SI22651A2

SI22651A2 - Notranji rotor elektriäśnega stroja s trajnimi magneti

Info

Publication number: SI22651A2
Application number: SI200700226A
Authority: SI
Inventors: Miljavec Damijan; Zidariäś Bogomir; Bajec Primoĺ˝; Urĺ Iäś Peter; Jereb Peter
Original assignee: Miljavec Damijan
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-04-30

Abstract

Uporaba posebne konstrukcije rotorske lamele električnega stroja s trajnimi magneti na notranjem rotorju omogoča povečan izhodni navor na gredi električnega stroja delujočega kot električni motor s trajnimi magneti, oziroma omogoča povišano izhodno električno moč električnega stroja delujočega kot električni generator s trajnimi magneti, znižane so izgube v trajnih magnetih, ter izboljšano je odvajanje toplote zaradi proizvedenih izgub v železu rotorja. Rotorska lamela (B) notranjega rotorja je izferomagnetnega materiala želene debeline. Vsebuje notranji del, ki je ob zračni reži (P), ter zunanji del. Oba dela rotorske lamele (B) povezuje toplotni most (G). Rotorska lamela (B) vsebuje glavne utore (H1) za namestitev glavnih namagnetenih trajnih magnetov (N1) in pomožne utore (H2) za namestitev pomožnih namagnetenih trajnih magnetov (N2). Na obeh straneh glavnega utora (H1) sta magnetna pomola (K) in ločita utora (H1) in (H2). Koren magnetnega pomola (K) je lahko na zunanjem delu, na notranjem deluali pa na obeh delih istočasno. Na notranjem delu to je na strani zračne reže (P) je pod glavnim utorom (H1) feromagnetna odebelitev (L). Med feromagnetno odebelitvijo (L) in toplotnim mostom (G) je feromagnetna povezava (M), ki povezuje rotorsko lamelo v celoto. V glavne utore (H1) so nameščeni namagneteni glavni trajni magneti (N1). V pomožne utore (H2) so vstavljeni pomožni trajni magneti (N2). Smer namagnetenosti pomožnih trajnih magnetov (H2) je med 0 stopinj in 360 stopinj glede na smernamagnetenosti glavnih trajnih magnetov (N1).

Description

NOTRANJI ROTOR ELEKTRIČNEGA STROJA S TRAJNIMI MAGNETI

Področje tehnike, na katerega se nanaša izum so električni stroji s trajnimi magneti.

V osnovi so električni stroji s trajnimi magneti na rotorju sestavljeni iz rotorja in statorja. Rotorje lahko zunanji ali notranji, v tem primeru notranji. Rotor vsebuje primerno število trajnih magnetov, ki so primernih dimenzij. Stator je sestavljen iz večjega števila zobov. Med posameznimi zobmi so utori v katere so vstavljena statorska vzbujalna navitja. Statorska navitja so lahko eno. dvo. tri ali več fazna ter poljubnega števila polovih parov.

Vsebina patentne prijave se bo navezovala na dvig izhodnega navora električnega stroja s trajnimi magneti delujočega kot električni motor, oziroma dvig izhodne električne moči električnega stroja s trajnimi magneti delujočega kot električni generator, znižanje izgub v trajnih magnetih ter boljše odvajanje toplote zaradi proizvedenih izgub v železu rotorja z novo konstrukcijo notranjega rotorja električnega stroja s trajnimi magneti.

Tehnični problem, ki ga rešuje izum. je takšna konstrukcija notranjega rotorja električnega stroja s trajnimi magneti s katero se bo povečal izhodni navor električnega stroja s trajnimi magneti delujočega kot električni motor, oziroma dvignila izhodna električna moč električnega stroja s trajnimi magneti delujočega kot električni generator, znižale se bodo izgube v trajnih magnetih ter izboljšalo se bo odvajanje toplote zaradi proizvedenih izgub v železu rotorja.

Znanih je več načinov povečanja navora na gredi električnega motorja s trajnimi magneti, oziroma dviga izhodna moč električnega generatorja s trajnimi magneti. Klasična rešitev je s povečanjem radialne širine ter obodne dolžine trajnih magnetov na notranjem rotorju pri čemer postane problem mehanska trdnost rotorja. Centrifugalne sile hočejo iztrgati trajne magnete z rotorjeve površine. Če pa so trajni magneti globlje v rotorskem paketu postanejo centrifugalne sile še večje, zaradi dodatnega feromagnetnega materiala med trajnimi magneti in zračno režo.

