Устройство для намагничивания многополюсных статорных магнитов

Авторы патента:

H02K1/06 - Электрические машины (измерительные приборы G01; электродинамические реле H01H 53/00; преобразование входной энергии постоянного или переменного тока в выходную энергию требуемого вида H02M 9/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры и подобные электромеханические преобразователи звука H04R)

H01F13/00 - Способы и устройства для намагничивания или размагничивания (для размагничивания судов B63G 9/06; для часов G04D 9/00; размагничивающие устройства для цветного телевидения H04N 9/29)

Владельцы патента RU 2789536:

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ЗАВОД "ФИОЛЕНТ" (RU)

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении эффективности намагничивания многополюсных магнитов, создающих поле, распределенное по синусоидальному закону. Устройство для намагничивания многополюсных статорных магнитов содержит токопроводящие шины, соединенные последовательно. Шины равномерно распределены по окружности с промежутками для изоляции. Шины в радиальном сечении имеют форму сегментов окружности, а начало первой шины и конец последней присоединены к источнику питания. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для намагничивания многополюсных магнитов, используемых в электрических машинах, радиальных магнитных муфтах и магнитных редукторах.

Наиболее важной характеристикой поля, создаваемого многополюсным магнитом указанного назначения, является распределение нормальной компоненты поля в рабочем зазоре электрической машины. Отклонение нормальной компоненты поля от синусоиды приводит к снижению эффективности работы электрической машины, выражающемуся в увеличении потерь на вихревые токи и гистерезис (снижению КПД), увеличению пульсаций вращающего момента двигателя и ЭДС генератора, механических нагрузок на элементы машины, вибраций и шума, создаваемого машиной. В связи с этим многополюсные магниты целесообразно намагничивать таким образом, чтобы создаваемые ими поля имели нормальную компоненту, распределенную по синусоидальному закону в рабочем зазоре машины. Известно [Многополюсный магнит: а.с. 662979 СССР, №2302336/24-07 / Рабинович Я.Д.; заявл. 23.12.75; опубл. 15.05.79, Бюл. 18. Фиг. 2], что вектор намагниченности цилиндрического многополюсного магнита, создающего в полости поле с синусоидальным распределением нормальной компоненты, должен быть ориентирован в соответствии с формулой:

где р - число пар полюсов магнита,

α - полярная координата точки наблюдения вектора намагниченности.

Кроме того, устройство должно создавать в рабочей области поле, величина которого достаточна для намагничивания магнита до насыщения во всем объеме.

Известно устройство для намагничивания многополюсных магнитов, состоящее из токопроводящих стержней кругового сечения, установленных параллельно оси индуктора и равномерно распределенных по окружности [Multipolar magnetizing device for permanent magnets: p. 4470031 US / Steingroever et al.; filed Sep. 28, 1982. 8 р.]. Устройство также содержит цилиндрические стержни из магнитно-мягкого материала, установленные между токопроводящими стержнями для усиления магнитного потока, создаваемого токами, текущими в проводниках устройства.

Данное устройство не обеспечивает намагничивания многополюсных магнитов в направлении, при котором магнит создает в рабочем зазоре электрической машины поле с синусоидально распределенной нормальной компонентой.

Известно устройство для намагничивания многополюсных цилиндрических кольцевых магнитов, содержащее зигзагообразную обмотку и экранирующие кольца из электропроводящего материала, расположенные в лобовых частях обмотки [Устройство для намагничивания многополюсных цилиндрических кольцевых магнитов: а.с. 1138840 А СССР, №3594212/24-07 / Палий И.М., Соколов А.Н. и Знов A.M.; заявл. 24.05.83; опубл. 07.02.85, Бюл. 5. 2 с.], выбранное за прототип.

Это устройство не обеспечивает намагничивания многополюсных статорных цилиндрических магнитов, в соответствии с формулой (1), вследствие неэффективной конструкции.

