RU29417U1

RU29417U1 - Магнитопровод универсальной электрической машины

Info

Publication number: RU29417U1
Application number: RU2002134229/20U
Authority: RU
Inventors: Д.С. Ермолаев
Original assignee: Ермолаев Дмитрий Сергеевич
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2003-05-10

Description

разных марок электротехнических сталей, используемой в магнитопроводе электрических машин, например, для стали марки 3423 толщиной 0,08 мм, стали 3423 толщиной 0,15 мм, стали 2212 толщиной 0,5, намного превышает 20 Вт/кг. Поэтому, например, в универсальных электрических машинах, магнитопровод которых выполнен из магнитомягкого материала в виде пластин электротехнической стали толщиной 0,5мм (стандарт для 50 Гц), нельзя использовать питающее напряжение с частотой колебаний выше 10ОГц, так как оно наводит ток в обмотках электрической машины с частотой колебаний выше 100Гц, который, в свою очередь, наводит магнитное поле в магнитопроводе с напряженностью, частота колебаний которой также превышает 100 Гц, что приводит к потерям мощности в магнитопроводе выше допустимых, а, следовательно, к перегреву и выходу из строя электрической машины. В настоящее время в качестве материала для магнитопровода универсальной электрической машины с диапазоном вращения вала до 10 000 об/мин, используются пластины электротехнической стали толщиной от 0,08 мм до 0,3 мм. Такая толщина позволяет работать универсальной машине при токе в обмотках с частотой колебаний до 400 Гц. Таким образом невозможно использовать универсальную электрическую машину с магнитопроводом из стандартной электротехнической стали при частоте колебаний тока выше 1 кГц из-за больших потерь мощности в магнитопроводе. Так же известно, что время между переключениями фазных обмоток якоря, принадлежащих разным фазам, соответствует скорости вращения универсальной электрической машины. Если время переключения больше 2 мс, то значит скорость вращения меньше 10000 об/мин.

Известно, что мощность преобразования электродвигателя зависит от ЭДС, наводимой в обмотках якоря, которая имеет зависимость:

ЭДС (1),

где: В - амплитуда магнитной индукции,

f - частота колебаний магнитной индукции,

к - постоянный коэффициент, зависящий от исполнения электрической машины.

Видно, что наилучшее использование электрической машины соответствует наибольшему значению произведения В на f. Введем понятие «показатель ДС использования, который вычисляется по формуле:

Тогда, для частоты использования 50 Гц и амплитуды магнитной индукции 2 Тл показатель ДС использования будет равен: . Для частоты 400 Гц и амплитуды магнитной индукции 0,5 Тл ДС 0, . То есть, увеличение частоты колебаний компенсирует уменьшение амплитуды магнитной индукции в магнитопроводе электрической машины. Например, для стали марки 3423 наилучший ДС будет равен 1, ТлТц.

В основу настоящей полезной модели положена задача разработать магнитопровод универсальной электрической машины, который за счет выбора материала, из которого он изготовлен, его формы и конструктивных размеров обеспечивал бы работу универсальной электрической машине с токами в обмотках с частотой колебаний свыше 1 кГц

Поставленная задача решается тем, что магнитопровод универсальной электрической машины, согласно полезной модели, выполнен из магнитомягкого материала с коэрцитивной силой менее 20А/м, с удельными магнитными потерями менее 20 Вт/кг для показателя использования магнитопровода, представляющего собой произведение частоты колебаний и амплитуды магнитной индукции, выше 1 .

Магнитопровод может быть выполнен из ленты или пластин толщиной менее 80 мкм из магнитомягких материалов таких, как, например: сплав с аморфной структурой, например 82К23СР; сплав с нанокристаллической структурой, например 10НСР; сплав анизотропной электротехнической стали, например 7233, 7122.

Магнитопровод может быть выполнен из порошка с диаметром частиц менее 80 мкм, полученный путем спекания или прессования из магнитомягких металлокерамических материалов; композиционных порошковых материалов, изготовляемых методами порошковой металлургии.

