SE519208C2 - Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly - Google Patents

Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly

Info

Publication number
SE519208C2
SE519208C2 SE0103906A SE0103906A SE519208C2 SE 519208 C2 SE519208 C2 SE 519208C2 SE 0103906 A SE0103906 A SE 0103906A SE 0103906 A SE0103906 A SE 0103906A SE 519208 C2 SE519208 C2 SE 519208C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
pole
synchronous machine
machine according
stator
rotor
Prior art date
Application number
SE0103906A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0103906L (en
SE0103906D0 (en
Inventor
Jan Jamali
Original Assignee
Jan Jamali
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Jamali filed Critical Jan Jamali
Priority to SE0103906A priority Critical patent/SE519208C2/en
Publication of SE0103906D0 publication Critical patent/SE0103906D0/en
Priority to AU2002334499A priority patent/AU2002334499A1/en
Priority to PCT/SE2002/001486 priority patent/WO2003055036A1/en
Publication of SE0103906L publication Critical patent/SE0103906L/en
Publication of SE519208C2 publication Critical patent/SE519208C2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating

Abstract

A synchronous machine, particularly a motor or a generator, and particularly a motor or a generator, and more particularly an hydropower generator, comprising a stator (1) and a rotor (2), wherein the rotor has salient poles (21, 22) which are directed towards the stator (1) and each of which includes a pole body with a surrounding excitation winding (23, 23') and having an associated permanent magnet set (4, 4') which is placed in a space within the pole body.

Description

25 30 35 519 2 203 Ä? IÉ. 25 30 35 519 2 203 Ä? IE.

En olägenhet med förut kända maskiner av den nämnda arten är att PM- aggregaten har en placering som ger upphov till vissa olägenheter.A disadvantage with previously known machines of the type mentioned is that the PM units have a location which gives rise to certain inconveniences.

Det är sålunda känt att placera PM-aggregatet i direkt anslutning till polens mot statorn vända yta, varvid permanentmagneterna utsattes för värmeinverkan och avmagnetisering via magnetiska motfält.It is thus known to place the PM unit in direct connection with the surface of the pole facing the stator, whereby the permanent magnets are exposed to heat action and demagnetization via magnetic counter-fields.

Det är även känt att placera PM-aggregaten mellan i omkretsled närliggande poler på rotorn, men en sådan placering begränsar allvarligt utrymmet för magnetiseringslindningarna runt polerna.It is also known to place the PM assemblies between circumferentially adjacent poles on the rotor, but such a placement severely limits the space for the excitation windings around the poles.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa en konstruktion, med vilken PM-aggregaten långtgående skyddas från avmagnetisering och värmepåverkan, så att fördelarna med att använda PM för en del av polmagnetiseringen kan utnyttjas i praktiska applikationer. Ändamålet uppnås genom uppfinningen. Uppfinningen anges i det bilagda självständiga kravet 1.An object of the invention is therefore to provide a construction with which the PM units are largely protected from demagnetization and heat exposure, so that the advantages of using PM for part of the pole magnetization can be utilized in practical applications. The object is achieved by the invention. The invention is set out in the appended independent claim 1.

Uppfinningen innebär i grunden att PM-aggregaten anordnas inuti respektive pol, så att de ligger skyddade inuti själva polen, dvs i rotorplåten. Vidare skyddas PM-aggregaten företrädesvis av dämp- lindningar i polytan/poltaket.The invention basically means that the PM units are arranged inside the respective pole, so that they are protected inside the pole itself, ie in the rotor plate. Furthermore, the PM units are preferably protected by damping windings in the polytane / pole roof.

