К и К’ выбраны на кривых DC и C’D’ на одинаковом расстоянии от центра вращения О. Поскольку DCC’D’ - уширяющийся участок, длина отрезка КК’ увеличивается при продвижении его в этом направлении.Points K and K' are selected on the curves DC and C'D' at the same distance from the center of rotation O. Since DCC'D' is a widening section, the length of the segment KK' increases as it moves in this direction.

Максимальный отрезок, отсекаемый от луча, проведённого через ось вращения ротора O, кривыми DD’ и СС’ есть радиальный размер внешнего участка h. The maximum segment cut off from the ray drawn through the axis of rotation of the rotor O by curves DD’ and CC’ is the radial size of the outer section h.

Максимальный отрезок, отсекаемый от луча, проведённого через ось вращения ротора O, кривыми MM’ и СС’ есть радиальный размер магнита участка H. h ≥ H/4.The maximum segment cut off from the beam drawn through the axis of rotation of the rotor O by curves MM' and CC' is the radial size of the magnet section H. h ≥ H/4.

Внутренней поверхностью пакета статора является цилиндр, вписанный в пакет статора. В проекции на Фиг. 2. он представляется окружностью.The inner surface of the stator package is a cylinder inscribed in the stator package. In the projection shown in Fig. 2. it is represented by a circle.

Максимальный отрезок, отсекаемый от луча, проведённого через ось вращения ротора O, кривыми СС’ и проекцией внутренней поверхности пакета статора является расстоянием от поверхности магнита до внутренней поверхности статора δ. δ ≤ 0,1 H.The maximum segment cut off from the beam drawn through the axis of rotation of the rotor O by curves CC’ and the projection of the inner surface of the stator package is the distance from the surface of the magnet to the inner surface of the stator δ. δ ≤ 0.1 H.

Касательные к кривых DC и C’D’ в любых произвольных точках, выбранных по одной на этих кривых, образуют угол не менее 20 механических градусов, что обеспечивает уширение участка магнита DCC’D’ в направлении к дну паза.The tangents to the DC and C'D' curves at any arbitrary points, selected one at a time on these curves, form an angle of at least 20 mechanical degrees, which ensures the widening of the DCC'D' magnet section towards the bottom of the groove.

Намагниченность постоянного магнита создает магнитный поток, который, преодолевая расстояние от поверхности магнита, обращённой к статору, до внутренней поверхности пакета статора, создает магнитодвижущую силу, направленную на размагничивание магнита. При условии, что расстояние от поверхности магнита, обращённой к статору, до внутренней поверхности пакета статора составляет не более десятой части радиального размера магнита, эта магнитодвижущая сила недостаточно велика для размагничивания магнита.The magnetization of a permanent magnet creates a magnetic flux, which, covering the distance from the surface of the magnet facing the stator to the inner surface of the stator package, creates a magnetomotive force aimed at demagnetizing the magnet. Provided that the distance from the surface of the magnet facing the stator to the inner surface of the stator package is no more than a tenth of the radial size of the magnet, this magnetomotive force is not large enough to demagnetize the magnet.

Благодаря тому, что во внешнем участке, уширяющимся в направлении к дну паза ротора, углы, образованные касательными плоскостями к противоположным боковым поверхностям, не менее 20°, более глубокие части уширяющего участка магнита создают в более внешних частях напряжённость магнитного поля, препятствующую размагничивающему действию обмоток.Due to the fact that in the outer section, which widens towards the bottom of the rotor groove, the angles formed by the tangent planes to the opposite side surfaces are at least 20°, the deeper parts of the widening section of the magnet create a magnetic field strength in the more outer parts, which prevents the demagnetizing effect of the windings .

Благодаря форме магнита более глубокие части расширяющего участка напротив подвергаются размагничивающему действию, за счёт МДС, возникающей при преодолении расстояния от поверхности магнита до поверхности статора. Однако на них воздействует более слабое размагничивающее поле обмоток. В результате того, что радиальный размер расширяющегося участка составляет не менее ¼ радиального размера магнита, размагничивающие факторы не достаточны для размагничивания магнита даже при увеличении тока в обмотках.Due to the shape of the magnet, the deeper parts of the expanding section, on the contrary, are subject to a demagnetizing effect due to the MMF that occurs when covering the distance from the surface of the magnet to the surface of the stator. However, they are affected by the weaker demagnetizing field of the windings. As a result of the fact that the radial size of the expanding section is at least ¼ of the radial size of the magnet, demagnetizing factors are not sufficient to demagnetize the magnet even with increasing current in the windings.

