СИНХРОННЫЙ РЕАКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ РОТОР Российский патент 2017 года по МПК H02K1/24 H02K15/02 

Изобретение касается ротора для синхронного реактивного электродвигателя, синхронного реактивного электродвигателя, имеющего такой ротор, автомобиля, а также способа изготовления вышеназванного ротора. Ротор имеет несколько электрически изолированных друг от друга отдельных листов, которые уложены в стопу друг на друга с получением пакета листов.

Ротор для синхронного реактивного электродвигателя известен из US 5818140 A. Там описан ротор, пакет листов которого состоит из листов ротора, имеющих выштамповки. Этот ротор назван здесь также ротором Вагати. Вследствие выштамповок получаются изогнутые, имеющие форму полос участки листа, которые служат участками прямой проводимости и проводят магнитный поток необходимым образом для обеспечения необходимого магнитного сопротивления ротора. Между отдельными участками прямой проводимости, вследствие выштамповок, находится воздух, т.е. немагнитная область, которая действует в качестве заграждения магнитного потока. Благодаря имеющим форму полос участкам прямой проводимости получается высокий выход крутящего момента. Реактивное сопротивление пакета листов в направлении оси q, т.е. направлении магнитного заграждения, вследствие немагнитных областей относительно мало. Имеющие форму полос участки прямой проводимости проходят поперек к оси q и соединяют в окружном направлении соседние полюса ротора, то есть оси d. Но выштамповки для создания немагнитных областей или, соответственно, для образования участков прямой проводимости приводят к ослаблению механической устойчивости пакета листов, так что описанный ротор не пригоден для больших частот вращения, в частности для частот вращения больше 3000 об/мин. По этой причине синхронные реактивные электродвигатели описанного рода не отвечают требованию к частоте вращения в области автомобилей, имеющих электрические приводы.

Из WO 2011/018119 A1 известен ротор для синхронной реактивной машины, который состоит из удаленных друг от друга участков прямой проводимости, своими осевыми концами закрепленных на опорных пластинах, которые фиксируют эти участки прямой проводимости от радиально действующих центробежных сил.

Из US 5801478 A известна синхронная реактивная машина, у которой между обладающими магнитной проводимостью листами ротора расположены фиксирующие пластинки, так что из листов ротора и фиксирующих пластинок в совокупности образуется сэндвичная система.

Из DE 102011079843 A1 известна электрическая машина в конструктивном исполнении с низкой массой, имеющая магнитно активные части, у которой эти магнитно активные, пластинчатые части собраны в стопу в осевом направлении, и при этом между каждыми двумя магнитно активными частями в качестве прокладки расположен магнитно неактивный слой.

В основе изобретения лежит задача предложить ротор вышеназванного рода, который обеспечит возможность как высокого крутящего момента, так и высокой частоты вращения, так чтобы он, в частности, был пригоден в качестве компонента электрического привода для электромобиля.

Эта задача решается с помощью ротора по п.1 формулы изобретения, синхронного реактивного электродвигателя по п.11 формулы изобретения. автомобиля по п.12 формулы изобретения, а также способа по п.13 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предлагаемый изобретением ротор представляет собой синхронный реактивный ротор, т.е. он предусмотрен для синхронного реактивного электродвигателя. То есть, известным образом предлагаемый изобретением ротор имеет пакет листов, то есть стопу из нескольких электрически изолированных друг от друга магнитно-мягких листов ротора, которые распространяются каждый, радиально отходя от оси вращения ротора. Другими словами, листы ротора нанизаны или шихтованы по оси вращения. Предлагаемый изобретением ротор ориентируется на уже описанный синхронный реактивный ротор Вагати (US 5818140 A). То есть каждый слой пакета листов имеет обладающий магнитной проводимостью лист ротора, при этом, например, посредством выштамповок образованы несколько участков прямой проводимости для магнитного потока. Участки прямой проводимости, в частности, известным образом имеют форму полос и/или соединяют две соседние в окружном направлении оси d ротора. Участки прямой проводимости отделены каждый друг от друга немагнитной областью, т.е., например, выштампованными выемками. Немагнитные области действуют в качестве заграждений магнитного потока и распространяются предпочтительно каждая между двумя соседними в окружном направлении осями q ротора. Под магнитным здесь, в частности, понимается ферромагнитный, предпочтительно магнитно-мягкий. Соответственно под немагнитным или амагнитным здесь понимается не ферромагнитный, в частности не магнитно-мягкий. Немагнитные области области для этого, в частности, наполнены каждая воздухом или полимером, в частности синтетической смолой.

