Електрична машина з постійними магнітами

Реферат: Електрична машина з постійними магнітами належить до електротехніки, а саме: до синхронних електричних машин зі збудженням від постійних магнітів. В електричній машині з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з шаром постійних магнітів, який розміщений всередині статора та відділений від нього повітряним зазором і змонтований на валу, елементи UA 101885 C2 (12) UA 101885 C2 конструкції статора, які розміщені співвісно з ротором. Також співвісно з ротором і нерухомо до нього, щонайменше з однієї торцевої сторони, на відстані, більшій величини повітряного зазору, розміщені феромагнітні диски, зовнішній діаметр яких не менший діаметра ротора, а внутрішній - не більший внутрішнього діаметра шару постійних магнітів. Технічним результатом є підвищення енергетичних показників електричної машини. UA 101885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області електричних машин, а саме: до синхронних електричних машин зі збудженням від постійних магнітів. Відома електрична машина з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з шаром постійних магнітів, який розміщений всередині статора, відділений від нього повітряним зазором і змонтований на валу, елементи конструкції статора, які розміщені співвісно з ротором [1, с. 151]. Недоліком аналога є те, що в такій електричній машині торцеві потоки розсіювання постійних магнітів ротора замикаються через елементи конструкції статора, що знаходяться співвісно з ротором, і при обертанні ротора наводять в них вихрові струми, велична яких залежить від числа обертів. Вихрові струми викликають теплові витрати в конструкціях статора, в тому числі і в підшипникових щитах, що призводить до значного зменшення електричних показників електричної машини, а нагрів підшипників - до зменшення ресурсу роботи. При навантаженні потік реакції якоря, як правило, направлений проти потоку збудження постійних магнітів, що збільшує торцеві потоки розсіювання, і, як результат, підвищує негативну дію теплових витрат [2, с. 64-84]. Відома електрична машина з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з шаром постійних магнітів, який розміщений всередині статора, відділений від нього повітряним зазором і змонтований на валу, елементи конструкції статора, які розміщені співвісно з ротором [2, с. 111]. Дана електрична машина має конструкцію тотожну побудові аналогу і має такі ж недоліки. В основу винаходу поставлена задача підвищення енергетичних показників електричної машини. Поставлена задача вирішується тим, що в електричній машині з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з шаром постійних магнітів, який розміщений всередині статора, відділений від нього повітряним зазором і змонтований на валу, елементи конструкції статора, які розміщені співвісно з ротором, співвісно з ротором і нерухомо до нього, як мінімум з однієї торцевої сторони, на відстані, більшій величини повітряного зазору, розміщені феромагнітні диски, зовнішній діаметр яких не менший діаметра ротора, а внутрішній - не більший внутрішнього діаметра шару постійних магнітів. В порівнянні з прототипом, запропонована електрична машина з постійними магнітами відрізняється наявністю таких ознак: - співвісно з ротором розміщені диски; - диски розміщені нерухомо до ротора; - диски розміщені як мінімум з однієї сторони ротора; - диски виконані з феромагнітного матеріалу; - диски розміщені на відстані від торцевої сторони ротора; - величина відстані від диска до ротора більша величини повітряного зазору між статором і ротором; - зовнішній діаметр диска не менший діаметра ротора; - внутрішній діаметр диска не більший внутрішнього діаметра шару постійних магнітів. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1-3 - показано варіанти електричної машини з постійними магнітами (подовжній розріз) з різними по конструкції феромагнітними дисками; фіг. 4-6 - варіанти конструкцій ротора; на фіг. 7-9 - варіанти конструкцій феромагнітного диска. Електрична машина з постійними магнітами має статор 1 з обмоткою 2. В середині статора 1 розміщений ротор 3 з шаром постійних магнітів, який змонтований на валу 4 і віддалений від статора 1 повітряним зазором 5. Співвісно з ротором 3 розміщені елементи конструкції статора 6, наприклад підшипникові вузли. Співвісно з ротором 3 розміщений феромагнітний диск 7. Диск 7, в залежності від конструкції електричної машини, може бути змонтований як мінімумз однієї торцевої сторони ротора 3. Диск 7 розміщений нерухомо відносно ротора 3, тобто закріплений на самому роторі 3 або на валу 4. Диск 7 відносно торцевої сторони ротора 3 встановлений на відстані , яка більша величини  повітряного зазору 5, тобто  > . Як відстань  може бути повітряний зазор 8 (фіг. 2) або немагнітний матеріал 9, наприклад текстоліт, склотекстоліт і т.п. Диск 7 має зовнішній діаметр Dдз, який не менший діаметра D P ротора 3, внутрішній Dдв - не більший внутрішнього діаметра DM ВН шару 10 постійних магнітів ротора 3, тобто DДЗ  DP, DДB  DM ВН. Так, на фіг. 4 показано геометричні параметри ротора 3 з шаром 10 постійних магнітів при 1 UA 101885 C2 5 10 15 20 тангенціальному намагнічені магнітів 11, на фіг. 5 - при радіальному намагнічені магнітів 11, на фіг. 6 - при радіальному намагнічені магнітів 11 і використанні полюсних башмаків 12. Товщина диска 7 розраховується в залежності від конструкції шару 10 постійних магнітів 11. Диск 7 може мати на поверхні пластини 13 як прямолінійної, так і фігурної форми. При роботі електричної машини основний потік постійних магнітів замикається по магнітному ланцюгу через повітряний зазор 5, а торцеві потоки розсіювання - через відстань  і диск (диски) 7 і не виходять за його межу, тим самим не створюють в елементах конструкції статора вихрових струмів і, як наслідок, теплових витрат. Таким чином, встановлення диска (дисків) 7 співвісно з ротором 3 і нерухомо до нього на відстані , а також виконання його або їх з феромагнітного матеріалу і розмірами D дз і Dдв, дозволяє екранувати торцеві потоки розсіювання без зменшення основного робочого потоку постійних магнітів і запобігає при обертанні ротора виникненню вихрових струмів в елементах конструкції статора, що призводить до підвищення енергетичних показників електричної машини. Дане технічне рішення знаходиться на стадії розробки конструкторської документації на синхронний генератор для вітроустановки з керованими лопатями турбіни. Джерела інформації: 1. Неисчерпаемая энергия. Кн. 1. Ветрогенераторы / B.C. Кривцов, A.M. Олейников, А.И. Яковлев. - Учебник. - Харьков: Нац. аэрокосм, ун-т. "Харьк. Авиац. ин-т", Севастополь: Севаст. нац. техн. ун-т, 2003.-400 с. 2. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф… Электрические генераторы с постоянными магнитами. -М.: Энергоатомиздат, 1988.-280 с.: ил. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Електрична машина з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з шаром постійних магнітів, який розміщений всередині статора та відділений від нього повітряним зазором і змонтований на валу, елементи конструкції статора, які розміщені співвісно з ротором, яка відрізняється тим, що співвісно з ротором і нерухомо до нього, щонайменше з однієї торцевої сторони, на відстані, більшій величини повітряного зазору, розміщені феромагнітні диски, зовнішній діаметр яких не менший діаметра ротора, а внутрішній - не більший внутрішнього діаметра шару постійних магнітів. 2 UA 101885 C2 3 UA 101885 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4