Кроме того, напряжённость магнитного поля, создаваемая самим магнитом и предотвращающая размагничивание магнита, предотвращает размагничивание магнита, даже если уменьшается высота паза ротора и радиальный размер магнита, что снижает его массу и действующую на него центробежную силу. Поэтому скорость вращения ротора может быть увеличена без риска его разрушения.In addition, the magnetic field strength generated by the magnet itself, which prevents the magnet from demagnetizing, prevents the magnet from demagnetizing even if the height of the rotor slot and the radial size of the magnet are reduced, which reduces its mass and the centrifugal force acting on it. Therefore, the rotation speed of the rotor can be increased without the risk of destruction.

Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении надежности электрической машины посредством уменьшения размагничивающей силы, действующей на магниты; предотвращении размагничивания магнитов; увеличении токовой нагрузки; увеличении КПД и удельной мощности без увеличения частоты питающего напряжения и стоимости инвертора; снижении массы магнитов, а также увеличении предельно-допустимой скорости вращения ротора.The technical result of the proposed solution is to increase the reliability of the electric machine by reducing the demagnetizing force acting on the magnets; preventing magnet demagnetization; increasing current load; increasing efficiency and power density without increasing the frequency of the supply voltage and the cost of the inverter; reducing the mass of the magnets, as well as increasing the maximum permissible rotor speed.

Claims (15)

1. Электрическая машина, характеризующаяся тем, что:1. Electric machine, characterized in that: - имеет корпус статора из нешихтованного ферромагнитного материала,- has a stator housing made of unlaminated ferromagnetic material, - имеет вал,- has a shaft, - имеет втулку из нешихтованного ферромагнитного материала, насаженную на вал,- has a sleeve made of unlaminated ferromagnetic material mounted on the shaft, - имеет два или более шихтованных пакетов статора, установленных в корпус с осевыми промежутками, без углового смещения относительно друг друга, и с p-полюсной обмоткой (p = 2,4,6,8… – чётное число), установленной в пазы пакетов статора,- has two or more laminated stator packages installed in the housing with axial gaps, without angular displacement relative to each other, and with a p-pole winding (p = 2,4,6,8... – even number) installed in the slots of the stator packages , - имеет шихтованные пакеты ротора с p/2 зубцами, установленные на втулку напротив пакетов статора и с угловым смещением между соседними пакетами на полюсное деление, то есть на угол 360°/р,- has laminated rotor packages with p/2 teeth, mounted on a bushing opposite the stator packages and with an angular displacement between adjacent packages by pole division, that is, at an angle of 360°/p, - имеет одну или несколько кольцевых катушек возбуждения, закрепленных на статоре и установленных в каждый осевой промежуток между парами установленных напротив друг друга пакетов статора и ротора,- has one or more annular field coils mounted on the stator and installed in each axial space between pairs of stator and rotor packages installed opposite each other, - имеет постоянные магниты, установленные в пазы пакетов ротора, формирующие на каждом пакете ротора только южные или только северные полюса, причем эти полюса на соседних пакетах противоположны по направлению,- has permanent magnets installed in the grooves of the rotor packages, forming only south or only north poles on each rotor package, and these poles on adjacent packages are opposite in direction, - коэрцитивная сила магнитов не менее 3 кЭ,- coercive force of magnets is at least 3 kOe, - поверхность магнита имеет участок, примыкающий к дну паза пакета ротора,- the surface of the magnet has a section adjacent to the bottom of the groove of the rotor package, при этом: wherein: - постоянный магнит имеет внешний участок, уширяющийся в направлении к дну паза ротора, радиальный размер которого составляет не менее 1/4 радиального размера магнита, а углы, образованные касательными плоскостями к противоположным боковым поверхностям, составляют не менее 20°,- the permanent magnet has an outer section that widens towards the bottom of the rotor groove, the radial size of which is at least 1/4 of the radial size of the magnet, and the angles formed by the tangent planes to the opposite side surfaces are at least 20°, - расстояние от поверхности магнита, обращённой к статору, до внутренней поверхности пакета статора не более десятой части радиального размера магнита.- the distance from the surface of the magnet facing the stator to the inner surface of the stator package is no more than a tenth of the radial size of the magnet. 2. Электрическая машина по п.1, в которой постоянные магниты намагничены радиально.2. An electric machine according to claim 1, in which the permanent magnets are magnetized radially. 3. Электрическая машина по п.1, в которой постоянные магниты намагничены однородно.3. An electric machine according to claim 1, in which the permanent magnets are uniformly magnetized.
RU2023127616A 2023-10-27 Electric machine RU2822213C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2822213C1 true RU2822213C1 (en) 2024-07-03

