РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1998 года по МПК H02K21/12 H02K21/14 

Изобретение относится к конструкциям электрических машин, в частности бесконтактных электрических машин с ротором в виде постоянного магнита.

Известны различные конструкции роторов электрических машин с постоянными магнитами. Чаще всего это составные роторы, например конструкции [1-4].

Все перечисленные конструкции содержат конструктивные элементы, удерживающие магниты на несущем валу. При этом роторы после изготовления требуют дополнительной балансировки.

Известно изобретение [5], в котором с целью упрощения конструкции магнит выполнен монолитным в виде полого цилиндра и расположен на валу. В этом роторе магнит также не является несущим и ротор после изготовления также требует балансировки.

Наиболее близким по конструкции является [6]. В данной конструкции двухполюсный магнит помещен в цилиндрическую оболочку и к ней приварены торцевые пластины, на которые закреплены полуоси.

Несмотря на простоту конструкции, она не лишена тех же недостатков. Требуются дополнительные конструктивные элементы (цилиндрическая оболочка) для удержания магнита, а после изготовления необходима дополнительная балансировка ротора.

Указанных недостатков лишена предлагаемая конструкция. Технический результат заключается в простой конструкции, позволяющей изготовить ротор с максимальным использованием магнита, что позволяет уменьшить его габариты без потери магнитной силы, а также ротор не требует балансировки. Перечисленные возможности ведут к повышению критической скорости вращения ротора и получению максимальной мощности электрической машины при сокращении габаритов.

Ротор электрической машины, по прототипу, выполнен в виде вала с постоянным магнитом и содержит по меньшей мере одно посадочное место подшипника.

По изобретению магнитноактивная часть ротора выполнена из постоянного магнита в виде вала. Постоянный магнит в этой конструкции является несущей частью вала и ему не требуются дополнительные удерживающие конструктивные элементы. По меньшей мере одна торцевая часть вала снабжена центровочным элементом для соосного изготовления посадочного места подшипника и центра масс ротора, расположенного по оси вала.

В одном частном случае торцевая часть вала имеет наружную проточку, являющуюся центровочным элементом, на которой непосредственно или через промежуточный элемент выполнено посадочное место подшипника.

В другом частном случае торцевая часть вала имеет выточку, являющуюся центровочным элементом, на которой непосредственно или через промежуточный элемент выполнено посадочное место подшипника.

Еще в одном частном случае торцевая часть вала имеет проточку, на которой закреплен промежуточный элемент с центровочным элементом в виде отверстия, в которое жестко установлена полуось, содержащая посадочное место подшипника.

Кроме того, промежуточные элементы выполнены из материалов, близких по плотности к материалу постоянного магнита.

В данной конструкции постоянный магнит не только создает магнитный поток, но и одновременно является несущим элементом всей конструкции ротора. Все остальные необходимые элементы ротора крепятся к постоянному магниту. Такая конструкция стала возможна в последнее время при появлении мощных и одновременно прочных магнитов.

Однако данная простая конструкция обладает еще одним свойством - ротор в процессе изготовления сразу получается сбалансированным благодаря наличию хотя бы одного центровочного элемента для соосного изготовления посадочного места подшипника и центра масс ротора, расположенного по оси вала.

Если на валу устанавливаются промежуточные элементы, то необходимо, чтобы плотность материала, из которого они изготовлены, была близка к плотности магнита. Это способствует получению ротора, не требующего дополнительной балансировки. Ротор может выполняться с посадочными местами подшипников как с одной стороны постоянного магнита, так и с обеих.

Центровочные элементы в виде отверстий могут быть выполнены как на магните, так и в дополнительных элементах, закрепляемых по торцам магнита.

Такая конструкция позволяет выполнить ротор без последующей дополнительной балансировки, что увеличивает надежность его работы и позволяет добиться, в частности, высокой скорости вращения ротора. Точная балансировка, достигаемая в процессе изготовления, позволяет избежать дополнительных динамических нагрузок на ротор и позволяет делать его более скоростным, с другой стороны, выполнение простой конструкции с несущим магнитом и отсутствие крепежных элементов позволило изготавливать ротор без дополнительной балансировки.