При вращении ротора на отдельные участки прямой проводимости действуют центробежные силы, которые действуют на эти отдельные области листа ротора от оси вращения радиально наружу. Но вследствие немагнитных областей, т.е., например, выштамповок, механическая нагрузочная способность ротора ослаблена.

Для компенсации этого механического ослабления, обусловленного наличием немагнитных областей, у предлагаемого изобретением ротора между двумя или несколькими из слоев, т.е. листов ротора, расположено по прокладочной пластине, например, пленке из полимера. Эта прокладочная пластина не имеет характерных для листов ротора выштамповок, а, в противоположность этому, перемыкает эти немагнитные области. При этом прокладочная пластина всегда жестко соединена по меньшей мере с двумя участками прямой проводимости одного из листов ротора или же двух листов ротора, между которыми расположена эта прокладочная пластина. Благодаря этому эти участки прямой проводимости соединены друг с другом прокладочной пластиной через находящуюся между ними немагнитную область.

Предлагаемый изобретением ротор имеет, таким образом, то преимущество, что участок прямой проводимости, который находится в радиальном направлении (от оси вращения) дальше снаружи, чем другой участок прямой проводимости, и который поэтому испытывает большую центробежную силу, чем находящийся дальше внутри участок прямой проводимости, теперь может отводить часть центробежной силы в виде тянущей силы через прокладочную пластину на находящийся дальше внутри участок прямой проводимости. Благодаря этому действующие на ротор снаружи, относительно большие центробежные силы распределяются радиально внутрь по всему пакету листов. Это приводит к повышению механической устойчивости ротора.

Посредством количества прокладочных деталей в пакете листов возможно модульное регулирование приспособленности к частоте вращения. При этом для максимальной устойчивости предусмотрены прокладочные пластины между всеми листами, для более низкой стойкости к частоте вращения, например, между каждым вторым или третьим листом.

Предлагаемый изобретением способ служит для изготовления одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора. Для образования каждого магнитного слоя пакета листов используется по одному обладающему магнитной проводимостью листу. При этом каждый лист имеет описанные имеющие форму полос участки прямой проводимости одного слоя. Для этого лист может быть, например, штампованным, так что получаются немагнитные области в виде выемок. Чтобы теперь изготовить пакет листов, листы надеваются с получением пакета листов, и при этом между по меньшей мере двумя из листов, в частности между всеми листами или по меньшей мере каждым вторым или третьим листом, располагается по прокладочной пластине и соединяется с по меньшей мере одним из примыкающих листов.

До сих пор ротор описывался таким образом, что пакет листов ротора всегда состоял из шихтованных друг на друга отдельных листов ротора, которые образуют по одному слою пакета листов. Но есть один из вариантов осуществления изобретения, при котором каждый слой состоит не из одного единственного листа ротора, имеющего выемки, а по меньшей мере один из слоев имеет несколько отделенных друг от друга листов ротора, каждый из которых образует один из участков прямой проводимости этого слоя. То есть, эти отдельные участки прямой проводимости не соединены между собой магнитно-мягкими областями. Но в остальном и этот вариант осуществления предлагаемого изобретением ротора только что описанным образом имеет конструкцию, включающую в себя по меньшей мере одну прокладочную пластину между двумя из слоев. Без магнитно-мягких соединений между участками прямой проводимости получается особенно большое магнитное сопротивление.

Для изготовления такого пакета листов, у которого каждый слой состоит из нескольких отдельных, отделенных друг от друга участков прямой проводимости, один из вариантов осуществления способа предусматривает после укладки листов в стопу удаление наружного кольца, которое удерживает вместе отдельные участки прямой проводимости, так чтобы получалась одна отдельная часть листа, способом со снятием стружки, и тем самым разделение каждого из листов, то есть каждого слоя пакета листов, на несколько отделенных друг от друга листов ротора.

Каждая прокладочная пластина предпочтительно выполнена из немагнитного материала. Это дает то преимущество, что благодаря наличию прокладочных пластин не подвергаются влиянию магнитные свойства ротора. Это является другим большим преимуществом по сравнению с уровнем техники, при котором участки прямой проводимости должны соединяться друг с другом перемычками листа для обеспечения механической устойчивости.