Цель изобретения - повышение эффективности намагничивания многополюсных магнитов, создающих поле, распределенное по синусоидальному закону.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении отклонения ориентации намагниченности многополюсных магнитов от направления, обеспечивающего синусоидальное распределение нормальной компоненты поля магнита в рабочем зазоре машины.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство имеет токопроводящие шины, форма сечения которых представляет собой сегмент окружности.

На фиг. 1 показано радиальное сечение устройства для намагничивания четырехполюсных магнитов, где использованы следующие обозначения: 1 - токопроводящие шины, 2 - намагничиваемый образец. Точками и крестиками показано направление тока в шинах устройства в рабочем состоянии.

Во всех шинах устройства в момент его работы должны течь одинаковые по величине токи. Наиболее простой способ обеспечения этого требования - последовательное соединение шин «змейкой». При этом концы змейки» следует использовать для подключения источника питания устройства.

Шины устройства должны быть распределены по окружности с равными промежутками для обеспечения симметричного намагничивания магнита.

На фиг. 2 показан общий вид устройства.

Устройство изготавливают следующим образом. Из материала с высоким значением электрической проводимости, например, из меди, изготавливают цилиндрическую токопроводящую систему, состоящую из одинаковых шин, имеющих в радиальном сечении форму сегментов окружности. Шины соединяют «змейкой», причем, начало первой шины и конец последней, присоединяют к источнику питания. В радиальном сечении шины должны быть равномерно распределены по окружности с небольшими промежутками для изоляции.

Осевая длина устройства должна быть больше осевого и радиального размеров намагничиваемого многополюсного магнита для того, чтобы поле в рабочей области (объеме магнита) было плоскопараллельным.

Устройство работает следующим образом. В отверстие намагничиваемого образца вставляют устройство. Между образцом и устройством должен быть технологический зазор, необходимый и достаточный для размещения и извлечения устройства из образца. По проводникам устройства пропускают импульс тока, требуемая величина и длительность которого зависят от материала намагничиваемого образца, числа полюсов и размеров образца. Обычно требуется длительность импульса порядка нескольких миллисекунд [Нестерин В.А. Оборудование для импульсного намагничивания и контроля постоянных магнитов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 88 с.].

Устройство извлекают из отверстия намагниченного многополюсного магнита.

Намагничивание многополюсных постоянных магнитов предлагаемым устройством обеспечивает ориентацию вектора намагниченности магнитов близкую к ориентации, задаваемой формулой (1).

Для количественной оценки отклонения намагничивающего поля устройства от задаваемого формулой (1), можно использовать относительное среднеквадратичное отклонение поля устройства от идеального поля, вычисляемое по формуле:

где S - площадь сечения магнита,

Jxo, Jyo - компоненты вектора намагниченности идеально намагниченного магнита, вычисляемые с учетом (1) по формулам:

Jxi, Jyi - компоненты вектора намагниченности магнита, намагниченного в предлагаемом устройстве. Эти компоненты намагниченности вычисляются по следующим формулам:

где - поле устройства в радиальном сечении рабочей области (магнита),

μ₀ - магнитная постоянная,

S_T - площадь сечения токопроводящих шин,

- вектор плотности тока в шинах устройства.

В формуле (2) вектор намагниченности в обоих случаях должен быть нормирован на единицу, чтобы разность компонент определялась только ориентацией векторов. Формулы (3), (4) обеспечивают выполнение этого требования. При расчете поля устройства величину плотности тока в шинах можно положить равной 1 А/м².

В Таблице приведены результаты расчета относительного среднеквадратичного отклонения поля прототипа и предлагаемого устройства от идеального (по ориентации) для различных значений числа полюсов по формулам (2)-(4). Прототипу соответствуют индексы 1, предлагаемому изобретению - 2, N - число полюсов магнита.

Из данных Таблицы следует, что предлагаемое устройство создает в рабочей области намагничивающее поле, которое отклоняется от требуемого по ориентации, в среднем, на величину в 2 и более раз меньшую, чем поле прототипа (см. Таблицу, Δ₁ и Δ₂). Это приводит к существенно меньшему отклонению нормальной компоненты поля магнита от синусоидального, чем у прототипа (см. Таблицу, ΔB₁ и ΔВ₂).

