ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК H02K21/14 H02K1/28 

Описание патента на изобретение RU2212752C2

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

Известна электрическая машина, содержащая статор и ротор, 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 электрическая машина, содержащая статор и ротор, между которыми имеется зазор, при этом ротор содержит магнитопровод с размещенными на нем намагниченными в радиальном направлении постоянными магнитами с полюсными наконечниками, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, а на наружной поверхности полюсных наконечников выполнены концентричные оси ротора кольцевые канавки, образующие равномерно чередующиеся выступы и пазы, при этом в кольцевых канавках размещен бандаж из немагнитного материала, охватывающий все полюсные наконечники.

При работе данной электрической машины центробежное усилие от постоянных магнитов воспринимается бандажом, что при увеличении скорости вращения ротора может привести к снижению его надежности и, как следствие, снижению надежности всего устройства. Обеспечение надежной работы при повышенных скоростях вращения ротора может быть достигнуто за счет увеличения поперечного сечения бандажа, ограниченного размерами кольцевых канавок.

Техническим результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является улучшение массогабаритных показателей за счет расширения предела скоростных характеристик путем увеличения надежности работы устройства на высоких скоростях вращения.

Технический результат достигается тем, что в электрической машине, содержащей статор и ротор, между которыми имеется зазор δ, при этом ротор содержит магнитопровод с размещенными на нем намагниченными в радиальном направлении постоянными магнитами с полюсными наконечниками, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, а на наружной поверхности полюсных наконечников выполнены концентричные оси ротора кольцевые канавки, образующие равномерно чередующиеся выступы и пазы, при этом в кольцевых канавках размещен бандаж из немагнитного материала, охватывающий все полюсные наконечники [2], в зазорах между постоянными магнитами с полюсными наконечниками размещены выполненные из немагнитного материала удерживающие элементы, с одной стороны жестко зафиксированные в магнитопроводе, а с другой стороны жестко соединенные с бандажом. Бандаж может быть выполнен из композиционного материала в виде колец, составляющих с удерживающими элементами единое целое. Ширину каждого из пазов предпочтительно выбирать не более двойной величины указанного зазора δ, отношение ширины выступов к ширине пазов - от 0,2 до 20, а высоту оснований полюсных наконечников - не менее половины ширины выступов.

Введение удерживающих элементов позволяет передать нагрузки, возникающие из-за действия центробежных сил при вращении ротора, от постоянных магнитов и полюсных наконечников на магнитопровод. Введение методики выбора оптимальных размеров кольцевых канавок, в которых размещен бандаж, обеспечивает при минимальных габаритах сохранить целостность конструкции полюсных наконечников при повышенных скоростях вращения.

На фиг.1 представлена конструкция электрической машины.

На фиг.2 изображена конструкция ротора в разрезе.

Устройство состоит из статора и ротора, между которыми имеется немагнитный зазор, например, воздушный δ (фиг.1). Ротор содержит магнитопровод 1, установленный, например, на валу, с равномерно размещенными на нем намагниченными в радиальном направлении постоянными магнитами 2, соединенными с полюсными наконечниками 3, выполненными из магнитного материала. Между постоянными магнитами 2 с размещенными на них полюсными наконечниками 3 имеются немагнитные зазоры. На наружной поверхности полюсных наконечников 3 выполнены концентричные оси ротора кольцевые канавки, образующие равномерно чередующиеся выступы и пазы по всей длине полюсных наконечников 3. В кольцевых канавках размещен бандаж из немагнитного материала, охватывающий все полюсные наконечники 3. Бандаж выполнен в виде колец 4, изготовленных из высокопрочного немагнитного материала, например композиционного. Для придания конструкции ротора дополнительной прочности и надежности на высоких скоростях вращения в зазорах между постоянными магнитами 2 с полюсными наконечниками 3 размещены удерживающие элементы 5, с одной стороны жестко зафиксированные в магнитопроводе 2, например, с помощью соединения типа "ласточкин хвост", а с другой стороны жестко соединенные с бандажом (фиг.2). Для фиксации конструкции ротора на его обеих торцевых поверхностях установлены фиксирующие фланцы 6. Удерживающие элементы 5 могут быть выполнены как отдельные детали либо могут быть частью колец 4, составляя с ними единое целое, т. е. могут быть выполненными с ними заодно. При выполнении удерживающих элементов 5 заодно с кольцами 4 композиционный материал может быть армирован высокопрочными нитями преимущественно в тангенциальном направлении в кольцевой зоне и преимущественно в радиальном направлении в зоне удерживающих элементов. Выбор ширины пазов (Шп), ширины выступов (Шв) и высоты основания полюсных наконечников (Носн), равной разнице между высотой полюсного наконечника и глубиной паза (фиг.1), осуществляется из следующих соотношений:
- величина высоты основания (Носн) полюсных наконечников составляет не менее половины ширины выступов;
- ширина каждого из пазов (Шп) составляет не более двойной величины зазора между статором и ротором δ;
- отношение ширины выступов (Шв) к ширине пазов (Шп) составляет от 0,2 до 20.

При работе устройства перегрузки, возникающие от действия центробежных сил, не могут вызвать разрушения бандажа, следовательно, ротора, т.к. они передаются удерживающими элементами с постоянных магнитов и полюсных наконечников на магнитопровод, имеющий значительное сечение. Данная конструкция ротора позволяет обеспечить высокую надежность работы на высоких скоростях вращения, расширить скоростной диапазон и тем самым улучшить массогабаритные показатели.