I respektive pol tillhandahålles sålunda ett utrymme, som till form och storlek är anpassat till det aktuella PM-aggregatet, och vilket riktar PM-aggregatets magnetfält i magnetlindningens magnetflödes- riktning. PM-aggregatet väljes lämpligen för att ge ett magnetflöde, som erbjuder en synkronisering av maskinen, eller åtminstone i huvudsak erbjuder en synkronisering av maskinen. Synkronmaskiner har vanligen en tillhörande magnetiseringsutrustning och polernas magne- tiseringslindningar kan vara kopplade därtill. PM-aggregatet kan vara valt för att erbjuda en magnetiseringseffekt, som är högre än den som polens magnetiseringslindning skulle erbjuda vid tomgångs- magnetiseringsström. Vid maskinens synkronisering, kan magnetise- ringsutrustningen bringas att leda en negativ magnetiseringsström genom polens magnetiseringslindning. Strömmen kan sedan anpassas. Om » 10 15 20 25 30 35 onoouu - n - n nano . e n-nano u .an nu q Q- . ~ 1 o an u 519 268 PM-aggregatets magnetiseringseffekt är mindre än den som erfordras för synkronisering, kan en positiv magnetiseringsström ledas genom polens magnetiseringslindning.In each pole, a space is thus provided which is adapted in shape and size to the current PM unit, and which directs the magnetic field of the PM unit in the magnetic flow direction of the magnetic winding. The PM assembly is suitably selected to provide a magnetic flux which offers a synchronization of the machine, or at least essentially offers a synchronization of the machine. Synchronous machines usually have an associated excitation equipment and the excitation windings of the poles can be connected thereto. The PM unit can be selected to offer a magnetizing power that is higher than that which the pole's magnetizing winding would offer at idle magnetizing current. When the machine is synchronized, the excitation equipment can be caused to conduct a negative excitation current through the excitation winding of the pole. The current can then be adjusted. Om »10 15 20 25 30 35 onoouu - n - n nano. e n-nano u .an nu q Q-. If the excitation power of the PM unit is less than that required for synchronization, a positive excitation current can be conducted through the excitation winding of the pole.

I föredragna utföringsformer av uppfinningen är PM-aggregatet över- täckt av ett poltak och en dämplindning.In preferred embodiments of the invention, the PM assembly is covered by a pole roof and a damping winding.

En fördel med uppfinningen är att PM-aggregaten är skyddade inuti polerna och att de inte kräver något utrymme mellan polerna, dvs att avståndet mellan i omkretsled närliggande poler inte styrs av PM- aggregat mellan polerna.An advantage of the invention is that the PM units are protected inside the poles and that they do not require any space between the poles, ie that the distance between poles adjacent in circumference is not controlled by PM units between the poles.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.The invention will be described in the following in an exemplary form with reference to the accompanying drawing.

Fig. 1 visar schematiskt en vattenkraftgenerator.Fig. 1 schematically shows a hydropower generator.

Fig. 2 visar schematiskt ett axialsnitt genom en pluspol på generatorns rotor.Fig. 2 schematically shows an axial section through a positive pole on the rotor of the generator.

Fig. 3 visar schematiskt ett axialsnitt genom en minuspol på generatorns rotor.Fig. 3 schematically shows an axial section through a negative pole on the rotor of the generator.

Fig. 1 illustrerar en vattenkraftgenerator med en stator 1 och en rotor 2. Runt rotorn finns utpräglade poler 21, 22, vilka alternerar i rotorns omkretsriktning. Polen 21 är en pluspol och polen 22 är en minuspol.Fig. 1 illustrates a hydropower generator with a stator 1 and a rotor 2. Around the rotor there are pronounced poles 21, 22, which alternate in the circumferential direction of the rotor. Poland 21 is a positive pole and pole 22 is a negative pole.

På fig. 3 visas att polen 21 är ihålig och innehåller ett permanent- magnetaggregat 4 med en eller flera parallella likriktadå permanent- magneter 41. Polen 21 omges av en magnetiseringslindning 23, vars magnetflöde är likriktad med det som framkallas av PM-aggregatet 4.Fig. 3 shows that the pole 21 is hollow and contains a permanent magnet assembly 4 with one or more parallel rectified permanent magnets 41. The pole 21 is surrounded by a magnetizing winding 23, the magnetic flux of which is rectified with that produced by the PM assembly 4.

