Что такое магнитная система двигателя

Что такое магнитная система двигателя

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к устройству роторов синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами, и может быть использовано в электромашиностроении при производстве электродвигателей.

Известна магнитная система ротора (патент RU 2244370, МПК Н02K 1/06, опубл. 10.01.2005), содержащая закрепленный на валу магнитопровод, выполненный из магнитомягкого материала без разрывов по внешнему и внутреннему диаметрам и с отверстиями под размещение в них постоянных магнитов. Отверстия выполнены прямоугольной формы с наклоном к радиальным осям (расположены вдоль хорд) таким образом, что расстояние между обращенными друг к другу и к валу боковыми поверхностями их по мере приближения к расточке ротора уменьшается, а между противоположными поверхностями тех же отверстий и в том же направлении увеличивается. Магнитная система ротора с требуемым по условию ее работоспособности чередованием вдоль расточки ротора полярностью полюсов образуется путем установки в указанные прямоугольной формы отверстия ротора намагниченных перпендикулярно боковым поверхностям призматических постоянных магнитов, причем таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и в сторону расточки ротора поверхности соседних магнитов имеет одинаковую магнитную полярность и полярность следующих друг за другом и ориентированных указанным образом пар магнитов вдоль расточки чередуется.

Известна магнитная система ротора (патент RU №2316103, МПК Н02K 1/27, МПК Н02K 21/14, опубл. 27.01.2008 г.), которая содержит закрепленный на валу магнитопровод, выполненный из магнитомягкого материала без разрывов по внутреннему и внешнему диаметрам и с отверстиями под размещение в них постоянных магнитов. Отверстия выполнены прямоугольными с наклоном к радиальным осям (расположены вдоль хорд) таким образом, что расстояние между обращенными друг к другу и к валу боковыми поверхностями их по мере приближения к расточке ротора уменьшается, а между противоположными поверхностями тех же отверстий и в том же направлении увеличивается. Магнитная система ротора с требуемой по условию ее работоспособности чередующейся по расточке ротора полярностью полюсов образуется путем установки в указанные прямоугольной формы отверстия ротора намагниченных перпендикулярно боковым поверхностям постоянных магнитов, причем таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и в сторону расточки ротора поверхностей соседних призматических магнитов имеет одинаковую магнитную полярность, а полярность следующих друг за другом таких пар магнитов вдоль расточки чередуется.

Недостатком является наличие воздушной полости, прилегающей к торцам постоянных магнитов со стороны вала, что способствует лишь уменьшению магнитных потоков рассеяния в этой области, но не устраняет их полностью.

Наиболее близкой к заявленной магнитной системе является магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами [Синхронные электрические двигатели малой мощности: учеб. пособие для вузов / И.Л. Осин. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 216 с.: ил., стр. 74-77], содержащая инкорпорированные призматические постоянные магниты, вмонтированные в магнитопровод ротора, по внешней стороне окружности магнитопровода ротора установлены электропроводящие стержни, накоротко замкнутые посредством электропроводящих колец, расположенных с торцов магнитопровода ротора, электропроводящие стержни служат синхронному двигателю с инкорпорированными магнитами для асинхронного прямого пуска.

Недостатком представленной магнитной системы синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами является сложность конструкции, сравнительно малое полюсное деление ротора, несинусоидальное распределение магнитного поля на внешней стороне ротора.

Задача изобретения — расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, увеличение полюсного деления.

Техническим результатом является повышение энергетических характеристик: мощности, механического момента, коэффициента мощности, КПД при снижении массогабаритных показателей благодаря использованию постоянных магнитов в виде секторов окружности полого цилиндра.

Поставленная задача решается и технический результат по первому варианту достигается тем, что магнитная система ротора с инкорпорированными постоянными магнитами, содержащая инкорпорированные призматические постоянные магниты, вмонтированные в магнитопровод ротора, по внешней стороне окружности магнитопровода ротора установлены электропроводящие стержни, накоротко замкнутые посредством электропроводящих колец, расположенных с торцов магнитопровода ротора, с возможностью обеспечения синхронному двигателю с инкорпорированными постоянными магнитами асинхронного прямого пуска, согласно изобретению инкорпорированные магниты выполнены в виде сектора окружностей полого цилиндра, которые образуют n-полюсную магнитную систему, а сцепление между инкорпорированными магнитами и магнитопроводом ротора обеспечивают титановые пластины, жестко соединенные с магнитопроводом ротора посредством соединения «ласточкин хвост» и с электропроводящими стержнями посредством замкнутых электропроводящих колец, расположенных с торцов магнитопровода ротора.