Источники информации
1. SU 1406689 А1, Н 02 К 17/28, 1987.

2. SU 1677806 A1, H 02 К 21/14, 1989.

Похожие патенты RU2212752C2

название год авторы номер документа
РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2001
  • Левин А.В.
  • Лившиц Э.Я.
  • Хабаров В.А.
RU2211517C1
РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2001
  • Левин А.В.
  • Лившиц Э.Я.
  • Хабаров В.А.
RU2211516C1
РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2001
  • Левин А.В.
  • Лифшиц Э.Я.
  • Хабаров В.А.
  • Кудряшов В.В.
RU2212748C2
РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2002
  • Левин А.В.
  • Лившиц Э.Я.
  • Хабаров В.А.
  • Кудряшов В.В.
RU2223585C1
РОТОР ВЫСОКООБОРОТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2004
  • Левин Александр Владимирович
  • Лившиц Эмиль Яковлевич
  • Хабаров Владимир Александрович
RU2273940C1
БЕСКОНТАКТНЫЙ МОМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2005
  • Епифанов Олег Константинович
RU2285322C1
Комбинированный ротор для высокоскоростной электрической машины 2017
  • Драгунов Виктор Карпович
  • Гончаров Алексей Леонидович
  • Слива Андрей Петрович
  • Румянцев Михаил Юрьевич
  • Сизякин Алексей Вячеславович
RU2679311C1
Гибкий ротор с постоянными магнитами 2017
  • Михайлов Валерий Михайлович
  • Клинцевич Вячкслав Юрьевич
  • Шиловская Светлана Викторовна
  • Сеогеев Николай Евгеньевич
  • Ануфриев Александр Федорович
RU2659796C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДУКТОРА КОЛЛЕКТОРНОГО ТИПА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ) 2002
  • Захарова Н.А.
  • Паньшин Г.А.
RU2234787C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2004
  • Давыдов Владимир Николаевич
  • Никифоров Борис Владимирович
  • Апиков Вадим Рубенович
  • Тумасянц Рафаил Артюшевич
  • Темирев Алексей Петрович
  • Лозицкий Олег Евгеньевич
  • Цветков Алексей Александрович
  • Павлюков Валерий Михайлович
  • Квятковский Игорь Анатольевич
RU2275732C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 212 752 C2

Реферат патента 2003 года ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

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, в которых установлены удерживающие элементы. На наружной поверхности полюсных наконечников имеются кольцевые канавки, в которых размещен бандаж из немагнитного материала, выполненный в виде колец. Жесткое соединение удерживающих элементов с магнитопроводом и бандажом позволяет передать нагрузки, возникающие при вращении ротора, на магнитопровод. Технический результат заключается в повышении надежности работы при повышенных скоростях оборотов ротора, увеличении его скоростного диапазона и улучшении массогабаритных показателей. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 212 752 C2

1. Электрическая машина, содержащая статор и ротор, между которыми имеется воздушный зазор δ, ротор содержит магнитопровод с размещенными на нем и намагниченными в радиальном направлении постоянными магнитами с полюсными наконечниками, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, а на наружной поверхности полюсных наконечников выполнены концентричные оси ротора кольцевые канавки, образующие равномерно чередующиеся выступы и пазы, при этом в кольцевых канавках размещен бандаж из немагнитного материала, охватывающий все полюсные наконечники, отличающаяся тем, что в зазорах между постоянными магнитами с полюсными наконечниками размещены выполненные из немагнитного материала удерживающие элементы, с одной стороны жестко зафиксированные в магнитопроводе, а с другой стороны жестко соединенные с указанным бандажом. 2. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанный бандаж выполнен в виде колец, составляющих с указанными удерживающими элементами единое целое. 3. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанный бандаж выполнен в виде колец из немагнитного композиционного материала. 4. Электрическая машина по любому из пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что ширина каждого из указанных пазов на наружной поверхности полюсных наконечников составляет не более двойной величины воздушного зазора δ.
5. Электрическая машина по любому из пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что отношение ширины выступов к ширине пазов на наружной поверхности полюсных наконечников составляет от 0,2 до 20,0.
6. Электрическая машина по любому из пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что высота оснований полюсных наконечников составляет не менее половины ширины выступов на наружной поверхности полюсных наконечников.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2212752C2

Ротор электрической машины 1989
  • Поспелов Лев Ильич
SU1677806A1
Ротор высокоскоростной электрической машины 1978
  • Адволоткин Николай Петрович
  • Лебедев Николай Иванович
  • Овчинников Игорь Евгеньевич
SU873343A1
Ротор синхронной электрической машины 1982
  • Захарян Васак Мушегович
  • Кузнецов Борис Иванович
  • Яркова Нина Дмитриевна
SU1108565A1
Ротор электрической машины с возбуждением от постоянного магнита 1983
  • Райнер Корбах
  • Адольф Мор
  • Георгиос Констас
SU1245268A3
Ротор электрической машины 1988
  • Козьянский Игорь Семенович
  • Мордехай Владимир Маркович
  • Тульчинский Семен Янович
SU1601696A1
Ротор электрической машины 1989
  • Хитрук Борис Сергеевич
  • Лоос Зоя Петровна
SU1628154A1
EP 0926801 A2, 30.06.1999.

RU 2 212 752 C2

Авторы

Левин А.В.

Лившиц Э.Я.

Хабаров В.А.

Кудряшов В.В.

Даты

2003-09-20Публикация

2001-11-22Подача