Другой вариант осуществления предусматривает, что по меньшей мере одна прокладочная пластина, предпочтительно все прокладочные пластины, включает в себя залитый синтетической смолой нетканый материал или ткань. В качестве нетканого материала здесь может быть, например, предусмотрен ваточный холст или войлок. В качестве волокон для нетканого материала или, соответственно, ткани могут применяться стекловолокна или углеродные волокна. Посредством нетканого материала или, соответственно, ткани из волокон получается особенно высокая прочность прокладочной пластины на растяжение, которая желательна для передачи центробежных сил между отдельными участками прямой проводимости. При этом заливка синтетической смолой способствует необходимой механической жесткости.

Для жесткого соединения прокладочной пластины с двумя слоями, между которыми она находится, по одному из вариантов осуществления предусмотрено склеивание прокладочной пластины с участками прямой проводимости. Слой клея очень тонок, так что при склеивании не возникает заметного увеличения толщины прокладочной пластины. При применении синтетической смолы она может также выполнять функцию клея.

У ротора для синхронного реактивного электродвигателя автомобиля, а также в других областях применения, ротор должен эксплуатироваться попеременно в двух направлениях вращения. Чтобы при этом для двух направлений вращения, в частности, при ускорении, предотвратить взаимное прокручивание пакетов листов, которое может возникнуть при расположении между пакетами листов прокладочных пластин, первый вариант осуществления ротора имеет прокладочные пластины, включающие в себя ткань, имеющую волокна, которые ориентированы к надлежащей оси q пакета листов под углом, находящимся в пределах от 40° до 50°, предпочтительно составляющим около 45°.

По второму варианту осуществления ротора прокладочная пластина в немагнитных областях между двумя участками прямой проводимости, которые она соединяет, является более толстой, чем в местах, где она соединена с участками прямой проводимости. Благодаря этому предпочтительным образом в радиальном направлении получается геометрическое замыкание между прокладочной пластиной и участками прямой проводимости. Это препятствует радиальному соскальзыванию наружу участков прямой проводимости по прокладочной пластине при вращении ротора.

Чтобы выполнить прокладочную пластину описанным образом более толстой между участками прямой проводимости, может быть, например, предусмотрено расположение между листами ротора в качестве прокладочной пластины нетканого материала, например ваточного холста, и затем, после окончательного изготовления всей стопы из листов ротора с проложенными между ними прокладочными пластинами, пропитывание прокладочных пластин жидкой синтетической смолой. Тогда благодаря этому нетканый материал между участками прямой проводимости в немагнитных областях разбухает и при этом становится толще. Тогда после затвердевания синтетической смолы получается желаемое геометрическое замыкание. Для образования толстых участков может также ткань пропитываться синтетической смолой, и затем пакет листов подвергаться воздействию сил, действующих в осевом направлении ротора.

Предпочтительно расположенные в роторе прокладочные пластины имеют толщину меньше 0,2 мм. При заданной осевой общей длине ротора наличие нескольких прокладочных пластин, в частности при одной прокладочной пластине между каждым из слоев, все еще позволяет получить ротор, который имеет материал, обладающий достаточной магнитной проводимостью. Так, в этом случае посредством ротора может также создаваться практически тот же самый крутящий момент, который мог бы создаваться без прокладочных пластин.

Чтобы создать такую тонкую прокладочную пластину, по одному из вариантов осуществления предусмотрено использование в качестве прокладочной пластины пленки из полимера. Эта пленка может быть самоклеющейся, так что она может наклеиваться на один из магнитных слоев пакета листов, и затем на нее может накладываться следующий слой.

Как уже указывалось, к изобретению относится также синхронный реактивный электродвигатель. Предлагаемый изобретением синхронный реактивный электродвигатель отличается ротором, который представляет собой один из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора. У предлагаемого изобретением синхронного реактивного электродвигателя ротор рассчитан на то, чтобы посредством попеременной подачи тока вращать ротор с частотой вращения, которая больше 5000 об/мин. С помощью традиционных синхронных реактивных электродвигателей, которые построены по принципу Вагати, это невозможно. Превышение этих частот вращения возможно только благодаря предлагаемому изобретением повышению устойчивости пакета листов посредством опорных элементов.

Предлагаемый изобретением синхронный реактивный электродвигатель может быть соединен с преобразователем для попеременной подачи тока на катушки статора синхронного реактивного электродвигателя, причем этот преобразователь рассчитан на то, чтобы посредством попеременной подачи тока вращать ротор с частотой вращения, которая больше 5000 об/мин. Предлагаемый изобретением синхронный реактивный электродвигатель может иметь преобразователь, с помощью которого собственно известным образом может попеременно подаваться ток на катушки ротора синхронного реактивного электродвигателя.

В частности, предусмотрено, чтобы преобразователь был рассчитан на то, чтобы вращать синхронный реактивный электродвигатель с частотой вращения больше 9000 об/мин.

Соответственно предлагаемый изобретением автомобиль отличается тем, что он имеет синхронный реактивный электродвигатель по одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретением синхронного реактивного электродвигателя. Только при таком синхронном реактивном электродвигателе, имеющем достаточно высокую частоту вращения, возможно целесообразное использование синхронного реактивного электродвигателя в качестве приводного двигателя для движения автомобиля.

Ниже изобретение еще раз поясняется подробнее на примерах осуществления. В этой связи показано:

Фиг.1: схематичное изображение вида в перспективе одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора.

Фиг.2: схематичное изображение продольного сечения одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора.

Фиг.3: схематичное изображение вида спереди торцевой стороны одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора.

Фиг.4: схематичное изображение другого вида спереди торцевой стороны одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора.

Фиг.5: схематичное изображение продольного сечения одного из вариантов осуществления предлагаемой изобретением электрической машины.

Фиг.6: схематичное изображение одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением автомобиля.

В поясняемых ниже примерах осуществления описанные компоненты вариантов осуществления представляют собой каждый отдельные, рассматриваемые независимо друг от друга признаки изобретения, каждый из которых также, независимо друг от друга, совершенствуют изобретение и при этом также по отдельности или в другой отличающейся от показанной комбинации, должны считаться составной частью изобретения. Кроме того, описанные варианты осуществления могут также дополняться другими из уже описанных признаков изобретения.

Изображенные примеры осуществления представляют собой предпочтительный вариант осуществления изобретения.

На Фиг.1 и Фиг.2 показан синхронный реактивный ротор или, коротко, ротор 10. Ротор 10 может быть встроен в синхронный реактивный электродвигатель. Например, синхронный реактивный электродвигатель может представлять собой приводной двигатель для снабженного электрическим приводом автомобиля. Во встроенном состоянии через проходное отверстие 12 ротора 10 вставлен (не изображенный) вал синхронного реактивного электродвигателя. Тогда этот вал и вместе с тем ротор 10 оперт с возможностью вращения вокруг оси A вращения, так что ротор 10 в (не изображенном) статоре синхронного реактивного электродвигателя может совершать вращение R вокруг оси A вращения. Диаметр ротора 10 в радиальном направлении может составлять больше 20 см. Длина ротора 10 в осевом направлении может составлять больше 30 см.

В качестве магнитно-активной части ротор 10 имеет пакет 14 листов, который состоит из нескольких слоев 16, содержащих каждый магнитно-мягкий, в частности ферромагнитный, материал. Между слоями находится по электрически изолирующему слою для блокирования вихревых токов в пакете 14 листов. Из магнитных слоев 16 на Фиг.1 для упрощения изображения только некоторые снабжены ссылочным изображением. Каждый слой 16 в примере, показанном на Фиг.1 и Фиг.2, всегда образован одним листом 18 ротора. На Фиг.1 ссылочным изображением снабжен только лист 18 ротора, который находится на торцевой стороне 20 в осевом направлении по оси A на переднем конце. Лист 18 ротора (и, соответственно, также остальные листы ротора остальных слоев 16) имеет выемки 22, которые образуют магнитные заграждения. Листы ротора расположены в пакете листов в осевом направлении друг за другом соосно таким образом, что выемки 22 и соответственно также участки 24 прямой проводимости соосны в осевом направлении. Все листы ротора слоев 16 могут иметь одинаковую форму. Выемки 22 могут быть, например, образованы выштамповками соответствующих форм из листа 18 ротора. Выемки 22 образуют немагнитные области в каждом слое 16 и выполняют функцию заграждений магнитного потока.

У листа 18 ротора, имеются, таким образом, только участки 24 прямой проводимости и перемычки 26 для механического соединения участков 24 прямой проводимости, а также наружное кольцо 28 для механического соединения участков 24 прямой проводимости. Посредством участков 24 прямой проводимости в синхронном реактивном электродвигателе поперек осей q 30 ротора 10 в предпочтительном направлении намагничивания направляется магнитный поток, который создается электрическими катушками статора.

Вследствие выемок 22 механическая устойчивость каждого листа 18 ротора ниже, чем у листа ротора, который выполнен в виде одной (за исключением проходного отверстия 12) массивной пластины. Однако у ротора 10, тем не менее, обеспечена возможность его эксплуатации в синхронном реактивном электродвигателе с частотой вращения больше 5000 об/мин, в частности при 10000 об/мин и даже 15000 об/мин. Для этого механическая устойчивость ротора 10 повышена. Для этого в каждом случае между отдельными слоями 16, или у каждого второго или каждого третьего слоя, расположена прокладочная пластина 32. Чтобы сделать прокладочную пластину 32 лучше распознаваемой, на Фиг.2 ротор 10 показан сильно увеличенным, так что показаны только два из листов 18 ротора. Ротор продолжается в осевом направлении по оси A вращения дальше за линии 34 обрыва. Прокладочные пластины 32 не имеют выемок 22, как листы 18 ротора. Они распространяются в радиальном направлении 36 перпендикулярно оси A вращения непрерывно от вала синхронной реактивной машины до наружного края 38 пакета 14 листов. Таким образом, прокладочные пластины 32 перемыкают проходные отверстия 22. Прокладочные пластины 32 жестко соединены с участками 24 прямой проводимости. Благодаря прокладочным пластинам 32 действующая на отдельные участки 24 прямой проводимости центробежная сила при вращении ротора 10 может передаваться в радиальном направлении 36 к валу электрической машины, т.е. радиально внутрь.

Толщина прокладочных пластин 32 в осевом направлении составляет предпочтительно меньше 0,1 мм. Каждая прокладочная пластина 32 может, например, состоять из клейкой пленки, которая также, например, может быть усилена стекловолокнами или углеродными волокнами. В качестве прокладочной пластины 32 может также применяться ваточный холст или ткань из волокон, которые предпочтительно состоят из стекло- или углеродных волокон. Затем, после его расположения между листами 18 ротора при укладке их в стопу, этот ваточный холст или ткань посредством заливки или пропитывания может быть пронизана синтетической смолой. Причем тогда прокладочные пластины 32 могут разбухать, так что в выемках 22 образуются вздутия 40, в которых прокладочная пластина 32 в осевом направлении по оси A вращения имеет больший диаметр, то есть толще, чем между участками 24 прямой проводимости. Другим очень подходящим материалом для изготовления прокладочных пластин 32 является ткань, которая имеется в продаже под наименованием продукта «препрег»® предприятия Ланге-Риттер. При этом речь идет об упрочняющем волокне, которое уже импрегнировано смолой. При нагреве волокон смола на короткое время сжижается и пропитывает волокна до того, как она начнет затвердевать. Другой очень подходящей тканью является стеклянная шелковая ткань или, соответственно, стеклоткань, которая, например, предлагается предприятием ХексФорс®.

При применении ткани дополнительная устойчивость может достигаться, когда направление прохождения волокон ткани ориентируется под углом от 400 до 50° к осям q 30. В этой связи на Фиг.1 с помощью отдельных выделенных волокон 42 ткани пояснено это направление прохождения. В отличие от этого, штриховки на Фиг.2 не указывают прохождение волокон.

При изготовлении пакета 40 листов, когда синтетическая смола в прокладочных пластинах 32 еще жидкая, к пакету 14 листов могут прикладываться осевые прижимные силы 44, так чтобы пластины 18 ротора оставались расположенными на желаемом расстоянии друг от друга, в то время как прокладочные пластины 32 в области утолщений 40 разбухают. Утолщения 40 обладают тем преимуществом, что при стягивании пакета 14 листов под напряжением образуется геометрическое замыкание.

Особенно устойчивым пакет листов становится, когда выемки 22 тоже заполняются синтетической смолой. Для этого может, например, использоваться жидкая, как вода, литьевая смола, которая может проникать сквозь прокладочные пластины 32 в полости между участками 24 прямой проводимости.

При затвердевании смолы прокладочные пластины 32 скрепляются с листами 18 ротора. Это происходит, в зависимости от материала прокладочных пластин, посредством склеивания и, вероятно, при дополнительно образующихся геометрических замыканиях в области утолщений 40. Вследствие этого участки 24 прямой проводимости фиксируются с помощью прокладочных пластин 32 друг с другом. При этом неустойчивые при высокой частоте вращения ротора 10 области в листах 18 ротора скрепляются с устойчивыми посредством общего соединения друг с другом. В области заграждений потока, т.е. выемок 22, вследствие капиллярного эффекта проникающей литейной или пропиточной смолы дополнительно образуется геометрическое замыкание у утолщений 40. Чтобы обеспечить возможность проникновения смолы, оптимальный зазор для клея, т.е. расстояние 46 между участками прямой проводимости соседних листов 18 ротора, составляет около 0,1 мм. Если при этом речь идет о ткани, то она при приложении прижимных сил 44 сжимается до тех пор, пока стекло- или углеродные волокна не будут прочно прилегать друг к другу. Тогда это определяет окончательное расстояние 46. Толщина прокладочных деталей должна быть как можно меньшей, однако обеспечивать возможность проникновения заливочной массы (смолы) вследствие капиллярного эффекта. Оптимальными считаются толщины в пределах от 20 мкм до 40 мкм.

На Фиг.3 и Фиг.4 показаны альтернативные варианты осуществления роторов, при которых отдельные магнитные слои 16 выполнены иначе. Эти варианты осуществления обладают тем преимуществом, что необходимое для создания магнитного сопротивления проведение магнитного потока подвергается влиянию в еще меньшей степени, чем у ротора 10 вследствие опорных элементов, таких как перемычки 26 и кольцо 28. Для лучшей ориентации на Фиг.3 и Фиг.4 элементы, которые по своей функции соответствуют элементам, показанным на Фиг.1 или Фиг.2, снабжены теми же самыми ссылочными обозначениями, что и на Фиг.1 или, соответственно, Фиг.2.

На Фиг.3 показан магнитный слой 16 ротора, у которого созданы несколько участков 24 прямой проводимости, также отделенных друг от друга выемками 22, но удерживаемых вместе исключительно наружным кольцом 28. В местах 48, в которых у листов 18 ротора 10 имеются перемычки 26, у магнитного слоя 16 на Фиг.3 тоже создана немагнитная область, а именно, с помощью выемок 22.

На Фиг.4 показан магнитный слой ротора, у которого отдельные участки прямой проводимости состоят из отделенных друг от друга листов 18' ротора, между которыми в каждом случае находятся немагнитные области 22', т.е., в частности, воздух или синтетическая смола.

Ротор, имеющий магнитные слои 16, которые показаны на Фиг.4, может, например, представлять собой ротор, имеющий один магнитный слой, который показан на Фиг.3. Когда ротор с Фиг.3 обрабатывается способом со снятием стружки наружного кольца 28, после того как отдельные магнитные слои были зафиксированы друг с другом с помощью прокладочных пластин 32, получают ротор, имеющий один магнитный слой 16, который изображен на Фиг.4.

На этих примерах показано, как можно добиваться следующих преимуществ у синхронного реактивного электродвигателя. Повышается пригодность ротора 10 в отношении частоты вращения. Ширина соединяющих перемычек на наружном диаметре по наружной стороне 38, то есть наружному кольцу 28, может быть очень малой. Можно также обойтись без перемычек между участками 24 прямой проводимости, как это показано на Фиг.3 и Фиг.4. Необходимая для адаптации наружного диаметра ротора 10 к статору механическая обработка со снятием стружки по наружному диаметру ротора 10 вследствие повышенной устойчивости пакета 14 листов является более простой и поэтому может выполняться с меньшими затратами. Так как можно обойтись без бандажа для повышения устойчивости пакета 14 листов, который должен наматываться вокруг пакета 14 листов, у синхронного реактивного электродвигателя получается оптимизированный воздушный зазор. Прокладочные пластины 32 могут также использоваться в качестве описанной электрической изоляции отдельных листов 18 друг от друга. Тогда листы 18 ротора не должны быть дополнительно лакированными. Пакет 14 листов ротора 10 имеет улучшенную собственную частоту изгибных колебаний на роторе вследствие общего соединения, благодаря чему пакет 14 листов ротора также пригоден для повышения устойчивости вала синхронного реактивного электродвигателя. Также благодаря этому обеспечивается снижение торсионных колебаний при эксплуатации синхронного реактивного электродвигателя. Посредством выбора количества прокладочных пластин 32 возможно модульное регулирование приспособленности к частоте вращения. Для максимальной устойчивости должна предусматриваться прокладочная пластина между всеми слоями 16, для более низкой стойкости к частоте вращения достаточно прокладочных пластин между каждым вторым, или же только между каждым третьим и четвертым слоем. В одном из вариантов осуществления изобретения возможен даже отказ от наружных перемычек, т.е. наружного кольца 28 между участками 24 прямой проводимости, как это показано на Фиг.4, так как все соединение зафиксировано внутри себя, т.е. поддерживается с помощью прокладочных пластин.

На Фиг.5 показана электрическая машина 50, которая предпочтительно представляет собой синхронный реактивный электродвигатель. На Фиг.5 ось A вращения является также осью симметрии. Электрическая машина 50 выполнена, в частности, в качестве электрического приводного двигателя для автомобиля, в частности автомашины. Электрическая машина 50 включает в себя статор 52, в котором расположены обмотки 54 электрических катушек, при этом на Фиг.5 изображена только одна из обмоток 54. Обмотки 54 попеременно снабжаются током посредством преобразователя C, вследствие чего внутри статора 52 в воздушном зазоре 56 электрической машины 50 возникает вращающееся магнитное поле. Внутри статора 52 находится ротор 58, который соединен без возможности вращения с валом 60. Вал 60 оперт с возможностью вращения вокруг оси A вращения в статоре 52. Ротор 58 является одним из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора, например ротором 10.

На Фиг.6 в схематичном изображении показан автомобиль 62, который, например, может представлять собой легковой автомобиль. Автомобиль 62 имеет электрический приводной двигатель 64, в корпусе 66 которого может, например, находиться электрическая машина 50 или другой вариант осуществления предлагаемой изобретением электрической машины. Вал 60 электрической машины 42 может быть, например, связан с трансмиссией 68 автомобиля 62. Трансмиссия 68 может, например, осуществлять привод заднего колеса 70 автомашины 62.

Изобретение относится к области электротехники и касается ротора для синхронного реактивного электродвигателя. Технический результат - обеспечение высокого крутящего момента и высокой частоты вращения. Ротор содержит пакет листов из нескольких электрически изолированных друг от друга слоев. В каждом слое образованы в совокупности несколько участков прямой проводимости, отделенных немагнитной областью. Между по меньшей мере двумя из слоев расположена прокладочная пластина, которая всегда соединена с по меньшей мере двумя участками прямой проводимости одного из слоев или обоих слоев, между которыми она расположена, соединяя таким образом эти участки прямой проводимости через находящуюся между ними немагнитную область. Прокладочная пластина включает в себя ткань, волокна которой ориентированы к оси q пакета листов под углом, находящимся в пределах от 40° до 50°, и/или прокладочная пластина в немагнитной области между двумя участками прямой проводимости, которые она соединяет, является более толстой, чем на участках прямой проводимости. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Ротор (10) для синхронного реактивного электродвигателя (50), причем этот ротор (10) имеет пакет (14) листов из нескольких электрически изолированных друг от друга, распространяющихся радиально (36), отходя от оси (A) вращения ротора (10), слоев (16), при этом каждый слой (16) имеет по меньшей мере один обладающий магнитной проводимостью лист (18, 18') ротора, и в каждом слое (16) указанным по меньшей мере одним листом (18, 18') ротора образованы в совокупности несколько участков (24) прямой проводимости, которые отделены друг от друга немагнитной областью (22, 22'), при этом между по меньшей мере двумя из слоев (16) расположена прокладочная пластина (32), которая всегда соединена с по меньшей мере двумя участками (24) прямой проводимости одного из слоев (16) или обоих слоев (16), между которыми она расположена, и таким образом соединяет друг с другом эти участки (24) прямой проводимости через находящуюся между ними немагнитную область (22, 22'),

отличающийся тем, что

прокладочная пластина (32) включает в себя ткань, имеющую волокна (42), которые ориентированы к надлежащей оси q (30) пакета (14) листов под углом, находящимся в пределах от 40° до 50°, и/или

прокладочная пластина (32) в немагнитной области (22, 22') между двумя участками (24) прямой проводимости, которые она соединяет, является более толстой (40), чем на участках (24) прямой проводимости, и благодаря этому в радиальном направлении (36) образует геометрическое замыкание с участками (24) прямой проводимости.

2. Ротор (10) по п.1, при этом прокладочная пластина (320 состоит из немагнитного материала.

3. Ротор (10) по п.1 или 2, при этом прокладочная пластина (32) имеет толщину (46) меньше 0,2 мм.

4. Ротор (10) по п.1, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя пленку из полимера.

5. Ротор (10) по п.2, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя пленку из полимера.

6. Ротор (10) по п.3, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя пленку из полимера.

7. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, или 4-6, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя залитый синтетической смолой нетканый материал или ткань.

8. Ротор (10) по п. 3, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя залитый синтетической смолой нетканый материал или ткань.

9. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 6 или 8, при этом прокладочная пластина (32) посредством склеивания соединена с участками (24) прямой проводимости.

10. Ротор (10) по п.3, при этом прокладочная пластина (32) посредством склеивания соединена с участками (24) прямой проводимости.

11. Ротор (10) по п.7, при этом прокладочная пластина (32) посредством склеивания соединена с участками (24) прямой проводимости.

12. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 6, 8 или 10-11, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя ткань, имеющую волокна (42), которые ориентированы к надлежащей оси q (30) пакета (14) листов под углом, составляющим около 45°.

13. Ротор (10) по п. 3, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя ткань, имеющую волокна (42), которые ориентированы к надлежащей оси q (30) пакета (14) листов под углом, составляющим около 45°.

14. Ротор (10) по п.7, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя ткань, имеющую волокна (42), которые ориентированы к надлежащей оси q (30) пакета (14) листов под углом, составляющим около 45°.

15. Ротор (10) по п.9, при этом прокладочная пластина (32) включает в себя ткань, имеющую волокна (42), которые ориентированы к надлежащей оси q (30) пакета (14) листов под углом, составляющим около 45°.

16. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10-11 или 13-15, при этом по меньшей мере один из слоев (16) имеет несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости этого слоя (16).

17. Ротор (10) по п. 3, при этом по меньшей мере один из слоев (16) имеет несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости этого слоя (16).

18. Ротор (10) по п.7, при этом по меньшей мере один из слоев (16) имеет несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости этого слоя (16).

19. Ротор (10) по п.9, при этом по меньшей мере один из слоев (16) имеет несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости этого слоя (16).

20. Ротор (10) любому из пп. 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10-11, 13-15 или 17-19, при этом между несколькими из слоев (16), в частности между всеми слоями (16), расположено по прокладочной пластине (32) вышеназванного рода.

21. Ротор (10) п. 3, при этом между несколькими из слоев (16), в частности между всеми слоями (16), расположено по прокладочной пластине (32) вышеназванного рода.

22. Синхронный реактивный электродвигатель (42), имеющий ротор (50) по любому из пп.1-21.

23. Автомобиль (62), имеющий синхронный реактивный электродвигатель (50) по п.22 в качестве приводного двигателя для движения автомобиля (62).

24. Способ изготовления ротора (10) по одному из пп. 1-21, при этом для образования каждого магнитного слоя (16) пакета (14) листов используется по одному обладающему магнитной проводимостью листу (18), который имеет участки (24) прямой проводимости слоя (16) и у которого в качестве немагнитных областей (22, 22') между участками (24) прямой проводимости предусмотрены выемки, и листы (18) надеваются с получением пакета (18) листов, и при этом между по меньшей мере двумя из листов (18) располагается по прокладочной пластине (32) и соединяется с по меньшей мере одним из примыкающих листов (18),

отличающийся тем, что при надевании в качестве прокладочной пластины (32) между двумя листами (18) располагается соответственно нетканый материал или ткань, и после надевания всех листов (18) этот нетканый материал или ткань пропитывается синтетической смолой и затем вследствие этого разбухает и при этом становится толще между участками прямой проводимости в немагнитных областях.

25. Способ по п.24, при этом после надевания листов (18) наружное кольцо (28) каждого обладающего магнитной проводимостью листа (18) удаляется способом снятия стружки, и вследствие этого каждый из листов (18) разделяется на несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора.