РОТОР С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2019 года по МПК H02K1/22 H02K1/27 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к ротору для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами и, в частности, относится к ротору для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, в котором множество постоянных магнитов прикреплены к поверхности вала ротора с помощью удерживающих колец.

Уровень техники

[0002] Роторы для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами включают в себя, например, ротор вращающейся электрической машины с поверхностными постоянными магнитами (SPM), в котором множество постоянных магнитов прикрепляются к поверхности вала ротора посредством удерживающих колец прессовой посадки.

[0003] Например, патентный документ 1, указанный ниже, раскрывает ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, который включает в себя множество постоянных магнитов, прикрепленных к внешней поверхности вала ротора, и трубчатое, армированное углеродным волокном пластмассовое кольцо (далее в данном документе называемое CFRP-кольцом), насаженное на внешние поверхности множества постоянных магнитов. В этом роторе натяг посадки обеспечивается между внутренним диаметром CFRP-кольца и внешним диаметром постоянных магнитов, и множество постоянных магнитов прочно прикрепляются к валу ротора посредством прессовой посадки CFRP-кольца.

[0004] Патентный документ 2 раскрывает ротор с постоянными магнитами, включающий в себя множество постоянных магнитов, привязанных к центральному участку втулки ротора, и множество удерживающих колец, насаженных на внешние поверхности множества постоянных магнитов. Множество постоянных магнитов механически обрабатываются так, что конусная поверхность, непрерывная от одной торцевой стороны в осевом направлении до другой торцевой стороны в осевом направлении втулки ротора, формируется на внешних периферийных поверхностях постоянных магнитов в целом. Каждое из удерживающих колец напрессовывается, при этом будучи обеспеченными заданным натягом посадки относительно внешней периферийной поверхности соответствующего постоянного магнита.

Список цитируемых источников

Патентная литература

[0005] Патентный документ 1. Публикация заявки на патент Японии № 2005-312250

Патентный документ 2. Публикация заявки на патент Японии № Hei 8-265997

Раскрытие изобретения

Техническая задача

[0006] Однако, в патентном документе 1, описанном выше, диаметр CFRP-кольца мгновенно увеличивается на величину, соответствующую натягу посадки на этапе прессовой посадки. Соответственно, механическое напряжение концентрируется во внутренней периферийной поверхности CFRP-кольца, которая приходит в соприкосновение с угловыми участками постоянных магнитов, которые являются крайними участками в осевом направлении вала ротора, и существует риск уменьшения прочности в зависимости от степени механического напряжения. Соответственно, было принято во внимание, что могут быть выполнены улучшения, когда существует потребность в повышенной прочности.

[0007] В патентном документе 2, описанном выше, поскольку один ротор с постоянными магнитами включает в себя множество удерживающих колец с различными внутренними диаметрами, может увеличиваться стоимость. Кроме того, на одном крайнем участке в осевом направлении (на участке, где внутренний диаметр удерживающего кольца является небольшим) ротора с постоянными магнитами зазор между ротором с постоянными магнитами и статором, расположенным снаружи ротора с постоянными магнитами, больше зазора на другом крайнем участке в осевом направлении (на участке, где внутренний диаметр удерживающего кольца является большим), и объем постоянного магнита меньше объема на другом крайнем участке в осевом направлении. Это приводит к проблеме того, что электрические характеристики ухудшаются в степени, соответствующей большему зазору и меньшему объему.

[0008] Настоящее изобретение было предложено с учётом проблем, описанных выше, и его задача состоит в создании ротора для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, который может предотвращать концентрацию механического напряжения в удерживающем кольце при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации.

Решение задачи

[0009] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно первому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи включает в себя:

постоянный магнит, расположенный на внешней периферийной поверхности вала ротора;

удерживающее кольцо, напрессованное на внешнюю сторону постоянного магнита со стороны одного крайнего участка вала ротора, чтобы удерживать постоянный магнит на валу ротора; и

участок направляющей кольца, предусмотренный рядом с постоянным магнитом в осевом направлении вала ротора, участок направляющей кольца выполнен с возможностью поверхностного соприкосновения с внутренней периферийной поверхностью напрессованного удерживающего кольца и направления удерживающего кольца к постоянному магниту, при этом постепенно увеличивая диаметр удерживающего кольца, когда удерживающее кольцо перемещается со стороны одного крайнего участка вала ротора в сторону другого крайнего участка вала ротора.

[0010] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно второму аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно первому аспекту изобретения, в котором

участок направляющей кольца является кольцеобразным элементом, прикрепленным к внешней периферийной поверхности вала ротора, и

диаметр внешней периферийной поверхности кольцеобразного элемента постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита в противоположную сторону в осевом направлении вала ротора.

[0011] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно третьему аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно второму аспекту изобретения, в котором

кольцеобразный элемент является немагнитным телом.

[0012] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно четвертому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно первому аспекту изобретения, в котором

вал ротора имеет участок большого диаметра, который предусмотрен на стороне одного крайнего участка вала ротора, и который имеет больший диаметр, чем участок внешней периферийной поверхности вала ротора, на котором размещён постоянный магнит,

участок направляющей кольца является участком большого диаметра, и

диаметр внешней периферийной поверхности участка большого диаметра постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита в противоположную сторону в осевом направлении вала ротора.

[0013] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно пятому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно четвертому аспекту изобретения, в котором

диаметр участка рядом с участком большого диаметра на участке внешней периферийной поверхности вала ротора, на котором размещён постоянный магнит, постепенно уменьшается в сторону участка направляющей кольца в осевом направлении вала ротора.

[0014] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно шестому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно пятому аспекту изобретения, в котором

степень постепенного уменьшения диаметра на участке рядом с участком большого диаметра на участке внешней периферийной поверхности вала ротора, на котором размещён постоянный магнит, является такой же, что и степень постепенного уменьшения диаметра внешней периферийной поверхности на участке большого диаметра в осевом направлении вала ротора.

[0015] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно седьмому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно любому из первого-шестого аспектов изобретения, в котором

высота внешней периферийной поверхности участка направляющей кольца на торцевом участке рядом с постоянным магнитом в осевом направлении является такой же, что и высота внешней поверхности для внешней периферийной поверхности постоянного магнита.

[0016] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно восьмому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно любому из первого-седьмого аспектов изобретения, в котором

удерживающее кольцо отливается из армированной углеродным волокном пластмассы, полученной посредством непрерывного наматывания углеродного волокна в одну сторону в круговом направлении и пропитывания углеродного волокна синтетической смолой.

