Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, механической прочности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД электромеханических преобразователей энергии на 1-2%, а также повышенная линейная токовая нагрузка электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора. Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии содержит ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах магнитопровода статора. При этом n подковообразных сердечников размещены таким образом, что между ними образуются аксиальные отверстия охлаждения для аксиальных трубок охлаждения, а по внешней стороне n подковообразных сердечников расположен полый цилиндр из магнитомягкого материала с магнитной индукцией насыщения в 1,5 раз выше, чем у аморфного железа. При этом имеется возможность межполюсного замыкания магнитного потока. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов.

Известен сердечник из аморфного железа [патент US №5903082 А, H02K 1/12, H02K 21/12, H02K 37/12, Н02Р9/18, H02K 21/24, H02K 1/14, H02K 1/02, H02K 1/04, H02K 29/10, H02K 1/18, 11.05.1999], содержащий отдельно сформированные аморфное ярмо и аморфные полюса, которые совместно установлены в корпусе из диэлектрика, образовывая при этом сердечник статора электромеханического преобразователя энергии.

Недостатками данного аналога являются сложность его изготовления и низкие магнитные свойства, обусловленные значительными нарушениями геометрии магнитопровода статора из аморфного железа при сборке отдельных полюсов и ярма, а также низкий теплоотвод потерь энергии от магнитопровода статора из аморфного железа.

Известен статор электрической машины, например электродвигателя электрического транспортного средства [патент DE 102012207508 А1, H02K 1/06, H02K 1/12, H02K 15/02, 7.11.2013], содержащий П-образные сердечники, которые ламинированы из нескольких листов электротехнической стали. Из n П-образных сердечников набирается магнитопровод.

Недостатками данного магнитопровода статора являются сложность его изготовления и установки в корпусе электрической машины, а также значительные аэродинамические потери энергии на трение ротора с воздухом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является магнитопровод статора из аморфного железа [патент US 6960860 B1, H02K 1/14, H02K 1/12, H02K 15/02, 01.10.2005], содержащий ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах магнитопровода статора.

Недостатками ближайшего аналога является его низкая эффективность и низкие удельные показатели в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения, обусловленные повышенными габаритными размерами из-за низкой индукции насыщения ленты аморфного железа, а также значительными потерями энергии на трение ротора с воздухом, обусловленными негладкой внутренней поверхностью расточки статора.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, уменьшение массогабаритных показателей при неизменной мощности, а именно внешнего диаметра гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии, усиление межполюсного замыкания магнитного потока благодаря установке полого цилиндра на внешней стороне n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, и благодаря тому, что полый цилиндр выполнен из магнитомягкого материала, магнитная индукция насыщения которого выше, чем у материала n подковообразных сердечников, а также за счет интеграции системы охлаждения в гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии.

Техническим результатом является повышение надежности, механической прочности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД электромеханических преобразователей энергии на 1-2%, а также повышенная линейная токовая нагрузка электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора.

Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что в гибридном магнитопроводе статора электромеханических преобразователей энергии, содержащем ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа и образующих пазы и зубцы гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии, обмотку, уложенную в пазах статора, согласно изобретению n подковообразных сердечников размещены таким образом, что между ними образуются аксиальные отверстия охлаждения для аксиальных трубок охлаждения, а по внешней стороне n подковообразных сердечников расположен полый цилиндр из магнитомягкого материала с магнитной индукцией насыщения выше более чем в 1,5 раз, чем у аморфного железа, при этом имеется возможность межполюсного замыкания магнитного потока.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии.

Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии содержит ротор 1, n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа, которые образуют пазы 3 и зубцы 4 гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии, установленных в полый цилиндр из магнитомягкого материала 5. Также устройство содержит обмотку 6, уложенную в пазах 3 гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии, аксиальные трубки 7, установленные в пространстве между n подковообразными сердечниками 2 и полым цилиндром из магнитомягкого материала 5.

Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии работает следующим образом: при вращении ротора 1, по n подковообразным сердечникам 2, набранным из ленты аморфного железа и образующим пазы 3 и зубцы 4, протекает магнитный поток возбуждения. Также магнитный поток проходит по полому цилиндру из магнитомягкого материала 5, магнитная индукция насыщения которого больше индукции насыщения n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа. Это делается для того, чтобы усилить межполюсное замыкание магнитного потока и тем самым уменьшить внешний диаметр гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии. При прохождении магнитного потока возбуждения по n подковообразным сердечникам 2 и полому цилиндру 5 по закону электромагнитной индукции в обмотке 6 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмотки, частоты вращения ротора 1 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 6 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 6, обусловленные током в обмотках 6 и их активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, тепловые потери в гибридном магнитопроводе статора электромеханических преобразователей энергии, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии и удельными потерями материала гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии, потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими размерами, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и гибридным магнитопроводом статора электромеханических преобразователей энергии. Отвод всех вышеперечисленных потерь обеспечивается по законам теплопереноса при протекании хладагента по аксиальным трубкам 7, установленным в пространстве между подковообразными сердечниками 2. При этом, благодаря тому что аксиальные трубки 7 установлены в пространстве между подковообразными сердечниками 2 и полым цилиндром 5, достигается интеграция системы охлаждения в гибридном магнитопроводе статора электромеханических преобразователей энергии. Иными словами, аксиальные трубки 7 находятся в том месте, где концентрируются тепловые потоки от n подковообразных стержней 2 и полого цилиндра 5. За счет этого охлаждение гибридного магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии охлаждается интенсивней ближайшего аналога, т.е. достигается минимизация тепловых потерь в гибридном магнитопроводе статора электромеханических преобразователей энергии.

Итак, заявленное изобретение позволит расширить функциональные возможности, уменьшить массогабаритные показатели при неизменной мощности, усилить межполюсное замыкание магнитного потока, минимизировать тепловые потери в гибридном магнитопроводе статора электромеханических преобразователей энергии.

Также заявленное изобретение позволит повысить надежность, механическую прочность, энергоэффективность и КПД электромеханических преобразователей энергии на 1-2%, а также повысить линейную токовую нагрузку электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора.

Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии, содержащий ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах магнитопровода статора, отличающийся тем, что n подковообразных сердечников размещены таким образом, что между ними образуются аксиальные отверстия охлаждения для аксиальных трубок охлаждения, а по внешней стороне n подковообразных сердечников расположен полый цилиндр из магнитомягкого материала с магнитной индукцией насыщения в 1,5 раз выше, чем у аморфного железа, при этом имеется возможность межполюсного замыкания магнитного потока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к активной части электрической машины. Технический результат – улучшение магнитных характеристик.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в том, что электрическая машина (1) содержит ротор (4), который установлен с возможностью вращения вокруг проходящей в осевом направлении (3) оси (5) вращения в подшипниковых устройствах (16,17), статор (7) с двумя осевыми концами, воздушный зазор между ротором и статором.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение частоты вращения ротора и уменьшение в нем дополнительных потерь.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к охлаждению электрической машины. Технический результат – улучшение охлаждения.

Изобретение относится к синхронному генератору, в частности к многополюсному синхронному кольцевому генератору безредукторной ветровой турбины для генерирования электрического тока.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору электродвигателя. Технический результат – повышение максимальной частоты вращения и мощности электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении стабильности и к.п.д.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для применения в мощных асинхронных электродвигателях, работающих с источниками питания ограниченной мощности.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции синхронного генератора на постоянных магнитах, используемого в системах автономного электроснабжения.

Статор // 2642431
Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – улучшение качества изоляции статора.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам, и может быть использовано при производстве электродвигателей к ним. Компенсатор объемного расширения диэлектрического компаунда погружного электродвигателя представляет собой элемент протяженностью не менее длины лобовой части обмотки, не взаимодействующий с диэлектрическим компаундом и расположенный в слое диэлектрического компаунда в полости статора. Полость статора отделена от полости ротора тонкостенной гильзой. Статор электродвигателя выполнен стальным, компенсатор объемного расширения выполнен в виде цилиндра с двойной стенкой, толщина которой составляет 0,3-0,5 мм. Тонкостенная гильза изготовлена из нержавеющей стали, при этом величина разрушающего напряжения при статическом изгибе диэлектрического компаунда, расположенного в полости статора, составляет 20 МПа, величина удельного объемного сопротивления составляет 1×1013 Ом⋅м. Изобретение направлено на увеличение степени деформации компенсатора объемного расширения диэлектрического компаунда погружного электродвигателя, гарантирующего поглощение максимального объемного расширения диэлектрического компаунда на критических режимах работы электродвигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к многофазным синхронным реактивным электродвигателям, и может быть использовано для привода различных малонагруженных механизмов, работающих на высокой частоте вращения в течение длительного времени. Технический результат - получение частоты вращения ротора электродвигателя, которая двукратно превышает частоту переменного тока питающей сети. Обмотка статора выполнена в виде двух синусоидально распределенных n-фазных обмоток, одна из которых имеет четное число пар полюсов, вторая - нечетное число пар полюсов, ближайшее к четному, ротор выполнен в виде двух частей, формирующих цилиндр, одна из которых выполнена в форме сектора с углом 235-245° и изготовлена из набора изолированных пластин из электротехнической стали, а другая часть изготовлена из немагнитного материала, обмотки статора параллельно соединены и подключены к n-фазной сети. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении реализации получения импульса силы, действующей в заданном направлении, и может быть использовано на борту космического аппарата с помощью электрической энергии, вырабатываемой, например, солнечными батареями. Указанные обкладки выполнены в виде незамкнутых проводников, выложенных на плоские диэлектрические основы, электрически изолированы и разведены друг от друга после зарядки конденсаторов и расположены на концах стержней, вращающихся на оси, которая может быть расположена на космическом аппарате. Практически не имеющие внешнего магнитного поля обмотки могут быть расположены на космическом аппарате в области магнитного поля движущихся заряженных обкладок наибольшей напряженности. В процессе вращения стержней с обкладками направление тока в каждой обмотке меняется в моменты времени, близкие к моментам, когда какая-либо одна из проекций силы электромагнитного взаимодействия, возникающей на ее витках, на указанной оси трехмерной системы координат меняет свое направление на противоположное заданному, в результате которого появляются суммарная сила и, соответственно, ее импульс, не равные нулю. 4 ил.

Изобретение относится к индукторным сегментным генераторам. Генератор индукторный содержит роторные элементы с валом, статор, элементы крепления и подшипники. Статор выполнен в виде полого прямоугольного профиля, одна сторона которого закреплена на несущем элементе, на противоположной стороне установлен сердечник с рабочей катушкой, а на двух других сторонах расположены постоянные магниты с Г-образными наконечниками. Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов генератора. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству роторов электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат – повышение энергетических характеристик. Магнитная система ротора с постоянными магнитами содержит кольцевой цилиндр, состоящий из постоянных магнитов, имеющих однонаправленное намагничивание, выполненное в виде двухполюсной магнитной системы. Внутренняя часть кольцевого цилиндра установлена на внешней части магнитопровода ротора, выполненного из высоколегированной стали. Изготовление заявленной магнитной системы ротора осуществляют путем сборки ненамагниченных заготовок постоянных магнитов в кольцевой цилиндр, затем их намагничивания в однонаправленном диаметральном направлении с возможностью образования двухполюсной магнитной системы с магнитным полем, максимально приближенным к синусоиде на внешней стороне кольцевого цилиндра магнита. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам с преимущественно тихоходными колесами. Технический результат - повышение эффективности использования магнитопровода. В статоре электрогенератора, содержащем магнитопроводы, источники магнитного поля, рабочие катушки и крепежные элементы согласно изобретению, источники магнитного поля выполнены в виде колец с немагнитными внутренними вставками с отверстиями, через которые пропущен немагнитный болт с крепежными элементами. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение конструкции ротора. Ротор включает пакет листов, имеющий слои, шихтованные в осевом направлении. Каждый слой имеет несколько листовых областей. При этом имеются барьеры проводимости, которые лежат между граничащими друг с другом листовыми областями. По меньшей мере один барьер проводимости залит неферромагнитной заливочной массой. При этом имеются закрепленные листовые области, которые имеют по меньшей мере по одной вдающейся в заливочную массу перемычке. В каждом слое по меньшей мере одна первая листовая область представляет собой закрепленную листовую область. 6 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических двигателях. Техническим результатом является предотвращение электрической коррозии подшипников в отсутствие проводящего элемента, соединяющего вместе вращающийся вал и корпус. Статор для электрического двигателя включает в себя: сердечник статора, включающий в себя ярмо, имеющее кольцевую форму, и множество зубьев, выступающих от внутренней цилиндрической поверхности ярма в радиальном направлении статора; обмотку статора, намотанную вокруг зубьев, причем обмотка статора выполнена с возможностью генерирования вращающегося магнитного поля при подаче на нее тока; компенсирующую обмотку, проходящую в осевом направлении статора в местоположениях со стороны внутренней цилиндрической поверхности и со стороны наружной цилиндрической поверхности ярма. Компенсирующая обмотка намотана вокруг сердечника статора так, чтобы проходить в радиальном направлении статора, пересекать ярмо в местоположениях вне сердечника статора в осевом направлении статора и образовывать один или несколько замкнутых контуров. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении электродвигателей с постоянными магнитами на роторе. Статор электродвигателя содержит катушечный узел, выполненный из одной или нескольких включенных параллельно катушек индуктивности цилиндрического типа намотки, и цилиндрический магнитопровод с полюсами, расположенными на верхнем и нижнем торцах катушечного узла и выполненными отгибанием навстречу друг другу с обеспечением чередования их полярности. Магнитопровод с полюсами выполнен из полосы из электротехнической стали, согнутой в трубку, на которой размещен указанный катушечный узел, намотка которого выполнена либо на каркасе, либо непосредственно на трубку, по обе стороны которой выполнены полюсы в виде чередующихся выступов и впадин так, что напротив полюса с одной стороны выполнена впадина с другой. Также предложены способы изготовления статора. Технический результат при использовании заявленной группы изобретений состоит в упрощении изготовления и увеличении КПД. 3 н.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, механической прочности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД электромеханических преобразователей энергии на 1-2, а также повышенная линейная токовая нагрузка электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора. Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии содержит ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах магнитопровода статора. При этом n подковообразных сердечников размещены таким образом, что между ними образуются аксиальные отверстия охлаждения для аксиальных трубок охлаждения, а по внешней стороне n подковообразных сердечников расположен полый цилиндр из магнитомягкого материала с магнитной индукцией насыщения в 1,5 раз выше, чем у аморфного железа. При этом имеется возможность межполюсного замыкания магнитного потока. 1 ил.

Наверх