Следовательно, все элементы конструкции в совокупности обеспечивают достижение вышеуказанного технического результата. Данная конструкция обладает новизной и отвечает критерию изобретательский уровень, так как элементы конструкции проявляют неожиданные и неочевидные свойства, не сводящиеся к сумме свойств отдельных элементов.

На фиг. 1 приведен разрез ротора с наружной проточкой; на фиг. 2 - разрез ротора с внутренней выточкой; на фиг. 3 - ротор с наружной проточкой и полуосью; на фиг. 4 представлен чертеж комбинированного ротора.

Ротор (фиг. 1) содержит постоянный магнит 1 с центровочным элементом 2, посадочное место 3 для подшипника 4. В варианте а) подшипник установлен на промежуточный элемент 5 в виде втулки.

Ротор (фиг. 2) с посадочным местом 3 для внешней обоймы подшипника 4 также содержит постоянный магнит 1 с центровочным элементом 2. Вариант на рисунке в) имеет промежуточный элемент 5.

В конструкции ротора на фиг. 3 содержится постоянный магнит 1, имеется промежуточный элемент 5 с центровочным элементом 2 в виде отверстия, в которое установлена полуось 6. На полуось 6 устанавливается подшипник 4.

Ротор (фиг. 4) содержит постоянный магнит 1 с центровочными элементами 2, посадочные места 3 подшипников 4. С одной стороны магнита установлен промежуточный элемент 5 с отверстием, в которое установлена полуось 6. С другой стороны непосредственно на внешнюю выточку на магните 1 установлен подшипник 4.

Все варианты выполнения ротора в работе электрической машины проявляют одинаковые свойства. Постоянный магнит 1, выполненный из прочного магнита, является несущей частью вала. Благодаря центровочным элементам 2 в процессе изготовления ротор получается сбалансированным и, значит, в работе не появляются нагрузки, могущие привести к его разрушению, особенно на высоких скоростях.

Предлагаемый ротор электрической машины прост по конструкции, технологичен и надежен в эксплуатации. Данное изобретение особенно эффективно для изготовления ротора высокоскоростной электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к конструкциям электрических машин, в частности бесконтактных электрических машин с ротором в виде постоянного магнита. Сущность изобретения состоит в следующем. Ротор электрической машины выполнен в виде вала с постоянным магнитом и содержит по меньшей мере одно посадочное место подшипника. Согласно данному изобретению магнитоактивная часть ротора выполнена из постоянного магнита в виде вала. По меньшей мере одна торцевая часть вала снабжена центровочным элементом для соосного изготовления посадочного места подшипника и центра масс ротора, расположенного по оси вала. Предлагаемый ротор электрической машины прост по конструкции, технологичен и надежен в эксплуатации. Данное изобретение особенно эффективно для изготовления роторов высокоскоростных электрических машин. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротор электрической машины, выполненный в виде вала с постоянным магнитом и содержащий по меньшей мере одно посадочное место подшипника, отличающийся тем, что магнитоактивная часть ротора выполнена из постоянного магнита в виде вала, по меньшей мере одна торцевая часть вала снабжена центровочным элементом для соосного изготовления посадочного места подшипника и центра масс ротора, расположенного по оси вала. 2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что торцевая часть вала имеет наружную проточку, являющуюся центровочным элементом, на которой непосредственно или через промежуточный элемент выполнено посадочное место подшипника. 3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что торцевая часть вала имеет выточку, являющуюся центровочным элементом, на которой непосредственно или через промежуточный элемент выполнено посадочное место подшипника. 4. Ротор по п.1, отличающийся тем, что торцевая часть вала имеет проточку, на которой закреплен промежуточный элемент с центровочным элементом в виде отверстия, в которое жестко установлена полуось, содержащая посадочное место подшипника. 5. Ротор по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что промежуточные элементы выполнены из материалов, близких по плотности к материалу постоянного магнита.