[0017] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно девятому аспекту изобретения для решения вышеописанной задачи является ротором для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно восьмому аспекту изобретения, в котором

начальная точка намотки углеродного волокна размещена на внутренней периферийной стороне удерживающего кольца, а конечная точка намотки углеродного волокна размещена на внешней периферийной стороне удерживающего кольца, и

удерживающее кольцо напрессовывается на вал ротора, так что направление намотки углеродного волокна является противоположным направлению вращения вала ротора.

Преимущества изобретения

[0018] Согласно настоящему изобретению, ротор включает в себя участок направляющей кольца, и диаметр удерживающего кольца, таким образом, постепенно увеличивается вместо мгновенного увеличения, когда удерживающее кольцо напрессовывается со стороны одного крайнего участка вала ротора. Затем, когда удерживающее кольцо далее глубоко напрессовывается, удерживающее кольцо плавно перемещается с участка направляющей кольца на постоянный магнит с увеличенным диаметром удерживающего кольца. Соответственно, крайний участок в осевом направлении (угловой участок) постоянного магнита не приходит в точечное соприкосновение или линейное соприкосновение с внутренней периферийной поверхностью удерживающего кольца, и концентрация механического напряжения во внутренней периферийной поверхности удерживающего кольца вследствие такого соприкосновения может быть устранена. В этой конфигурации не существует необходимости обрабатывать постоянный магнит и удерживающее кольцо в специальные формы, а необходимо только предусматривать участок направляющей кольца. Соответственно, возможно предотвратить концентрацию механического напряжения в удерживающем кольце при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики, в простой конфигурации.

[0019] Кроме того, удерживающее кольцо отливается из армированной углеродным волокном пластмассы, полученной посредством непрерывного наматывания углеродного волокна в одну сторону в круговом направлении и пропитывания углеродного волокна синтетической смолой. Кроме того, удерживающее кольцо, сформированное, как описано выше, напрессовывается на вал ротора, так что направление намотки углеродного волокна является противоположным направлению вращения вала ротора. Соответственно, прочность удерживающего кольца может поддерживаться также, когда отрывное усилие, создаваемое потоком воздуха, вызванным высокоскоростным вращением металлического сердечника ротора, воздействует на удерживающее кольцо.

Краткое описание чертежей

[0020] Фиг. 1 - это вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - это вид в поперечном разрезе, взятом по линии II-II' на фиг. 1, при просмотре в направлении стрелок.

Фиг. 3 - это вид в поперечном разрезе, взятом по линии III-III' на фиг. 1, при просмотре в направлении стрелок.

Фиг. 4 - это вид в поперечном разрезе, взятом по линии IV-IV' на фиг. 1, при просмотре в направлении стрелок.

Фиг. 5A - это пояснительный вид, иллюстрирующий ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами перед прессовой посадкой удерживающих колец.

Фиг. 5B - это укрупненный вид, иллюстрирующий участок, окруженный линией V на фиг. 5A.

Фиг. 6 - это пояснительный вид, иллюстрирующий состояние, когда напрессованы удерживающие кольца, включенные в ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами.

Фиг. 7 - это вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 - это пояснительный вид, иллюстрирующий состояние, прежде чем удерживающие кольца, включенные в ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, напрессовываются.

Фиг. 9 - это укрупненный вид участка, окруженного линией IX на фиг. 8.

Фиг. 10 - это укрупненный вид участка, окруженного линией X на фиг. 8.

Фиг. 11A - это вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий удерживающее кольцо, включенное в ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11B - это пояснительный вид, иллюстрирующий состояние производства традиционного удерживающего кольца.

Фиг. 12A - это пояснительный вид, иллюстрирующий ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения в состоянии перед присоединением удерживающих колец.

Фиг. 12B - это пояснительный вид, иллюстрирующий ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения в состоянии после присоединения удерживающих колец.

Осуществление изобретения

[0021] Варианты осуществления ротора для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно настоящему изобретению описаны ниже. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено нижеприведенными вариантами осуществления.

Вариант осуществления 1

[0022] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения описано на основе фиг. 1-6. На фиг. 1-5, C1 обозначает центральную ось (ось вращения), и, на фиг. 6, X обозначает направление прессовой посадки удерживающих колец.

[0023] Как иллюстрировано на фиг. 1-6, ротор 10 для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно варианту осуществления включает в себя вал 11 ротора, множество постоянных магнитов 13 и множество удерживающих колец 14.

[0024] Радиальное поперечное сечение вала 11 ротора имеет круглую форму. Вал 11 ротора включает в себя участок 11a большого диаметра и участок 11b малого диаметра. Участок 11a большого диаметра имеет более крупную форму, чем участок 11b малого диаметра, в радиальном направлении. Участок 11b малого диаметра имеет меньшую форму, чем участок 11a большого диаметра, в радиальном направлении. Часть участка 11b малого диаметра рядом с участком 11a большого диаметра формируется, чтобы быть участком 11ba присоединения магнита, к которому присоединяются постоянные магниты 13.

[0025] Множество постоянных магнитов 13 для формирования магнитных полюсов размещаются рядом друг с другом в круговом направлении и осевом направлении вала 11 ротора, на внешней периферийной поверхности участка 11ba присоединения магнитов на валу 11 ротора. Множество постоянных магнитов 13 размещаются на внешней периферийной поверхности вала 11 ротора, так что внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13 формируют поверхность на одном уровне.

[0026] Множество удерживающих колец 14, которые функционируют как связывающие кольца для прикрепления постоянных магнитов 13 к внешней периферийной поверхности вала 11 ротора, устанавливаются на внешние периферийные поверхности 13c множества постоянных магнитов 13 в осевом направлении. В частности, множество постоянных магнитов 13 крепко прикрепляются к участку 11ba присоединения магнита вала 11 ротора посредством прессовой посадки множества удерживающих колец 14 с одного крайнего участка вала 11 ротора.