Поставленная задача решается и технический результат по второму варианту достигается тем, что магнитная система ротора с инкорпорированными постоянными магнитами, содержащая инкорпорированные призматические постоянные магниты, вмонтированные в магнитопровод ротора, по внешней стороне окружности магнитопровода ротора установлены электропроводящие стержни, накоротко замкнутые посредством электропроводящих колец, расположенных с торцов магнитопровода ротора, с возможностью обеспечения синхронному двигателю с инкорпорированными постоянными магнитами асинхронного прямого пуска, согласно изобретению инкорпорированные магниты выполнены в виде сектора окружностей полого цилиндра, которые образуют n-полюсную магнитную систему, а сцепление между инкорпорированными магнитами и магнитопроводом ротора обеспечивают накоротко замкнутые электропроводящие направляющие, расположенные на периферии полюсных делений, которые жестко сцеплены с магнитопроводом ротора посредством соединения «ласточкин хвост» и с замкнутыми электропроводящими кольцами, расположенными с торцов магнитопровода ротора.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен поперечный и продольный разрез магнитной системы ротора с инкорпорированными постоянными магнитами по первом варианту, на фиг. 2 изображен поперечный и продольный разрез магнитной системы ротора с инкорпорированными постоянными магнитами по второму варианту.

Предложенная конструкция магнитной системы ротора с инкорпорированными постоянными магнитами по первому варианту содержит инкорпорированные магниты 1, выполняемые в виде сектора окружностей полого цилиндра, которые образуют n-полюсную магнитную систему. Инкорпорированные магниты 1 жестко соединены с магнитопроводом ротора 2, сцепление обеспечивают титановые пластины 3 посредством соединения «ласточкин хвост», титановые пластины 3 также соединены с электропроводящими стержнями 4 посредством замкнутых электропроводящих колец 5, расположенных с торцов магнитопровода ротора.

Предложенная конструкция магнитной системы ротора с инкорпорированными постоянными магнитам по второму варианту содержит: инкорпорированные магниты 1, выполненные в виде сектора окружностей полого цилиндра, которые образуют n-полюсную магнитную систему, жестко соединены с магнитопроводом ротора 2. На внешней стороне магнитопровода ротора 2 расположены электропроводящие стержни 4, соединенные с электропроводящими кольцами 5, которые расположены с торцов магнитопровода ротора 2. Также на внешней стороне ротора 2, на периферии полюсных делений расположены электропроводящие направляющие 6, соединенные с электропроводящими кольцами 5.

Магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами по первому варианту работает следующим образом: для пуска синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами статорная обмотка включается в сеть с заданным напряжением и частотой, протекающие по обмотке токи образуют вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле будет индуцировать в электропроводящих стержнях 4 токи, которые, замыкаясь через электропроводящие кольца 5, образуют короткозамкнутые контуры. Токи имеют частоту скольжения, т.е. частоту, которая определяется разницей скоростей вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора. В результате взаимодействия токов, индуктируемых в короткозамкнутых контурах ротора с вращающимся магнитным полем статора, на ротор будет действовать электромагнитный момент, который будет разгонять ротор. Также на ротор будут действовать тормозной момент, возникающий за счет взаимодействия полей инкорпорированных постоянных магнитов 1 с внешним полем статора. Чтобы минимизировать тормозной момент, титановые пластины 3 соединены с электропроводящими стержнями 4 посредством замкнутых электропроводящих колец 5, расположенных с торцов магнитопровода ротора, для того чтобы в момент пуска синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами по титановой пластине 3 протекал ток в аксиальном направлении и в результате протекания тока титановая пластина 3 нагревалась, а т.к. титановая пластина 3 расположена в непосредственной близости с инкорпорированными постоянными магнитами 1, то последние также нагреются. При нагреве инкорпорированных постоянных магнитов 1 их внешнее магнитное поле будет уменьшаться, тем самым будет и уменьшаться тормозной пусковой момент. По мере входа в синхронизм синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами ток в электропроводящих стержнях 4 и в титановых пластинах 3 будет уменьшаться, соответственно, будет уменьшаться температура в титановых пластинах 3, что также приведет к уменьшению температуры инкорпорированных магнитов 1. Магнитное поле инкорпорированных постоянных магнитов 1 будет восстанавливаться, и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами войдет в синхронизм. После входа в синхронизм синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами будет иметь более жесткую механическую характеристику, меньшее потребление энергии из сети, увеличенный коэффициент мощности, чем в прототипе, за счет того что предложенная конструкция будет иметь увеличенное полюсное деление, иными словами, коэффициент использования энергии постоянных магнитов будет больше, чем в прототипе. Стоит отметить, что в данной конструкции отсутствует бандаж, т.к. магнитопровод ротора 2 замкнут шихтованной электротехничеcкой сталью по всей внешней длине окружности. Также механическую прочность обеспечивают титановые пластины 3 посредством жесткого соединения «ласточкин хвост» с магнитопроводом ротора 2. Также титановые пластины 3 выступают в качестве магнитного сопротивления, для того чтобы инкорпорированные постоянные магниты не замыкались между собой, а чтобы магнитное поле шло на внешнюю сторону магнитопровода ротора 2.

Магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами по второму варианту работает следующим образом: для пуска синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами 1 статорная обмотка включается в сеть с заданным напряжением и частотой, протекающие по обмотке токи образуют вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле будет индуцировать в электропроводящих стержнях 4 токи, которые, замыкаясь через электропроводящие кольца 5, образуют короткозамкнутые контуры. Токи имеют частоту скольжения, т.е. частоту, которая определяется разницей скоростей вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора. В результате взаимодействия токов, индуктируемых в короткозамкнутых контурах ротора с вращающимся магнитным полем статора, на ротор будет действовать электромагнитный момент, который будет разгонять ротор. Также на ротор будут действовать тормозной момент, возникающий за счет взаимодействия полей инкорпорированных постоянных магнитов 1 с внешним полем статора. Чтобы минимизировать тормозной момент на внешней стороне магнитопровода ротора 2, на периферии полюсных делений располагают накоротко замкнутые электропроводящие направляющие 6, которые посредством соединения «ласточкин хвост» жестко соединяются с магнитопроводом ротора 2. Электропроводящие направляющие 6 соединены с электропроводящими кольцами 5, расположенными с торцов магнитопровода ротора, для того чтобы в момент пуска синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами по электропроводящим направляющим 6 протекал ток в аксиальном направлении и в результате протекания тока по электропроводящим направляющим 6 они нагревались, а т.к. электропроводящие направляющие 6 расположены в непосредственной близости с инкорпорированными постоянными магнитами 1, то последние также нагреются. При нагреве инкорпорированных постоянных магнитов 1 их внешнее магнитное поле будет уменьшаться, тем самым будет и уменьшаться тормозной пусковой момент. По мере входа в синхронизм синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами ток в электропроводящих направляющих 6 и электропроводящих стержнях 4 будет уменьшаться, иными словами, температура в электропроводящих направляющих 6 и электропроводящих стержнях 4 будет уменьшаться, что также приведет к уменьшению температуры в инкорпорированных магнитах 1. Магнитное поле инкорпорированных постоянных магнитов 1 будет восстанавливаться, и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами войдет в синхронизм. После входа в синхронизм синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами 1 будет иметь более жесткую механическую характеристику, меньшее потребление энергии из сети, увеличенный коэффициент мощности, чем в прототипе, за счет того что предложенная конструкция будет иметь увеличенное полюсное деление, иными словами, коэффициент использования энергии постоянных магнитов будет больше, чем в прототипе. Стоит отметить, что в данной конструкции отсутствует бандаж, т.к. магнитопровод ротора 2 замкнут шихтованной электротехнической сталью по всей внешней длине окружности. Также механическую прочность обеспечивают электропроводящие направляющие 6 посредством жесткого соединения «ласточкин хвост» с магнитопроводом ротора 2. Также электропроводящие направляющие 6 выступают в качестве магнитного сопротивления, для того чтобы инкорпорированные постоянные магниты не замыкались между собой и чтобы магнитное поле шло на внешнюю сторону магнитнопровода ротора 2.