Polen 22 har ett tak 25, som täcker aggregatet 4 i riktning mot statorn 1. Taket 25 uppvisar vid sin ytteryta en dämplindning 26.Poland 22 has a roof 25, which covers the assembly 4 in the direction of the stator 1. The roof 25 has at its outer surface a damping winding 26.

Polerna 21, minuspolerna, har en uppbyggnad som överensstämmer med den för polerna 22, med undantag för att permanentmagnetaggregatet 4' och magnetiseringslindningen 23 är anordnade att framkalla 10 15 20 25 30 35 nu :uno 1 c o n u n 0 nano oo .--av n » o-nu-« .no n annu . . nunnan o onunc o 519 2084 koaxiella magnetflöden i riktning mot det inre av rotorn 2. Polerna 21, 22 alternerar i rotorns 2 omkretsriktning. PM-aggregaten 4 är emottagna i motsvarande utrymmen i polerna 21, 22. PM-aggregaten 4 är valda för att väsentligen medge en synkronisering av generatorn utan behov av magnetiseringsström genom lindningen 23 respektive 23'. Vid en eventuell avvikelse kan en magnetiseringsström ledas genom lindningen 23, 23' via endera riktningen för att frambringa en för synkronisering lämplig magnetisering av polen.The poles 21, the minus poles, have a structure similar to that of the poles 22, except that the permanent magnet assembly 4 'and the magnetizing winding 23 are arranged to develop 10 15 20 25 30 35 now: uno 1 conun 0 nano oo .-- av n » o-nu- «.no n annu. . coaxial magnetic fluxes in the direction of the interior of the rotor 2. The poles 21, 22 alternate in the circumferential direction of the rotor 2. The PM units 4 are received in corresponding spaces in the poles 21, 22. The PM units 4 are selected to substantially allow a synchronization of the generator without the need for excitation current through the winding 23 and 23 ', respectively. In the event of a deviation, a magnetizing current can be conducted through the winding 23, 23 'via either direction to produce a magnetization of the pole suitable for synchronization.

Magnetiseringslindningarna 23, 23' är kopplade till en magnetise- ringsutrustning som vanligen finns tillhandahållen vid synkron- maskinen, exempelvis vattenkraftgeneratorer, varvid denna magneti- seringsutrustning (ej visad) även utnyttjas för att anpassa strömmen genom polernas lindningar 23, 23'.The magnetizing windings 23, 23 'are connected to a magnetizing equipment usually provided by the synchronous machine, for example hydropower generators, this magnetizing equipment (not shown) also being used to adapt the current through the windings 23, 23' of the poles.

Plåtarna som definierar rotorns poler, förses med urstansningar, vilka tillsammans bildar ett utrymme, vars storlek och form mot- svarar dem för PM-aggregaten 4.The plates defining the poles of the rotor are provided with punches, which together form a space, the size and shape of which correspond to those of the PM units 4.

PM-aggregatet 4 kan innefatta en enda eller flera likriktade magneter 41.The PM assembly 4 may comprise a single or more rectified magnets 41.

Varje pol, som vanligen är på konventionellt sätt uppbyggd av parallella plåtar, har i en gynnsam utföringsform ett par genom- gående slitsar 28 vinkelrätt mot plåtarnas plan. De raka slitsarna är spegelsymmetriska i förhållande till en rotorradie som är symmetriaxel till polen. Slitsarna är placerade i poltaket allmänt ovanför PM-aggregatet 4. Slitsarna 28 sträcker sig vardera från ett område på avstånd ovanför och utanför aggregatets respektive övre hörn och sträcker sig utåt mot varandra, för att bringa magnetflödet genom polen att koncentreras. Slitsarna visas som ett exempel ha en vinkel av ungefär 30° mot radien.Each pole, which is usually constructed in a conventional manner by parallel plates, has in a favorable embodiment a pair of continuous slots 28 perpendicular to the plane of the plates. The straight slits are mirror-symmetrical in relation to a rotor radius which is the axis of symmetry to the pole. The slits are located in the pole roof generally above the PM assembly 4. The slits 28 each extend from an area at a distance above and outside the respective upper corners of the assembly and extend outwards towards each other, to cause the magnetic flux through the pole to be concentrated. The slits are shown as an example having an angle of approximately 30 ° to the radius.