На фиг. 3 показаны нормальные компоненты поля над полюсом уединенного четырехполюсного статорного магнита, намагниченного в соответствии с формулой (1) (сплошная линия - синусоида), устройством-прототипом (штрихпунктирная линия) и предлагаемым устройством (штрихованная линия). Относительные среднеквадратичные отклонения полей магнитов от синусоиды равны 7,4% у намагниченного прототипом, и 4,2% - у намагниченного предлагаемым устройством.

Таким образом, использование устройства с токопроводящими шинами, имеющими в сечении форму сегмента, обеспечивает существенно лучшее, чем прототип, качество намагничивания многополюсных статорных магнитов.

Устройство для намагничивания многополюсных статорных магнитов, содержащее токопроводящие шины, соединенные последовательно, отличающееся тем, что шины равномерно распределены по окружности с промежутками для изоляции, причем шины в радиальном сечении имеют форму сегментов окружности, а начало первой шины и конец последней присоединены к источнику питания.

Изобретение относится к способу изготовления сердечника двигателя. Способ включает этап изготовления сердечника двигателя посредством выполнения резки плавлением электротехнической листовой стали, используя тепло, подводимое от поверхности, причем электротехническая листовая сталь имеет такую среднюю теплопроводность, которая в положениях по глубине от поверхности до одной третьей глубины по толщине листа меньше теплопроводности в среднем положении в направлении толщины листа на 30% или более.

Индуктор для намагничивания многополюсных цилиндрических магнитов // 2784485

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для намагничивания многополюсных цилиндрических магнитов, используемых в электрических машинах. Технический результат заключается в повышении эффективности намагничивания многополюсных цилиндрических магнитов, создающих поле, распределенное по синусоидальному закону.

Способ изготовления ротора с постоянными магнитами // 2784369

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах с постоянными магнитами ротора. Технический результат – повышение технологичности изготовления ротора с постоянными магнитами.

Устройство и способ сборки и фиксации постоянных магнитов внешнего ротора и улучшения охлаждения во вращающейся электрической машине // 2784022

Изобретение относится к области электротехники, а именно к изготовлению электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат заключается в возможности бесклеевого крепления постоянных магнитов в форме прямоугольного параллелепипеда в каркасе, повышении ремонтопригодности путем замены постоянных магнитов без использования специальных инструментов и технологий, улучшении охлаждения электрической машины.

Статор аксиальной трёхфазный электрической машины с обмотками на печатных платах // 2784009

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении надежности и ремонтопригодности за счет возможности гибкой компоновки обмотки статора и наращивания фазных слоев в зависимости от требуемых параметров электрической машины.

Единичные магниты с углубленными формами, предназначенными для образования части зон контакта между смежными магнитами // 2782250

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в уменьшении массы и габаритов, повышении надежности электромагнитного привода.

Вентильно-индукторная реактивная машина // 2780383

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам вентильно-индукторного реактивного типа. Технический результат заключается в повышении эффективности машины.

Статор для вращающейся электрической машины // 2780007

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение технологичности сегментированного статора.

Электродвигатель, а также вентилятор, имеющий соответствующий электродвигатель // 2779823

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации электродвигателя.

Многополюсный синхронный электродвигатель // 2779505

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к многополюсным синхронным электродвигателям, применяемым в качестве силовых электродвигателей. Техническим результатом является расширение области применения многополюсных синхронных двигателей.

Способ восстановления работоспособности магнитной стрелки буссоли паб 2а и устройство для его осуществления // 2788823

Изобретение относится к области артиллерийского вооружения. Способ восстановления работоспособности магнитной стрелки буссоли ПАБ 2А заключается в том, что устройство для восстановления работоспособности магнитной стрелки буссоли ПАБ 2А подключают к сети переменного тока, переводя устройство в рабочее состояние, далее осуществляют заряд конденсаторов устройства в течение 10-15 секунд, после чего выбирают направление магнитного поля «Ю-С» или «С-Ю», затем намагничивают магнитную стрелку буссоли с соответствующим направлением магнитного поля.