Итак, заявленное изобретение позволяет расширить функциональные возможности, упростить конструкцию, повысить КПД, увеличить полюсные деления, благодаря использованию постоянных магнитов в виде секторов окружности полого цилиндра.

Что такое магнитная система двигателя

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
тяговый электродвигатель
типа ЭД-118А.

тяговый электродвигатель ЭД-118А.

Тяговые электродвигатели ЭД-118 предназначены для индивидуального привода колёсной пары тепловоза. Двигатель опорно-осевого подвешивания постоянного тока с последовательным возбуждением. Крутящий момент передаётся на ось зубчатой передачей. Двигатели имеют независимую вентиляцию.

Структура условного обозначения ЭД-118А У2:

Тяговый электродвигатель ЭД-118А — электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения с четырьмя главными и четырьмя добавочными полюсами.

Магнитная система его состоит из остова с полюсами, имеющими катушки. Остов изготавливается в виде цельной отливки из низкоуглеродистой стали. В поперечном сечении остов представляет собой неправильный восьмиугольник. Восьмигранная форма остова при четырехполюсной системе позволяет реализовать больший вращающий момент по сравнению с традиционным круглым остовом в том же объеме. Остов выполняет роль магнитного сердечника и механической основы всей конструкции электродвигателя.

Главные полюсы создают основной магнитный поток в машине, а добавочные полюсы обеспечивают нормальную коммутацию. Главные полюсы закреплены на остове болтами и состоят из сердечника и катушки полюса. Сердечник набирается из штампованных листов низкоуглеродистой стали, скрепленных заклепками. Катушки главных полюсов намотаны из меди прямоугольного сечения в виде двух полюсных шайб. Изоляция катушек главных полюсов электродвигателя класса Р.
Сердечник главного полюса с установленной катушкой пропитывается в эпоксидном компаунде. Таким образом, сердечник и катушка главного полюса после компаундирования представляют неразъемную конструкцию, устойчивую к вибрациям и температурным воздействиям.
Сердечники добавочных полюсов изготовляют из толстолистовой стали с низким содержанием углерода. Форма и размеры сердечника выбраны из условия обеспечения наилучшей коммутации электродвигателя. Катушки добавочных полюсов изготовляют из полосовой меди, намотанной на ребро с межвитковой изоляцией класса Р.

Якорь состоит из вала, сердечника, обмотки, коллектора. Вал изготовляют из высокопрочной легированной стали. Сердечник якоря шихтуется из листов электротехнической стали, в которых выштампованы прямоугольные пазы для укладки в сердечник обмотки и вентиляционные отверстия. Обмотка якоря выполнена петлевой с уравнительными соединениями первого рода со стороны коллектора.

Коллектор электродвигателя — арочного типа состоит из литой втулки, комплекта пластин, манжет и нажимного конуса. Собранный коллектор прессуется, конус и втулка стягивают комплект пластин. С целью исключения возможности проникновения влаги во внутреннюю полость коллектора его внутренняя полость проверяется на газоплотность.

Технические данные:

Тяговый электродвигатель ЭД-118А (в разрезе):
1-Крышка левого подшипника; 2-Щит подшипниковый малый; 3-Кронштейн; 4-Щеткодержатель; 5-Остов;
6-Главный полюс; 7-Козырек; 8-Щит подшипниковый большой; 9-КРышка правого подшипника;
10-Кольцо уплотнительное; 11-Подшипник; 12-Вкладыш; 13-Моторно-осевой подшипник; 14-Крышка оси;
15-Добавочный полюс; 16-Якорь; 17-Масленка; 18-Подшипник якорный; 19-Упорная шайба

Якорь тягового электродвигателя ЭД-118А (в разрезе):
1-Болт коллекторный; 2-Вал; 3-Нажимной конус; 4-Бандаж; 5-Груз балансировочный; 6-Кронштейн;
7-Щеткодержатель; 8-Коллектор; 9-Уравнитель; 10-Обмотка якоря; 11-Передний бандаж; 12 Нажимная шайба;
13-Клин пазовый; 14-Сердечник якоря; 15-Лист сердечника якоря; 16-Задний бандаж; 17-Нажимная шайба

