Биметаллический ротор Российский патент 2018 года по МПК H02K1/27 H02K15/03 

Изобретение относится к вращающимся электрическим машинам и касается способа изготовления ротора с постоянными магнитами.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение пределов применения электрических машин с постоянными магнитами по габаритным показателям при одновременном упрощении технологии изготовления ротора.

Известен ротор электрической машины (1), содержащий втулку из немагнитного материала и надетый на нее цилиндр, выполненный с полюсами из магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующимися с постоянными магнитами, радиальные наружные торцы которых перекрыты металлическими клиньями, выполненными из немагнитных материалов, внешняя поверхность которых соответствует кривизне внешней поверхности цилиндра, при этом по периметру цилиндра на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены радиальные пазы на всю длину цилиндра. Постоянные магниты размещены в радиальных пазах соответствующего поперечного сечения и перекрыты немагнитным металлическим клином. Втулка, цилиндр, составленный полюсами, и металлические клинья жестко скреплены между собой, предпочтительно, вакуумно-диффузионной сваркой.

Недостатком этой конструкции является низкая технологичность, так как требуется фрезеровка пазов для установки постоянных магнитов и клиньев, изготовление самих немагнитных клиньев и фиксирование всей конструкции сваркой, предположительно вакуумно-диффузионной.

Кроме того, предложенная конструкция имеют ограниченное применение по частоте вращения из-за увеличения с габаритами величины центробежных сил, действующих на постоянные магниты и клинья.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является расширение границ применения машин с постоянными магнитами по габаритам без опасности разрушения магнитов и, следовательно, возможность повышения мощности синхронных машин с постоянными магнитами.

Технический результат достигается тем, что в цилиндрическом роторе, содержащем сердечник и полюса с постоянными магнитами чередующейся полярности, сердечник выполнен сборным и состоит из спресованных между нажимными кольцами листов, каждый из которых состоит из двух (или трех) соединенных между собой сваркой (например лазерной сваркой) частей. В случае использования полюса с постоянными магнитами с тангенциальной намагниченностью – лист состоит из двух частей: внешней - из ферромагнитного материала и внутренней - из неферромагнитного материала. В случае использования полюса с постоянными магнитами с радиальной намагниченностью – лист состоит из трех частей: внешней и внутренней из ферромагнитного материала, средняя часть из немагнитной стали. Цилиндрические или призматические полюса с постоянными магнитами, установлены в отверстия которые выполняются в листах сердечника или в уже собранном сердечнике. Отверстия выполняются цилиндрическими для цилиндрических полюсов с постоянными магнитами, для призматических полюсов с постоянными магнитами отверстия выполняются прямоугольными.

Изобретение поясняется рисунками. Для ротора с тангенциально намагниченными магнитами на фиг. 1 показаны наружный ферромагнитный лист, на фиг.2 показан внутренний не магнитный лист, на фиг. 3 показан собранный и сваренный лист, состоящий из внешнего ферромагнитного листа и внутреннего немагнитного листа, на фиг.4 показан сердечник ротора, собранный из сваренных листов с вырезанным отверстием для магнитов и обработанный по внешнему диаметру (удалена часть внешнего ферромагнитного листа) насаженный на опорную втулку. Для ротора с радиально намагниченными магнитами, на фиг.5 показаны наружный ферромагнитный лист, на фиг.6 показ средний немагнитный лист, на фиг.7 показан внутренний ферромагнитный лист, на фиг.8 показан собранный и сваренный лист, состоящий из внешнего и внутреннего ферромагнитного листа и среднего немагнитного листа, на фиг.9 показан сердечник ротора, собранный из сваренных листов с вырезанным отверстием для магнитов и обработанный по внешнему диаметру (удалена часть внешнего ферромагнитного листа) и насаженный на опорную втулку.

При превышении диаметра ротора электрической машины величины 1000 мм, листы выполняются в виде секторов. В таком случае сердечник ротора набирается и сваренных секторных листов как по длине сердечника так и по окружности, с замыканием секторных листов в кольцо. Секторные листы набираются в кольцо с перекрытием в смежных слоях. Перекрытие может быть в полсектора, так и на иную часть сектора с выполнением условия совпадения окон для магнитов по длине сердечника. Секторные листы штифтуются в осевом направлении через внутренний лист. Штифт может крепиться к опорный втулке сердечника ротора болтами через отверстия в опорной втулке и радиальные резьбовые отверстия в штифтах.

Изобретение относится к вращающимся электрическим машинам, в частности к способу изготовления ротора электрической машины с постоянными магнитами. Технический результат - обеспечение возможности повышения мощности синхронных машин с постоянными магнитами. Электрическая машина содержит кольцевой статор с распределенной по окружности многофазной обмоткой и цилиндрический ротор, биметаллический сердечник которого набирается из биметаллических листов. Лист состоит из двух (или трех) соединенных между собой сваркой частей: внешняя часть выполнена из магнитопроводящего материала, внутренняя часть из немагнитного материала. В случае сборки листов из трех частей: наружная и внутренняя части ферромагнитные, средняя немагнитная. Внутри сердечника выполнены отверстия для установки полюсов с постоянными магнитами. 4 н.п. ф-лы, 9 ил.

1. Цилиндрический ротор электрической машины с тангенциально намагниченными постоянными магнитами, содержащей кольцевой статор с распределенной по окружности многофазной обмоткой, причем цилиндрический ротор содержит биметаллический сердечник, который набирается из биметаллических листов, лист состоит из двух соединенных между собой сваркой частей: внешняя часть выполнена из магнитопроводящего материала, внутренняя часть из немагнитного материала, внутри сердечника выполнены отверстия для установки полюсов с постоянными магнитами.

2. Цилиндрический ротор электрической машины с радиально намагниченными постоянными магнитами, содержащей кольцевой статор с распределенной по окружности многофазной обмоткой, причем цилиндрический ротор содержит биметаллический сердечник, который набирается из биметаллических листов, лист состоит из двух соединенных между собой сваркой частей: внешняя часть выполнена из магнитопроводящего материала, внутренняя часть из немагнитного материала.

3. Цилиндрический ротор электрической машины с тангенциально намагниченными постоянными магнитами, содержащей кольцевой статор с распределенной по окружности многофазной обмоткой, причем цилиндрический ротор содержит биметаллический сердечник, который набирается из секторных биметаллических листов, секторный лист состоит из двух соединенных между собой сваркой частей: внешняя часть выполнена из магнитопроводящего материала, внутренняя часть из немагнитного материала, внутри сердечника выполнены отверстия для установки полюсов с постоянными магнитами, секторные листы собираются в сердечник с замыканием секторов в кольцо, смежные слои сердечника собраны со смещением (перекрытием), листы сердечника соединены штифтами в осевом направлении.

4. Цилиндрический ротор электрической машины с радиально намагниченными постоянными магнитами, содержащей кольцевой статор с распределенной по окружности многофазной обмоткой, причем цилиндрический ротор содержит биметаллический сердечник, который набирается из секторных биметаллических листов, секторный лист состоит из трех соединенных между собой сваркой частей: внешняя и внутренняя части выполнены из магнитопроводящего материала, средняя часть из немагнитного материала, внутри сердечника выполнены отверстия для установки полюсов с постоянными магнитами, секторные листы собираются в сердечник с замыканием секторов в кольцо, смежные слои сердечника собраны со смещением (перекрытием), листы сердечника соединены штифтами в осевом направлении.