РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2003 года по МПК H02K1/28 H02K21/12 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при проектировании синхронных высокооборотных генераторов и электродвигателей.

Известен ротор электрической машины, выполненный в виде магнитного вала, на котором равномерно по его окружности расположены постоянные магниты и магнитные полюса, разделенные на две части клиньями, обеспечивающими стабильность конструкции [1] . Данное устройство позволяет обеспечить высокую надежность работы и стабильность магнитных характеристик, однако характеризуется сложностью конструкции магнитного вала и низкой технологичностью.

Наиболее близким к данному изобретению устройством является ротор электрической машины, содержащий магнитопровод, на котором равномерно размещены постоянные магниты с закрепленными на них полюсными наконечниками, выполненными из магнитного материала, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры. Наличие бандажа ведет к неэффективному использованию постоянных магнитов и магнитных материалов, т.к. бандаж увеличивает немагнитный зазор между ротором и статором и для достижения более высокой скорости вращения возникает необходимость увеличения массы магнитных элементов, что резко ухудшает массогабаритные показатели.

Техническим результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является улучшение массогабаритных показателей.

Технический результат достигается тем, что в роторе электрической машины, содержащем магнитопровод, на котором равномерно размещены постоянные магниты с закрепленными на них полюсными наконечниками, выполненными из магнитного материала, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры [2], в указанных зазорах размещены соответственно выполненные из немагнитного материала удерживающие элементы, одними концами жестко зафиксированные в магнитопроводе, а поверхностями других концов плотно прилегающие к поверхностям соответствующих пар скосов, выполненных на наружных ребрах полюсных наконечников, при этом указанные плотно прилегающие друг к другу поверхности выполнены сопряженными, а постоянные магниты намагничены в радиальном направлении. Удерживающие элементы и магнитопровод могут быть выполнены в виде пакетов пластин, а по длине каждого из удерживающих элементов симметрично его оси может быть сделана наружная прорезь, в которую вставлен расклинивающий элемент.

Введение удерживающих элементов, позволяющих перераспределить нагрузки, возникающие из-за действия центробежных сил при вращении ротора, и перенести их на магнитопровод, имеющий относительно большое сечение и массу, (использовать его в качестве силового элемента) позволяет повысить надежность ротора на высоких оборотах, расширить скоростной диапазон вращения ротора при одновременном улучшении массогабаритных показателей.

На фиг.1 представлена конструкция ротора электрической машины.

На фиг.2 изображена конструкция ротора с расклинивающими элементами.

Устройство (фиг. 1, 2) содержит магнитопровод 1, на котором равномерно размещены намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты 2 с закрепленными на них полюсными наконечниками 3, выполненными из магнитного материала. Между постоянными магнитами 2 с полюсными наконечниками 3 имеются немагнитные зазоры, в которых размещены соответственно выполненные из немагнитного материала удерживающие элементы 4. Одни из концов удерживающих элементов 4 жестко зафиксированы в магнитопроводе 1, например, с помощью соединения "ласточкин хвост". Поверхности других концов удерживающих элементов 4 плотно прилегают к соответствующим парам скосов, выполненным на наружных ребрах полюсных наконечников 3. Примыкающие друг к другу поверхности скосов и удерживающих элементов 4 выполнены сопряженными для лучшего сцепления. Удерживающие элементы 4 и магнитопровод 1 могут быть выполнены монолитными или в виде пакетов пластин, по форме повторяя форму зазоров. По длине каждого из удерживающих элементов 4 симметрично его оси сделана наружная прорезь (фиг.2), в которую вставлен расклинивающий элемент 5.

При вращении ротора удерживающие элементы 4 передают нагрузки, возникающие от действия центробежных сил, в магнитопровод 1, имеющий относительно большое сечение и массу, и необходимость в бандаже, охватывающем всю конструкцию, отпадает. Указанные скосы, выполненные на всех наружных ребрах полюсных наконечников 3, создают дополнительные поверхности для сцепления с удерживающими элементами 4, позволяющими при вращении сохранить целостность конструкции. Введение расклинивающих элементов 5 в сделанные в удерживающих элементах прорези со стороны их наружных поверхностей позволяет увеличить усилие, с каким поверхности удерживающих элементов и скосов прижимаются друг к другу. Расклинивающие элементы могут быть выполнены в виде круглых стержней, вставленных в прорези по всей их длине. Для повышения технологичности изготовления и достижения лучшей стыковки магнитопровод 1 и удерживающие элементы выполняются из листового материала (пакета пластин), при этом контур стыкуемых форм может быть выполнен одним штампом.

В данном устройстве наиболее полно использованы прочностные характеристики конструктивных и магнитных материалов ротора.

Устройство обладает высокой надежностью при больших оборотах ротора, может обеспечить стабильные характеристики в широком диапазоне скоростных режимов, имея при этом хорошие массогабаритные показатели.

Источники информации
1. SU 1406689, Н 02 К 1/28, 1987.

2. ЕР 0926801 А2, Н 02 К, 1997.

Использование в электромашиностроении, в электрических машинах с постоянными магнитами на роторе. Ротор электрической машины содержит магнитопровод с размещенными на нем постоянными магнитами с полюсными наконечниками. Между полюсными наконечниками имеются зазоры с установленными в них удерживающими элементами, одними концами жестко зафиксированными в магнитопроводе, а другими концами плотно прилегающими к поверхностям скосов, выполненных на наружных ребрах полюсных наконечников. Нагрузки, возникающие при вращении ротора, передаются на магнитопровод, что позволяет повысить надежность работы при повышенных скоростях оборотов ротора, т.е. увеличить его скоростной диапазон и улучшить массогабаритные показатели. В этом и заключается технический результат. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ротор электрической машины, содержащий магнитопровод, на котором равномерно размещены постоянные магниты с закрепленными на них полюсными наконечниками, выполненными из магнитного материала, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, отличающийся тем, что в указанных зазорах размещены соответственно выполненные из немагнитного материала удерживающие элементы, одними концами жестко зафиксированные в магнитопроводе, а поверхностями других концов плотно прилегающие к поверхностям соответствующих пар скосов, выполненных на наружных ребрах полюсных наконечников, при этом указанные плотно прилегающие друг к другу поверхности выполнены сопряженными, а постоянные магниты намагничены в радиальном направлении. 2. Ротор электрической машины по п. 1, отличающийся тем, что указанные удерживающие элементы выполнены в виде пакетов пластин. 3. Ротор электрической машины по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде пакета пластин. 4. Ротор электрической машины по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что по длине каждого из указанных удерживающих элементов симметрично его оси выполнена наружная прорезь, в которую вставлен расклинивающий элемент.