PL66488Y1 - Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwalymi - Google Patents

Description

2 PL 66 488 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi.

Znane są rozwiązania wirników maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi, w których magnesy trwałe są umieszczone na obwodzie pakietowanego, bądź litego wirnika. W rozwiązaniach tych magnesy trwałe są mocowane do powierzchni wirnika przy pomocy kleju. Mogą być także dodatkowo mocowane przy pomocy śrub i bandaży. Maszyna elektryczna z takim wirnikiem ma dużą szczelinę powietrzną i małą reaktancję. Rozwiązania takie nie nadają się do maszyn przewidzianych do pracy przy dużych prędkościach obrotowych, gdyż magnesy trwałe narażone są na odpadnięcie od wirnika pod wpływem sił odśrodkowych. Praca silnikowa takiej maszyny w bezprzekładniowych napędach elektrycznych o szeroko regulowanej prędkości obrotowej, z uwagi na dużą szczelinę powietrzną jest mało podatna na regulację prędkości obrotowej w strefie regulacji z osłabianiem strumienia głównego w maszynie.

Znane są także rozwiązania wirników z magnesami trwałymi, w których magnesy trwałe płaskie, zwykle o przekroju prostokątnym, są umieszczone promieniowo w osiach międzybiegunowych „q”. Wirnik takiej maszyny składa się z segmentów, a więc konstrukcja jego jest wrażliwa na działanie sił odśrodkowych i jest stosunkowo droga. Rozwiązanie to jest stosowane w maszynach specjalnych, np. serwosilni-kach małej mocy.

Znane są również rozwiązania wirników z magnesami trwałymi, w których magnesy trwałe, zwykle płaskie o przekroju prostokątnym, są umieszczone w pakiecie blach wirnika cięciwowo. W blachach, od strony zewnętrznej obwodu magnetycznego wirnika, wycięte są cięciwowo prostokątne żłobki, w których umieszczone są magnesy trwałe. W rozwiązaniu tym blachy wirnika nie mają żadnej osi symetrii. Między wałem i pakietem blach musi być pierścień niemagnetyczny, bądź wał musi być niemagnetyczny, aby strumień magnetyczny magnesów trwałych nie był bocznikowany. Z tych też powodów żłobki, w których są umieszczone magnesy trwałe, powinny stykać się z pierścieniem niemagnetycznym. Ze względów technologicznych, aby segmenty blach związać między sobą, zostawia się tam mały przesmyk, który szybo nasyca się i w sposób niewielki bocznikuje strumień magnesów trwałych. Ten przesmyk determinuje wytrzymałość mechaniczną wirnika na działanie sił odśrodkowych. Konstrukcje te nie nadają się do zastosowania w silnikach, w których siły odśrodkowe mogą spowodować przekroczenie wytrzymałości mechanicznej tego przesmyku.

Znane są z opisów zgłoszeń patentowych nr JP 2002-136 008 A i nr US 2002/0 047 432 A1 rozwiązania wirników maszyn elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi umieszczonymi w pakiecie wirnika o otworach prostokątnych, usytuowanych cięciwowo, obustronnie zamkniętych, leżących w płaszczyznach równoległych do osi wału. Rozwiązanie znane z opisu nr US 2002/0 047 432 A1 dotyczy obniżenia indukcji rozproszenia magnesów trwałych. Uzyskano to wycinając rowki w pakiecie blach wirnika pod końcówkami magnesów trwałych, co widać na rysunku fig. 7. Magnesy trwałe nie są dzielone. Wirniki tego typu charakteryzują się niewielką wytrzymałością mechaniczną na siły odśrodkowe. Rozwiązanie znane z opisu nr JP 2002-136 008 A dotyczy likwidacji koncentracji naprężeń mechanicznych generowanych przez magnesy trwałe w wirnikach na dużą prędkość obrotową. Magnesy trwałe pod biegunem są dzielone na dwie połówki, a naroża otworów są zaokrąglone. Mostek 55 między magnesami trwałymi ma stosunkowo szeroki wymiar obwodowy, co znacząco zwiększa strumień magnetyczny rozproszenia i zmniejsza strumień użyteczny.

Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi składający się z pakietu blach ferromagnetycznych, wałka i magnesów trwałych według wzoru użytkowego charakteryzuje się tym, że w pakiecie blach wirnika, równolegle do osi wału, wzdłuż każdego z biegunów, są wycięte dwa lub trzy otwory prostokątne o wymiarze promieniowym h i tworzące miedzy sobą kąt a < 180°, w których są umieszczone magnesy trwałe, przy czym otwory tworzące jeden biegun magnetyczny są rozdzielone niewyciętym przesmykiem blachy o szerokości b równej od 0,1 h do 1 h. Zakończenie otworu prostokątnego od strony osi „q” może być proste, w którym krawędź boczna z krawędzią podłużną tworzy kąt β, może być także ostre trójkątne lub łukowe półokrągłe albo łukowe ostre o promieniu łuku R3.

Przedmiot wzoru jest zilustrowany na rysunkach, na których: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny wirnika, fig. 2 przestawia jednobiegunowy fragment wirnika z wyciętymi otworami równoległymi do osi wału, fig. 3 przedstawia także jednobiegunowy fragment wirnika z wyciętymi otworami tworzącymi między sobą kąt a < 180°, fig. 4 przedstawia ostre zakończenie otworu od strony osi „q”, fig. 5 przedstawia trójkątne zakończenie otworu od strony osi „q”, fig. 6 przedstawia półokrągłe zakończenie otworu od strony osi „q” i fig. 7 przedstawia łukowe ostre o promieniu łuku R3 zakończenie otworu od strony osi „q”.

