ШТАМПОВАННЫЙ ЛИСТ РОТОРА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ И ЕГО КОНСТРУКЦИИ С НАКЛОННЫМ ПОЛЮСОМ Российский патент 2024 года по МПК H02K1/276 H02K1/28 H02K15/03 

Область техники

[0001] Изобретение относится к области техники двигателей, в частности к штампованным листам ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами и его конструкции с наклонным полюсом.

Уровень техники

[0002] Синхронные двигатели с постоянными магнитами это синхронные двигатели, которые возбуждаются постоянными магнитами с созданием синхронного вращающегося магнитного поля; по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока, синхронные двигатели с постоянными магнитами более эффективны, меньше по размеру и позволяют лучше использовать преимущества транспортных средств на новых источниках энергии по энергосбережению и сокращению выбросов; поэтому в транспортных средствах на новых источниках энергии часто используются синхронные двигатели с постоянными магнитами. В настоящее время штампованные листы ротора автомобильных синхронных двигателей с постоянными магнитами, как правило, имеют цельную конструкцию, а конструкция клина ротора обычно реализуется с использованием различных штампованных листов ротора; обычно похожие конструкции клина сравнительно просты и имеют фиксированную форму, как правило, это может быть одна из форм: прямая линия или в виде буквы V.

Раскрытие сущности изобретения

[0003] Ввиду вышеупомянутых технических проблем настоящее изобретение предлагает штампованные листы ротора и его конструкцию с наклонным полюсом.

[0004] Ниже приводится описание технического решения настоящего изобретения.

[0005] Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, который включает в себя внутренний штампованный лист и внешний штампованный лист; в центре внутреннего штампованного листа имеется монтажное отверстие для крепления и установки вращающегося вала; на стенке монтажного отверстия для вращающегося вала имеется множество шпоночных пазов, которые равномерно распределены по окружности; на валу имеется как минимум одна шпонка, которая проходит продольно и входит с натягом в соответствующий шпоночный паз; на наружной стенке внутреннего штампованного листа имеется множество шпоночных пазов, на внутренней стенке внешнего штампованного листа имеются соответствующие шпонки; внутренний штампованный лист и внешний штампованный лист жестко соединены с помощью шпонок и соответствующих шпоночных пазов посредством посадки с натягом; на внешнем штампованном листе имеются первые магнитные стальные канавки, распределенные по кругу на внутренней стороне, и такое же количество вторых канавок из магнитной стали, распределенных по кругу на внешней стороне; на внешней стенке внешнего штампованного листа в направлении продольной оси имеются продольные канавки, а в направлении поперечной оси имеются поперечные канавки.

[0006] Предпочтительно, чтобы количество продольных канавок было равно количеству полюсов двигателя, количество поперечных канавок также было равно количеству полюсов двигателя, а продольные и поперечные канавки чередовались друг с другом.

[0007] Предпочтительно, чтобы первые магнитные стальные канавки были распределены попарно в форме буквы V, две парные первые магнитные стальные канавки распределялись симметрично в радиальном направлении внешнего штампованного листа.

[0008] Предпочтительно, чтобы вторые магнитные стальные канавки были распределены попарно в форме прямой линии, две парные вторые магнитные стальные канавки распределялись симметрично в радиальном направлении внешнего штампованного листа.

[0009] Предпочтительно, чтобы зазор между основаниями парных первых магнитных стальных канавок представлял собой первый мост для магнитоизоляции, ширина которого составляет 1-2 мм; зазор между двумя парными вторыми магнитными стальными канавками представлял собой второй мост для магнитоизоляции, ширина которого составляет 0,7-1,2 мм.

[00010] Предпочтительно, чтобы продольная канавка имела дугообразную форму, а ее радиус в 1,1-1,5 раза превышал ширину первого моста для магнитоизоляции.

[00011] Предпочтительно, чтобы поперечная канавка имела дугообразную форму, а ее радиус в 1,1-1,5 раза превышал ширину второго моста для магнитоизоляции.

[00012] Предпочтительно, чтобы внешний штампованный лист был изготовлен из кремнистой стали, а внутренний - из алюминиевого материала.

[00013] В конструкции наклонного полюса автомобильного двигателя с постоянными магнитами используется штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, описанный выше, включая вращающийся вал и несколько штампованных листов ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, установленных на указанном вращающемся валу с помощью монтажных отверстий для вала, шпонки вала входят с натягом в соответствующие шпоночные пазы под разными углами на внутреннем штампованном листе, образуя многосекционный клин ротора в форме прямой линии, в форме буквы V или в форме зигзага.

[00014] Предпочтительно, чтобы количество шпоночных пазов вала было больше или равно количеству сегментов многосегментного клина ротора.

[00015] Полезный эффект настоящего изобретения:

[00016] В штампованном листе ротора согласно настоящему изобретению используется комбинация внутреннего штампованного листа и внешнего штампованного листа; внешняя стенка внешнего штампованного листа имеет продольные канавки и поперечные канавки, что помогает снизить пульсацию крутящего момента двигателя и уменьшить электромагнитную силу двигателя. Согласно частному варианту реализации вторые магнитные стальные канавки в настоящем изобретении распределены парами в форме прямой линии, и такая двухсекционная конструкция прямой формы отличается от существующей цельной конструкции в форме прямой линии, что эффективно уменьшает поле рассеяния магнитного потока и улучшает коэффициент использования материала постоянного магнита, а также имеет низкую стоимость. Согласно другому частному варианту реализации для внешнего штампованного листа в настоящем изобретении используется кремнистая сталь с высокой магнитной проницаемостью, для внутреннего штампованного листа используется алюминиевый материал высокой твердости с низкой магнитной проницаемостью, при этом внешний штампованный лист обеспечивает защиту от ослабления основного магнитного потока постоянных магнитов, обеспечивая производительность двигателя; для внутреннего штампованного листа используется алюминиевый материал с низкой плотностью, что позволяет значительно снизить общий вес ротора, сохранить при этом его прочность и уменьшить рассеяние магнитного поля постоянного магнита, повысить удельную мощность двигателя. Также согласно еще одному частному варианту реализации изобретение позволяет получить конструкцию с наклонным полюсом с разным углами наклона за счет посадки с натягом шпонок вращающегося вала и множества шпоночных пазов под разными углами на внутреннем штампованном листе, например, в виде прямой линии, в виде буквы V или в форме зигзага.

Описание прилагаемых чертежей

[00017] Ниже представлено подробное описание изобретения с чертежами и вариантами реализации.

[00018] На фиг. 1 показано схематическое изображение конструкции штампованного листа ротора в настоящем изобретении;

[00019] на фиг. 2 показано схематическое изображение конструкции наружного штампованного листа ротора в настоящем изобретении;

[00020] на фиг. 3 показано схематическое изображение конструкции внутреннего штампованного листа ротора в настоящем изобретении;

[00021] на фиг. 4 показано схематическое изображение конструкции вала в настоящем изобретении;

[00022] на фиг. 5 показано схематическое изображение сборки одного штампованного листа ротора и вала в настоящем изобретении;

[00023] на фиг. 6 показано схематическое изображение конструкции с наклонным полюсом в данном изобретении.

[00024] Обозначения на фигурах: 1. Внутренний штампованный лист; 11. Монтажное отверстие вала; 12. Шпоночный паз вала; 13. Шпонка; 2. Внешний штампованный лист; 21. Шпонка; 22. Первая магнитная стальная канавка; 23. Вторая магнитная стальная канавка; 24. Продольная канавка; 25. Поперечная канавка; 26. Первый мост для магнитоизоляции; 27. Второй мост для магнитоизоляции; 3. Вал; 31. Шпонка.

Конкретные варианты реализации

[00025] Для более подробного объяснения цели, технического решения и преимуществ данного изобретения ниже приводится подробное описание изобретения в виде конкретных вариантов реализации со ссылкой на чертежи. Следует понимать, что эти описания являются лишь иллюстративными и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Кроме того, в описании ниже опущено описание хорошо известных конструкций и технологий, чтобы оно не препятствовало пониманию концепции данного изобретения.

[00026] Как показано на фиг. с 1 по 5, штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами включает внутренний штампованный лист 1 и внешний штампованный лист 2; в центре внутреннего штампованного листа 1 имеется монтажное отверстие 11 для установки и крепления вала 3; на стенке монтажного отверстия 11 вала имеется множество шпоночных пазов 12, которые равномерно распределены по окружности, а вал 3 снабжен, по меньшей мере, одной продольной шпонкой 31, которая входит в шпоночный паз 12 с натягом; на наружной стенке внутреннего штампованного листа 1 имеется множество шпонок 13, на внутренней стенке внешнего штампованного листа 2 имеются соответствующие шпоночные пазы, внутренний штампованный лист 1 и наружный штампованный лист 2 соединяются друг с другом посредством шпонок 13 и соответствующих шпоночных пазов посадкой с натягом.

[00027] На внешнем штампованном листе 2 имеются первые магнитные стальные канавки 22, распределенные по кругу на внутренней стороне, и такое же количество вторых магнитных стальных канавок 23, распределенных по кругу на внешней стороне; первые магнитные стальные канавки 22 распределены попарно в виде буквы V; вторые магнитные стальные канавки 23 распределены попарно в форме прямой линии; две парные первые магнитные стальные канавки 22 распределены симметрично в радиальном направлении внешнего штампованного листа 2; две парные вторые магнитные стальные канавки 2 распределены попарно в форме прямой линии; зазор между основаниями двух парных первых магнитных стальных канавок 22 представляет собой первый мост для магнитоизоляции 26; ширина первого моста для магнитоизоляции 26 составляет 1-2 мм; две парные вторые магнитные стальные канавки 23 симметрично распределены в радиальном направлении внешнего штампованного листа 2; зазор между парными вторыми магнитными стальными канавками 23 представляет собой второй мост для магнитоизоляции 27, ширина второго моста для магнитоизоляции 27 составляет 0,7-1,2 мм; такая двухсекционная прямая конструкция отличается от существующей цельной прямой конструкции, эффективно уменьшает рассеяние магнитного потока, повышает коэффициент использования материала постоянных магнитов и снижает стоимость. Кроме того, внешний штампованный лист 2 на внешней стенке в продольном направлении имеет продольные канавки 24, а в поперечном направлении поперечные канавки 25; количество продольных канавок 24 равно количеству полюсов двигателя, количество поперечных канавок 25 также равно числу полюсов двигателя, при этом продольные канавки 24 и поперечные канавки 25 чередуются друг с другом; продольные канавки 24 и поперечные канавки 25 имеют дугообразную форму, радиус продольной канавки 24 в 1,1-1,5 раза превышает ширину первого моста для магнитоизоляции 26, радиус поперечной канавки 25 в 1,1-1,5 раза превышает ширину второго моста для магнитоизоляции 27, продольные канавки 24 и поперечные канавки 25 помогают уменьшить пульсацию крутящего момента двигателя и электромагнитную силу двигателя.

[00028] Для внешнего штампованного листа 2 используется материал из кремнистой стали с высокой магнитной проницаемостью, а внутренний штампованный лист 1 изготовлен из высокотвердого алюминиевого материала с низкой магнитной проницаемостью; внешний штампованный лист 2 помогает защитить от ослабления основного магнитного потока постоянного магнита, обеспечивая мощность двигателя; внутренний штампованный лист 1 изготовлен из алюминиевого материала с низкой плотностью, что позволяет значительно снизить общий вес ротора, сохранив при этом его прочность, уменьшить рассеяние магнитного потока постоянного магнита и увеличить удельную мощность двигателя.

[00029] Как показано на фиг. 6, в конструкции с наклонным полюсом автомобильного двигателя с постоянными магнитами используются вышеупомянутые штампованные листы ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, включая вал 3 и семь штампованных листов ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, которые установлены на вал 3 через монтажные отверстия вала 11; количество шпоночных пазов 12 вала больше или равно числу сегментов многосегментного клина ротора; угол между радиальными линиями симметрии двух соседних шпоночных пазов 12 вала определяется углом сегментного клина ротора; шпонки 31 вала входят в шпоночные пазы 12 вала на внутреннем штампованном листе 1 под разными углами путем посадки с натягом, образуя конструкцию с наклонным полюсом под разными углами, например, многосекционный клин ротора в виде прямой линии, в виде буквы V или в виде зигзага.

[00030] Следует понимать, что вышеупомянутые конкретные варианты реализации настоящего изобретения используются только для иллюстрации или объяснения принципов настоящего изобретения в качестве примера и не ограничивают настоящее изобретение. Следовательно, любые модификации, аналогичные замены, улучшения и т.д., сделанные без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения, должны быть включены в объем защиты настоящего изобретения. Кроме того, формула изобретения, прилагаемая к настоящему изобретению, охватывает все изменения и модификации, которые входят в объем и в границы или в эквиваленты объема и границ прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – снижение пульсации крутящего момента двигателя и уменьшение электромагнитной силы двигателя. Штампованный лист ротора включает в себя внутренний штампованный лист и внешний штампованный лист. В центре внутреннего штампованного листа имеется монтажное отверстие для крепления и установки вращающегося вала. На стенке монтажного отверстия для вращающегося вала имеется множество шпоночных пазов, на наружной стенке внутреннего штампованного листа имеется множество соответствующих шпонок, на внутренней стенке внешнего штампованного листа имеются соответствующие шпонки. Внутренний и внешний штампованные листы жестко соединены посредством посадки с натягом с помощью шпонок и соответствующих шпоночных пазов. На внешнем штампованном листе имеются первые магнитные стальные канавки, распределенные по кругу по внутренней стороне, и такое же количество вторых магнитных стальных канавок, распределенных по кругу по внешней стороне. На внешней стенке внешнего штампованного листа в направлении продольной оси имеются продольные канавки, а в направлении поперечной оси имеются поперечные канавки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, который отличается тем, что включает в себя внутренний штампованный лист и внешний штампованный лист; в центре внутреннего штампованного листа имеется монтажное отверстие для крепления и установки вращающегося вала; на стенке монтажного отверстия для вращающегося вала имеется множество шпоночных пазов, которые равномерно распределены по окружности; на валу имеется как минимум одна продольная шпонка, которая входит в соответствующий шпоночный паз путем посадки с натягом; на внешней стенке внутреннего штампованного листа имеется множество шпоночных пазов, на внутренней стенке внешнего штампованного листа имеются соответствующие шпонки; внутренний штампованный лист и внешний штампованный лист жестко соединены посредством посадки с натягом с помощью шпонок и соответствующих шпоночных пазов; на внешнем штампованном листе имеются первые магнитные стальные канавки, распределенные по кругу с внутренней стороны, и такое же количество вторых магнитных стальных канавок, распределенных по кругу с внешней стороны; на внешней стенке внешнего штампованного листа в направлении продольной оси имеются продольные канавки, а в направлении поперечной оси имеются поперечные канавки.

2. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 1, который отличается тем, что количество продольных канавок равно числу полюсов двигателя, количество поперечных канавок тоже равно числу полюсов двигателя, при этом продольные и поперечные канавки чередуются друг с другом.

3. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 1, который отличается тем, что первые магнитные стальные канавки распределены попарно в форме буквы V, две парные первые магнитные стальные канавки расположены симметрично в радиальном направлении внешнего штампованного листа.

4. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 3, который отличается тем, что вторые магнитные стальные канавки распределены попарно в форме прямой линии, две парные вторые магнитные стальные канавки расположены симметрично в радиальном направлении внешнего штампованного листа.

5. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 4, который отличается тем, что зазор между основаниями парных первых магнитных стальных канавок представляет собой первый мост для магнитоизоляции, ширина которого составляет 1-2 мм; зазор между двумя парными вторыми магнитными стальными канавками представляет собой второй мост для магнитоизоляции, ширина которого составляет 0,7-1,2 мм.

6. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 5, который отличается тем, что продольная канавка имеет дугообразную форму, радиус продольной канавки в 1,1-1,5 раза больше ширины первого моста для магнитоизоляции.

7. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 5, который отличается тем, что поперечная канавка имеет дугообразную форму, радиус поперечной канавки в 1,1-1,5 раза больше ширины второго моста для магнитоизоляции.

8. Штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 1, который отличается тем, что внешний штампованный лист выполнен из кремнистой стали, а внутренний штампованный лист - из алюминиевого материала.

9. Конструкция наклонного полюса автомобильного двигателя с постоянными магнитами, которая отличается тем, что в ней используется штампованный лист ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, описанный в любом из пп. 1-8, включая вращающийся вал и несколько штампованных листов ротора автомобильного двигателя с постоянными магнитами, установленных на указанном вращающемся валу с помощью монтажных отверстий для вала, а соответствующие шпонки вала входят с натягом в соответствующие шпоночные пазы под разными углами на внутреннем штампованном листе, образуя многосекционный клин ротора в форме прямой линии, в форме буквы V или в форме зигзага.

10. Конструкция наклонного полюса автомобильного двигателя с постоянными магнитами по п. 9, которая отличается тем, что количество шпоночных пазов вращающегося вала больше или равно количеству секций многосекционного клина ротора.