Ротор высокооборотной электрической машины

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована при проектировании высокооборотных электрических машин различного назначения. Ротор содержит укрепленную на валу двухполюсную магнитную систему, включающую в себя постоянный двухполюсный магнит 1 с наружной цилиндрической поверхностью полюсов. Наружная поверхность полюсов постоянного магнита 1 охвачена механическим бандажом, выполненным в виде упрочняющей втулки 2 из немагнитного материала. Толщина втулки по нейтральной оси магнита больше толщины по оси его намагничивания. По своей конструкции втулка 2 может быть монолитной или сборной - в виде наружной тонкостенной оболочки 3 и вставленных в нее вкладышей 4. При вращении ротора на втулку 2 действуют растягивающие усилия, вызванные центробежными силами собственной массы и массы постоянного магнита 1. При вращении ротора центробежная сила массивной части втулки создает усилия, растягивающие ее по нейтральной оси магнита 1. При этом возникает деформация немассивной части втулки (оболочки 3), создающая усилие на магнит 1, которое компенсирует усилие разрыва магнита. Возможность частичной разгрузки магнитной системы от действия разрывающих ее усилий позволяет минимизировать размеры удерживающего бандажа, повышая при этом надежность конструкции (при повышении скорости вращения) без увеличения воздушного зазора электрической машины, т.е. сохранении ее энергетических характеристик. 1 з.п. ф-лы, 2ил.

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована при проектировании высокооборотных электрических машин различного назначения.

Известен ротор электрической машины, содержащий систему постоянных магнитов, охваченных упрочняющим бандажом, выполненным из композиционного материала. Для сохранения соосности упрочняющего бандажа с валом на повышенных скоростях вращения установлены Г-образные ребра, подпружинивающие упрочняющую оболочку в радиальных направлениях (1). Известное устройство обладает высокой надежностью, однако из-за сложности конструкции нетехнологично в изготовлении.

Наиболее близким к полезной модели устройством является ротор высокооборотной электрической машины, содержащий двухполюсную магнитную систему, выполненную на призматическом магните с цилиндрической наружной поверхностью полюсов (2). Для обеспечения надежности конструкции при повышенных оборотах машины магнитная система охвачена упрочняющей оболочкой, которая в части зазоров между полюсами изготовлена из немагнитного материала, а в части поверхностей полюсов - из магнитного, дополнительно выполняя функцию полюсных башмаков. Достаточная надежность конструкции при действии центробежных сил, действующих на магнитную систему на высоких оборотах вращения, обеспечивается прочностью бандажа, напрямую зависящей от его толщины. Однако при повышении скорости вращения обеспечение необходимой надежности за счет усиления бандажа (путем изменения его толщины) ведет к увеличению воздушного зазора и, как следствие, снижению энергетических характеристик электрической машины.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение надежности и улучшение энергетических характеристик электрической машины.

Технический результат достигается за счет того, что в роторе высокооборотной электрической машины, содержащем намагниченный в радиальном направлении двухполюсный призматический магнит, наружная цилиндрическая поверхность полюсов которого охвачена механическим бандажом, изготовленным из немагнитного материала (2), механический бандаж выполнен в виде втулки, толщина которой по нейтральной оси магнита больше толщины по оси его намагничивания, при этом втулка может

быть выполнена монолитной либо в виде тонкостенной оболочки, внутрь которой вставлены вкладыши.

На Фиг.1 представлена конструкция ротора с монолитной втулкой.

На Фиг.2 представлена конструкция ротора со сборной втулкой.

Ротор высокооборотной электрической машины содержит укрепленную на валу двухполюсную магнитную систему (Фиг.1, Фиг.2), включающую в себя постоянный двухполюсный магнит 1 с наружной цилиндрической поверхностью полюсов. Постоянный магнит 1 может быть выполнен как единое целое либо представлять собой сборную конструкцию из двух частей и ступицы. Наружная поверхность полюсов постоянного магнита 1 охвачена механическим бандажом, выполненным в виде упрочняющей втулки 2 из немагнитного материала. Толщина втулки по нейтральной оси магнита больше толщины по оси его намагничивания.

По своей конструкции втулка 2 может быть монолитной (Фиг.1) или сборной (Фиг.2) - в виде наружной тонкостенной оболочки 3 и вставленных в нее вкладышей 4. Формы граничащих друг с другом поверхностей втулки и постоянного магнита должны быть совместимыми друг с другом, однако полного сопряжения не требуют. На работу устройства наличие небольшого зазора между поверхностями втулки и постоянного магнита влияния не оказывает. Толщина оболочки 3 выбирается в соответствии с величиной прочности на разрыв постоянного магнита 1 под действием центробежных сил.

При вращении ротора на втулку 2 действуют растягивающие усилия, вызванные центробежными силами собственной массы и массы постоянного магнита 1. Центробежная сила Fц.б. массивной части втулки создает усилия, растягивающие ее по нейтральной оси магнита 1. При этом возникает деформация немассивной части втулки (оболочки 3), создающая усилие (Fсж) на магнит 1, которое компенсирует усилие разрыва Fp.p. магнита, определяемого его массой и частотой вращения.

Таким образом, за счет деформации бандажной втулки происходит частичная компенсация вызванных центробежными силами усилий, действующих со стороны постоянного магнита. Возможность частичной разгрузки магнитной системы от действия разрывающих ее усилий, позволяет минимизировать размеры удерживающего бандажа, повышая при этом надежность конструкции (при повышении скорости вращения) без увеличения воздушного зазора, т.е. сохранении энергетических характеристик электрической машины.

Устройство может быть использовано в электрических машинах широкого назначения.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:

SU 1039003 А H02K 21/14, 1982 г.

В.А.Балагуров и др. «Электрические машины с постоянными магнитами»

М., «Энергия», 1964 г., с.51.

1. Ротор высокооборотной электрической машины, содержащий намагниченный в радиальном направлении двухполюсный призматический магнит, наружная цилиндрическая поверхность полюсов которого охвачена механическим бандажом, изготовленным из немагнитного материала, отличающийся тем, что механический бандаж выполнен в виде втулки, толщина которой по нейтральной оси магнита больше толщины по оси его намагничивания.

2. Ротор высокооборотной электрической машины по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена монолитной либо в виде тонкостенной оболочки, внутрь которой вставлены вкладыши.