Prav tako je znana rešitev s postavitvijo trajnih magnetov na obodu rotorja v t. i. Hallbach-ovi mreži. S tem se doseže koncentracija magnetnega pretoka. Ostane pa vseeno problem mehanske trdnosti rotorja. S takšno postavitvijo magnetov (Hallbach-ova mreža) so pri notranjem rotorju trajni magneti izpostavljeni spremembi reluktance statorja in s tem dodatnemu segrevanju, zaradi induciranih vrtinčnih tokov.

Po izumu je povečanje izhodnega navora električnega stroja s trajnimi magneti delujočega kot električni motor, oziroma dvig izhodne električne moči električnega stroja s trajnimi magneti delujočega kot električni generator, znižanje izgub v trajnih magnetih ter izboljšanje odvajanja toplote, zaradi proizvedenih izgub z železu rotorja rešen s konstrukcijo rotorske lamele in načinom postavitve trajnih magnetov v paket rotorskih lamel notranjega rotorja električnega stroja s trajnimi magneti. Izum bo opisan na izvedbenem primeru in slikah, ki prikazujejo:

Sl. 1. Prečni prerez celotnega električnega stroja s trajnimi magneti na notranjem rotorju.

Sl. 2. Detajlni prerez rotorske lamele električnega stroja s trajnimi magneti na notranjem rotorju z magnetnim pomolom na zunanjem delu.

Sl. 3. Detajlni prerez rotorske lamele električnega stroja s trajnimi magneti na notranjem rotorju z magnetnim pomolom na notranjem delu.

Sl. 4. Detajlni prerez rotorske lamele električnega stroja s trajnimi magneti na notranjem rotorju z magnetnim pomolom na notranjem in zunanjem delu.

Električni stroj s trajnimi magneti na notranjem rotorju tvorijo sestav notranjega lameliranega rotorskega paketa iz feromagnetnih rotorskih lamel B ter feromagnetnega lameliranega statorja C z vzbujalnimi navitji D. Na sliki 1 je le kot primer prikazano eno vzbujalno navitje D. V posebno oblikovan rotorski paket sestavljen iz rotorskih lamel B so v glavne utore HI in pomožne utore H2 vstavljeni glavni trajni magneti NI in pomožni trajni magneti N2. Po dva sosednja glavna trajna magneta NI ter na vsaki strani glavnega magneta NI po dva pomožna trajna magneta N2 tvorita magnetni polov par gledano iz zračne reže med statorjem C in lameliranim rotorskim paketom B. Rotorska lamela B notranjega rotorja (Sl. 2.) je iz feromagnetnega materiala želene debeline. Vsebuje notranji del. ki je ob zračni reži P med statorjem C in rotorjem B in zunanji del, katera sta v nadaljevanju opisanih in v mejah predpisanih kontur. Oba dela povezuje toplotni most G. Rotorska lamela B vsebuje glavne utore HI za namestitev namagnetenih glavnih trajnih magnetov N I in pomožne utore H2 za namestitev namagnetenih pomožnih trajnih magnetov N2. Smer namagnetenosti pomožnih trajnih magnetov N2 je v smereh od 0° do 360 glede na smer namagnetenosti glavnih trajnih magnetov NI. Na obeh straneh glavnega utora HI sta magnetna pomola K in ločita utora HI in H2 (Sl. 2.). Magnetni pomoli K so radialne višine od 5% do

