статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами

Формула изобретения

Статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, содержащий немагнитный корпус, полюсные сердечники, прикрепленные к немагнитному корпусу статора, постоянные магниты, внешнее магнитомягкое ярмо, замыкающее разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов, отличающийся тем, что в ярме статора в радиальном направлении выполнены круглые отверстия, постоянные магниты выполнены в виде полых круглых цилиндров и установлены в упомянутых отверстиях ярма, полюсные сердечники также выполнены круглыми цилиндрическими с круговыми полюсными наконечниками и установлены в полостях магнитов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с постоянными магнитами, и может быть использовано в электрических двигателях и генераторах постоянного тока.

Известен электродвигатель с постоянными магнитами [1] содержащий два концентрических статора, между которыми помещен ротор. Внешний статор содержит дугообразные радиально расположенные постоянные магниты и полюсные пластины в форме перевернутой буквы "Т", которые присоединены к магнитам и предназначены для удержания магнитов в форме полюсного кольца.

Недостатками такой конструкции являются сложность конструкции и малая величина магнитного потока из-за малой площади магнитов, примыкающих к полюсной пластине.

Известен индуктор для микродвигателей [2] расположенный на корпусе электродвигателя, в определенных областях своей центральной части он выполнен из материала с высокой плотностью магнитной энергии в направлении намагничивания, а в остальной области он выполнен из материала с низкой плотностью магнитной энергии.

Недостатком такой конструкции является малая величина рабочего магнитного потока из-за малой площади постоянного магнита, создающего этот магнитный поток.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами [3] содержащий немагнитный корпус, полюсные сердечники, выполненные в виде усеченных четырехугольных пирамид, верхним основанием прикрепленных к немагнитному корпусу статора, на боковых гранях каждого полюсного сердечника размещено по четыре плоских постоянных магнита таким образом, что они примыкают к полюсному сердечнику одноименной полярностью, внешние магнитомягкие ярма выполнены в виде скоб, замыкающих разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов.

Недостатками такой конструкции являются ее сложность из-за наличия большого количества элементов магнитной системы, недостаточно большое значение рабочего магнитного потока из-за ограниченной площади магнитов, прилегающих к полюсному сердечнику.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение мощности путем увеличения магнитного потока.

Поставленная цель достигается тем, что в известном статоре электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, содержащим немагнитный корпус, полюсные сердечники, прикрепленные к немагнитному корпусу статора, постоянные магниты, прилегающие поверхностями одноименной полярности к полюсному сердечнику, внешние магнитомягкие ярма, замыкающие разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов, в ярме в радиальном направлении выполнены круглые отверстия, в которые установлены постоянные магниты в виде полых круглых цилиндров, во внутренних полостях магнитов установлены круглые цилиндрические полюсные сердечники с круговыми полюсными наконечниками.

На фиг. 1 изображен статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, поперечный разрез; на фиг. 2 продольный разрез статора по сечению А-А на фиг. 1.

Статор электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами содержит немагнитный корпус 1, магнитомягкое ярмо 2, постоянные магниты 3, полюсные сердечники 4 с полюсными наконечниками 5.

Магнитное ярмо 2 выполнено в виде замкнутого цилиндрического или многогранного, например восьмигранного, симметричного контура. В ярме 2 статора в радиальном направлении выполнены круглые отверстия так, что продольные оси отверстий перпендикулярны оси статора и находятся на равном расстоянии друг от друга по внутренней поверхности ярма 2. Количество отверстий в ярме 2 равно числу полюсов статора. В отверстия ярма 2 установлены по скользящей или легкопрессовой посадке постоянные магниты 3 в виде полых круглых цилиндров. Каждый магнит 3 имеет разнополюсную постоянную намагниченность внутренней и внешней поверхностей. Магнитомягкое ярмо 2 выполнено в виде единого контура, замыкающего наружные поверхности близлежащих постоянных магнитов 3, имеющих противоположные полярности, образуя замкнутую магнитную цепь статора. Во внутренние полости постоянных магнитов 3 установлены круглые цилиндрические полюсные сердечники 4 с круговыми полюсными наконечниками 5 из магнитомягкого материала. Одной торцевой стороной полюсные сердечники 4 прикреплены с помощью винтов 6 к немагнитному корпусу 1 и имеют полярности, соответствующие полярности внутренней поверхности магнитов 3, охватывающих их. На другой торцевой стороне, обращенной в сторону воздушного зазора, полюсных сердечников 4 находятся полюсные наконечники 5, направляющие рабочий магнитный поток в воздушный зазор и обеспечивающие чередование полярности полюсов по внутренней поверхности статора. Полюсные сердечники 4 могут быть изготовлены совместно с полюсными наконечниками 5 или отдельно от них, с последующим креплением их друг к другу. Полюсные сердечники 4 и полюсные наконечники 5 выполнены с круглым поперечным сечением, но полюсные наконечники выполняют с диаметром, большим, чем у полюсных сердечников 4, но меньшим, чем наружный диаметр постоянных магнитов 3. Это необходимо, чтобы осуществить сборку статора и жестко закрепить постоянные магниты 3.

Сборку статора осуществляют в следующей последовательности: полюсные сердечники 4 с полюсными наконечниками 5 устанавливают внутрь магнитов 3, затем собранные полюсы вставляют в отверстия ярма 2 со стороны внешней поверхности ярма 2 так, чтобы внешние торцевые поверхности полюсов были немного ниже наружной поверхности ярма 2, после этого на магнитную систему одевают немагнитный корпус 1 и посредством винтов 6 перемещают полюсные сердечники 4 с полюсными наконечниками 5 в радиальном направлении от оси статора к периферии, при этом за счет того, что полюсные наконечники 5 имеют больший диаметр, чем полюсные сердечники, они плотно прижимают постоянные магниты торцевыми поверхностями к немагнитному корпусу 1, обеспечивая жесткость всей конструкции статора.

В заявляемом статоре электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами упрощение конструкции достигается за счет того, что в ярме 2 выполнены круглые отверстия, в каждое отверстие устанавливают по одному постоянному магниту 3 в виде полого круглого цилиндра, во внутренней полости которого размещен круглый цилиндрический полюсный сердечник 4 с полюсным наконечником 5.

Вследствие того, что цилиндрический постоянный магнит 3 охватывает полюсной сердечник 4 по всему периметру и высоте, увеличивается общая площадь магнита, прилегающего к одному полюсному сердечнику 4, и полностью устраняются потоки рассеяния с боковой поверхности полюсного сердечника 4 все это увеличивает рабочий магнитный поток статора и повышает мощность электрической машины.

Кроме того, выполнение полюсного сердечника 4 и полюсного наконечника 5 с круговым сечением упрощает процесс их изготовления и обеспечивает получение скоса пазов на статоре, что снижает расход обмоточной меди на якоре, так как в этом случае якорь выполняют без скоса пазов.