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1815751A1 (en) * 1990-05-22 1993-05-15 Rizhskij Krasnoznam Grazh Two-core axial induction generator
RU2392724C1 (en) * 2009-06-19 2010-06-20 Владимир Михайлович Чернухин Single-phased electric generator
RU2437201C1 (en) * 2010-11-24 2011-12-20 Владимир Михайлович Чернухин Non-contact electric machine with axial excitation
EP1995855B1 (en) * 2007-05-21 2014-05-14 Honda Motor Co., Ltd. Electric motor, power apparatus using the same, and self-propelled snow remover
RU2696273C1 (en) * 2018-12-18 2019-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Two-pack inductor electric machine with combined excitation (versions)
RU2774117C1 (en) * 2021-06-28 2022-06-15 Ооо "Чэаз-Элпри" Inductor wind generator with integrated magnetic gear

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1815751A1 (en) * 1990-05-22 1993-05-15 Rizhskij Krasnoznam Grazh Two-core axial induction generator
EP1995855B1 (en) * 2007-05-21 2014-05-14 Honda Motor Co., Ltd. Electric motor, power apparatus using the same, and self-propelled snow remover
RU2392724C1 (en) * 2009-06-19 2010-06-20 Владимир Михайлович Чернухин Single-phased electric generator
RU2437201C1 (en) * 2010-11-24 2011-12-20 Владимир Михайлович Чернухин Non-contact electric machine with axial excitation
RU2696273C1 (en) * 2018-12-18 2019-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Two-pack inductor electric machine with combined excitation (versions)
RU2774117C1 (en) * 2021-06-28 2022-06-15 Ооо "Чэаз-Элпри" Inductor wind generator with integrated magnetic gear

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10476362B2 (en) Multi-tunnel electric motor/generator segment
JP5488625B2 (en) Double stator synchronous motor
US7719153B2 (en) Permanent magnet machine and method with reluctance poles and non-identical PM poles for high density operation
JP5682600B2 (en) Rotating electrical machine rotor
JP5889340B2 (en) Rotor of embedded permanent magnet electric motor, electric motor provided with the rotor, compressor provided with the electric motor, and air conditioner provided with the compressor
JP5363520B2 (en) Permanent magnet synchronous machine
KR101481882B1 (en) Rotary electric machine
CN110268610B (en) Synchronous machine with magnetic rotating field reduction and flux concentration
US20110163618A1 (en) Rotating Electrical Machine
JP2021027700A (en) Variable magnetic force motor
WO2014128994A1 (en) Permanent magnet type synchronous motor
JP2014155373A (en) Multi-gap rotary electric machine
CN113890295A (en) Magnetic steel array of permanent magnet double-rotor motor
JP2008067561A (en) Permanent-magnet electromotor
JP2013132124A (en) Core for field element
KR100912637B1 (en) Rotary machine and electromagnetic machine
JPWO2020194390A1 (en) Rotating machine
US12057740B2 (en) Rotary electric machine
RU2822213C1 (en) Electric machine
JP5041415B2 (en) Axial gap type motor
JP2012165506A (en) Axial gap motor
JPWO2019187205A1 (en) Rotating machine
US11735967B2 (en) Rotary electric machine with rotor having permanent magnets with concave faces between two flat portions
RU2809510C1 (en) Electric machine
WO2020084871A1 (en) Electrical machine