РЕАКТИВНЫЙ РОТОР С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ СОБСТВЕННЫМ НАМАГНИЧИВАНИЕМ Российский патент 2019 года по МПК H02K1/24 H02K1/27 H02K15/03 H02K15/12 

Изобретение относится к ротору для реактивной электрической машины, к электрической машине с таким ротором, а также к способу изготовления указанного ротора. Ротор имеет пакет из стальных листов с множеством электрически изолированных друг от друга слоев стальных листов ротора. Каждый слой стальных листов ротора может иметь в виде полос направляющие поток участки для направления магнитного потока между осями d ротора. Направляющие поток участки проходят в своем продольном направлении наклонно или поперек соответствующей оси q ротора и отделены друг от друга с помощью барьеров потока.

Такой ротор для реактивного электродвигателя известен из US 5 818 140 А. В нем приведено описание ротора, листовой пакет которого состоит из стальных листов ротора, которые имеют вырубки. Этот ротор называется здесь также ротором Вагати (Vagati). Между отдельными направляющими поток участками находится в созданных с помощью вырубок барьерах потока воздух, который действует в качестве барьера магнитного потока. Однако вырубки приводят к ослаблению механической стабильности листового пакета, так что указанный ротор не пригоден для больших скоростей вращения, в частности, больше 3000 об/мин. По этой причине роторы указанного вида не пригодны для требуемых больших скоростей вращения.

Из JP 2002 095227 А известен ротор Вагати, в котором барьеры потока залиты заливочной массой из синтетической смолы. При этом радиально смежные направляющие поток участки имеют трапециевидные выемки, в которые затекает при заливке синтетическая смола. За счет этого направляющие поток участки соединяются посредством соединения в форме ласточкина хвоста с затвердевшей синтетической смолой. Таким образом, при больших скоростях вращения вызванная центробежными силами сила растяжения отводится от наружной окружности ротора через синтетическую смолу внутрь к валу. При этом недостатком является то, что трапециевидные выемки в направляющих поток участках отрицательно влияют на эффективность электродвигателя, поскольку создаются помехи магнитному полю. Дополнительно к этому, за счет расположения на синтетическую смолу действует напряжение растяжения, что может приводить к разрушению или разрыву синтетической смолы.

В качестве конструктивного принципа реактивного ротора известно введение в него еще постоянных магнитов, с целью получения ротора гибридного типа из реактивного и синхронного электродвигателя. В качестве создаваемого ротором механического крутящего момента М получается M=3/2 p (P*Iq+(Ld-Lq)*Id*Iq), где р - количество полюсных пар, Р - создаваемый постоянными магнитами дополнительный индуктивный поток, Iq - составляющая q тока обмотки статора, Id - составляющая d тока обмотки статора, Lq - составляющая q индуктивности ротора и Ld - составляющая d индуктивности ротора.

Расположение постоянных магнитов в реактивном роторе имеет несколько недостатков. Постоянные магниты изготавливаются, как правило, в виде прямоугольных параллелепипедов или блоков, которые затем вводятся в листовой пакет реактивного ротора. Для этого барьеры потока, в которых должны располагаться постоянные магниты, должны иметь угловатую форму, с целью обеспечения возможности размещения и удерживания постоянных магнитов. За счет того, что воздушные барьеры с возможно более меньшим отклонением формы постоянных магнитов согласованы с формой постоянных магнитов, то они больше не оптимально согласованы с прохождением магнитного потока, которое необходимо для реализации ротора Вагати. Кроме того, постоянные магниты не могут быть расположены без зазоров в изогнутых барьерах потока, так что имеются промежуточные пространства между постоянными магнитами, которые заполнены воздухом. Кроме того, постоянные магниты невозможно располагать без зазоров в скошенном листовом пакете вдоль возникающих за счет этого осевых изогнутых проходов или туннелей, поскольку для введения имеющих в большинстве случаев форму прямоугольного параллелепипеда постоянных магнитов их размеры в зависимости от угла скоса должны быть меньше, чем барьера потока. Это приводит к потере эффективности.

В документе WO 2009/063350 А2 приведено описание реактивного электродвигателя, в барьерах потока которого расположен постоянно магнитный материал. Постоянно магнитный материал может быть расположен в матрице из синтетической смолы и вводится в барьеры потока с помощью литья под давлением. С помощью материала может быть также сформирована на осевых концевых поверхностях соответствующая концевая шайба, с целью стабилизации ротора. За счет формы матрицы из синтетической смолы может быть компенсирован дисбаланс ротора.

