МАГНИТНАЯ СИСТЕМА СТАТОРА

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитным системам статоров электрических машин постоянного тока и магнитных приводов.

Известен "Статор магнитоэлектрической машины постоянного тока" (Россия, патент №2138110 C1, H02K 1/17, 23/04, опубл. 20.09.1999), содержащий магнитопровод в виде пустотелого цилиндра с треугольными выемками на внутренней поверхности и размещенные в этих выемках радиально намагниченные полюсные постоянные магниты, которые в поперечном сечении имеют форму криволинейных пятиугольников, обращенных в рабочий зазор криволинейной стороной. При такой форме магнитов в заданных габаритах статора обеспечивается максимальная активная длина (в направлении намагниченности) полюсного постоянного магнита, что позволяет создать максимально возможный магнитный поток статора.

Недостатком данного устройства является то, что значение магнитного потока статора ограничено величиной намагничивающей силы его полюсных постоянных магнитов. Для усиления потока необходимо увеличить габариты полюсных магнитов в направлении намагниченности, что приведет к увеличению габаритов статора. Указанное устройство выбрано в качестве прототипа.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании магнитной системы статора с максимально возможной величиной магнитного потока.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, состоит в повышении магнитного потока магнитной системы статора в заданных габаритах.

Это достигается тем, что в магнитной системе статора, содержащей радиально намагниченные полюсные постоянные магниты, в поперечном сечении имеющие форму криволинейных пятиугольников, обращенных в рабочий зазор криволинейной стороной, новым является то, что между полюсными магнитами установлены тангенциально намагниченные межполюсные постоянные магниты, примыкающие к полюсным через постоянные магниты, дополняющие полюсные магниты до кольцевых сегментов и намагниченные в направлении, обеспечивающем сопряжение магнитных потоков полюсных и межполюсных магнитов.

Введение между полюсными магнитами тангенциально намагниченных межполюсных постоянных магнитов, примыкающих к полюсным через дополнительные постоянные магниты, выполненные в соответствии с отличительными признаками, позволяет при одинаковых с прототипом размерах полюсных магнитов и габаритах статора усилить поток статора за счет векторного сложения намагничивающих сил полюсных, тангенциально намагниченных межполюсных и магнитов, дополняющих полюсные до кольцевых сегментов. Векторное сложение осуществляется за счет выполнения намагниченности дополнительных магнитов в направлении, обеспечивающем сопряжение потоков полюсных и тангенциально намагниченных межполюсных магнитов. Таким образом, полюсные, межполюсные и дополнительные постоянные магниты «организуют» прохождение рабочего потока статора в направлении своей намагниченности. Из этого следует, что заявляемая магнитная система статора при одинаковых габаритах более эффективна по сравнению с прототипом, а значит, при заданном потоке статора ее можно выполнить в меньших габаритах.

На фигуре изображена заявляемая магнитная система статора с цилиндрической внешней поверхностью (двухполюсная).

Магнитная система содержит радиально намагниченные полюсные постоянные магниты 1, в поперечном сечении имеющие форму криволинейных пятиугольников, обращенных в рабочий зазор криволинейной стороной. Между полюсными магнитами 1 установлены тангенциально намагниченные межполюсные постоянные магниты 2, которые по технологическим соображениям могут быть выполнены целыми или составными. Магниты 2 примыкают к полюсным через постоянные магниты 3, дополняющие полюсные магниты 1 до кольцевых сегментов, так что магнитная система имеет цилиндрическую внешнюю поверхность. Постоянные магниты 3 намагничены в направлении, обеспечивающем сопряжение (плавный переход) магнитных потоков полюсных 1 и межполюсных 2 магнитов. На приведенной фигуре пунктиром изображены средние линии магнитного потока в левой и правой частях статора.

Магнитная система статора работает следующим образом. Намагничивающие силы полюсных магнитов 1 за счет векторного сложения с намагничивающими силами тангенциально намагниченных межполюсных магнитов 2 и дополнительных магнитов 3 создают поток, протекающий в статоре от южного полюса к северному, величина которого максимальна в заданных габаритах.

Проведенные исследования на трехмерной конечно-элементной модели показали, что при одинаковых с прототипом размерах и количестве полюсных магнитов магнитный поток статора увеличивается в ≈1,5 раза по сравнению с прототипом.