Щетка:
28 — Резиновый демпфер;
29 — Медный шунт;
30 — Вывод;
31 — Щетка;

Тяговый электродвигатель ЭД-118А (в разрезе):
1-Крышка подшипника; 2-Щит подшипниковый малы; 3-Кронштейн; 4-Щеткодержатель; 5-Остов; 6-Полюс главный;
7-Козырек; 8-Щит подшипниковый большой; 9-Крышка подшипника; 10-Кольцо уплотнительное; 11-Подшипник;
12-Вкладыш; 13-Моторно-осевой подшипник; 14-Крышка оси; 15-Полюс добавочный; 16-Якорь; 17-Масленка;
18-Подшипник якорный; 19-Упорная шайба

	Магнитная система: 20 — Остов; 21 — Провод соединительный ; 22 — Полюс добавочный
	Магнитная система: 23 — Втулка; 24 — Провод выводной; 25 — Полюс главный; 26 — Провод соединительный
	Добавочный полюс: 27 — Рамка изолирующая; 28 — Прокладка немагнитная; 29 — Рамка пружинная;

Условия эксплуатации:

Высота над уровнем моря не более 1200 м.
Температура окружающего воздуха от минус 50 до 40°С.
В части воздействия механических факторов внешней среды условия эксплуатации электродвигателей М27 ГОСТ 17516-72.
Двигатель соответствует ГОСТ 2582-81 и ТУ 16-514.058-72.
Требования безопасности по ГОСТ 2582-81.
Нормативно-технический документ ТУ 16.514.058-72

Магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении при производстве электродвигателей. Техническим результатом является повышение энергетических характеристик: полезной мощности, механического момента, коэффициента мощности, кпд при снижении массогабаритных показателей. Магнитная система синхронного двигателя содержит ротор, магнитные полюса, выполненные из постоянных магнитов, два ряда короткозамкнутых стержней, выполненных из разных электропроводящих материалов. На внешней стороне ротора расположены постоянные магниты, образующие магнитные полюса, поверх постоянных магнитов расположен бандаж, состоящий из двух и более электропроводящих цилиндров разного удельного электрического сопротивления. 3 ил.

Магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском, содержащая ротор, магнитные полюса, выполненные из постоянных магнитов, два ряда короткозамкнутых стержней, выполненных из разных электропроводящих материалов, отличающаяся тем, что внутри ротора, на внешней его стороне, расположены постоянные магниты, образующие полюса, и короткозамкнутые стержни, а на внешней стороне ротора, поверх постоянных магнитов и короткозамкнутых стержней, расположен бандаж, состоящий из двух электропроводящих цилиндров разного удельного электрического сопротивления.

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к устройству роторов синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами и асинхронным пуском, может быть использовано в электромашиностроении при производстве электродвигателей.

Известна магнитная система ротора (патент RU 2244370, МПК H02K 1/06, опубл. 10.01.2005), содержащая закрепленный на валу магнитопровод, выполненный из магнитомягкого материала без разрывов по внешнему и внутреннему диаметрам и с отверстиями под размещение в них постоянных магнитов. Отверстия выполнены прямоугольной формы с наклоном к радиальным осям (расположены вдоль хорд) таким образом, что расстояние между обращенными друг к другу и к валу боковыми поверхностями их по мере приближения к расточке ротора уменьшается, а между противоположными поверхностями тех же отверстий и в том же направлении увеличивается. Магнитная система ротора с требуемым по условию ее работоспособности чередованием вдоль расточки ротора полярностью полюсов образуется путем установки в указанные прямоугольной формы отверстия ротора намагниченных перпендикулярно боковым поверхностям призматических постоянных магнитов, причем таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и в сторону расточки ротора поверхности соседних магнитов имеет одинаковую магнитную полярность и полярность следующих друг за другом и ориентированных указанным образом пар магнитов вдоль расточки чередуется.