В основу изобретения положена задача эффективного создания реактивного ротора с дополнительным собственным намагничиванием.

Задача решена с помощью предметов независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные модификации изобретения заданы с помощью признаков зависимых пунктов формулы изобретения.

С помощью изобретения создан ротор для реактивной электрической машины. Само по себе известным образом, ротор имеет пакет стальных листов с множеством участков листового пакета или, коротко, слоев. Каждый из слоев имеет, как указывалось выше, направляющие поток участки, которые образованы с помощью соответствующего магнитно проводящего роторного листа и проходят между соответствующими двумя соседними осями d и наклонно или поперек соответствующей оси q ротора. Каждое место выхода одной из осей d ротора из ротора представляет один полюс ротора для реактивной электрической машины. При этом этот ход прохождения указан относительно его образованного перпендикулярно оси вращения поперечного сечения. Направляющие поток участки отделены друг от друга с помощью соответствующего барьера потока. Другими словами, между соседними направляющими поток участками находится соответствующий барьер потока. Это означает, что роторные стальные листы выполнены из магнитно проводящего материала, в частности, магнитно мягкого материала. В противоположность этому, барьеры потока не имеют магнитно мягкого материала. В роторе, согласно изобретению, барьеры потока залиты заливочной массой.

Для снабжения ротора собственным намагничиваем, в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока заливочная масса выполнена так, что она имеет зерна или твердые частицы, которые является постоянно магнитными. Другими словами, заливочная масса имеет порошок или гранулят из зерен или твердых частиц, из которых каждое является постоянно магнитным, т.е. создает соответствующее собственное магнитное поле. Под твердой частицей в связи с данным изобретением следует понимать тело или объект, который имеет наибольший диаметр 5 см, в частности, 1 см. За счет того, что твердые частицы расположены в барьерах потока в виде заливочной массы или в заливочной массе, то заливочная масса имеет ту же форму, что и барьеры потока, другими словами, барьеры потока предпочтительно полностью заполнены заливочной массой.

С помощью изобретения обеспечивается то преимущество, что постоянно магнитная зона в роторе по своей форме согласована с формой барьеров потока. Таким образом, барьеры потока и тем самым также направляющие поток участки могут быть согласованы с желаемым ходом прохождения магнитного потока, т.е. ротор может быть выполнен оптимально, в частности, по принципу Вагати. Дополнительное намагничивание ротора может быть добавлено с помощью твердых частиц в заливочной массе, без необходимости для этого согласования или изменения формы магнитно проводящих роторных листов. Таким образом, один и тот же раскрой роторных листов можно применять как для чисто реактивного ротора, т.е. ротора Вагати, так и для ротора, согласно изобретению, в котором дополнительно к реактивному ротору еще создается возбуждение с помощью постоянных магнитов и постоянное намагничивание с помощью заливочной массы.

Согласно изобретению, на противоположно лежащих осевых концах листового пакета прилита к листовому пакету соответствующая образованная из заливочной массы концевая шайба. Другими словами, слои листового пакета в осевом направлении заключены или расположены между двумя концевыми шайбами. При этом концевые шайбы образованы с помощью заливочной массы, за счет чего концевые шайбы можно изготавливать в той же стадии изготовления, что и заполнение барьеров потока, с помощью заливочной массы.

Для этого предусмотрено, что заливочная масса в барьерах потока и концевые шайбы образуют единое тело, через которое к слоям листового пакета прикладывается сила. Сила действует в осевом направлении к середине ротора. Другими словами, слои листового пакета сжимаются вместе с помощью обеих концевых шайб. Другими словами, листовой пакет напряжен с помощью тела из заливочной массы. Это демпфирует предпочтительно собственные колебания ротора во время его вращения.

Изобретение содержит также необязательные модификации ротора, с помощью которых обеспечиваются дополнительные преимущества.

Согласно одной модификации, в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока соответствующее магнитное поле твердых частиц ориентировано вдоль соответствующего направления продольного прохождения соответствующего барьера потока или под углом к направлению продольного прохождения соответствующего барьера потока. Направление продольного прохождения может быть определено, например, в качестве средней оси барьера потока, которая проходит в виде дуги от одной оси d к соседней оси d. Указанный угол, в частности, меньше 45°. За счет модификации обеспечивается то преимущество, что образованный с помощью твердых частиц постоянный магнитный полюс ротора и образованные на осях d полюса для реактивной электрической машины расположены относительно друг друга так, что с помощью одних и тех же магнитных катушек статора может создаваться как основанный на реактивности, так и основанный на принципе синхронной машине крутящий момент.

Согласно одной модификации, в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока твердые частицы осаждены в барьере потока в виде высушенного осадка. Другими словами, твердые частицы заливаются или вводятся под давлением в барьеры потока в виде суспензии, например, в виде шлама, а затем заливочная масса сушится, так что остаются лишь твердые частицы. За счет этого обеспечивается то преимущество, что заливочная масса имеет особенно высокую долю твердых частиц, поскольку в барьере потока не расположены другие наполнители.

Согласно другой модификации, в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока твердые частицы расположены в твердой пластмассе. Другими словами, твердые частицы расположены в опорной матрице или в пластмассовой матрице. При этом доля объема твердых частиц в заливочной массе может лежать в диапазоне от 10% до 90%. Предпочтительно, предусмотрена доля от 10% до 80%. Пластмасса увеличивает механическую стабильность ротора. В качестве пластмассы можно применять реактопласт или термопласт. Дополнительно может быть предусмотрено, что в заливочной массе в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока заливочная масса имеет наполнитель, который имеет большую прочность на растяжение, чем пластмасса. За счет этого увеличивается прочность на разрыв пластмассы, что, в частности, предпочтительно при передаче центробежных сил, поскольку пластмасса, например синтетическая смола, может быть хрупкой и за счет этого склонной к разрыву, когда передаются силы растяжения. Наполнитель может быть образован, например, с помощью волокон, в частности стекловолокна.

Согласно одной модификации, по меньшей мере одна из концевых шайб, предпочтительно обе концевые шайбы, выполнены ротационно асимметричными, и соответствующая ротационная асимметрия концевых шайб компенсирует имеющийся относительно оси вращения дисбаланс листового пакета. Другими словами, концевые шайбы могут иметь, например, выпуклый контур, или концевым шайбам может быть придан контур, который упрощает балансировку ротора. Компенсация дисбаланса с помощью концевых шайб осуществляется в большинстве случаев по меньшей мере частично, предпочтительно полностью.

В одной модификации изобретения предусмотрено, что в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока твердые частицы имеются в виде постоянно магнитного порошка. При этом особенно предпочтительным относительно стоимости является порошок из твердых ферритовых частиц. Может быть также предусмотрен магнитный порошок из редких земель, с помощью которого достигается особенно большая плотность создаваемого с помощью твердых частиц магнитного поля. Может быть также предусмотрена смесь из двух различных постоянно магнитных порошков, за счет чего можно комбинировать свойства соответствующих магнитных порошков.

Согласно одной модификации, средний диаметр D50 твердых частиц лежит в диапазоне от 10 мкм до 1 мм. Диаметр D50 твердых частиц указывает величину зерна твердых частиц в виде средней величины или 50% квантили статистического распределения диаметра твердых частиц или величины зерна. При этом диаметр D50 твердых частиц в диапазоне больше 200 мкм имеет то преимущество, что внутри каждой твердой частицы ориентация магнитного поля является особенно стабильной и/или гомогенной, поскольку имеется меньше границ между зернами, чем при диаметре D50 твердых частиц в диапазоне меньше 200 мкм. В противоположность этому, этот диапазон имеет то преимущество, что твердые частицы расположены особенно плотно и/или с заполнением пространства в барьерах потока.

В одной модификации предусмотрено, что в одном или нескольких или в каждом из барьеров потока диаметр твердых частиц имеет статистическое распределение, которое является мономодальным. В частности, диаметр D50 твердых частиц представляет единственное место максимума статистического распределения диаметра твердых частиц. Для комбинирования указанных преимуществ больших твердых частиц и малых твердых частиц в одной предпочтительной модификации предусмотрено, что статистическое распределение является бимодальным или многомодальным. При бимодальных или многомодальных величинах твердых частиц обеспечивается повышение степени заполнения и тем самым магнитных свойств по сравнению с мономодальным распределением. Указанное статистическое распределение называется также распределением величины твердых частиц.

В одной модификации изобретения предусмотрено, что один или несколько или каждый из барьеров потока в поперечном сечении ротора выполнен в виде круговой или проходящей между соответствующими двумя соседними осями d дуги. Другими словами, уже указанная продольная ось этих барьеров потока имеет форму дуги, которая выполнена изогнутой в направлении оси вращения ротора и соединяет одну ось d с соседней в окружном направлении осью d по меньшей мере в продолжении. Таким образом, барьеры потока имеют форму дуги. Предпочтительно, они имеют также круглый, т.е. без углов контур. За счет этого обеспечивается то преимущество, что направление магнитного потока статора является особенно эффективным для реактивного режима работы. За счет этого форма листового пакета, которая используется для изготовления ротора, согласно изобретению, может применяться также для изготовления реактивного ротора без собственного намагничивания. Для изготовления роторных листов для чисто реактивных роторов, с одной стороны, и для ротора, согласно изобретению, также не требуется особый крой листов, т.е. можно использовать тот же штамповочный инструмент для выполнения роторных листов. Это делает ротор, согласно изобретению, особенно экономичным в изготовлении, поскольку он может основываться на листовых пакетах обычного реактивного ротора.

Изобретение относится также к электрической машине, которая может работать в качестве реактивного электродвигателя и/или в качестве реактивного генератора. Электрическая машина имеет статор и установленный в статоре с возможностью вращения ротор, который имеет выполнение ротора, согласно изобретению. Таким образом, электрическая машина может работать как по реактивному принципу, так и по принципу синхронной машины в комбинации или одновременно. За счет этого эффективность электрической машины больше, чем в чисто реактивной машине.

Ротор, согласно изобретению, изготовлен, в частности, с помощью одного варианта выполнения способа, согласно изобретению.

В способе, согласно изобретению, предусмотрено для создания каждого слоя листового пакета выполнение соответствующего магнитно проводящего слоя роторных листов или коротко листа, который имеет направляющие поток участки слоя и в котором в качестве барьеров потока предусмотрены выемки, которые могут быть образованы, например, посредством штамповки. Листы собираются в штабель или нанизываются в осевом направлении для образования листового пакета. При этом барьеры потока располагаются, в частности, соосно в осевом направлении, так что в листовом пакете барьеры потока отдельных слоев образуют вместе с соответствующими барьерами потока других слоев проходящий в осевом направлении или под острым углом скошенный в осевом направлении туннель, проход или шахту. После нанизывания листового пакета барьеры потока заполняются заливочной массой в виде текучей или способной течь суспензии. Твердые частицы заливочной массы подвергаются воздействию магнитного поля, когда заливочная масса является мягкой. За счет этого магнитные поля твердых частиц ориентируются вдоль одного направления прохождения магнитного поля. Затем заливочная масса затвердевает. Заливочная масса может заполняться, например, с помощью литья под давлением. При заполнении шлама в качестве заливочной массы, он может заполняться посредством литьевого прессования. Затем шлам можно сушить посредством выжимания содержащейся в нем жидкости, например воды, и/или посредством нагревания шлама.

В способе предусмотрено, что заливочная масса имеет волокна, и на противоположно лежащих в осевом направлении концах пакета к листовому пакету приливается соответствующая образованная из заливочной массы концевая шайба, так что заливочная масса в барьерах потока и в концевых шайбах образует сплошное тело, через которое слои листового пакета нагружаются осевой силой.

Согласно указанному варианту выполнения способа, твердые частицы во время заполнения заливочной массы подвергаются воздействию магнитного поля. За счет этого обеспечивается то преимущество, что твердые частицы находятся в движении. За счет этого можно ориентировать также большие твердые частицы и/или имеющие асимметричную и/или удлиненную форму твердые частицы с помощью такого магнитного поля, которое не должно быть настолько сильным, что оно могло бы поворачивать твердые частицы также в неподвижном состоянии.

Согласно одному варианту выполнения способа, твердые частицы дополнительно или в качестве альтернативного решения после заполнения заливочной массы подвергаются воздействию магнитного поля. За счет этого обеспечивается то преимущество, что можно уменьшать или предотвращать образование сгустков заливочной массы за счет магнитного слипания твердых частиц во время заполнения. В частности, исключительно после заполнения магнитное поле направляется на твердые частицы. Однако может быть предусмотрена также комбинация обоих стадий способа, так что во время и после заполнения твердые частицы подвергаются воздействию магнитного поля. При этом могут быть предусмотрены различные силы магнитного поля, с целью предотвращения образования сгустков твердых частиц во время заполнения и, тем не менее, обеспечения их ориентации. При этом магнитное поле во время заполнения предпочтительно более слабое, чем после заполнения. С помощью магнитного поля, которое прикладывается после заполнения, твердые частицы, согласно одному варианту выполнения, намагничиваются, т.е. твердые частицы сначала заполняются в барьеры потока в виде не намагниченных твердых частиц и после заполнения постоянно намагничиваются.

Каждый лист, который образует один из слоев, может иметь отдельные направляющие поток участки в виде связанных друг с другом частичных зон. В одной модификации предусмотрено разделение направляющих поток участков после нанизывания листов. При этом после нанизывания листов удаляется наружное кольцо с помощью способа резания, и за счет этого каждый из листов разделяется на несколько отделенных друг от друга направляющих поток участков или магнитно проводящие роторные листы.

Ниже приводится описание примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - вариант выполнения электрической машины, согласно изобретению;

фиг. 2 - ротор электрической машины из фиг. 1, в изометрической проекции;

фиг. 3 - частичный разрез образованного из заливочной массы тела в роторе из фиг. 2, в изометрической проекции;

фиг. 4 - разрез ротора из фиг. 2, при этом соответствующее магнитное поле твердых частиц проходит под углом к продольному направлению прохождения барьеров потока.

Поясняемый ниже пример выполнения является предпочтительным вариантом выполнения изобретения. В примере выполнения указанные компоненты варианта выполнения представляют соответствующие отдельные, независимые друг от друга подлежащие рассмотрению признаки изобретения, которые также независимо друг от друга усовершенствуют изобретение, и которые поэтому следует рассматривать также по отдельности или в другой, отличной от показанной комбинации, в качестве составляющей части изобретения. Кроме того, возможно дополнение поясняемого варианта выполнения также другими, уже поясненными признаками изобретения.

На фигурах функционально одинаковые элементы обозначены теми же позициями.

На фиг. 1 показана в продольном разрезе электрическая машина Е, которая является, например, реактивным электродвигателем. На фиг. 1 ось А вращения представляет также ось симметрии изображения. Электрическая машина Е содержит статор S, в котором расположены обмотки W электрических катушек, при этом на фиг. 1 показана лишь одна из обмоток W. Обмотки W могут быть выполнены из электрически проводящих элементов, например, проводов или стержней. Через обмотки W попеременно пропускается ток из источника С трехфазного тока, за счет чего внутри статора S возникает магнитное вращающееся поле в воздушном зазоре L электрической машины Е. Источник С трехфазного тока может быть, например, инвертером или электрической сетью неизменной частоты.

Внутри статора S находится ротор 10, который соединен без возможности проворачивания с валом D. Вал D установлен с возможностью вращения вокруг оси А вращения в статоре S.

Ротор 10 является одним вариантом выполнения ротора, согласно изобретению. На фиг. 2 показан лишь ротор 10.

Через проходное отверстие 12 ротора 10 проходит (не изображенный больше на фиг. 2) вал D. Диаметр ротора 10 может составлять в радиальном относительно оси А вращения направлении больше 20 см. Длина ротора 10 в осевом направлении может составлять больше 30 см.

Ротор 10 имеет в качестве магнитно активной части листовой пакет 14, который образован из множества слоев 16. На фиг. 2 для наглядности обозначены лишь некоторые слои из магнитных слоев 16. Между слоями находится само по себе известным образом электрически изолирующий слой, с целью блокирования вихревых токов в листовом пакете 14. Каждый слой 16 в показанном на фиг. 2 примере образован с помощью соответствующего мягко магнитного роторного листа 18. Другим названием для роторного листа является электротехническая листовая сталь или трансформаторная листовая сталь.

На фиг. 2 обозначен лишь роторный лист 18, который находится на торцевой стороне 20 в осевом направлении вдоль оси А на переднем конце листового пакета 14. Роторный лист 18 (и, соответственно, также остальные роторные листы остальных слоев 16) имеет выемки 22, которые образуют барьеры для магнитного потока, т.е. барьеры потока. Выемки 22 могут быть образованы, например, посредством штамповки соответствующей формы из роторного листа 18.

Таким образом, от роторного листа 18 имеются лишь направляющие поток участки 24 и, необязательно, перемычки 26 для механического соединения направляющих поток участков 24, а также, необязательно, наружное кольцо 28 для механического удерживания направляющих поток участков 24. Роторные листы слоев 16 могут иметь все одинаковую форму. С помощью направляющих поток участков 24 в роторе направляется магнитный поток, который создается с помощью электрических катушек статора S, наклонно или поперек q-осей 30 ротора 10 вдоль магнитного предпочтительного направления между соответствующими двумя осями d.

Роторные листы 18 могут быть расположены соосно в листовом пакете 14 в осевом направлении друг за другом так, что выемки 22 и, соответственно, также направляющие поток участки 24 находятся соосно в осевом направлении. Выемки 22 всех расположенных друг за другом роторных листов 18 образуют совместно шахты или пространства в листовом пакете 14. В шахтах находится заливочная масса. Заливочная масса имеет, в частности, меньшую магнитную проводимость, чем материал направляющих поток участков.

На фиг. 3 показано, что заливочная масса в барьерах потока вместе с шайбами 32 из заливочной массы образует тело К, в котором заделаны или интегрированы или расположены направляющие поток участки 24 (не изображены на фиг. 3). Тело К может быть образовано за счет заполнения барьеров потока, т.е. образованных с помощью выемок 22 шахт в листовом пакете 14, заливочной массой. За счет этого в выемках 22 из материала заливочной массы образуются стержни 34. Для механического соединения стержней 34, механические стержни 34 соединены с помощью радиально полностью залитых частичных зон в виде шайб 32. При этом под полностью залитыми следует понимать, что, естественно, также в шайбах 32 предусмотрено проходное отверстие 12 для вала.

Две шайбы 32 предусмотрены на обеих торцевых сторонах, т.е. на торцевой стороне 20 и на противоположно лежащей в осевом направлении стороне листового пакета 14, в качестве концевых шайб. При этом на фиг. 2 передняя шайба 32, которая находится на торцевой стороне 20, не изображена, с целью обеспечения показа структуры роторного листа 18. Может быть также предусмотрено, что для дальнейшей механической стабилизации дополнительно к лежащим в осевом направлении снаружи на концах листового пакета шайбам 32 в листовом пакете 14 из заливочной массы выполнена одна или несколько промежуточных шайб.

Заливочная масса может, например, с помощью способа литья под давлением или литьевого прессования после нанизывания, т.е. после расположения в ряд роторных листов 18, вводиться в выемки 22 и в зону шайб 32. Для задания толщины шайб 32 и их положения, можно соседние роторные листы 18 удерживать при нанизывании на расстоянии друг от друга с помощью, например, распорных элементов, например, колец или колодок, так что при заливке из заливочной массы получаются цилиндрические промежуточные шайбы.

При заливке могут быть сформированы также обе шайбы 32 на концах листового пакета, за счет чего получается прочное механическое соединение листового пакета 14. Таким образом, листовой пакет 14 можно применять в виде отдельного конструктивного элемента. Таким образом, отпадает требующий много времени процесс составления отдельных листов на валу D вместе с концевыми шайбами 32 для сжатия, за счет чего уменьшается стоимость изготовления. Дополнительно к этому, заливка предотвращает радиальные и осевые колебания отдельных роторных листов 14, поскольку они неподвижно соединяются друг с другом.

Пригодность для больших скоростей вращения может обеспечиваться с помощью материала с высокой прочностью на растяжение и материалов с подходящими наполнителями за счет включения наполнителя, например, волокна, в частности, стекловолокна, в заливочную массу.

Как показано на фиг. 4, заливочная масса имеет зерна или твердые частицы 36, из которых каждая представляет постоянный магнит. Другими словами, твердые частицы являются постоянно магнитными. На фиг. 4 показаны в качестве примера лишь некоторые твердые частицы 36, которые дополнительно изображены сильно увеличенными. Каждая твердая частица 36 может иметь диаметр меньше 5 см, в частности 1, предпочтительно меньше 1 мм. Количество твердых частиц, в частности, больше 1000, в частности, больше 5000.

За счет образованного с помощью заливки выемок 22 и на основании твердых частиц 36 магнитного тела К получается связь образованного за счет направляющих поток участков 24 реактивного эффекта с возбуждением с помощью постоянных магнитов в соответствии с принципом синхронного электродвигателя.

Твердые частицы 36 могут быть связаны пластмассой, т.е. заделаны или интегрированы в пластмассу 38. При этом по меньшей мере один барьер потока или выемка 22 между соответствующими двумя соседними осями d имеет постоянно магнитные твердые частицы 36. Для этого твердые частицы 36 могут находиться в заливочной массе в виде постоянно магнитного порошка. В этом случае заливочную массу можно применять в текучем состоянии для заливания или заливания под давлением или литьевого прессования в выемки 22. Порошок может иметь мономодальные, бимодальные или многомодальные величины твердых частиц и распределение твердых частиц. С помощью пластмассы 38 образована пластмассовая матрица, в которой возможны доли магнитного порошка в имеющих любую форму объемах. Может быть предусмотрено соотношение объемов от 20% до 80%, с целью получения за счет этого согласования между магнитным возбуждением с помощью твердых частиц 38, с одной стороны, и механической стабилизации с помощью пластмассы 38, с другой стороны. С помощью этого пластмассового соединения одновременно приливаются также концевые шайбы 32 ротора, которые обеспечивают осевое сжатие роторного пакета, а также стабилизацию в целом ротора. Для увеличения при необходимости прочности на растяжение тела К, может быть дополнительно предусмотрен другой наполнитель, в частности, волокна. Пластмасса 38 может быть образована из реактопласта и/или термопласта и за счет этого гибко согласовываться с требуемым профилем электрической машины Е.

Кроме того, на фиг. 4 показано, как твердые частицы 36 могут быть ориентированы относительно магнитного поля. Для ориентации магнитного материала имеется возможность наведения во время литья под давлением магнитного поля 40 в листовом пакете 14. Для этого листовой пакет 14 может быть расположен в системе из электрических катушек 42 и магнитно мягкой направляющей 44 потока. Таким образом, обеспечивается возможность приложения магнитного поля 40 во время литья под давлением, так что магнитные частицы или твердые частицы 36 ориентируются в пластмассовом расплаве пластмассы 38 анизотропно в соответствии с прохождением выемок 22 или барьеров потока, соответственно, прохождения направляющих поток участков 24. Возможно также намагничивание магнитного материала, т.е. твердых частиц 36, после заливки с помощью приложенного магнитного поля 40. Другими словами, твердые частицы располагаются в не намагниченном состоянии в выемках 22, а затем после заполнения заливочной массы намагничиваются или преобразуются в постоянные магниты. Возможна также комбинация обоих указанных способов для намагничивания, если твердые частицы 36 уже перед заполнением являются постоянно магнитными.

За счет того, что твердые частицы 36 вводятся в виде заливочной массы или заливаются в листовой пакет 14, направление 46 продольного прохождения выемок 22 в показанном на фиг. 4 разрезе листового пакета 14, т.е. ротора 10, может иметь дугообразное или, в частности, без углов прохождение между осями d и за счет этого выполнено оптимально для реактивного эффекта. Заливочная масса согласовывается при заполнении в барьеры потока с формой барьеров потока.

В целом, за счет этого обеспечивается простое и полное заполнение барьеров потока магнитным материалом в виде твердых частиц 36. Твердые частицы 36 или магнитные частицы ориентированы вдоль требуемого магнитного потока. Технические свойства тела К можно регулировать с помощью доли компонентов материала, таких как пластмасса, магнитные частицы и наполнитель или волокна. Крепление и осевое сжатие роторных листов может быть предусмотрено за счет нанесения концевых шайб из той же заливочной массы. При изготовлении указанного ротора и таких роторов, которые не должны иметь возбуждения с помощью постоянных магнитов, а должны образовывать чисто роторы Вагати, предпочтительно требуется лишь один направляющий поток участок для чисто реактивного действия с помощью барьеров потока, а также для поясненного реактивного действия с магнитной поддержкой. За счет этого получается уменьшение количества стадий изготовления и стоимости.

В целом, пример показывает, как с помощью изобретения может быть создан реактивный ротор со связанным пластмассой магнитным материалом.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эффективности ротора. Ротор (10) для реактивной электрической машины (Е) имеет пакет (14) из стальных листов со слоями (16). Каждый пакет имеет образованные с помощью магнитно проводящего роторного листа (18), проходящие между соответствующими двумя соседними осями d и наклонно относительно соответствующей q-оси (30) направляющие поток участки (24), которые отделены друг от друга соответствующим залитым заливочной массой барьером (22) потока. По меньшей мере в одном из барьеров (22) потока заливочная масса имеет твердые частицы (36), которые являются постоянными магнитами. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротор (10) для реактивной электрической машины (Е), при этом ротор (10) имеет пакет (14) из стальных листов с множеством слоев (16), из которых каждый имеет образованные с помощью магнитно проводящего роторного листа (18), проходящие между соответствующими двумя соседними осями d и наклонно относительно соответствующей q-оси (30) направляющие поток участки (24), при этом направляющие поток участки (24) отделены друг от друга с помощью соответствующего залитого заливочной массой барьера (22) потока, при этом в одном или нескольких или в каждом из барьеров (22) потока заливочная масса имеет твердые частицы (36), которые являются постоянно магнитными, отличающийся тем, что заливочная масса имеет волокна, и на противоположно лежащих осевых концах (20) листового пакета (14) прилита к листовому пакету (14) соответствующая образованная из заливочной массы концевая шайба (32), так что заливочная масса в барьерах (22) потока и в концевых шайбах (32) образует сплошное тело (К), через которое слои (16) листового пакета (14) нагружаются осевой силой.

2. Ротор (10) по п. 1, в котором в одном или нескольких или в каждом из барьеров (22) потока соответствующее магнитное поле твердых частиц (36) ориентировано вдоль направления (46) продольного прохождения барьера (22) потока или под углом к направлению (46) продольного прохождения барьера (22) потока.

3. Ротор (10) по любому из пп. 1 или 2, в котором в одном или нескольких или в каждом из барьеров (22) потока твердые частицы (36) осаждены в барьере (22) потока в виде высушенного осадка.

4. Ротор (10) по любому из пп. 1-3, в котором в одном или нескольких или в каждом из барьеров (22) потока твердые частицы (36) расположены в твердой пластмассе (38).

5. Ротор (10) по любому из пп. 1-4, в котором по меньшей мере одна из концевых шайб (32) выполнена ротационно асимметричной, и соответствующая ротационная асимметрия компенсирует по меньшей мере частично имеющийся относительно оси (А) вращения дисбаланс листового пакета (14).

6. Ротор (10) по любому из пп. 1-5, в котором в одном или нескольких или в каждом из барьеров (22) потока твердые частицы (36) выполнены в виде постоянно магнитного порошка, в частности, порошка из твердых ферритовых частиц и/или редкоземельного магнитного порошка.

7. Ротор (10) по любому из пп. 1-6, в котором средний диаметр D50 твердых частиц лежит в диапазоне от 10 мкм до 1 мм.

8. Ротор (10) по любому из пп. 1-7, в котором в одном или нескольких или в каждом из барьеров (22) потока диаметр твердых частиц имеет статистическое распределение, которое является мономодальным или бимодальным или многомодальным.

9. Ротор (10) по любому из пп. 1-8, в котором один или несколько или каждый из барьеров (22) потока в поперечном сечении ротора (10) выполнен в виде круговой или проходящей между соответствующими двумя соседними осями d дуги.

10. Электрическая машина (е), которая имеет статор и установленный в статоре (S) с возможностью вращения ротор (10) по любому из пп. 1-9.

11. Способ изготовления ротора (10) по любому из пп. 1-9, при этом для создания каждого слоя (16) листового пакета (14) выполняется соответствующий магнитно проводящий стальной лист (18), который имеет направляющие поток участки (24) слоя и в котором в качестве барьеров (22) потока предусмотрены выемки (22), и листы (18) нанизываются для образования листового пакета (18), и после нанизывания листового пакета (14) барьеры (22) потока заполняются заливочной массой в виде текучей суспензии, и твердые частицы (36) заливочной массы подвергаются воздействию магнитного поля, и заливочная масса подвергается затвердеванию, отличающийся тем, что заливочная масса имеет волокна, и на противоположно лежащих осевых концах (20) листового пакета (14) к листовому пакету (14) приливается соответствующая образованная из заливочной массы концевая шайба (32), так что заливочная масса в барьерах (22) потока и в концевых шайбах (32) образует сплошное тело (К), через которое слои (16) листового пакета (14) нагружаются осевой силой.

12. Способ по п. 11, в котором твердые частицы (36) во время заполнения заливочной массы подвергаются воздействию магнитного поля (40), в то время как заливочная масса является мягкой.

13. Способ по любому из пп. 11 или 12, в котором твердые частицы (36) после заполнения заливочной массы подвергаются воздействию магнитного поля и за счет этого намагничиваются.