Ротор электрической машины Советский патент 1986 года по МПК H02K21/14 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе, и может использоваться в синхронных генераторах и двигателях,, а также в вентильных двигателях гаиро- кого назначения.

Цель изобретения - упрощение и повышение технологичности конструкции ротора и повышение качества сборки за счет снижения механических воздействий на постоянные магниты.

На фиг.1 представлен ротор, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 на фиг.З - элементы магнитопровода ротора, аксонометрия; на фиг.4 и 5 - варианты вьшолнения магнитной системы ротора, развертки, на фиг.6 - магнитная система ротора по фиг.З, вид сбоку.

Предлагаемый ротор электрической машины (фиг.1) содержит вал 1 и расположенную на нем магнитную систему 2, укрепленную с помощью фиксирующих шайб 3, поджимаемых в аксиальном направлении гайками 4. Магнитная система 2 (фиг.2) состоит из постоянньгх магнитов 5, намагниченных в танген25 в аксиальном направлении, по мере перемещения их относительно друг друга в направлениях, обозначенных стрелками 39 и 40, обеспечивается увеличение площади поперечного сечения клиновидциальном направлении (по направлению jo ных магнитопроводов 7-12, заклинива- линии 6), и расположенных между ни- ние и сжатие постоянных магнитов 5. ми клиновидных магнитопроводов 7-12, Перемещение и заклинивание частей

каждый из Которых разделен в продольном направлении на две части.

Клиновидный магнитопровод 7 разделен на части 13 и 14, магнитопровод 8 - на части 15 и 16, магнитопровод 7 - на части 17 и tS, магнитопровод

10- н части 19 и 20, магнитопровод

11- на части 21 и 22, магнитопровод

12- на части 23 и 24. Плоскость 25, разделяющая каждый клиновидный магнитопровод на две части, например клиновидный магнитопровод 9 (фиг.1), расположена под некоторым углом 26 к радиальной плоскости 27 си1«4етрии клиновидного магнитопровода 9, проходя через его основание, т. е. не совпадает с плоскостью 27 аксиального сечения. Вследствие того, что угол 26 не равен нулю, каждая из частей 13- 24 клиновидных магнитопроводов 7-12 имеет в продольном направлении сужа- юпшйся и расширяющийся концы.

На фиг.З изображена одна из пар частей одного из клиновидных магнитопроводов 7-12, например части 17 и 18, в положении, предшествующем их

сборке в магнитной системе 2 ротора (невидимые линий обозначены пунктиром). Части клиновидных магнитопро- водов имеют торцовые стороны 28 и 29

различной дуговой протяженностью, на которых выполнены дугообразные ступенчатые рыступы 30 и 31 равной высоты, расположенные таким образом, что Б собранной магнитной системе 2

ротора дуги 32 ступенчатых выступов 30 образуют с 33 ступенчатых выступов 31 части 34 и 35 окружности 36, концентричной валу 1 ротора (фиг.2).

При этом ширина ступенчатых выступов 31 (линия 37) обязательно должна быть больше ширины ступенчатых |выступов 30 (линия 38, фиг.З). Стрелками 39 и 40 показано направление

движения частей клиновидных магнито- проводов 7-12, например частей 17 и 18, относительно друг друга при сборке магнитной системы 2. Благодаря клиновидности частей магнитопроводов

в аксиальном направлении, по мере перемещения их относительно друг друга в направлениях, обозначенных стрелками 39 и 40, обеспечивается увеличение площади поперечного сечения клиновидных магнитопроводов 7-12, заклинива- ние и сжатие постоянных магнитов 5. Перемещение и заклинивание частей

13-24 осуществляется с помощью гаек 4, поджимающих фиксирующие шайбы 3, выступающий кольцеобразный буртик 41 которых охватывает ступенчатые выступы 30 и 31. Поджатие фиксирующих шайб 3 может также осуществляться цилиндрическими шайбами (не показаны), посаженными на вал по напряженной посадке запрессовочными приспособлениями.

На развертке образующей цилиндрической поверхности магнитной системы

2 ротора (фиг.4) пунктирньми линиями 42 обозначена ширина ступенчатых выступов 31. Наличие продольной клиновидности частей 13-24 обеспечивает надежное крепление магнитной системы 2 при низкой точности изготовления частей магнитопроводов и постоянных магнитов. Наименьшую точность изготовления имеют части 13-24 при вьшол- нении их методом порошковой металлургии без последующей механической обработки. Разброс размеров деталей,выполненных методом порошковой металлургии, после их прессования и спекания составляет 1,5-2%. В расчете на этот предельный случай разброса параметров и определяются значення угла 26, ширина ступенчатых выступов 30 и 31, длина кольцеобразного буртика 41 и длина магнитов 5.

Соотношения приведенных размеров рассчитываются таким образом, чтобы ,при максимальном положительном допуске частей 13-24 торцовые стороны частей клиновидных магнитопроводов, характеризуемые линией 43 (фиг.4), не заходили левее торцовой поверхности магнита 5, характеризуемой линией 44. При максимальном отрицатель- ном допуске линия 42, определяющая ширину ступенчатого выступа 31, не должна заходить правее линии 45, соответствующей торцовым сторонам 29 частей клиновидных магнитопроводов.

При выполнении предлагаемой конструкции ротора, согласно которой плоскости 25 сечения соседних клиновидных магнитопроводов 7 и 12 параллельны между собой, -но асимметричны относительно плоскости 46 нейтрального сечения расположенного между ними магнита 5, кроме простоты изготовления достигается и простота сборки, что .делает конструкцию более техноло гичной (фиг.1, 2 и 4).

При выполнении предлагаемого ротора по фиг.5 части клиновидньк магнитопроводов, прилегающие к одному и тому же постоянному магниту, обраще- ны к торцам ротора сторонами с одинаковой дуговой протяженностью. Это обеспечивается благодаря тому, что части 47-58 образованы путем соединения боковых поверхностей отдельных частей клиновидных магнитопроводов 59-64, которые образованы плоскостями, например плоскостями 65 и 66, деления соседних клиновидных магнитопроводов 63 и 64, расположенными под некоторьм, отличным от нуля, углом 67 и 68 относительно радиальной плоскости симметрии клиновидного магнито провода 69, но являющимися непараллельными одна относительно другой и симметричными относительно плоскости нейтрального сечения, расположенного между ними (клиновидными магнито- проводами 63 и 64) постоянного магни та 5.

Таким образом, части клиновидного магнитопровода, например части 50 и 51, прилегающие к одному и тому же

постоянному магниту, обращены к торцовым сторонам ротора своими торцовы ми сторонами с одинаковой дуговой , протяженностью.

В соответствии с вариантом ньшол нения ротора по фиг.5 и 6 каждый из постоянных магнитов 5 предварительно соединяется (например, путем склеивания) с соседними частями магнитопроводов, а именно с частями 48 и 49 50 и 51,- 52 и 53, 54 и 55; 56 и 57, 58 и 47 (магнит последней Пары на фиг.5 не показан), и лишь затем полученные узлы объединяются между собой в магнитную систему 2 и заклиниваютс с помощью фиксирующих шайб 3. Такая последовательность сборки позволяет избежать трения между постоянными магнитами 5 и частями 47-58 при сборке магнитной системы 2, что не реализуется в предыдущем варианте конструкции, и избежать механических повреждений при использовании хрупких магнитотвердых материалов, подверженных сколам при механических воздействиях на них. Это в свою очередь, повьш1ает качество сборки ротора, что

делает его также более технологичным I

При работе предлагаемой конструкции магнитньй поток, создаваемый постоянными магнитами 5, одноимённые полюса которых прилегают.к частям одного и того же клиновидного магнитопровода, проходит через воздушный зазор электрической машинь, статор и замыкается на противоположные полюса постоянных магнитов 5 через прилегающие к ним части соседних клиновидных магнитопроводов.

Технико-экономический эффект предлагаемой конструкции в сравнении с известной заключается в ее упрощении, в упрощение сборки ротора, следствием чего является снижение трудоемкости изготовления изделия в целом, во.зможность автоматизации процессов обработки-деталей, т. е. повьппение ее технологичности.

Формула изобретения

1. Ротор электрической машины, содержащий вал, укрепленную на нем магнитную систему с тангйнциально намагниченными постоянными магнитами, обращенными одноименными полюсами один к другому, расположенными между ними клиновидными магнитопроподами, каждьтй из которых в продольном направлении вьтолнен из двух частей, прилегающих одна к другой боковыми поверхностями, и фиксируницие шайбы, ус-- тановленные с торцов ротора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и Повышения технологичности конструкции ротора, боковые поверхности прилегающих одна к другой частей каждого клиновидного магнито- провода образованы плоскостью, проходящей через нижнее основание клиновидного магнитопровода и не совпадающей с его радиальной плоскостью симметрии, на каждой торцовой стороне частей клиновидных магнитопроводов со стороны вала выполнены дугообраз

ные ступенчатые выступы равной высоты, охватываемые фиксирующими шайбами, причем ширина выступов на торцовых сторонах частей клиновидных магнитопроводов с меньшей дуговой протяженностью больше ширины выступов на торцовых сторонах с большей дуговой протяженностью.

2, Ротор по п.1, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения качества сборки за счет снижения механических воздействий на постоянные магниты, части магнитопровода, прилегающие к одному и тому же постоянному магниту, обращены к торцам ротора сторонами с одинаковой дуговой протяженностью.

W 5

«

21

25

фиг.

Изобретение касается электрических машин с постоянными магнитами на Роторе. Целью изобретения является упрощение и повьпиение технологичности конструкции ротора. Ротор содержит вал с магнитной системой, укрепленной шайбами И гайками. Магнитная система состоит из тангенциально намагниченных постоянных магнитов (ГШ) и клиновидных магнитопроводов (КМ), каждый из которых в продольном направлении вьтолнен из двух частей, прилегающих друг к другу боковыми поверхностями, образованнь1мн плоскостью, проходящей через нижнее основание КМ и не совпадающей с его радиальной плоскостью симметрии. На торцовых сторонах частей КМ со стороны вала выполнены дугообразные ступенчатые вьютупы 30, 31 равной высоты, охватываемые фиксирующими шайбами. Ширина выступов на торцовых сторонах частей КМ с меньшей дуговой протяженностью больше ширины выступов на торцовых сторонах с большей дуговой протяженностью. Ротор данной конструкции отличается простотой, при сборке ис-о ключены механические повреждения его частей при использовании хрупких маг- нитотвердьтх материалов, что повышает .. качество сборки и TexHonorjmHocTb ротора за счет автоматизации процессов обработки его частей. 1 з.п. ф-лы, бил. 28, а Л ,У 37 3J 31

Ь

в

Фuг.f

-V

5

52

Фиг.б

Редактор АоШишкина

Составитель Т.Калашникова

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 5135/55Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул.Проектная, 4