[0027] Каждое из удерживающих колец 14 имеет трубчатую форму и имеет форму, полностью покрывающую один из постоянных магнитов 13, размещенный на участке 11ba присоединения магнитов вала 11 ротора, в осевом направлении вала 11 ротора. Множество удерживающих колец 14 формируются, чтобы иметь такой внутренний диаметр, что обеспечивается заданный натяг посадки по отношению к внешнему диаметру множества постоянных магнитов 13, размещенных на внешней периферийной поверхности вала 11 ротора. Кольца, изготовленные в трубчатой форме с помощью армированной углеродным волокном пластмассы, полученной посредством пропитывания углеродных волокон синтетической смолой, такой как эпоксидная смола, предпочтительно используются в качестве удерживающих колец 14.

[0028] Вышеупомянутый ротор 10 для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами дополнительно включает в себя пару концевых пластин (участков направляющей кольца) 12, 12, прикрепленных посредством горячей посадки на участки внешней периферийной поверхности вала 11 ротора, которые находятся рядом с множеством постоянных магнитов 13 в осевом направлении вала 11 ротора. Концевые пластины 12, 12 ограничивают перемещение множества постоянных магнитов 13 в осевом направлении вала 11 ротора. Отметим, что множество удерживающих колец 14 прикрепляются также к внешним периферийным поверхностям 12c, 12c концевых пластин 12, 12.

[0029] Пластины, выполненные из материала, который является немагнитным, и который может быть подвергнут горячей посадке, такого как, например, алюминий и нержавеющая сталь, могут быть использованы в качестве концевых пластин 12. Концевые пластины 12 имеют форму кольца. Каждая концевая пластина 12 формируется так, что толщина концевой пластины 12 постепенно уменьшается по направлению к концевой пластине 12a, не находящейся рядом с постоянными магнитами 13 в осевом направлении, и толщина d2 на крайнем участке 12a, не находящемся рядом с постоянными магнитами 13, меньше толщины d1 на крайнем участке 12b рядом с постоянными магнитами 13. Каждая концевая пластина 12 имеет конусную поверхность 12ca, сформированную на стороне крайнего участка 12a внешней периферийной области 12c, не находящегося рядом с постоянными магнитами 13 в осевом направлении. В частности, внешняя периферийная поверхность 12c концевой пластины 12 имеет конусную поверхность 12ca, имеющую форму, которая постепенно становится меньше по направлению к крайнему участку 12a в осевом направлении. Крепление концевой пластины 12 к валу 11 ротора посредством ее горячей посадки, так что другой крайний участок 12b концевой пластины 12 размещён рядом с постоянными магнитами 13, вынуждает крайний участок 12a концевой пластины 12, не находящийся рядом с постоянными магнитами 13 в осевом направлении, размещаться напротив постоянных магнитов 13. Соответственно, когда удерживающие кольца 14 напрессовываются, внутренние периферийные поверхности удерживающих колец 14 приходят в поверхностное соприкосновение с внешней периферийной поверхностью 12c концевой пластины 12, и конусная поверхность 12ca концевой пластины 12 постепенно увеличивает диаметры удерживающих колец 14.

[0030] Угол θ конуса конусной поверхности 12ca в каждой концевой пластине 12 предпочтительно находится в диапазоне 0,5-1,5 градусов относительно осевого направления (направления прессовой посадки удерживающих колец 14). Это обусловлено тем, что, когда угол θ конуса находится в вышеупомянутом диапазоне, диаметры удерживающих колец 14 постепенно (слегка) увеличиваются, и мгновенная концентрация механического напряжения не возникает при прессовой посадке удерживающих колец 14.

[0031] Внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13, внешние периферийные поверхности 12c концевых пластин 12 на сторонах крайнего участка 12b, и внешняя периферийная поверхность участка 11a большого диаметра вала 11 ротора предпочтительно подвергается машинной обработке, такой как полирование, чтобы иметь одинаковый размер внешнего диаметра (высоту). Это обусловлено тем, что такая машинная обработка может предохранять вышеупомянутые поверхности от прихода в точечное соприкосновение или линейное соприкосновение с внутренними периферийными поверхностями удерживающих колец 14 вследствие погрешностей размера внешнего диаметра и надежно устраняет концентрацию механического напряжения во внутренних периферийных поверхностях удерживающих колец 14 вследствие такого соприкосновения при прессовой посадке удерживающих колец 14.

[0032] Ниже описан способ производства вышеупомянутого ротора 10 для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами.

[0033] Сначала, в роторе 10 для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами перед прессовой посадкой удерживающих колец 14, как иллюстрировано на фиг. 5A, постоянные магниты 13, разделенные на множество частей в осевом направлении, присоединяются к валу 11 ротора, и немагнитные концевые пластины 12, установленные с помощью горячей посадки на вал 11 ротора, закрепляются соответственно на обоих осевых концах группы постоянных магнитов 13. В концевой пластине 12 (концевой пластине 12, прикрепленной на правой стороне на фиг. 1), прикрепленной на стороне одного крайнего участка вала 11 ротора, которая является вышерасположенной стороной в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14, крайний участок 12a, не находящийся рядом с постоянными магнитами 13 в осевом направлении, размещён на вышерасположенной стороне в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14. Кроме того, в концевой пластине 12 (концевой пластине 12, прикрепленной на левой стороне на фиг. 1), прикрепленной на стороне другого крайнего участка вала 11 ротора, которая является нижерасположенной стороной в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14, крайний участок 12a, не находящийся рядом с постоянными магнитами 13 в осевом направлении, размещён на нижерасположенной стороне в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14.

[0034] На фиг. 5A удерживающие кольца 14 напрессовываются по одному от одного крайнего участка по направлению к другому крайнему участку вала 11 ротора (справа налево на фиг. 5A). Отметим, что, на фиг. 6, удерживающие кольца 14 напрессовываются по одному слева направо. Диаметры удерживающих колец 14 постепенно увеличиваются вдоль конусной поверхности 12ca концевой пластины 12, и удерживающие кольца 14 напрессовываются, чтобы быть размещенными в заданных позициях, при этом выпирая на величину, соответствующую натягу посадки, чтобы закрепить постоянные магниты 13 и концевые пластины 12 на обоих концах. Как иллюстрировано на фиг. 1, удерживающие кольца 14 устанавливаются в состояние посадки на внешние периферийные поверхности 13c, 12c постоянных магнитов 13 и концевых пластин 12. Отметим, что возможно применять смазку к внешним периферийным поверхностям 12c, 13c концевых пластин 12 и постоянных магнитов 13, чтобы уменьшать нагрузку при прессовой посадке и напрессовывать удерживающие кольца 14 с уменьшенной силой трения.

[0035] Поскольку удерживающие кольца 14 напрессовываются со своим диаметром, постепенно увеличивающимся вдоль конусной поверхности 12ca концевой пластины 12, механическое напряжение менее вероятно должно концентрироваться во внутренних периферийных поверхностях удерживающих колец 14, и уменьшение прочности удерживающих колец 14 может быть предотвращено.

[0036] Как описано выше, в варианте осуществления, ротор 10 включает в себя: множество постоянных магнитов 13, расположенных рядом друг с другом в осевом направлении и круговом направлении, на внешней периферийной поверхности вала 11 ротора; удерживающие кольца 14, напрессованные на внешнюю сторону постоянных магнитов 13 и внешнюю сторону концевых пластин 12 со стороны одного крайнего участка вала 11 ротора, чтобы удерживать постоянные магниты 13 на валу 11 ротора; и концевые пластины 12, формирующие участок направляющей кольца, предусмотренный рядом с множеством постоянных магнитов 13 в осевом направлении вала 11 ротора, участок направляющей кольца выполнен с возможностью поверхностного соприкосновения с внутренними периферийными поверхностями напрессованных удерживающих колец 14 и направления удерживающих колец 14 к постоянным магнитам 13, при этом постепенно увеличивая диаметры удерживающих колец 14, когда удерживающие кольца 14 перемещаются со стороны одного крайнего участка вала 11 ротора в сторону другого крайнего участка вала 11 ротора. Соответственно, диаметры удерживающих колец 14 постепенно увеличиваются вместо мгновенного увеличения, когда удерживающие кольца 14 напрессовываются. Затем, когда удерживающие кольца 14 далее глубоко напрессовываются, удерживающие кольца 14 плавно перемещаются с внешней периферийной поверхности 12c концевой пластины 12 на внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13 с увеличенными диаметрами удерживающих колец 14. Соответственно, крайние участки в осевом направлении (угловые участки) постоянных магнитов 13 не приходят в точечное соприкосновение или линейное соприкосновение с внутренними периферийными поверхностями удерживающих колец 14, и концентрация механического напряжения во внутренних периферийных поверхностях удерживающих колец 14 вследствие такого соприкосновения может быть устранена. В этой конфигурации не существует необходимости обрабатывать постоянные магниты и удерживающие кольца в специальные формы, а необходимо только предусматривать концевую пластину 12. Соответственно, возможно предотвращать концентрацию механического напряжения в удерживающих кольцах 14 при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации.

[0037] Диаметр внешней периферийной поверхности 12c каждой концевой пластины 12 постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита 13 в противоположную сторону в осевом направлении вала 11 ротора. Это вынуждает внутренние периферийные поверхности напрессованных удерживающих колец 14 и конусную поверхность 12ca внешней периферийной поверхности 12c концевой пластины 12 приходить в поверхностное соприкосновение, а также вынуждает диаметры удерживающих колец 14 постепенно увеличиваться вместо мгновенного увеличения. В этой конфигурации нет необходимости обрабатывать постоянные магниты и удерживающие кольца в специальные формы, а необходимо только обрабатывать внешнюю периферийную поверхность 12c концевой пластины 12. Соответственно, возможно надежно предотвращать концентрацию механического напряжения в удерживающих кольцах 14 при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации.

[0038] Концевые пластины 12 выполняются из алюминия или нержавеющей стали. Соответственно, конусная поверхность 12ca может быть легко сформирована на внешней периферийной поверхности 12c каждой концевой пластины 12. Это может предотвращать увеличение стоимости производства.

[0039] Высота внешней периферийной поверхности 12c каждой концевой пластины 12 на стороне другого крайнего участка 12b в осевом направлении является такой же, что и высота внешних периферийных поверхностей 13c постоянных магнитов 13. Соответственно, когда удерживающие кольца 14 напрессовываются, удерживающие кольца 14 могут плавно перемещаться с внешней периферийной поверхности 12c концевой пластины 12 на внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13.

Вариант осуществления 2

[0040] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения описан на основе фиг. 7-10. На фиг. 7 и 8 C2 обозначает центральную ось (ось вращения).

[0041] Как иллюстрировано на фиг. 7-10, ротор 10A для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами согласно варианту осуществления включает в себя вал 11A ротора, множество постоянных магнитов 13 и множество удерживающих колец 14A.

[0042] Радиальное поперечное сечение вала 11A ротора имеет круглую форму. Вал 11A ротора включает в себя первый участок 11Aa большого диаметра и второй участок 11Ab большого диаметра (участок направляющей кольца). Второй участок 11Ab большого диаметра предусмотрен на стороне одного крайнего участка вала 11A ротора, которая является вышерасположенной стороной в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A. Первый участок 11Aa большого диаметра предусмотрен на стороне другого крайнего участка вала 11A ротора, которая является нижерасположенной стороной в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A. Участок между первым участком 11Aa большого диаметра и вторым участком 11Ab большого диаметра в осевом направлении вала 11A ротора формируется, чтобы быть участком 11Ac присоединения магнитов, к которому присоединяются постоянные магниты 13.

[0043] Первый участок 11Aa большого диаметра имеет такой размер, что его поверхность размещена снаружи участка 11Ac присоединения магнитов в радиальном направлении и внутри внешних периферийных поверхностей 13c постоянных магнитов 13, присоединенных к участку 11Ac присоединения магнитов в радиальном направлении. Первый участок 11Aa большого диаметра включает в себя фланцевый участок 11Aaa, имеющий форму, выступающую наружу в радиальном направлении вала 11A ротора и протягивающуюся поверх всего вала 11A ротора в круговом направлении. Высота верхнего участка фланцевого участка 11Aaa является практически такой же, что и высота постоянных магнитов 13, присоединенных к участку 11Ac присоединения магнитов. Зазор L предусмотрен между фланцевым участком 11Aaa и постоянными магнитами 13, расположенными на левом конце на фиг. 7, и зазор L заполняется клеем 15. Соприкосновение между фланцевым участком 11Aaa и постоянными магнитами 13, таким образом, устраняется. Второй участок 11Ab большого диаметра имеет форму больше участка 11Ac присоединения магнитов и протягивается наружу в радиальном направлении за участок 11Ac присоединения магнитов.

Множество постоянных магнитов 13 для формирования магнитных полюсов размещаются рядом друг с другом в круговом направлении и осевом направлении вала 11A ротора, на внешней периферийной поверхности участка 11Ac присоединения магнитов на валу 11A ротора. Множество постоянных магнитов 13 размещаются на внешней периферийной поверхности вала 11A ротора, так что внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13 формируют поверхность на одном уровне.

[0044] Множество удерживающих колец 14A, которые функционируют как связывающие кольца для прикрепления постоянных магнитов 13 к внешней периферийной поверхности вала 11A ротора, устанавливаются на внешние периферийные поверхности 13c множества постоянных магнитов 13 в осевом направлении. В частности, множество постоянных магнитов 13 прочно прикрепляются к участку 11Ac присоединения магнитов вала 11A ротора посредством прессовой посадки множества удерживающих колец 14A с одного крайнего участка вала 11A ротора.

[0045] Удерживающие кольца 14A являются такими же, что и вышеупомянутые удерживающие кольца 14, за исключением их форм. Каждое из удерживающих колец 14A имеет трубчатую форму и имеет форму, полностью покрывающую множество (два в иллюстрированном примере) постоянных магнитов 13, размещенных на участке 11Ac присоединения магнитов вала 11A ротора в осевом направлении вала 11A ротора. Множество удерживающих колец 14A формируются, чтобы иметь такой внутренний диаметр, что обеспечивается заданный натяг посадки по отношению к внешнему диаметру множества постоянных магнитов 13, размещенных на внешней периферийной поверхности вала 11A ротора.

[0046] Внешняя периферийная поверхность второго участка 11Ab большого диаметра в вышеупомянутом вале 11A ротора включает в себя конусную поверхность 11Aba, имеющую такую форму, что диаметр внешней периферийной поверхности второго участка 11Ab большого диаметра постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита 13 в противоположную сторону в осевом направлении вала 11A ротора. Внутренние периферийные поверхности напрессованных удерживающих колец 14A, таким образом, приходят в поверхностное соприкосновение с конусной поверхностью 11Aba, которая является внешней периферийной поверхностью второго участка 11Ab большого диаметра, и конусная поверхность 11Aba постепенно увеличивает диаметры удерживающих колец 14A, когда удерживающие кольца 14A перемещаются со стороны одного крайнего участка вала 11A ротора в сторону другого крайнего участка вала 11A ротора.

[0047] Отметим, что, как и в первом варианте осуществления, угол θ конуса конусной поверхности 11Aba на втором участке 11Ab большого диаметра предпочтительно устанавливается в диапазоне 0,5-1,5 градусов относительно осевого направления (направления прессовой посадки удерживающих колец 14A). Это обусловлено тем, что, когда угол θ конуса находится в вышеупомянутом диапазоне, диаметры удерживающих колец 14 постепенно (слегка) увеличиваются, и мгновенная концентрация механического напряжения не возникает при прессовой посадке удерживающих колец 14A.

[0048] Внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13 и крайний участок внешней периферийной поверхности второго участка 11Ab большого диаметра рядом с участком 11Ac присоединения магнитов предпочтительно подвергаются механической обработке, такой как полировка, чтобы иметь одинаковый размер внешнего диаметра (высоту). Это обусловлено тем, что такая машинная обработка может предохранять вышеупомянутые поверхности от прихода в точечное соприкосновение или линейное соприкосновение с внутренними периферийными поверхностями удерживающих колец 14A вследствие погрешностей размера внешнего диаметра и надежно устраняет концентрацию механического напряжения во внутренних периферийных поверхностях удерживающих колец 14A вследствие такого соприкосновения при прессовой посадке удерживающих колец 14A.

[0049] Конусная поверхность 11Aca формируется в части участка 11Ac прикрепления магнитов рядом со вторым участком 11Ab большого диаметра, и угол θ конуса конусной поверхности 11Aca является таким же, что и угол θ конуса конусной поверхности 11Aba.

[0050] Второй участок 11Ab большого диаметра и фланцевый участок 11Aaa первого участка 11Aa большого диаметра ограничивают перемещение множества постоянных магнитов 13, присоединенных к участку 11Ac присоединения магнитов, в осевом направлении вала 11A ротора.

[0051] В варианте осуществления второй участок 11Ab большого диаметра формирует участок направляющей кольца.

[0052] Ниже описан способ производства вышеупомянутого ротора 10A для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами.

[0053] Сначала, в роторе 10A для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами перед прессовой посадкой удерживающих колец 14A, как иллюстрировано на фиг. 8, постоянные магниты 13, разделенные на множество частей в осевом направлении, присоединяются к участку 11Ac присоединения магнитов, предусмотренному между фланцевым участком 11Aaa первого участка 11Aa большого диаметра и вторым участком 11Ab большого диаметра в осевом направлении вала 11A ротора. Вал 11A ротора размещён так, что второй участок 11Ab большого диаметра предусмотрен на стороне одного крайнего участка вала 11A ротора, т.е. вышерасположенной стороне в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A. Зазор между фланцевым участком 11Aaa и постоянными магнитами 13, присоединенными на самой нижерасположенной стороне в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A, заполняется клеем 15.

[0054] На фиг. 8 удерживающие кольца 14A напрессовываются по одному от одного крайнего участка по направлению к другому крайнему участку вала 11A ротора (справа налево на фиг. 8). Диаметры удерживающих колец 14A постепенно увеличиваются вдоль конусной поверхности 11Aba второго участка 11Ab большого диаметра, и удерживающие кольца 14A напрессовываются, чтобы размещаться в заданных позициях, при этом выпирая на величину, соответствующую натягу посадки, чтобы закрепить постоянные магниты 13. Как иллюстрировано на фиг. 7, удерживающие кольца 14A устанавливаются в состояние, насаженное на внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13. Отметим, что возможно применять смазку ко второму участку 11Aba большого диаметра и внешним периферийным поверхностям 13c постоянных магнитов 13, чтобы уменьшать нагрузку при прессовой посадке и напрессовывать удерживающие кольца 14A с уменьшенной силой трения.

[0055] Поскольку удерживающие кольца 14A напрессовываются со своим диаметром, постепенно увеличивающимся вдоль конусной поверхности 11Aba второго участка 11Ab большого диаметра, механическое напряжение менее вероятно должно концентрироваться во внутренних периферийных поверхностях удерживающих колец 14A, и уменьшение прочности удерживающих колец 14A может быть предотвращено. Кроме того, в постоянных магнитах 13, присоединенных на самой вышерасположенной стороне в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A на стороне одного крайнего участка вала 11A ротора, внешние периферийные поверхности 13c размещаются, чтобы быть приспособленными для наклона в сторону центральной оси C2 вала 11A ротора, при этом продолжаясь в вышерасположенную сторону в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A в осевом направлении вала 11A ротора. Соответственно, перемещение удерживающих колец 14A со второго участка 11Ab большого диаметра на постоянные магниты 13, присоединенные на вышерасположенной стороне в направлении прессовой посадки удерживающих колец 14A может быть выполнено более плавно, чем в случае, когда постоянные магниты не наклонены.

[0056] Как описано выше, в варианте осуществления, ротор 10 включает в себя: множество постоянных магнитов 13, размещенных рядом друг с другом в осевом направлении и круговом направлении, на внешней периферийной поверхности вала 11A ротора; удерживающие кольца 14A, напрессованные на внешнюю сторону множества постоянных магнитов 13 со стороны одного крайнего участка вала 11A ротора, чтобы удерживать множество постоянных магнитов 13 на валу 11A ротора; и второй участок 11Ab большого диаметра, формирующий участок направляющей кольца, предусмотренный рядом с множеством постоянных магнитов 13 в осевом направлении вала 11A ротора, участок направляющей кольца выполнен с возможностью поверхностного соприкосновения с внутренними периферийными поверхностями напрессованных удерживающих колец 14A и направления удерживающих колец 14A в сторону постоянных магнитов 13, при этом постепенно увеличивая диаметры удерживающих колец 14A, когда удерживающие кольца 14 перемещаются со стороны одного крайнего участка вала 11A ротора в сторону другого крайнего участка вала 11A ротора. Соответственно, диаметры удерживающих колец 14 постепенно увеличиваются вместо мгновенного увеличения, когда удерживающие кольца 14 напрессовываются. Затем, когда удерживающие участки 14A далее глубоко напрессовываются, удерживающие кольца 14A плавно перемещаются с внешней периферийной поверхности второго участка 11Ab большого диаметра на внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13 с увеличенными диаметрами удерживающих колец 14A. Соответственно, крайние участки в осевом направлении (угловые участки) постоянных магнитов 13 не приходят в точечное соприкосновение или поверхностное соприкосновение с внутренними периферийными поверхностями удерживающих колец 14A, и концентрация механического напряжения во внутренних периферийных поверхностях удерживающих колец 14A вследствие такого соприкосновения может быть устранена. В этой конфигурации не существует необходимости обрабатывать постоянный магнит и удерживающие кольца в специальные формы, а необходимо только предусматривать второй участок 11Ab большого диаметра. Соответственно, возможно предотвратить концентрацию механического напряжения в удерживающих кольцах 14A при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации.

[0057] Диаметр внешней периферийной поверхности второго участка 11Ab большого диаметра постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита 13 в противоположную сторону в осевом направлении вала 11A ротора. Это вынуждает внутренние периферийные поверхности напрессованных удерживающих колец 14A и конусную поверхность 11Aba внешней периферийной поверхности второго участка 11Ab большого диаметра приходить в поверхностное соприкосновение, а также вынуждает диаметры удерживающих колец 14A постепенно увеличиваться вместо мгновенного увеличения. В этой конфигурации не существует необходимости обрабатывать постоянные магниты и удерживающие кольца в специальные формы, а необходимо только обрабатывать внешнюю периферийную поверхность второго участка 11Ab большого диаметра. Соответственно, возможно надежно предотвращать концентрацию механического напряжения в удерживающих кольцах 14A при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации. Поскольку производство концевых пластин является ненужным, возможно исключать производственные затраты для концевых пластин и исключать рабочий этап горячей посадки концевых пластин на вал 11A ротора и рабочие этапы, выполняемые перед этим этапом. Кроме того, как иллюстрировано на фиг. 7, когда концевые пластины исключаются, вставка удерживающих колец, поддерживающих концевые пластины на обоих концах в первом варианте осуществления, также становится ненужной, и число используемых удерживающих колец может быть уменьшено.

[0058] Диаметр участка рядом со вторым участком 11Ab большого диаметра на участке внешней периферийной поверхности вала 11A ротора, на котором постоянные магниты 13 размещаются, постепенно уменьшается по направлению ко второму участку 11Ab большого диаметра, формирующему участок направляющей кольца в осевом направлении вала 11A ротора. Соответственно, напрессованные удерживающие кольца 14A более плавно перемещаются со второго участка 11Ab большого диаметра на постоянные магниты 13.

[0059] Степень постепенного уменьшения диаметра (угол θ конуса конусной поверхности 11Aca) на участке рядом со вторым участком 11Ab большого диаметра на участке внешней периферийной поверхности вала 11A ротора, на котором постоянные магниты 13 размещаются, является такой же, что и степень постепенного уменьшения диаметра (угол θ конуса конусной поверхности 11Aba) внешней периферийной поверхности на втором участке 11Ab большого диаметра в осевом направлении вала 11A ротора. Соответственно, внутренние периферийные поверхности напрессованных удерживающих колец 14A более надежно приходят в поверхностное соприкосновение с внешними периферийными поверхностями 13c постоянных магнитов 13, и концентрация механического напряжения в удерживающих кольцах 14A при прессовой посадке может быть более надежно предотвращена.

[0060] На втором участке 11Ab большого диаметра высота внешней периферийной поверхности на стороне крайнего участка рядом с постоянными магнитами 13 в осевом направлении является такой же, что и высота внешних периферийных поверхностей 13c постоянных магнитов 13. Соответственно, когда удерживающие кольца 14A напрессовываются, удерживающие кольца 14A могут плавно перемещаться с внешней периферийной поверхности второго участка 11Ab большого диаметра на внешние периферийные поверхности 13c постоянных магнитов 13.

Вариант осуществления 3

[0061] В качестве третьего варианта осуществления настоящего изобретения, приведено описание удерживающего кольца 14B (см. фиг. 11A), которое может быть использовано в качестве удерживающих колец, используемых в первом и втором вариантах осуществления.

[0062] Описан способ производства удерживающего кольца 14B. Сначала, углеродное волокно непрерывно наматывается в одну сторону в круговом направлении с помощью способа филаментной намотки, пока ширина кольца не достигнет заданной ширины (указанной осевой ширины). В этом случае, начальная точка намотки углеродного волокна размещена на внутренней периферийной стороне, а конечная точка намотки углеродного волокна размещена на внешней периферийной стороне. Углеродное волокно, намотанное на цилиндрическую форму, как описано выше, пропитывается синтетической смолой, такой как эпоксидная смола, и удерживающее кольцо 14B, таким образом, изготавливается. Другими словами, удерживающее кольцо 14B является так называемым «непрерывно намотанным изделием», выполненным из армированной углеродным волокном пластмассы (CFRP).

[0063] Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами формируется посредством прессовой насадки удерживающего кольца 14B на вал ротора, на котором размещаются постоянные магниты. Поскольку ротор вращается с высокой скоростью (например, 10000 мин^-1 или более), отрывное усилие, создаваемое соприкосновением с воздухом, действует на внешнюю периферийную поверхность удерживающего кольца 14B. Это удерживающее кольцо 14B имеет только одну конечную точку намотки углеродного волокна на внешней периферийной поверхности. Соответственно, существует только одна начальная точка для отрыва, вызванного отрывным усилием, создаваемым воздухом, которая является конечной точкой намотки углеродного волокна, и число начальных точек для отрыва может быть минимизировано. Таким образом, первоначальная прочность углеродного волокна может быть в достаточной степени обеспечена в удерживающем кольце 14B. Следовательно, удерживающее кольцо 14B, которое является непрерывно намотанным изделием, является элементом, который с высокой вероятностью может выдерживать большую нагрузку прессовой посадки, действующую на него.

[0064] Традиционное удерживающее кольцо 101 описано со ссылкой на фиг. 11B в качестве сравнительного примера. Описан способ производства удерживающего кольца 101. Сначала, углеродное волокно наматывается с помощью способа филаментной намотки, и формируется цилиндрический элемент с длинной протяженностью в осевом направлении. Затем, цилиндрический элемент пропитывается синтетической смолой, чтобы производить кольцеобразный элемент 100 из углеродно-волоконной пластмассы (CFRP). Кольцеобразный элемент 100 режется на круглые ломтики с заданной шириной кольца (указанной осевой шириной), чтобы производить удерживающее CFRP-кольцо 101. Традиционное удерживающее кольцо 101 является так называемым «отрезным изделием».

[0065] Существует множество отрезов углеродного волокна на торцевой поверхности (поверхности реза) удерживающего CFRP-кольца 101. Соответственно, в испытании на разрыв кольца, в котором удерживающее кольцо 101 было разрушено посредством приложения внутреннего давления со стороны внутреннего диаметра в сторону внешнего диаметра удерживающего кольца 101, наблюдался режим, в котором углеродное волокно на торцевой поверхности (поверхности реза) удерживающего кольца 101 отрывалось сначала, и отрыв прогрессировал от этой точки, приводя к разрушению. Другими словами, было обнаружено, что прочность углеродного волокна не была в достаточной степени обеспечена. Соответственно, в удерживающем кольце 101, изготовленном посредством разделения кольцеобразного элемента 100 на множество частей в осевом направлении, как описано выше, число точек, где разрушение удерживающего кольца 101 может начинаться, увеличивается, и удерживающее кольцо 101 не является предпочтительным для использования во вращающемся с высокой скоростью объекте.

[0066] Испытание на разрыв кольца, в котором удерживающие кольца были разрушены посредством приложения внутреннего давления со стороны внутреннего диаметра в сторону внешнего диаметра удерживающих колец, было выполнено для сравнения режима разрушения удерживающих колец 101, являющихся отрезными изделиями, и режима разрушения удерживающих колец 14B, являющихся непрерывно намотанными изделиями. Три из пяти отрезных изделий (удерживающих колец 101) были разрушены посредством «отрыва» углеродного волокна, в то время как все пять непрерывно намотанных изделий (удерживающих колец 14B) были разрушены посредством «разрыва» углеродного волокна. Прочность (среднее значение для пяти изделий) непрерывно намотанных изделий (удерживающих колец 14B) против разрушения была повышена на 10% относительно прочности отрезных изделий (удерживающих колец 101).

Вариант осуществления 4

[0067] Далее ротор 10B, включающий в себя удерживающие кольца 14B третьего варианта осуществления, описан в качестве четвертого варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 12A и 12B.

[0068] Ротор 10B является ротором, в котором постоянные магниты 13 размещаются на круговой поверхности вала 11B ротора, а удерживающие кольца 14B напрессовываются на внешние периферийные поверхности постоянных магнитов 13. Отметим, что фиг. 12A иллюстрирует состояние перед прессовой посадкой удерживающих колец 14B, а фиг. 12B иллюстрирует состояние после прессовой посадки удерживающих колец 14B.

[0069] В этом варианте осуществления вал 11B ротора вращается в направлении, обозначенным как α на чертежах. Кроме того, в каждом из удерживающих колец 14B, углеродное волокно наматывается в направлении, обозначенном как β на чертежах, с начальной точкой намотки, предусмотренной на внутренней периферийной стороне, и конечной точкой намотки, предусмотренной на внешней периферийной стороне.

Главным моментом этого варианта осуществления является то, что удерживающие кольца 14B предусмотрены на валу 11B ротора, так что направление β намотки углеродного волокна в удерживающих кольцах 14B является противоположным направлению α вращения вала 11b ротора.

[0070] Когда ротор 10B, снабженный удерживающими кольцами 14B, вращается, внешние периферийные поверхности удерживающих колец 14B получают отрывное усилие, создаваемое сопротивлением воздуха, вызванным ветром от движения с высокой скоростью в несколько сотен м/с. В этом случае, поскольку направление α вращения вала 11b ротора и направление β намотки углеродного волокна в удерживающих кольцах 14B являются противоположными друг другу, конечная точка намотки углеродного волокна менее вероятно должна отрываться, даже когда конечная точка получает отрывное усилие, создаваемое сопротивлением воздуха.

[0071] Изменённые примеры вариантов осуществления описаны ниже.

В вышеупомянутом первом варианте осуществления описание было приведено в отношении ротора 10 вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, который включает в себя: множество постоянных магнитов 13, размещенных рядом друг с другом в круговом направлении и осевом направлении, по внешней окружности вала 11 ротора; и спаренные концевые пластины 12, размещенные рядом с множеством постоянных магнитов 13 в осевом направлении вала 11 ротора, и в котором конусные поверхности 12ca формируются соответственно на внешних периферийных поверхностях 12c спаренных концевых пластин 12. Однако, может быть использован ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, который включает в себя: множество постоянных магнитов 13, размещенных рядом друг с другом в круговом направлении и осевом направлении, по внешней окружности вала 11 ротора; и спаренные концевые пластины 12, размещенные рядом с множеством постоянных магнитов 13 в осевом направлении вала 11 ротора, и в котором конусная поверхность формируется на внешней периферийной поверхности 12c одной из концевых пластин 12. Такой ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами также обеспечивает действия и результаты, аналогичные действиям и результатам ротора 10 вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, описанного выше. Кроме того, постоянные магниты не ограничиваются множеством постоянных магнитов 13, размещенных рядом друг с другом в круговом направлении и осевом направлении, и любой постоянный магнит, размещенный по внешней окружности вала ротора, может обеспечивать аналогичные действия и результаты.

[0072] В вышеупомянутом втором варианте осуществления описание приведено в отношении ротора 10A вращающейся электрической машины, включающего в себя вал 11A ротора, имеющий участок 11Ac присоединения магнитов, снабженный конусной поверхностью 11Aca. Однако, может быть использован ротор вращающейся электрической машины, включающий в себя вал ротора, имеющий участок присоединения магнитов, неснабженный конусной поверхностью 11Aca.

Перечень условных обозначений

[0073] 10, 10A, 10B ротор вращающейся электрической машины с постоянными магнитами

11 вал ротора

11a участок большого диаметра

11b участок малого диаметра

11ba участок присоединения магнитов

11A, 11B вал ротора

11Aa первый участок большого диаметра

11Aaa фланцевый участок

11Ab второй участок большого диаметра (участок направляющей кольца)

11Aba конусная поверхность

11Ac участок присоединения магнитов

11Aca конусная поверхность

12 концевые пластины (кольцеобразный элемент, участок направляющей кольца)

12a крайний участок

12b крайний участок

12c внешняя периферийная поверхность

12ca конусная поверхность

13 постоянный магнит

13c внешняя периферийная поверхность

14, 14A, 14B удерживающее кольцо (CFRP-кольцо)

15 клей

C1, C2 центральная ось (ось вращения)

d1 толщина концевой пластины

d2 толщина концевой пластины

L зазор

X направление прессовой посадки удерживающих колец

θ угол конуса

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в минимизации концентрации механического напряжения в удерживающем кольце при прессовой посадке, при этом сохраняя электрические характеристики при простой конфигурации. Ротор содержит постоянный магнит (13), который размещён вокруг вала (11) ротора, удерживающее кольцо (14), которое напрессовано вокруг внешней стороны постоянного магнита (13) с одного конца вала (11) ротора таким образом, чтобы удерживать постоянный магнит (13) вплотную к валу (11) ротора, и концевую пластину (12), которая предусмотрена рядом с постоянным магнитом (13) в осевом направлении вала (11) ротора и направляет напрессованное удерживающее кольцо (14), сохраняя плоскостное соприкосновение с его внутренней круговой поверхностью, в сторону постоянного магнита (13), при этом вынуждая удерживающее кольцо (14) расширяться, когда удерживающее кольцо (14) продвигается от одного конца вала (11) ротора к другому концу вала (11) ротора. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами, отличающийся тем, что ротор содержит: постоянный магнит, расположенный на внешней периферийной поверхности вала ротора; удерживающее кольцо, напрессованное на внешнюю сторону постоянного магнита со стороны одного крайнего участка вала ротора, чтобы удерживать постоянный магнит на валу ротора; и участок направляющей кольца, предусмотренный рядом с постоянным магнитом в осевом направлении вала ротора, причём участок направляющей кольца выполнен с возможностью поверхностного соприкосновения с внутренней периферийной поверхностью напрессованного удерживающего кольца и направления удерживающего кольца к постоянному магниту, при этом постепенно увеличивая диаметр удерживающего кольца, когда удерживающее кольцо перемещается со стороны одного крайнего участка вала ротора в сторону другого крайнего участка вала ротора.

2. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по п. 1, отличающийся тем, что участок направляющей кольца является кольцеобразным элементом, прикрепленным к внешней периферийной поверхности вала ротора, и диаметр внешней периферийной поверхности кольцеобразного элемента постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита в противоположную сторону в осевом направлении вала ротора.

3. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по п. 2, отличающийся тем, что кольцеобразный элемент является немагнитным телом.

4. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по п. 1, отличающийся тем, что вал ротора имеет участок большого диаметра, который предусмотрен на стороне одного крайнего участка вала ротора и который имеет больший диаметр, чем участок внешней периферийной поверхности вала ротора, на котором размещён постоянный магнит, участок направляющей кольца является участком большого диаметра, и диаметр внешней периферийной поверхности участка большого диаметра постепенно уменьшается со стороны постоянного магнита в противоположную сторону в осевом направлении вала ротора.

5. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по п. 4, отличающийся тем, что диаметр участка рядом с участком большого диаметра на участке внешней периферийной поверхности вала ротора, на котором размещён постоянный магнит, постепенно уменьшается в сторону участка направляющей кольца в осевом направлении вала ротора.

6. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по п. 5, отличающийся тем, что степень постепенного уменьшения диаметра на участке рядом с участком большого диаметра на участке внешней периферийной поверхности вала ротора, на котором размещён постоянный магнит, является такой же, что и степень постепенного уменьшения диаметра внешней периферийной поверхности на участке большого диаметра в осевом направлении вала ротора.

7. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что высота внешней периферийной поверхности участка направляющей кольца на крайнем участке рядом с постоянным магнитом в осевом направлении является такой же, что и высота внешней периферийной поверхности постоянного магнита.

8. Ротор вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что удерживающее кольцо отлито из армированной углеродным волокном пластмассы, полученной посредством непрерывной намотки углеродного волокна в одну сторону в круговом направлении и пропитки углеродного волокна синтетической смолой.

9. Ротор для вращающейся электрической машины с постоянными магнитами по п. 8, отличающийся тем, что начальная точка намотки углеродного волокна размещена на внутренней периферийной стороне удерживающего кольца, а конечная точка намотки углеродного волокна размещена на внешней периферийной стороне удерживающего кольца, и удерживающее кольцо напрессовано на вал ротора, так что направление намотки углеродного волокна является противоположным направлению вращения вала ротора.