100% radialne višine glavnega utora HI in obodne širine od 5% do 100% obodne širine toplotnega mosta G. Obodna širina toplotnega mostu je med 1% in 100% obodne širine glavnih utorov HI za glavne trajne magnete NI. Obodna dolžina pomožnega utora H2 za pomožni trajni magnet je od 1% do 300% obodne dolžine glavnega utora HI. Koren magnetnega pomola Kje lahko na zunanjem delu rotorske lamele B (Sl. 2.) ali na notranjem delu rotorske lamele B (Sl. 3), oziroma na obeh delih sočasno (Sl. 4). Na notranjem delu rotorske lamele B, to je na strani zračne reže P med statorjem C in rotorjem B je pod glavnim utorom HI feromagnetna odebelitev L, katera preprečuje induciranje vrtinčnih tokov v glavnih trajnih magnetih NI. Med feromagnetno odebelitvijo L in toplotnim mostom G je feromagnetna povezava M, ki povezuje rotorsko lamelo B v celoto. Feromagnetna povezava M ima tudi vlogo prenosa toplote iz feromagnetne odebelitve L do toplotnega mosta G. Radialna višina feromagnetne odebelitve je od 5% do 500% radialne višine glavnega utora HI, medtem ko je radialna višina feromagnetne povezave od 10% do 100% radialne višine feromagnetne odebelitve L. V glavne utore HI se vstavi namagnetene glavne trajne magnete NI. Na slikah 2, 3 in 4 sta prikazana le po en glavni trajni magnet NI in le po dva pomožna trajna magneta N2. V pomožne utore H2 se ustavi pomožne trajne magnete N2. Smer namagnetenosti pomožnih trajnih magnetov N2 je med 0 in 360° glede na smer namagnetenosti glavnih trajnih magnetov NI.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti, ki vsebuje zunanji stator z električnim navitjem, ki ima povečan izhodni navor na gredi stroja delujočega kot električni motor s trajnimi magneti, oziroma povišano izhodno električno moč stroja delujočega kot električni generator s trajnimi magneti, znižane izgube v trajnih magnetih ter izboljšano odvajanje toplote zaradi proizvedenih izgub z železu rotorja, označen s tem, da ima rotorska lamela (B) toplotni most (G), magnetni pomol (K) s korenom iz zunanjega oziroma notranjega dela rotorske lamele (B) ali iz obeh delov rotorske lamele (B), feromagnetno odebelitev (L), feromagnetno povezavo (M), glavne utore (HI) za glavne trajne magnete (N 1) in pomožne utore (H2) za pomožne trajne magnete (N2).
2. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1. označen s tem, da ima rotorska lamela (B) toplotni most (G) obodne dolžina od 1% do 100% obodne dolžine glavnega utora (H 1) za glavne trajne magnete (N 1).
3. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1. označen s tem, da ima rotorska lamela magnetni pomol (K) radialne višine od 5% do 100% radialne višine glavnega utora (HI) s korenom iz zunanjega dela rotorske lamele (B).
4. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1 in patentnem zahtevku 3. označen s tem da, ima rotorska lamela magnetni pomol (K) obodne dolžine od 5% do 90% obodne širine toplotnega mosta (G) s korenom iz zunanjega dela rotorske lamele (B).
5. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1. označen s tem da, ima rotorska lamela magnetni pomol (K) radialne višine od 5% do 100% radialne višine glavnega utora (HI) s korenom iz notranjega dela rotorske lamele (B).
6. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1 in patentnem zahtevku 5. označen s tem da. ima rotorska lamela magnetni pomol (K) obodne dolžine od 5% do 90% obodne širine toplotnega mosta (G) s korenom iz notranjega dela rotorske lamele (B).
7. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1, patentnem zahtevku 3, patentnem zahtevku 4, patentnem zahtevku 5 in patentnem zahtevku 6, označen s tem da. ima rotorska lamela magnetna pomola (K) s korenoma iz zunanjega in iz notranjega dela rotorske lamele (B) sočasno.
8. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1. označen s tem, da ima rotorska lamela (B) magnetno odebelitev (L) med glavnim utorom (HI) in zračno režo (P) radialne višine od 5% do 500% radialne višine glavnega utora (HI).
9. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1. označen s tem, da ima rotorska lamela (B) feromagnetno povezavo (M) med toplotnim mostom (G) in feromagnetno odebelitvijo (L) radialne višine od 10% do 100% radialne višine feromagnetne odebelitve (L).
10. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1, označen s tem, da ima rotorska lamela (B) glavne utore (HI) v katere se vstavi glavne trajne magnete.
11. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1, označen s tem. da ima rotorska lamela (B) pomožne utore (H2) v katere se vstavi pomožne trajne magnete.
12. Notranji rotor električnega stroja s trajnimi magneti po patentnem zahtevku 1, patentnem zahtevku 10 in patentnem zahtevku 11, označen s tem, da je smer namagnetenosti pomožnih trajnih magnetov (N2) med 0° in 360° glede na smer namagnetenosti glavnih trajnih magnetov (NI).