РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ Российский патент 2007 года по МПК H02K1/22 

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для роторов с постоянными магнитами, преимущественно из редкоземельных металлов, работающих в химически агрессивных средах, например для вентильных погружных электродвигателей (ПЭД) и устройств гидрозащиты ПЭД с магнитными муфтами.

Известна конструкция ротора, в которой постоянные магниты защищаются от повреждений и разрушения оболочкой из фольги нержавеющей стали, прикрепленной к магниту с помощью клея [1]. В таких роторах, при отсутствии специальных конструктивных мер по герметизации, не обеспечивается надежная защита постоянных магнитов от воздействия влаги и агрессивных веществ.

Известна также конструкция ротора, в которых объем, занятый постоянными магнитами, герметизируется посредством сварки оформляющих деталей [2]. Здесь постоянные магниты, залитые скрепляющим и теплоотводящим компаундом, размещены в герметичном объеме, ограниченном тонкостенной обоймой, краевые участки которой приварены к массивным дискам, посаженным на вал ротора.

Данное техническое решение наиболее близко по сущности к предлагаемому изобретению.

Недостатком конструкции с жесткой фиксацией концевых участков обоймы является возникновение напряжений от температурных изменений в процессе приложения тепловых циклов. Термические усилия в обойме тем больше, чем больше разница коэффициентов линейного расширения материалов обоймы и вала, и чем больше длина ротора.

В предлагаемом роторе, с целью повышения эксплуатационной надежности за счет снижения температурных напряжений в обойме, на торцах ротора размещены тонкостенные профильные крышки, соединенные с концевыми участками обоймы и ярмом герметически, например, посредством сварки.

На чертеже (продольный разрез ротора ПЭД) показан пример возможного исполнения предлагаемого ротора.

Постоянные магниты 1 приклеены к ярму 2. Снаружи магниты охвачены тонкостенной металлической обоймой 3, посаженной на центрирующие диски 4, 5. Полость ротора залита компаундом 6. С внешней стороны от дисков размещены тонкостенные профильные крышки 7 и 8, соединенные с обоймой и ярмом герметически сварными швами 9, 10 и 11, 12. Толщина материала крышек 7, 8, а также специально выполненных концевых выступов 13, 14 на ярме, одинакова с толщиной материала обоймы 3.

При работе ротора в переходных и установившихся тепловых режимах из-за разницы в свойствах материалов и в условиях охлаждения обойма и ярмо имеют неодинаковые перегревы и, соответственно, температурные деформации. Упругая связь через профильные крышки позволяет обойме изменять свою длину независимо от ярма. В результате термические напряжения в обойме не могут достигать значительных величин и лимитировать ее прочность.

Новизна предложения - в использовании в качестве компенсаторов тепловых деформаций обоймы торцевых крышек, с помощью которых герметизируется внутренняя полость ротора.

Преимущества предложенной конструкции:

- отсутствие опасных термических напряжений в обойме расширяет возможности по выбору для нее износостойких и коррозионностойких к рабочей среде материалов;

- обойма не является сдерживающим фактором для изготовления роторов увеличенной длины при ограниченном диаметре, что важно, например, для магнитных муфт устройств гидрозащиты ПЭД;

- сварка крышек с ярмом обеспечивает более высокую степень герметизации полости ротора, чем насаживание дисков на вал;

- центрирующие диски могут выполняться из легких немагнитных материалов, например прессованными из пластмассы или точеными из текстолита;

- толщина материала крышек, а также специальных выступов на ярме, одинакова с толщиной обоймы, что обеспечивает высокое качество сварных швов.

Источники информации

1. Ротор с постоянными магнитами, заключенными внутри оболочки. Пат. №4702712 США, кл. Н02K 21/14, 1987 г.

2. Способ изготовления ротора электрической машины с постоянными магнитами. А.с. №1262641 СССР, кл. Н02K 15/02, опубл. в БИ 1986 г., №37.

Изобретение предназначено для применения в конструкциях роторов, условия работы которых требуют защиты постоянных магнитов от повреждающего воздействия химически агрессивных сред, преимущественно в погружных электродвигателях (ПЭД) и устройствах гидрозащиты ПЭД с магнитными муфтами, где ротор имеет относительно большую длину вследствие ограничений по диаметру. Ротор содержит приклеенные к ярму постоянные магниты из редкоземельных металлов. Постоянные магниты охвачены тонкостенной цилиндрической обоймой, центрирующейся на торцевых дисках. Полость, ограниченная обоймой и центрирующими дисками, залита компаундом. Ротор герметизирован с помощью размещенных на его торцах тонкостенных профилированных крышек, причем крышки соединены, например сваркой, по внутреннему диаметру со специальными выступами ярма, а по внешнему - с обоймой. Крышки имеют развитую профилированную поверхность, например гофрированную, обеспечивающую изменение длины обоймы для компенсации тепловых нагрузок. Эксплуатационная надежность ротора повышается за счет использования герметизирующих крышек в качестве компенсаторов температурных напряжений в обойме. 1 ил.

Ротор электрической машины с постоянными магнитами преимущественно из редкоземельных металлов, содержащий закрепленные на ярме постоянные магниты, залитые компаундом, тонкостенную обойму, насаженную на центрирующие диски, отличающийся тем, что на торцах ротора размещены тонкостенные профильные крышки, герметически соединенные сваркой с торцевыми кромками обоймы и тонкостенными цилиндрическими выступами на ярме, причем толщина материала крышек и концевых выступов на ярме одинакова с толщиной материала обоймы.