Известна магнитная система ротора (патент RU №2316103, МПК H02K 1/27, МПК H02K 21/14, опубл. 27.01.2008 г.), которая содержит закрепленный на валу магнитопровод, выполненный из магнитомягкого материала без разрывов по внутреннему и внешнему диаметрам и с

отверстиями под размещение в них постоянных магнитов. Отверстия выполнены прямоугольными с наклоном к радиальным осям (расположены вдоль хорд) таким образом, что расстояние между обращенными друг к другу и к валу боковыми поверхностями их по мере приближения к расточке ротора уменьшается, а между противоположными поверхностями тех же отверстий и в том же направлении увеличивается. Магнитная система ротора с требуемой по условию ее работоспособности чередующейся по расточке ротора полярностью полюсов образуется путем установки в указанные прямоугольной формы отверстия ротора намагниченных перпендикулярно боковым поверхностям постоянных магнитов, причем таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и в сторону расточки ротора поверхностей соседних призматических магнитов имеет одинаковую магнитную полярность, а полярность следующих друг за другом таких пар магнитов вдоль расточки чередуется.

Недостатком является наличие воздушной полости, прилегающей к торцам постоянных магнитов со стороны вала, что способствует лишь уменьшению магнитных потоков рассеяния в этой области, но не устраняет их полностью.

Известна магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами [Синхронные электрические двигатели малой мощности: учеб. пособие для вузов / И.Л. Осин. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 216 с.: ил., стр. 74-77], содержащая, инкорпорированные призматические постоянные магниты, вмонтированные в магнитопровод ротора, по внешней стороне окружности магнитопровода ротора установлены электропроводящие стержни накоротко замкнутые посредством электропроводящих колец, расположенных с торцов магнитопровода ротора, электропроводящие стержни служат синхронному двигателя с инкорпорированными магнитами для асинхронного прямого пуска.

Недостатком представленной магнитной системы синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами является

сложность конструкции, сравнительно малое полюсное деление ротора, несинусоидальное распределение магнитного поля на внешней стороне ротора.

Наиболее близкой к заявленной магнитной системе является бесщеточный двигатель с постоянными магнитами [US 2017/0098987 А1, H02K 21/46 (2013.01), H02K 1/26 (2013.01), H02K 21/14 (2013.01), H02K 1/2753 (2013.01), Apr. 6, 2017], содержащий, ротор, магнитные полюса выполненные из постоянных магнитов, между которыми расположены два ряда короткозамкнутых стержней, выполненные из разных электропроводящих материалов.

Недостатками ближайшего аналога являются сравнительно малое полюсное деление ротора, малый коэффициент мощности, низкий КПД, несинусоидальное распределение магнитного поля на внешней стороне ротора, ограниченные функциональные возможности.

Задача изобретения — расширение функциональных возможностей, увеличение полюсного деления, повышение механической жесткости.

Техническим результатом является повышение энергетических характеристик: полезной мощности, механического момента, коэффициента мощности, КПД при снижении массогабаритных показателей.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в магнитной системе синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском, содержащий, ротор, магнитные полюса, выполненные из постоянных ‘магнитов, два ряда короткозамкнутых стержней, выполненных из разных электропроводящих материалов, согласно изобретению, внутри ротора, на внешней его стороне расположены постоянные магниты, образующие полюса, и короткозамкнутые стержни, а на внешней стороне ротора, поверх постоянных магнитов и короткозамкнутых стержней расположен бандаж, состоящий из двух электропроводящих цилиндров разного удельного электрического сопротивления.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез магнитной системы синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском.

Предложенная конструкция — магнитная система синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском содержит ротор 1, со стоящий из магнитопровода ротора 2 с отверстием 3 для монтажа вала, на внешней стороне магнитопровода ротора 2 по окружности расположен ряд короткозамкнутых стержней 4, состоящий из короткозамкнутых групп 5 (число короткозамкнутых групп равно числу полюсов магнитной системы ротора), между короткозамкнутыми группами 5 расположены постоянные магниты 6, шихтованные в аксиальном направлении, образующие n-полюсную магнитную систему, поверх ротора 1 расположен бандаж, состоящий из двух электропроводящих цилиндров 7 и 8, разного удельного электрического сопротивления.

