Ротор с постоянными магнитами


 


Владельцы патента RU 2571951:

Открытое акционерное общество "НПО Центр" (BY)

Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин, содержащим постоянные магниты. Технический результат - повышение КПД электрической машины. Ротор электрической машины содержит магнитопровод и постоянные магниты, расположенные парами внутри магнитопровода в непосредственной близости к его наружной поверхности по окружности. Магниты пары образуют полюса ротора. Магнитопровод выполнен с перемычками между его наружной поверхностью и магнитами и между соседними парами, образующими полюса ротора. При этом в перемычке, выполненной в магнитопроводе между соседними парами магнитов, радиально установлены намагниченные в тангенциальном направлении постоянные магниты. Магнитопровод содержит зазоры, выполненные над торцевой частью радиальных магнитов, направленной в сторону, противоположную от оси вращения ротора, прорези, выполненные перпендикулярно торцевым частям полюсов магнитов, направленных в сторону оси вращения ротора, и по две прорези, выполненные в магнитопроводе непосредственно у торцевой части радиально установленных постоянных магнитов, направленной в сторону оси вращения ротора. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин, содержащим постоянные магниты, и может найти широкое применение в синхронных электродвигателях и электрогенераторах.

В электрических машинах индуцируемое магнитное поле делится на главное поле (ГП) и поле рассеяния (ПР). Магнитные линии ГП сцеплены с витками первичной и вторичной обмоток. Магнитные линии ПР сцеплены с витками обмоток только статора или только ротора (1).

Известен ротор с постоянными магнитами, содержащий магнитопровод и постоянные магниты, расположенные парами на поверхности магнитопровода по окружности, при этом магниты каждой пары расположены друг к другу одноименными полюсами, соседние пары расположены друг к другу разноименными полюсами, образуя полюса ротора, расстояние между магнитами пары меньше, чем расстояние между соседними парами, а соседняя боковая поверхность каждого из магнитов пары составляет с плоскостью, проходящей через внешнее ребро соответствующего магнита и ось ротора, угол от 0 до 30 геометрических градусов (2).

Однако электрические машины с известным ротором характеризуются низким КПД из-за достаточно большой величины рабочего зазора между ротором и статором, что обуславливает небольшую величину ГП магнитного поля. Данный недостаток связан с тем, что при расположении на магнитопроводе требуется использовать дополнительные средства крепления постоянных магнитов для противодействия центробежной силе, возникающей при вращении ротора.

Известен также ротор с постоянными магнитами, содержащий магнитопровод и постоянные магниты, расположенные парами внутри магнитопровода в непосредственной близости к его наружной поверхности по окружности, при этом магниты каждой пары расположены друг к другу одноименными полюсами, соседние пары расположены друг к другу разноименными полюсами, образуя полюса ротора, а магнитопровод выполнен с перемычками, расположенными между его наружной поверхностью и магнитами и между полюсами магнитов соседних пар, образующими полюса ротора (3).

Однако электрические машины, содержащие ротор данной конструкции, обладают низким КПД - ЭДС в обмотках электрогенераторов и крутящий момент на валу ротора электродвигателей достигаются небольшой величины. Этот недостаток связан с тем, что часть магнитного поля, индуцируемого постоянными магнитами ротора, рассеивается по магнитопроводу и формирует бесполезное ПР, возникающее между магнитами с разноименными полюсами, образующими полюса роторов, и между разноименными полюсами каждого магнита, что, соответственно, снижает величину ГП.

Задача изобретения состоит в повышении КПД электрических машин -увеличение ЭДС в обмотках статора электрогенераторов и увеличение крутящего момента на валу ротора электродвигателей - за счет увеличения величины ГП путем исключения возможности возникновения ПР между магнитами с разноименными полюсами, образующими полюса роторов, и между разноименными полюсами каждого магнита.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем указанного технического результата ротор с постоянными магнитами, содержащий магнитопровод и постоянные магниты, расположенные парами внутри магнитопровода в непосредственной близости к его наружной поверхности по окружности, при этом магниты пары расположены друг к другу одноименными полюсами, соседние пары расположены друг к другу разноименными полюсами, образуя полюса ротора, а магнитопровод выполнен с перемычками между его наружной поверхностью и магнитами и между соседними парами, образующими полюса ротора, отличается тем, что в перемычке, выполненной в магнитопроводе между соседними парами магнитов, расположенными друг к другу разноименными полюсами и образующими полюса ротора, радиально установлены постоянные магниты, обращенные полюсами, одноименными по отношению к верхним полюсам соседних магнитов, магнитопровод содержит зазоры, выполненные над верхними концами радиальных магнитов, прорези, выполненные перпендикулярно нижней части полюсов магнитов, примыкающих к горизонтальным магнитам, и по две прорези, взаимодействующие с нижними концами радиальных магнитов.

Изобретение поясняется чертежом - часть ротора (полюс ротора) в поперечном разрезе.

Ротор с постоянными магнитами содержит магнитопровод 1 и постоянные магниты 2, 3, 4, 5 и 6. Постоянные магниты 2, 3, 4, 5 расположены парами внутри магнитопровода 1 в непосредственной близости к его наружной поверхности по окружности: пара магнитов 2-3 и пара магнитов 4-5. В парах магниты 2-3 и магниты 4-5 расположены друг к другу одноименными полюсами - S-S, N-N. Соседние пары магнитов 2-3 и 4-5 расположены друг к другу разноименными полюсами: S-N, N-S, магниты 3 и 4 образуют полюс ротора. Магниты 6 установлены радиально между магнитами 3 и 4 и обращены полюсами, одноименными по отношению к их верхним полюсам.

Магнитопровод 1 выполнен с перемычками 7, расположенными между его наружной поверхностью и магнитами 2, 3, 4, 5 и с перемычками 8, расположенными между магнитами 3 и 6 и между магнитами 4 и 6.

Магнитопровод 1 содержит прорези 9, выполненные в перемычках 8 над радиальным магнитом 6, прорези 10 выполнены радиально и сообщаются с полюсами магнитов 3 и 4, примыкающих к радиальному магниту 6, и прорези 11, взаимодействующие с нижним концом радиального магнита 6.

Изобретение в электромашинах (электрогенераторы и электродвигатели) используют следующим образом.

Постоянные магниты 2, 3, 4, 5 и 6 индуцируют постоянное магнитное поле. Магниты 3 и 4 соседних пар, обладающие разноименными полюсами - N-S, образуют полюс ротора и индуцируют общее магнитное поле. Общее магнитное поле в роторе разделяется на ГП и ПР.

Радиальный магнит 6, расположенный одноименными полюсами по отношению к магнитам 3 и 4, образующим полюс ротора, препятствует возникновению двум потокам ПР. Потоку между полюсом N магнита 3 и полюсом S магнита 4 через перемычку 8 и магнитопровод 1. Второму потоку между полюсами N S магнита 3 и между полюсами N-S магнита 4 по перемычке 8 и магнитопроводу 1 радиальный магнит 6 препятствует возникновению и благодаря наличию прорези 10 и 11. Возникновению ПР между полюсами N - S радиального магнита препятствуют прорези 9 и 11. Таким образом, часть индуцируемого магнитами 2, 3, 4, 5 не рассеивается по магниитопроводу 1 и магнитное поле полностью составляет рабочее ГП. Более того, магнитное поле, индуцируемое радиальным магнитом 6, дополнительно увеличивает ГП полюса.

ГП от полюса N магнита 3 проходит по магнитопроводу 1, пересекает рабочий зазор (на чертеже не показан) между ротором и статором (на чертеже не показан), пересекает обмотки (на чертеже не показаны) статора, вторично проходит по магнитопроводу статора, вторично пересекает рабочий зазор между статором и ротором, проходит по магнитопроводу 1, проходит по магниту 4 от полюса S к полюсу N, проходит по магнитопроводу 1 и замыкается на полюсе S магнита 3. Второе ГП от полюса N постоянного радиального магнита 6 таким же образом проходит по статору и замыкается на его полюсе S. При этом поле магнитов 3 и 4 складывается с полем магнита 6 и в сумме образуется ГП полюса ротора.

Применение электромашины в качестве электродвигателя. На обмотки статора от электросети подают напряжение трехфазного тока. Индуцируется вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ГП магнитного поля, индуцируемым постоянными магнитами 2, 3, 4, 5 и постоянным радиальным магнитом 6 ротора. В результате на роторе возникает вращающийся момент, придающий ему вращение со скоростью, которая прямо пропорциональна частоте напряжения, подаваемого на обмотки статора. А величина вращательного момента приблизительно пропорциональна величине этого нвапряжения.

Применение электромашины в качестве электрогенератора. Ротору придают вращение с требуемой скоростью от внешнего источника механической силы (ДВС, паровая турбина, гидротурбина и т.д.). При этом ГП магнитного потока, индуцируемого постоянными магнитами 2, 3, 4, 5 и радиальным постоянным магнитом 6 ротора, пересекает обмотки статора и возбуждает в них ЭДС. Возникает переменный электрический ток, напряжение и сила которого прямо пропорциональны скорости вращения ротора и величине ГП магнитного потока.

1.1. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов/ И.П. Копылов и др.; Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергия, 1980. С. 102.

2. Патент на изобретение РФ №2273084, H02К 1/24, опубликовано 27.03.2006.

3. Патент на полезную модель РФ №123254, H02К 1/27, опубликовано 20.12.2012 (прототип).

Ротор с постоянными магнитами, содержащий магнитопровод и постоянные магниты, расположенные парами внутри магнитопровода в непосредственной близости к его наружной поверхности по окружности, при этом магниты пары расположены друг к другу одноименными полюсами, соседние пары расположены друг к другу разноименными полюсами, образуя полюса ротора, а магнитопровод выполнен с перемычками между его наружной поверхностью и магнитами и между соседними парами, образующими полюса ротора, отличающийся тем, что в перемычке, выполненной в магнитопроводе между соседними парами магнитов, расположенными друг к другу разноименными полюсами и образующими полюса ротора, радиально установлены намагниченные в тангенциальном направлении постоянные магниты, полюса которых одноименны с полюсами соседних магнитов, магнитопровод содержит зазоры, выполненные над торцевой частью радиальных магнитов, направленной в сторону, противоположную от оси вращения ротора, прорези, выполненные перпендикулярно торцевым частям полюсов магнитов, направленных в сторону оси вращения ротора, и по две прорези, выполненные в магнитопроводе непосредственно у торцевой части радиально установленных постоянных магнитов, направленной в сторону оси вращения ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования постоянного тока. Технический результат - уменьшение амплитуды пульсаций выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к генераторам с постоянными магнитами. Однофазный низкооборотный генератор тока содержит ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, статор с обмотками, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, статор выполнен односекционным, количество полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, магнитопровод статора выполнен зубцовым, обмотки статора размещены на зубцах магнитопровода и разделены на две половины, причем обмотки статора в каждой половине соединены последовательно с изменением полярности на противоположную каждой последующей относительно полярности предыдущей, а полярность включения последней обмотки статора первой половины с первой обмоткой статора второй половины при их соединении выбирают из условия изменения полярности всех катушек второй половины, включенных с чередованием направления поля, на противоположную, при этом свободный конец соответствующей первой обмотки первой половины и свободный конец соответствующей последней обмотки второй половины являются выводами однофазной цепи генератора.

Изобретение относится к области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь от высокочастотных составляющих спектра полезной мощности, увеличение кпд преобразования механической энергии в электрическую, повышение удельных характеристик системы преобразования, улучшение технологичности устройства и повышение его надежности.

Настоящее изобретение относится к роторам вращающихся электрических машин, самим вращающимся электрическим машинам и способам изготовления роторов вращающихся электрических машин.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромеханическим индукционным синхронным генераторам переменного тока. Технический результат заключается в создании малогабаритного генератора с высокой выходной мощностью.

Изобретение относится к электродвигателям и генераторам, в частности к регулированию положения постоянных магнитов и/или шунтирующих вкладышей, выполненных из магнитонепроводящего материала, в роторе.

Изобретение относится к области электротехники. Электромашина содержит корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электронасосах с приводом на постоянных магнитах. Технический результат - предотвращение коррозии, вызываемой химической жидкостью, на компонентах герметичного электронасоса.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электродвигателям для привода мотор-колес транспортных средств с одновременной редукцией частоты вращения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям с постоянными магнитами, применяемым, например, в погружном электроприводе для подъема пластовой жидкости.

Изобретение относится к области боеприпасов. Торпедный дисковый вентильный электродвигатель содержит последовательно сочлененные дисковые вентильные электрические двигательные модули, выполненные в виде неподвижного статора с закрепленными по окружности П-образными сердечниками и роторов с магнитными вставками.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Технический результат состоит в повышении надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышении кпд Диэлектрический остов статора выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками.

Изобретение относится к индукторным сегментным генераторам, а более конкретно к генераторам, содержащим радиальные спицеобразные роторные элементы, т.е. таким, в качестве роторных элементов которого выступает спицованное колесо, например генератором велосипедов, мотоциклов, автомобилей и т.д.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления ротора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления ротора.

Изобретение относится к приводному устройству для высокопроизводительной мельницы. Технический результат заключается в создании электродвигателя для привода мельницы, который может быть легко адаптирован к требованиям по различной выходной мощности.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с модуляцией полюсов и внутренним ротором. Ротор содержит множество постоянных магнитов, расположенных по окружности вокруг продольной оси; множество аксиальных элементов, направляющих поток, каждый из которых выполнен с возможностью обеспечения, по меньшей мере, двумерного пути для магнитного потока; опорную конструкцию, содержащую внутренний трубчатый опорный элемент, расположенный внутри в радиальном направлении относительно множества постоянных магнитов; и, по меньшей мере, один наружный элемент, направляющий поток, выполненный с возможностью обеспечения пути, по меньшей мере, в радиальном направлении для магнитного потока, сгенерированного одним или более из множества постоянных магнитов.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к генераторам с постоянными магнитами. Однофазный низкооборотный генератор тока содержит ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, статор с обмотками, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, статор выполнен односекционным, количество полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, магнитопровод статора выполнен зубцовым, обмотки статора размещены на зубцах магнитопровода и разделены на две половины, причем обмотки статора в каждой половине соединены последовательно с изменением полярности на противоположную каждой последующей относительно полярности предыдущей, а полярность включения последней обмотки статора первой половины с первой обмоткой статора второй половины при их соединении выбирают из условия изменения полярности всех катушек второй половины, включенных с чередованием направления поля, на противоположную, при этом свободный конец соответствующей первой обмотки первой половины и свободный конец соответствующей последней обмотки второй половины являются выводами однофазной цепи генератора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям и к механизмам с его использованием. Электродвигатель содержит статор, при этом статор имеет пазы (5), в которые установлена сконцентрированная обмотка.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к бесколлекторным электрическим машинам, в частности электрогенераторам постоянного тока, и может быть использовано в качестве автономного источника питания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводных и генераторных установках. Техническим результатом является повышение эффективности электромеханического преобразования энергии в вентильно-индукторной электрической машине за счет снижения магнитных потерь в магнитопроводе. Вентильно-индукторная электрическая машина содержит на статоре активные зубцовые фрагменты с катушками, при этом шаг зубцовых фрагментов равен шагу зубцового деления ротора. Электрическая машина содержит фрагменты (1) зубца статора, ярмо (2) зубца, границу (3) зубцов статора по кольцевому магнитопроводу, катушки (4) статорной обмотки одного зубца, зубец (5) ротора, ярмо (6) ротора, вал (7); β - зубцовое деление ротора, (А-В-С) - принадлежность зубцов к соответствующим фазам. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх