Ротор электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов

Полезная модель относится к области электромашиностроения, в частности, к электрическим машинам переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов, и решает задачу упрощения конструкции ротора. В полезной модели предлагается конструкция ротора электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и механической прочности, постоянные магниты располагаются внутри магнитопровода ротора в непосредственной близости к наружной поверхности ротора. Постоянные магниты могут иметь в поперечном сечении форму трапеции или кольцевого сектора. Использование предлагаемой конструкции роторов в синхронных электрических машинах с постоянными магнитами позволяет существенно увеличить область их применения (высокооборотные электроприводы, высоконадежные электроприводы, электроприводы, работающие в условиях постоянных повышенных ударных и вибрационных нагрузок), а также снизить себестоимость и сроки изготовления электрических машин.

Полезная модель относится к области электромашиностроения, в частности, к электрическим машинам переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов, и решает задачу упрощения конструкции ротора.

В настоящее время электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов широко используются в приводах автоматических систем, погружных насосных агрегатах, высокоскоростных приводах станков, механообрабатывающих центрах, в роботостроении, стартерных устройствах и генераторных установках. Простота изготовления, эксплуатации и управления этих электрических машин позволяет практически в приводах любых устройств осуществлять замену синхронных и асинхронных электрических машин традиционных конструкций.

В качестве аналога выберем ротор электрической машины с постоянными магнитами, конструкция которого представлена в [1]. Здесь ротор электрической машины состоит из магнитопровода, на поверхности которого размещены постоянные магниты попарно одноименными полюсами [1].

Недостатками конструкции, описанной в [1], являются:

- низкая механическая прочность ротора; крепление постоянных магнитов на магнитопроводе практически отсутствует, кроме варианта приклеивания постоянных магнитов к магнитопроводу; способ соединения постоянных магнитов с помощью клея неприменим в высокооборотных электрических машинах и в электрических машинах, работающих в зонах повышенных вибраций и ударных нагрузок;

- низкая надежность; отсутствие механической защиты постоянных магнитов от внешних воздействующих факторов делает электрическую машину неприменимой в ответственных приводах и механизмах.

Технической задачей полезной модели является создание такой конструкции ротора с постоянными магнитами, которая позволила бы при своей простоте улучшить надежность ротора.

Поставленная задача решается благодаря тому, что, в отличие от известных конструкций роторов с постоянными магнитами, в том числе и аналога, предлагается конструкция, где постоянные магниты располагаются внутри магнитопровода ротора в непосредственной близости к наружной поверхности ротора. Постоянные магниты в поперечном сечении могут иметь форму трапеции или кольцевого сектора. Магнитопровод ротора может быть массивным или шихтованным. Более целесообразно использовать шихтованный магнитопровод с целью уменьшения потерь от переменного магнитного поля в зазоре между статором и ротором.

Другими словами, отличительной особенностью предлагаемого решения является то, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и механической прочности, постоянные магниты, выполненные в форме трапеции или кольцевого сектора, располагаются внутри магнитопровода ротора в непосредственной близости к наружной поверхности ротора.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками.

На фиг.1 представлен поперечный разрез ротора электрической машины, у которого постоянные магниты трапецеидальной формы 1 расположены внутри цельного или шихтованного магнитопровода 2. Постоянные магниты 1 выполнены с чередующимися полярностями (N-S): каждый магнит соответствует одному полюсу. При этом ширина перемычек 3 и 4 магнитопровода 2 определяется механической прочностью ротора.

На фиг.2 представлен вариант расположения постоянных магнитов 5, выполненных в виде кольцевого сектора, когда два магнита соответствуют одному полюсу. Этот вариант применяется при относительно большой ширине полюса, когда, с целью увеличения механической прочности, требуется установить дополнительную перемычку 6 внутри полюса. Между постоянными магнитами одного полюса располагается тонкая перемычка 6, а между полюсами - более толстая перемычка 7. Такое расположение постоянных магнитов 5 более эффективно, так как уменьшается масса перемычек 6 и уменьшается расстояние между постоянными магнитами 5 и статором.

Принцип действия электрической машины с ротором предлагаемой конструкции практически не отличается от принципа действия синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов известных конструкций, за исключением способа обеспечения взаимоиндукции между ротором и статором от возбуждения постоянными магнитами. Необходимая величина магнитного потока взаимоиндукции между ротором и статором обеспечивается выбором возможной ширины перемычек 3 и 4. При этом конструктивное снижение высоты этих перемычек должно производиться до предела обеспечения необходимой механической прочности.

Технический результат от применения предлагаемой конструкции ротора с постоянными магнитами определяется:

- существенной экономией изготовления роторов вследствие их конструктивной и технологической простоты;

- возможностью применения электрических машин с роторами предлагаемой конструкции в высокооборотных приводах и в приводах машин и механизмов, где требуется повышенная надежность.

Использование предлагаемой конструкции роторов в синхронных электрических машинах с постоянными магнитами позволяет существенно увеличить область их применения (высокооборотные электроприводы, высоконадежные электроприводы, электроприводы, работающие в условиях постоянных повышенных ударных и вибрационных нагрузок), а также снизить себестоимость и сроки изготовления электрических машин.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:

[I]. Патент RU 2273084 (С2) класс Н02К 1/24, опубликован 10.08.2005.

1. Ротор электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и механической прочности, постоянные магниты устанавливаются в пазы магнитопровода ротора в непосредственной близости к наружной поверхности ротора.

2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты в поперечном сечении имеют форму трапеции.

3. Ротор по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты в поперечном сечении имеют форму кольцевого сектора.