РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2001 года по МПК H02K1/32 H02K1/27 H02K9/19 H02K21/14 

Изобретение относится к области электромашиностроения, к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторах, в частности - к жидкозаполненным электрическим машинам, погружным электродвигателям.

Известны роторы синхронных машин с постоянными магнитами различных конструктивных исполнений (А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 687 - 691).

Известны различные системы жидкостного охлаждения электрических машин (Г. Г. Счастливый и др. Электрические машины с жидкостным охлаждением. - Киев: Наукова Думка, 1989, с. 16-30).

Известны также роторы с полюсными наконечниками, с магнитами призматической формы, примыкающими в центральной части к магнитомягкой втулке, а пространство между магнитами заливается немагнитным легким сплавом (Специальные электрические машины. Под ред. А.И. Бертинова. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 252-253). Эта конструкция принята за прототип. Основные недостатки прототипа; низкая эффективность охлаждения ротора, его малая механическая прочность.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения ротора и всей электрической машины в целом, повышение механической прочности ротора.

Указанная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, в валу под немагнитными промежутками имеются пазы, в которых закрепляется электропроводящий материал, а под этим материалом и (или) магнитами имеются каналы в валу для хладагента (жидкости или газа); кроме того, каналы под немагнитными промежутками и (или) магнитами соединены с центральным отверстием в валу радиальными и (или) радиально-наклонными каналами; кроме того, с наружной стороны магниты, материал немагнитных промежутков и короткозамыкающие кольца закреплены с помощью немагнитного бандажа, выполненного, например, из титана, немагнитной стали, стеклянных или углеродных нитей, стеклобандажной ленты или ткани.

На фиг. 1 дано поперечное сечение ротора предлагаемой конструкции, на фиг. 2 - продольное сечение ротора по А-А фиг. 1, на фиг. 3 - продольное сечение ротора по Б-Б фиг. 1, а также изображены статор, подшипниковые щиты и показана система охлаждения всей электрической машины.

На валу 1, выполненном из магнитомягкой стали, размещены постоянные магниты 2 цилиндрической формы, образующие полюса различной полярности (S-N и N-S). Промежутки между магнитами заполнены немагнитным электропроводящим материалом 3 (например, медь, алюминий). Этот материал по обоим торцам соединяется (при помощи пайки или сварки) немагнитными электропроводящими короткозамыкающими кольцами 4. Материал 3 механически закрепляется на валу 1 в пазах 5, а каналы 6 и 7 предназначены для прохождения хладагента (жидкости или газа). Снаружи ротора в качестве механического крепления его деталей устанавливается бандаж 8, выполненный из немагнитного материала (титан, немагнитная сталь, стеклянные или углеродные нити, стеклобандажная лента или ткань).

Система охлаждения электрической машины с предложенным ротором работает следующим образом. При вращении ротора за счет напора, создаваемого радиальными 9 и радиально-наклонными 10 каналами, хладагент из центрального отверстия 11 подается в каналы 6 и 7. На выходе из каналов 6 и 7 могут быть установлены лопатки 12, повышающие напор, создаваемый ротором. Торцовые кольца 13 и 14 обеспечивают требуемое направление движения хладагента в роторе. Далее хладагент охлаждает лобовые части 15 статора 16 с одной стороны и поступает в зазор 17 между статором и ротором и каналы 18 между сердечником статора и корпусом 19. После выхода из зазора 17 и каналов 18 хладагент охлаждает лобовые части 20 статора с другой стороны и через отверстия 21 в подшипниковом щите 22 поступает в теплообменник 23, из которого охлажденный вновь поступает в центральное отверстие ротора 11. На подшипниковых щитах 22 и 24 расположены подшипники 25 и 26 (радиальные и упорные).

Предложенная конструкция ротора обеспечивает проход охлаждающего агента вблизи активных частей ротора (магниты 2, материал 3) и их интенсивное охлаждение, а также создает необходимые напоры для прохождения хладагента по всей электрической машине, включая теплообменник.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и касается выполнения электрических машин с постоянными магнитами, в частности к жидкозаполненным электрическим машинам, погружным электродвигателям. Технический результат - повышение эффективности охлаждения ротора и всей электрической машины в целом, повышение механической прочности ротора. Это достигается за счет особой системы каналов для прохождения хладагента и крепления элементов ротора специальным бандажом. Сущность изобретения: ротор содержит постоянные магниты, между которыми имеются немагнитные промежутки, заполненные электропроводящим материалом, замкнутым на обоих торцах с помощью немагнитных электропроводящих короткозамыкающих колец. При этом под немагнитным электропроводящим материалом и/или постоянными магнитами в валу имеются каналы для хладагента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротор электрической машины, содержащий вал из магнитомягкой стали, на котором размещены постоянные магниты, образующие полюса различной полярности, между которыми имеются немагнитные промежутки, заполненные немагнитным электропроводящим материалом, замкнутым на обоих торцах с помощью немагнитных электропроводящих короткозамыкающих колец, отличающийся тем, что под немагнитным электропроводящим материалом и/или постоянными магнитами в валу имеются каналы для хладагента. 2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что немагнитный электропроводящий материал закреплен в пазах, имеющихся в валу под немагнитными промежутками. 3. Ротор по п.1, отличающийся тем, что каналы под немагнитными промежутками и/или постоянными магнитами соединены с центральным отверстием вала радиальными и/или радиально-наклонными каналами. 4. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что с наружной стороны постоянные магниты, немагнитный электропроводящий материал немагнитных промежутков и короткозамыкающие кольца закреплены с помощью немагнитного бандажа, выполненного, например, из титана, немагнитной стали, стеклянных или углеродных нитей, стеклобандажной ленты или ткани.