Claims (5)

1. 3 PL 66 488 Υ1 Wirnik na rysunku fig. 1 ma magnesy trwałe 5 umieszczone w otworach 2 pakietu blach wirnika 1, przy czym pod każdym biegunem są dwa otwory 2. Rysunki fig. 2 i fig. 3 przedstawiają jednobieguno-we fragmenty wykroju blachy pakietu wirnika 1 z dwoma otworami prostokątnymi usytuowanymi równolegle do osi wału 4 wirnika 1, które są rozdzielone przesmykiem 2.6. Otwory pod magnesy trwałe 2 są usytuowane symetrycznie względem osi „d” i względem osi „q”, przy czym oś „d” jest osią bieguna magnetycznego, a oś „q” jest osią międzybiegunową. Na rysunku fig. 2 boki podłużne otworów 2 leżą w jednej płaszczyźnie równoległej do osi wału (kąt a =180°), a na rysunku fig. 3 boki otworów 2 leżą w płaszczyznach tworzących między sobą kąt a, przy czym a <180°. W otworach 2 przylegających do osi „d” umieszcza się magnesy trwałe 5 tak, aby tworzyły jeden biegun magnetyczny. Przesmyk 2.6 między otworami 2, leżący w osi „d”, jak to pokazano na rysunkach fig. 2 + 3, zwiększa wytrzymałość mechaniczną blach na działanie sił odśrodkowych. Przesmyk 2.6 powinien mieścić się w przedziale od 0,1 h do 1 h, to znaczy powinien być możliwie mały, aby nie powiększał strumienia rozproszenia magnesów trwałych 5, przy czym h oznacza wymiar promieniowy otworu 2 prostokątnego. Boki promieniowe, od strony osi „q”, otworów 2 mogą być proste 2.1, przy czym kąt między krawędzią boczną a krawędzią podłużną jest równy β, jak to pokazano na rysunku fig. 4, przy czym najkorzystniej jest jeśli 30° < β < 90°. Zakończenie otworów 2 od strony osi „q” może być także trójkątne 2.2, jak na rysunku fig. 5 lub łukowe półokrągłe 2.3, jak na rysunku fig. 6, względnie łukowe ostre 2.4 o promieniu łuku R3, jak pokazano na rysunku fig. 7. W blachach są wycięte otwory 6, najkorzystniej okrągłe, do mocowania pakietu wirnika 1 śrubami lub nitami. Otwory 6 są usytuowane w osiach „d” lub osiach „q”, mogą być także usytuowane jednocześnie w osiach „d” i „q”. Pakiet może być także spawany, przy czym spawy 7 są umieszczone na obwodzie wirnika 1, najkorzystniej w osiach „q”. Centrycznie w osi wału 4 w blachach jest wycięty otwór pod wałek silnika. Wykrój blachy wirnika 1 z wyciętymi otworami 2 i 6 zachowuje symetrię dwuosiową to jest względem osi biegunów magnetycznych „d” i względem osi międzybiegunowej „q”. Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi składa się zatem z pakietu blach 1 ferromagnetycznych o jednym z kształtów przedstawionych na rysunkach fig. 1 do fig. 7, wałka 4 i magnesów trwałych 5. Fragment pakietu blach wirnika 1 nad magnesami trwałymi 5 tworzy nabiegunnik 3. Strumień magnetyczny rozproszenia w wirniku zamyka się przez przewężenia 2.5 oraz przesmyk 2.6. Rozproszenie to w małym stopniu zmienia efektywny strumień wzbudzenia w maszynie, gdyż przewężenia 2.5 i przesmyk 2.6 mają małe przekroje, duże reluktancje i szybko ulegają nasyceniu magnetycznemu, co zapobiega zbyt dużemu rozproszeniu strumienia wzbudzenia od magnesów. Silnik z wirnikiem wykonanym według niniejszego wzoru użytkowego może pracować w napędach o szeroko, dwustrefowo regulowanej prędkości obrotowej, gdzie w pierwszej strefie regulacji prędkości utrzymywany jest stały strumień główny w maszynie, a w drugiej strefie regulacji prędkości wymagane jest zastosowanie techniki osłabiania strumienia głównego w celu utrzymania stałej wartości napięcia na zaciskach silnika. Zastrzeżenia ochronne 1. Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi, składający się z pakietu blach ferromagnetycznych, wałka i magnesów trwałych, znamienny tym, że w pakiecie blach wirnika (1) równolegle do osi wału (4), wzdłuż każdego z biegunów, są wycięte dwa lub trzy otwory prostokątne (2) o wymiarze promieniowym h i tworzące miedzy sobą kąt a < 180°, w których są umieszczone magnesy trwałe (5), przy czym otwory (2) tworzące jeden biegun magnetyczny są rozdzielone niewy-ciętym przesmykiem blachy (2.6) o szerokości b równej od 0,1 h do 1 h, a pakiet blach wirnika (1) zachowuje symetrię względem osi biegunów „d” i osi międzybiegunowej „q”.
2. 2. Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi według zastrz. 1, znamienny tym, że zakończenie otworów (2) od strony osi „q” jest proste (2.1).
3. 3. Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi według zastrz. 1, znamienny tym, że zakończenie otworów (2) od strony osi „q” jest ostre trójkątne (2.2).
4. 4. Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi według zastrz. 1, znamienny tym, że zakończenie otworów (2) od strony osi „q” jest łukowe półokrągłe (2.3).
5. 5. Wirnik maszyny elektrycznej wzbudzanej magnesami trwałymi według zastrz. 1, znamienny tym, że zakończenie otworów (2) od strony osi „q” jest łukowe ostre o promieniu łuku R3 (2.4).