Магнитопровод может быть выполнен из магнитомягких ферритов.

В дальнейшем предлагаемая полезная модель поясняется конкретными примерами ее выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает магнитопровод якоря, выполненный из пластин;

фиг.2 - магнитопровод из феррита или из порошкового сплава;

фиг.З - график зависимости максимальной магнитной индукции от напряженности для разных частот для магнитомягкого материала, например ленты толщиной 25 мкм с нанокристаллической структурой марки ГМ412В.

На фиг.1 представлен магнитопровод 1, выполненный из пластин 2 толщиной менее 80 мкм из магнитомягких материалов таких, как, например: сплав с аморфной структурой, например 82К23СР; сплав с нанокристаллической структурой, например 10НСР; сплав анизотропной электротехнической стали, например 7233, 7122.

Как показано на фиг.2, магнитопровод 1 может быть выполнен из порошка с диаметром частиц менее 80 мкм, полученный путем спекания или прессования из магнитомягких металлокерамических материалов; композиционных порошковых материалов, изготовляемых методами порошковой металлурги.

И в том, и в другом случае магнитопровод 1 может быть выполнен из магнитомягких ферритов.

На фиг.З представлен фафик зависимости максимальной магнитной индукции от напряженности для разных частот для магнитопровода из магнитомягкого материала в виде ленты толщиной 25 мкм с нанокристаллической структурой марки ГМ412В.

Характеристики некоторых магнитомягких материалов приведены в таблице 2

Таблица 2

Как видно, показатель использования у таких магнитомягких материалов намного превышает 1 , так у сплава 10НСР он равен 6 , а у ГМ 412В равен 16 . Применение таких магнитомягких материалов для магнитопровода электрической машины позволяет использовать ее на частотах питающего тока выше 1 кГц, при этом удельные магнитные потери на перемагничивание не превышают 20Вт/кг, а показатель использования превышает .

При этом появляется возможность использовать универсальную электрическую машину с током, частота колебаний которого превышает 1кГц, без снижения её КПД. Благодаря этому расширяется диапазон использования универсальной электрической машины. Верхний предел частоты использования определяется в зависимости от поставленной задачи - 300 кГц - по применяемым электронным компонентам (микросхемы, транзисторы) или 200 кГц по магнитным материалам, известным на данный момент.

Например, универсальная электрическая машина с магнитопроводом, выполненным из материала, согласно настоящей полезной модели, для частоты питающего напряжения в 40 кГц, например из ленты аморфного сплава марки 84КХСР толщиной 25 мкм будет иметь КПД такой же, как и при частоте колебаний напряженности магнитного поля 50 Гц.

Выполнение магнитопровода из предлагаемого материала обеспечивает:

-одинаковый КПД в большом диапазоне частот питающего напряжения;

-расширение диапазона частоты колебаний питающего напряжения.

и

..ooi-bVT

Claims

1. Магнитопровод универсальной электрической машины, содержащей индуктор и якорь, отличающийся тем, что он выполнен из магнитомягкого материала с коэрцитивной силой менее 20А/м, с удельными магнитными потерями менее 20 Вт/кг для показателя использования магнитопровода, представляющего собой произведение частоты колебаний и амплитуды магнитной индукции, выше 1 Тл*кГц.

2. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из ленты или пластин толщиной менее 80 мкм.

3. Магнитопровод по п.2, отличающийся тем, что он выполнен из сплава с аморфной структурой, или сплава с нанокристаллической структурой, или сплава анизотропной электротехнической стали.

4. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что выполнен из порошка с диаметром частиц менее 80 мкм путем спекания или прессования порошка.

5. Магнитопровод по п.4, отличающийся тем, что порошок выполнен из магнитомягких металлокерамических материалов или из композиционных порошковых материалов, изготовляемых методами порошковой металлургии.

6. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что выполнен из магнитомягких ферритов.