СЕГМЕНТНЫЙ РОТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2015 года по МПК H02K1/27 H02K1/32 H02K9/06 

Изобретение относится к сегментному ротору электрической машины, которая имеет ротор и статор.

Задачей данного изобретения является выполнение ротора электрической машины так, что он может быть изготовлен простым и гибким образом, при этом следует учитывать, в частности, хорошее охлаждение.

Решение этой задачи следует из предмета формулы изобретения.

Начиная с определенной мощности электрической машины, может получаться, что одного осевого обдува ротора через охлаждающие канавки в возбуждаемых постоянными магнитами электрических машинах больше не достаточно для отвода возникающего тепла потерь. Дополнительное охлаждение можно обеспечивать с помощью радиальной вентиляции. При разделении ротора возбуждаемой постоянными магнитами электрической машины с лежащими внутри, в частности, утопленными магнитами на частичные пакеты с радиальной вентиляцией можно повысить отвод тепловой энергии. При этом частичные пакеты образуют сегменты ротора электрической машины. При разделении ротора на два или больше сегментов становится возможным установка и/или фиксация постоянных магнитов в отдельных сегментах. Можно также осуществлять заливку постоянных магнитов ротора в отдельных сегментах. Это означает, что сначала заливают множество сегментов ротора с целью последующего составления вместе сегментов с образованием ротора. За счет этого можно, независимо от количества применяемых сегментов, изготавливать роторы различной длины. При этом обеспечивается возможность фиксации постоянных магнитов в определенном сегменте без непосредственной фиксации с другими сегментами. Опосредованно постоянные магниты могут быть фиксированы в своем положении относительно других сегментов тем, что сегменты фиксированы относительно друг друга. Это можно осуществлять, например, с помощью прессовой посадки на вал, с помощью приклеивания, с помощью винтовых, клепочных или зажимных соединений и т.д.

В одном варианте выполнения один-единственный радиальный обдув в середине ротора обеспечивает вентиляцию ротора, соответственно, электрической машины. При этом ротор может быть выполнен так, что он имеет два сегмента с магнитами. Один сегмент на стороне привода и один сегмент на стороне обслуживания электрической машины. Соответствующие сегменты имеют листы электротехнической стали и образуют частичные пакеты ротора.

В другом варианте выполнения ротор имеет не только два, а три или больше сегментов, при этом между сегментами предусмотрен обдув воздухом. За счет этого может быть реализована вентиляция не только, например, в середине ротора, а может быть реализовано несколько мест вентиляции. Обдув имеет, например, вентиляционное колесо и/или воздушные лопасти для вызывания потока охлаждающего воздуха.

Таким образом, ротор электрической машины может иметь несколько сегментов, при этом сегменты имеют постоянные магниты. Между сегментами в этом случае может быть предусмотрен обдув воздухом. Обдув может осуществляться с помощью вентилятора между двумя сегментами.

За счет разделения на сегменты ротор имеет сегментированный листовой пакет ротора. Листовой пакет ротора разделен модульно на несколько частичных листовых пакетов. Различные сегменты имеют частичные листовые пакеты. Сегменты, так же как и частичные листовые пакеты, можно изготавливать по отдельности и снабжать постоянными магнитами, соответственно, магнитным материалом. Это означает, что намагничивание можно выполнять также лишь тогда, когда магнитный материал уже находится в сегменте. Сегменты, т.е. магнитный материал, можно намагничивать по отдельности или группами.

В одном варианте выполнения ротора сегмент имеет концевой диск. Концевой диск может выполнять функцию прижимной пластины.

В одном варианте выполнения ротора сегмент имеет концевой металлический лист. Концевой металлический лист закрывает канавки для постоянных магнитов и предпочтительно уплотняет их. Концевой металлический лист и концевой диск могут быть в одном варианте выполнения выполнены также в виде единого целого, так что одна часть выполняет обе функции.

В одном варианте выполнения ротора сегменты имеют множество листов электротехнической стали. Таким образом, первый сегмент имеет первый пакет из листов электротехнической стали. Второй сегмент имеет второй пакет из листов электротехнической стали и т.д.

Таким образом, можно создавать сегментированный листовой пакет для ротора электрической машины.

В одном варианте выполнения ротора сегмент имеет перегородочный лист. Перегородочный лист предпочтительно выполнен так, что он выполняет функцию прижимной пластины.

В одном варианте выполнения ротора крепежный элемент удерживает вместе сегмент. Для этого может быть также предусмотрено несколько крепежных элементов.

В одном варианте выполнения ротора постоянные магниты фиксированы на сегменте так, что заливочная масса соединяет постоянные магниты лишь с одним из нескольких сегментов. Таким образом, заливка постоянных магнитов осуществляется посегментно. Между сегментами не должно быть заливки.

Таким образом, частичные пакеты могут иметь каждый один из следующих признаков:

- концевой диск, который выполняет функцию прижимной пластины;

- концевой металлический лист, который закрывает и уплотняет канавки для магнитов;

- собственно частичный листовой пакет, который содержит листы электротехнической стали;

- перегородочный лист, который выполняет функцию прижимной пластины и перегородки которого выполняют функцию вентилятора и распорок между частичными листовыми пакетами;

- крепежные элементы (винты, заклепки, зажимы…) которые удерживают вместе частичный листовой пакет;

- магниты (намагниченные или ненамагниченные), которые введены в частичный пакет; и/или

- фиксацию, соответственно, пропитку магнитов (клей, заливочная масса, зажимы).

Отдельные частичные пакеты могут быть выполнены все с одинаковой длиной с целью обеспечения возможности модульного удлинения или укорочения пакета ротора. Также можно в термически критичных местах в роторе целенаправленно устанавливать более короткие пакеты для дополнительного увеличения охлаждающего действия.

Частичные пакеты можно по отдельности в холодном или нагретом состоянии насаживать на вал и удерживать вместе с помощью стяжных болтов (винтов, болтов, заклепок) и двух концевых дисков на валу ротора, соответственно, электрической машины. Для облегчения монтажа вал может быть выполнен из немагнитной стали. Крутящий момент передается на вал, например, с помощью прессовой посадки или призматической шпонки.

За счет сегментирования обеспечивается возможность разделения снабженного магнитами ротора на любое количество частичных листовых пакетов, между которыми за счет радиально расположенных перегородок осуществляется вентиляция. За счет этого может быть увеличен отвод тепла в роторе. Модульная конструкция имеет много преимуществ.

Ниже приводится более подробное пояснение возможных вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг.1 - ротор электрической машины;

Фиг.2 - ротор электрической машины в разнесенной изометрической проекции; и

Фиг.3 - сегмент ротора электрической машины.

На Фиг.1 показан ротор 1, который имеет несколько сегментов 3 на валу 2. Концевые листы 11 замыкают штабель сегментов, при этом крепежные элементы 18 удерживают вместе структуру. На Фиг.2 показан ротор 1 в разнесенной изометрической проекции.

На Фиг.3 показан сегмент, а также сегмент в разнесенной изометрической проекции. Сегмент имеет дисковую структуру. Концевые диски 9 и 10 замыкают сегментную структуру. Концевой диск 10 имеет вентилятор 12. На опорном диске 14 находятся залитые постоянные магниты 15. Листы 8 электротехнической стали предусмотрены для направления магнитного потока. Отверстия 13 предусмотрены для прохождения крепежных средств 17, которые удерживают вместе сегмент 3.

Изобретение относится к сегментному ротору электрической машины. Техническим результатом является обеспечение улучшенного охлаждения ротора с сохранением простой конструкции. Ротор электрической машины имеет несколько сегментов. Сегменты содержат постоянные магниты. По меньшей мере между двумя сегментами расположен перегородочный лист. Перегородочный лист содержит радиальные перегородки и выполнен так, что он выполняет функцию прижимной пластины, а перегородки выполняют функцию вентилятора и распорок между сегментами. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротор (1) электрической машины, который имеет несколько сегментов (3), причем сегменты содержат магниты (15), отличающийся тем, что по меньшей мере между двумя сегментами (3) расположен перегородочный лист, причём перегородочный лист содержит радиальные перегородки и выполнен так, что он выполняет функцию прижимной пластины, и перегородки которого выполняют функцию вентилятора и распорок между сегментами (3).

2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что сегменты (3) имеют несколько листов (8) электротехнической стали.

3. Ротор по п.1 или 2, отличающийся тем, что сегмент (3) удерживается крепежными средствами (17).

4. Ротор по п.1 или 2, отличающийся тем, что постоянные магниты (15) фиксированы на одном из нескольких сегментов (3) так, что заливочная масса соединяет постоянные магниты (15) лишь с этим сегментом (3).

5. Ротор по п.3, отличающийся тем, что постоянные магниты (15) фиксированы на одном из нескольких сегментов (3) так, что заливочная масса соединяет постоянные магниты (15) лишь с этим сегментом (3).