РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2004 года по МПК H02K1/28 

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 вала, на котором равномерно по 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 отличается сложностью конструкции и низкой технологичностью.

Наиболее близким к изобретению устройством является ротор электрической машины, содержащий ярмо и намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности с размещенными на них полюсными наконечниками, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются немагнитные зазоры, а на наружной поверхности полюсных наконечников имеются канавки, в которых размещен бандаж, охватывающий все полюсные наконечники (2). При вращении ротора центробежные усилия полюсных наконечников создают в бандаже дополнительные нагрузки, суммирующиеся с нагрузками, возникающими от действия центробежных сил постоянных магнитов. Это приводит к тому, что в бандаже могут возникнуть механические напряжения, превышающие допустимые, которые могут привести к разрушению ротора. Кроме того, выполнение полюсных наконечников гребешкообразной формы усложняет конструкцию устройства и снижает технологичность его изготовления.

Техническим результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является повышение надежности и технологичности при одновременном упрощении конструкции.

Технический результат достигается тем, что в роторе электрической машины, содержащем ярмо и намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются немагнитные зазоры (2), согласно изобретению ярмо и полюсные наконечники выполнены заодно целое в виде чередующихся магнитных и немагнитных дисков с окнами для размещения постоянных магнитов, а указанные немагнитные зазоры в магнитных дисках образованы прорезями, сделанными по середине каждой из перегородок между окнами; кроме того, магнитные и немагнитные диски могут быть выполнены из пакетов пластин, на наружной поверхности полюсных наконечников образованы канавки за счет того, что наружный диаметр немагнитных пластин меньше наружного диаметра магнитных пластин, а в образовавшихся канавках размещен бандаж, который выполнен из композиционного материала, коэффициент линейного температурного расширения которого меньше, чем у материала немагнитных дисков.

На фиг.1 представлена конструкция ротора.

На фиг.2 и 3 представлены сечения ротора плоскостями, проходящими по магнитным и немагнитным дискам соответственно.

На фиг.4 изображена конструкция ротора с канавками.

Устройство состоит из ярма и намагниченных в радиальном направлении постоянных магнитов 1, на которых размещены полюсные наконечники (фиг.1 и 2). Ярмо и наконечники выполнены за одно целое в виде равномерно чередующихся магнитных и немагнитных пластин 2 и 3, в которых имеются окна для размещения постоянных магнитов. Форма окон повторяет форму поперечного сечения постоянных магнитов, которая может быть прямоугольной, дугообразной или любой другой. По середине каждой из перегородок между соседними окнами в магнитных дисках по всей их толщине в плоскостях, проходящих через ось вращения ротора, выполнены симметричные прорези 4 (фиг.2). Данные прорези и перегородки (фиг. 3) между окнами в магнитных и немагнитных дисках соответственно образуют немагнитные зазоры между постоянными магнитами 1 с полюсными наконечниками, а образовавшиеся перемычки между полюсными наконечниками и ярмом выполняют функцию удерживающих элементов, фиксирующих положение полюсных наконечников при действии центробежных сил, возникающих при вращении ротора. Ширину образовавшихся перемычек выбирают минимальной, исходя из расчета прочности. Наружный диаметр немагнитных дисков 3 меньше, чем наружный диаметр магнитных дисков 2, поэтому на наружной поверхности полюсных наконечников имеют место канавки, в которых размещен бандаж, охватывающий все полюсные наконечники (фиг.4). Бандаж может быть выполнен из композиционного материала, имеющего прочность на разрыв, большую, чем материал немагнитных пластин, а коэффициент линейного расширения меньший, что обуславливает повышение механической прочности, особенно при повышенных температурах. Для крепления всей конструкции ротора на его обеих торцевых поверхностях установлены фиксирующие фланцы 5. Выполнение ярма и полюсных наконечников как единое целое в виде чередующихся дисков упрощает конструкцию устройства и технологию его изготовления (например, возможность штамповки) при одновременном повышении надежности путем сохранения целостности ротора на высоких оборотах вращения за счет удерживающих перемычек между ярмом и полюсными наконечниками.

Источники информации
1. SU 1406689 A1, H 02 K 1/28, 1987 г.

2. SU 1677806 A1, H 02 K 21/14, 1989 г.

Изобретение относится к электромашиностроению. Ротор состоит из чередующихся магнитных и немагнитных дисков, в которых имеются окна для установки постоянных магнитов. По середине перегородок между окнами в магнитных дисках выполнены прорези, образующие немагнитные зазоры между постоянными магнитами с полюсными наконечниками. Образовавшиеся перемычки между полюсными наконечниками и ярмом выполняют функцию удерживающих элементов, фиксирующих всю конструкцию на высоких оборотах. Объединение ярма и полюсных наконечников в виде чередующихся магнитных и немагнитных пластин с окнами позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в повышении надежности при простоте конструкции и высокой технологичности его изготовления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротор электрической машины, содержащий ярмо и намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности с полюсными наконечниками, между которыми имеются немагнитные зазоры, отличающийся тем, что ярмо и полюсные наконечники выполнены за одно целое в виде чередующихся магнитных и немагнитных дисков с окнами для размещения постоянных магнитов, а указанные немагнитные зазоры в магнитных дисках образованы прорезями, сделанными по середине каждой из перегородок между окнами.2. Ротор электрической машины по п.1, отличающийся тем, что указанные чередующиеся магнитные и немагнитные диски выполнены из пакетов пластин.3. Ротор электрической машины по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на наружной поверхности указанных чередующихся магнитных и немагнитных дисков образованы канавки за счет того, что наружный диаметр немагнитных пластин меньше наружного диаметра магнитных пластин, а в образовавшихся канавках размещен бандаж.4. Ротор электрической машины по п.3, отличающийся тем, что бандаж выполнен из композиционного материала, коэффициент линейного температурного расширения которого меньше, чем у материала немагнитных дисков.