För att stegra polens hållfasthet, speciellt då polen är försvagad av slitsar, kan en eller flera av polens plåtar, exempelvis var tionde plåt, vara tillverkad av ett material med högre hållfasthet, exempelvis rostfritt stål.To increase the strength of the pole, especially when the pole is weakened by slits, one or more of the poles' plates, for example every tenth plate, can be made of a material with higher strength, for example stainless steel.

Claims (7)

- o u s ' ja: II 'HI .nu u: .u u. :v n y , ., _ _ O _ . _ z :v-.fl n :a z u: -n n- n. t I o 5 _ . . f: ø ~ o »- . ., _ , , , f n n v .- - n v ø v « n ø o . . ~ c v c a ~ | f-n Patentkrav- o u s 'ja: II' HI .nu u: .u u.: v n y,., _ _ O _. _ z: v-. fl n: a z u: -n n- n. t I o 5 _. . f: ø ~ o »-. ., _,,, f n n v .- - n v ø v «n ø o. . ~ c v c a ~ | f-n Patent claim 1. Synkronmaskin, speciellt en motor eller generator, i synnerhet en vattenkraftgenerator, innefattande en stator (1) och en rotor (2), varvid rotorn har utpräglade poler (21, 22), vilka är riktade mot statorn (1) och vilka var och en är försedd med en omgivande magnetiseringslindning (23, 23'), varvid varje pol är bildad av parallella plåtar och har ett tillhörande permanent magnetaggregat (4, 41), kännetecknad av att PM-aggregatet (4, 41) är placerat i ett utrymme inuti polplåtarna.A synchronous machine, in particular a motor or generator, in particular a hydropower generator, comprising a stator (1) and a rotor (2), the rotor having pronounced poles (21, 22) which are directed towards the stator (1) and which were and one is provided with a surrounding magnetizing winding (23, 23 '), each pole being formed of parallel plates and having an associated permanent magnet assembly (4, 41), characterized in that the PM assembly (4, 41) is placed in a space inside the pole plates. 2. Synkronmaskin enligt krav 1, kännetecknad av att PM-aggregatet (4, 41) är valt för att väsentligen ge en magnetisering, vilken medger en synkronisering av maskinen utan behov av magnetiseringsström genom polens magnetiseringslindning.Synchronous machine according to claim 1, characterized in that the PM assembly (4, 41) is selected to provide substantially a magnetization, which allows a synchronization of the machine without the need for excitation current through the excitation winding of the pole. 3. Synkronmaskin enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av medel för att reglera en magnetiseringsström genom polens magnetiseringslindning för att komplettera PM-aggregatets magnetiseringsflöde.Synchronous machine according to claim 1 or 2, characterized by means for regulating a magnetizing current through the magnetizing winding of the pole to supplement the magnetizing current of the PM unit. 4. Synkronmaskin enligt något av kraven 1-3, känne- tecknad av att polens (21, 22) PM-aggregat (4, 41) är i riktning mot statorn skärmad av polmaterial (25).Synchronous machine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the PM assembly (4, 41) of the pole (21, 22) is shielded by pole material (25) in the direction of the stator. 5. Synkronmaskin enligt något av kraven 1-4, känne- tecknad av att polens PM-aggregat (4, 41) är i riktning mot statorn skärmad av en dämplindning (26).Synchronous machine according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the pole PM unit (4, 41) of the pole is shielded in the direction of the stator by a damping winding (26). 6. Synkronmaskin enligt något av kraven 1-5, känne- tecknad av att i omkretsriktningen närliggande poler (21, 22) har motsatt riktade PM-aggregat.Synchronous machine according to one of Claims 1 to 5, characterized in that poles (21, 22) adjacent in the circumferential direction have oppositely directed PM units. 7. Synkronmaskin enligt något av kraven 1-6, känne- tecknad av att polens alla plåtar har en urstansning, att utrymmet är bildat av urstansningarna och att PM-aggregatet utfyller utrymmet.Synchronous machine according to one of Claims 1 to 6, characterized in that all the plates of the pole have a punch, that the space is formed by the punches and that the PM unit fills the space.
SE0103906A 2001-11-23 2001-11-23 Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly SE519208C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0103906A SE519208C2 (en) 2001-11-23 2001-11-23 Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly
AU2002334499A AU2002334499A1 (en) 2001-11-23 2002-08-21 A synchronous machine, especially hydro power genarator
PCT/SE2002/001486 WO2003055036A1 (en) 2001-11-23 2002-08-21 A synchronous machine, especially hydro power genarator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0103906A SE519208C2 (en) 2001-11-23 2001-11-23 Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0103906D0 SE0103906D0 (en) 2001-11-23
SE0103906L SE0103906L (en) 2003-01-28
SE519208C2 true SE519208C2 (en) 2003-01-28

Family

ID=20286080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0103906A SE519208C2 (en) 2001-11-23 2001-11-23 Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002334499A1 (en)
SE (1) SE519208C2 (en)
WO (1) WO2003055036A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005045348A1 (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Siemens Ag Tooth module for a permanent magnet excited primary part of an electrical machine
DE102005045347A1 (en) 2005-09-22 2007-04-05 Siemens Ag Tooth module for primary parts of permanent magnet synchronous motors
DE102006008954A1 (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Leitgeb, Wilhelm, Dr. Techn. Synchronous machine, has permanent magnets with alternating polarities at rotor circumference, where part of maximum needed air gap-flux density is excited by permanent magnets coercive force and remaining part is excited by ampere-turns

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB747587A (en) * 1953-12-04 1956-04-11 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in alternators
FR2541832B1 (en) * 1983-02-28 1985-06-07 Alsthom Atlantique ROTATING COMPENSATOR
US5294857A (en) * 1989-12-22 1994-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Synchronous machine having control coils for compensating mechanical oscillations of the rotor
JPH07231592A (en) * 1994-02-14 1995-08-29 Hitachi Ltd Salient pole rotor for electric rotating machine

Also Published As

Publication number Publication date
SE0103906L (en) 2003-01-28
SE0103906D0 (en) 2001-11-23
AU2002334499A1 (en) 2003-07-09
WO2003055036A1 (en) 2003-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6172438B1 (en) Two-phase permanent-magnet electric rotating machine
US11456633B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine
EP1003267A2 (en) A magnet type electric motor and generator
EP2506400B1 (en) Permanent magnet retainers on a rotor
US11799337B2 (en) Rotating electric machine
AU2009200447B2 (en) Method for mounting a magnetic pole and associated rotor
EP2922178B1 (en) Motor
JP7349036B2 (en) Salient pole type hybrid excitation motor
CN107078617B (en) Bimorph transducer type rotator
JP2004357489A (en) Unidirectionally magnetized permanent magnet motor
US10158265B2 (en) Embedded permanent magnet type rotating electric machine
AU2005325361A1 (en) Armature, motor, compressor and method for manufacturing them
JP2014103741A (en) Magnet embedded type rotor
EP2493055B1 (en) Permanent-magnet type electric rotating machine
EP2894767B1 (en) Improved electric machine couplable to a fluid-dynamic machine, and corresponding fluid-dynamic machine
JP2020092585A (en) Hybrid field type axial air gap type synchronous generator and synchronous motor
EP2919369A1 (en) Electromagnetic generator
EP4138285A1 (en) Rotating electric machine
SE519208C2 (en) Synchronous machine with pronounced rotor poles including permanent magnet assembly
US20150022043A1 (en) Electric motor
EP4299951A1 (en) Magnetic geared rotary machine, power generation system, and magnetic pole piece rotor
US10574103B2 (en) Interior magnet rotary electric machine
JP6309065B1 (en) Rotating electric machine rotor and rotating electric machine using the same
US11563362B2 (en) Rotating electrical machine and aircraft having said machine
EP3334010B1 (en) Rotor for use in motor and motor adopting same

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed