Ротор электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H02K1/06 H02K21/08 

2.Ротор non.lf отличающ и и с я тем, что клиновидные пластины снабжены направленными к валу выступами, по которым выполнено жесткое крепление их между собой ис дискообразными пластинами,

3,Ротор поп. lfOтличaюи и и с я тем; что шихтованный магнитопровод располойсен относительно вала с магнитным зазором,

4. Ротор по п. If отличаю,щ и и с я тем, что на валу выполнены продольные канавки, расположенные вдоль выступов клиновидных пластин.

1. РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий вал с расположенным на нем шихтованным магнитопроводом в виде дискообразных пластин с прямоугольными пазами, в которых размещены постоянные магниты, отличающийся тем,что, с целью снижения потока рассеяния и повышения технологичности ротора, он снабжён шихтованными пакетами из клиновидных пластин, размещенными по оси в чередующемся порядке с дискообразными пластинами и скрепленными с ними. ш с QD 00 о

1,

Изобретение относится к Электротехнике, а именно к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе, и может использоваться в вентильных двигателях, преимущественно управляемых, предназначенных для привода станков и роботов, а также в синхронных генераторах и двигателях.

Известны роторы электрических машин, содержащие вал с расположенной на нем магнитной системой, состоящей из тангенциально намагниченных постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, и расположенных между ними клиновидных магнитопроводов, которые укреплены на немагнитной втулке, напрессованной на вал, например, с помощью сварки 1 ,

Недостатком известных роторов являются низкие энергетические покаэа|тели, обусловленные существенными потерями в сплошных (шихтованных) клиновидных магнитопроводах, а особенно г при высокой частоте переключения фаз обмотки.

Известны роторы электрическихмашин, в которых магнитная система, включающая постоянные магниты, содержит шихтованный магнитопровод в виде клиновидных пластин с отверстиями, скрепленных между собой либо с помощью шпилек, пропущенных в отверстия, либо путем заливки отверстий алюминием 2.

Недостаток роторов заключается в низкой прочности магнитопровода, клиновидные пакеты которого подвержены значительным изгибающим напряжениям, противостоять которы -1 не в состоянии ни шпильки, ни алюминиевая заливка. Помимо прогиба пакета также имеет место прорезание заливки отдельными пластинами, их выпучивание.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция ротора., магнитопровод которого выполнен из цельных дискообразных пластин с радиальными прямоугольными пазами, в которые вставлены тапгенциальные намагниченные постояннрле магниты, между которыми образуются клиновидные участки, скрепленные между собой кольцевым участком 3.

Однако низкое значение рабочего магнитного потока ротора обусловлено существенными по величине потоками рассеяния постоянных магнитов. Основная част1 потока рассеяния замыкается через элементы кольцевого участка, соединяющие между собой соседние клиновидные участки.

Кроме того, указанный ротор характеризуется низкой технологичностью изготовления из-за сравнительно малого сечения кольцевых участков пластин. Это предъявляет жесткие требования к точности изготовления пластин, к их толщине, к качеству изготовления штампа и его сроку службы. В особенности, этот недостаток присущ роторам с малым диаметром, предназначенным для машин малой мощности.

Целью изобретения является снижение потока рассеяния, что обеспечивает увеличение рабочего магнитного потока и повышение технологичности изготовления ротора.

Указанная цель достигается тем, что ротор, содержащий вал с расположенным на нем шихтованным магнитопроводом в виде дискообразных пластин с прямоугол,ьнь1ми, па.З.эмрт, в которых размещены постоянные магниты, снабжен шихтованными пакетами из Клиновидных пластин, размещенными по оси в чередующемся порядке с дискообразными пластинами и скрепленными с ними.

клиновидные пластины могут быть снабжены направленными к валу выступами, по которым выполнено жесткое крепление их между собой и с дискообразными пластинами.

Шихтованный магнитопровод может быть расположен, относительно вала с зазором. На валу ротора могут быть выполнены продольные канавки,расположенные вдоль выступов клиновидных пластин, На фиг. 1 представлен предлагае- мый ротор, общий вид на фиг. 2 - с чение ротора по фиг. 1J, на фиг. 3 и 4 - конфигурация клиновидных плас тин; на фиг. 5 - ротор с клиновидны ми пластинами, поперечный разрез, по фиг. 4; на фиг. б - ротор, магни топровод которого расположен относи .тельно вала с зазором, общий вид. Ротор содержит вал 1, на котором расположена магнитная система 2 в виде магнитопровода 3 и постоянных магнитов 4, намагниченных в тангенциальном направлении и расположенны одноименнЕлми полюсами друг к другу. Магнитопровод 3 состоит из дискообразных пластин 5 (фиг. 2) и пакетов 6 из клиновидных пластин 7 {фиг. .3) чередующихся друг с другом. Дискообразные пластины 5 скреплены с пакетами б с помощью шпилек 8, установленных в отверстиях нажимных шайб 9 Дискообразные пластины 5 имеют радиальные пазы 10, клиновидные участки 11 с отверстиями 12 под шпильки 8 и кольцевой участок 13, соединяющий между собой клиновидные участки 11. Для удержания магнитов 4 клиновидные участки 11 снабжены буртиками 14. Клиновидные пластины 7 (фиг. 3) имеют конфигурацию, аналогичную конфигурации клиновидных участков 11. Клиновидная пластина (фиг. 4) снабжена выступом 15, направленным в сторону вала 1. Размеры выступа 15должны быть такими, чтобы при сборке магнитопровода 3 поверхность 16клиновидной пластины 7 находилась на одной окружности с поверхностью 17(фиг. 5) отверстия дискообразной пластины 5. Скрепление между собой клиновидных пластин 7 и пакетов 6 с дискообразными пластинами 5 в этом случае осуществляется за счет сварки продольными швами 18 (фиг. 5) по внутреннему отверстию магнитопровода 3 в областях поверхности 16 высту пов 15, а также швами 19 по наружной поверхности магнитопровода 3 вблизи постоянных магнитов 4. На валу 1 при этом выполняются продольные канавки 20, в которых располагаются сварочные швы 18. Кроме этого, назначение продольных канавок 20 состоит в том, чтобы уменьшить внутрироторное рассеяние постоянных Магнитов 4, магнитный поток которых частично замыкается через магнитопроводящий вал 1. Более эффективно снижение внутрироторного рассеяния достигается благодаря наличию зазора 21 (фиг. 6 между валом 1 и магнитопроводом 3. В таком варианте центрирование магнитопровода 3 относительно вала 1 обеспечивается за счет точной посадки на валу 1 нажимных шайб 9. Для достижения монолитности зазор 21 и пространство между кольцевыми участками 13 дискообразных пластин 5 заполняется немагнитным материалом, например пластмассой или компаундом 22, Или алюминием. Соотношение суммарной толщины дискообразных пластин 5 и суммарной толщины пакетов 6 выбирается, во-первых, исходя из условия обеспечения необходимой прочности ротора, наиболее нагруженными участками которого являются кольцевые участки 13 дискообразных пластин 5, во-вторых, исходя из условия отсутствия прогиба магнитопровода 3 в областях расположения пакетов 6. Наиболее эффективно применение предлагаемой конструкции, когда суммарная толщина дискообразных пластин 5 составляет 10-20% от толщины магнитопровода 3. Работа ротора осуществляется следующим образом. Магнитный поток, создаваемый тангенциально намагниченными постоянными магнитами 4, направленными друг к другу одноименными полюсами, проходит через клиновидные участки магнитопровода 3, обеспечивая внешнее переменно-полюсное магнитное поле, используемое для возбуждения ЭДС в обмотках электрических машин. Технико-экономическая эффективность предлагаемой конструкции в сравнении с прототипом заключается в том, что -снижается внутрироторный поток рассеяния. Это обеспечивает увеличение рабочего потока ротора и соответствующее повьлиение энергетических показателей машины. Снижение потока рассеяния достигается за счет уменьшения сечения магнитопроводящих перемычек, соединяющих клиновидные участки магнитопровода 3. В отличие от прототипа, замыкание потока рассеяния в котором осуществляется через каждую из пластин магнитопровода (по кольцевому участку), в предлагаемой конструкции замыкание потока рассеяния происходит только через кольцевой участок 13 дискообразных пластин 5, толщины которых составляет 10-20% от толщины магнитопровода 3. За счет снижения сечения за иыкающих участков в конструкции также появляется возможность увеличить ширину кольцевого участка 13 и тем самым упростить технологию изготовления ротора.