Магнитная система синхронного двигателя с ‘инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском работает следующим образом: для пуска синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами статорная обмотка включается в сеть с заданным напряжением и частотой, протекающие по обмотке токи образуют вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле будет индуцировать в короткозамкнутых стержнях 4 и электропроводящих цилиндрах бандажа 7 и 8 токи, которые, замыкаясь через электропроводящие кольца (на фиг. не показано), образуют короткозамкнутые контура. Токи в короткозамкнутых стержнях 4 и электропроводящих цилиндрах 7 и 8 имеют частоту скольжения, т.е. частоту, которая определяется разницей скоростей вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора 1. В результате взаимодействия токов, индуктируемых в короткозамкнутых контурах ротора 1 с вращающимся магнитным полем статора, на ротор 1 будет действовать электромагнитный момент, который будет разгонять ротор 1. Также на ротор 1 будут действовать тормозной момент, возникающий за счет

взаимодействия полей постоянных магнитов 6 с внешним полем статора. Чтобы компенсировать тормозной момент при пуске, ротор 1 имеет три короткозамкнутых контура: ряд короткозамкнутых стержней 4 и электропроводящие бандажи, выполненные в виде цилиндров 7 и 8. Причем ряд короткозамкнутых стержней 4 и электропроводящие цилиндры 7 и 8 имеют разное электрическое сопротивление с учетом уменьшения влияния вытеснения тока. Также стоит отметить, что электропроводящие цилиндры 7 и 8 находятся на всей внешний поверхности ротора 1, что дает возможность минимизировать количество стержней ряда короткозамкнутых стержней 4, тем самым увеличив ширину постоянных магнитов 6, которые образуют n-полюсную магнитную систему. Увеличение ширины постоянных магнитов 6 ведет к увеличению полюсного деления, которое увеличивает коэффициент использования энергии постоянных магнитов 6 в номинальном режиме работы. За счет предложенных технических решений, синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами и с асинхронным пуском, после входа в синхронизм, будет иметь более жесткую механическую характеристику, меньшее потребление энергии из сети в номинальном режиме работы, увеличенный коэффициент мощности, чем в прототипе.

Итак, заявленное изобретение позволяет расширить функциональные возможности, увеличить полюсное деления, повысить механическую жесткость, а также повысить энергетические характеристики (повысить полезную мощность, механический момент, коэффициент мощности, КПД при снижении массогабаритных показателей).

Бесколлекторный электрический двигатель постоянного тока с внешней конусной многополюсной магнитной системой

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при конструировании и производстве электродвигателей с низкой номинальной частотой вращения принудительно вращающихся с высокой частотой, в частности стартеров бензиновых и дизельных автомобильных двигателей. Технический результат в виде в повышения надежности работы достигается в устройстве, в котором конструкция ротора, являющимся внешним по отношению к статору, включает в себя конусное магнитное кольцо, намагниченное изнутри таким образом, что полюса представляют собой чередование полос, имеющих одинаковую протяженность, которое вставлено в корпус, несущий внешний центральный вал, который, в свою очередь, соединяет путем подшипниковой передачи вентильный электродвигатель с валом ведомого вращающегося соединения. При этом ножки статора расположены таким образом, что магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно поверхности магнитной системы. При сдвигании статора из рабочего положения происходит плавное увеличение расстояния между обмотками статора и магнитной системой ротора, что позволяет добиться более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя. 1 НП, 2 ИЛЛ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при конструировании и производстве электродвигателей с низкой номинальной частотой вращения, которые при использовании принудительно вращаются с высокой частотой, в частности в стартерах бензиновых и дизельных автомобильных двигателей.

Широко известны устройства электродвигателей с низкой номинальной частотой вращения, в частности для этого применяются многополюсные вентильные двигатели. Известны устройство подобного электродвигателя, описанное в патенте RU 2163689 (опубликован 27.02.2001), использующегося в пусковых устройствах двигателей внутреннего сгорания, в частности в стартерах двигателей большого рабочего объема. С целью минимизации потерь в электродвигателе и снижения требований к электрической прочности обмоток двигателя, применяют механическое отключение высокомоментного мотора от вала двигателя, принудительно вращающегося со скоростью превышающей номинальные обороты двигателя. Такое решение применяется в большинстве стартеров автомобильных двигателей, где отключение происходит путем выведения из зацепления дополнительной шестеренки, управляемой электромагнитом. Такое решение обладает низкой надежностью, не позволяет включать высокомоментные двигатели при вращающемся вале, а также не позволяет реализовать режим частичной мощности.

Наиболее близким к полезной модели является двигатель, описанный в патенте 117167 (опубликован 20.06.2012), который может быть использован в работе стартера — генератора переменного тока в автомобиле. Магнитное поле многополюсной системы с внутренними чередующимися магнитными полюсами описывается формулой H=A·1/r n+1 , где n — количество пар полюсов. Таким образом, при линейном увеличении г расстояния от центра полюса магнита величина магнитного поля уменьшается в n+1 раз, что приводит к существенному изменению магнитного момента сцепления потоков статора и ротора электродвигателя. Конструкция обеспечивает возможность перемещения статора вдоль центральной оси электродвигателя. Недостатком устройства является скачкообразное изменение величины магнитного потока, пронизывающего обмотки статора при его линейном перемещении. Это приводит к резкому скачку механического момента двигателя и может привести к выходу его из строя.

Сущность полезной модели заключается в том, что бесколлекторный электродвигатель — генератор содержит статор с обмоткой и ротор с постоянными магнитами, при этом ротор представляет собой коническую магнитную систему с чередующимися магнитными полюсами, расположенными на его внутренней поверхности, а ножки статора расположены таким образом, что магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно поверхности магнитной системы. Статор, посредством винтового механизма продольного перемещения, имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора до полного выдвижения из магнитной системы ротора. Использование конусной магнитной системы и конусного статора позволяет добиться более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Техническая результат, на получение которого направлена полезная модель, состоит в повышении надежности работы устройства за счет реализации в конструкции более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Технический результат достигается в устройстве, в котором конструкция ротора, являющимся внешним по отношению к статору, включает в себя конусное магнитное кольцо, намагниченное изнутри таким образом, что полюса представляют собой чередование полос, имеющих одинаковую протяженность, которое вставлено в корпус, несущий внешний центральный вал, который, в свою очередь, соединяет путем подшипниковой передачи вентильный электродвигатель с валом ведомого вращающегося соединения. При этом ножки статора расположены таким образом, что магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно поверхности магнитной системы. При сдвигании статора из рабочего положения происходит увеличение расстояния между обмотками статора и магнитной системой ротора, что позволяет добиться более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез электродвигателя, содержащего статор 1, расположенный на штоке винтового механизма продольного перемещения 3, с возможностью поступательного движения вдоль оси вращения ротора 2 до полного выдвижения из магнитной системы ротора 2, ротор 2 с конической магнитной системой 4, когда статор 1 находится в положении 6, на фиг.2 приведен разрез электродвигателя, когда статор 1 находится в положении 5.

Устройство действует следующим образом. При запитывании обмоток статора 1 силы, действующие на статор 1 и ротор 2, направлены в противоположные стороны и при определенном направлении токов, питающих обмотки, статор 1 будет испытывать усилие стремящее повернуть его по направлению раскручивания по резьбе на штоке винтового механизма продольного перемещения 3 и займет крайнее положение 6, которое служит рабочим положением при запуске стартером двигателя автомобиля, при этом ротор 2 оказывается одетым на статор 1, обеспечивая максимальную эффективность работы электродвигателя. При включении обмоток статора 1 в режиме генерации статор 1 будет осуществлять под действием вращательной силы движение, соответствующее закручиванию по резьбе на штоке винтового механизма продольного перемещения 3, и займет крайнее положение 5, т.е. полностью окажется выдвинутым из магнитной системы 4 ротора 2, что обеспечивает наименьшее взаимодействие магнитной пары статор-ротор. Таким образом, достигается технический результат в виде более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Бесколлекторный электрический двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде магнитной системы с чередующимися магнитными полюсами, расположенными на его внутренней поверхности, а также статор, который посредством винтового механизма продольного перемещения имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора вплоть до полного выдвижения статора из магнитной системы ротора, отличающийся тем, что внутренняя поверхность ротора выполнена конической, а ножки статора также образуют коническую поверхность, при этом магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно внутренней конической поверхности ротора.