Ротор электрической машины

Область использования: электромашиностроение, в частности, в электрических машинах с постоянными магнитами. Ротор электрической машины содержит магнитопровод 1, на котором равномерно размещены намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты 2 чередующейся полярности с закрепленными на них полюсными наконечниками 3. Между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, в которых установлены дистанционные элементы 6, обеспечивающие равномерность расположения постоянных магнитов и технологичность сборки. На торцах ротора размещены удерживающие элементы 4, представляющие собой диски, стянутые между собой в осевом направлении ротора. На наружных диаметрах торцевых поверхностей полюсных наконечников 3 выполнены кольцевые конусы либо кольцевые выборки, прилегающие к аналогичным ответным поверхностям удерживающих элементов 4. Ротор в продольном направлении может состоять из нескольких частей, между которыми размещены дополнительные удерживающие элементы 5. При вращении ротора усилия, которые возникают от воздействия центробежных сил на постоянные магниты и полюсные наконечники, передаются через конусные либо цилиндрические поверхности на удерживающие элементы 4, позволяющие сохранить целостность и стабильность конструкции в процессе эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к электромашиностроению, и может быть использовано при создании синхронных высокооборотных генераторов и электродвигателей.

Известен ротор электрической машины, выполненный в виде магнитопровода, на котором равномерно по его цилиндрической поверхности размещены постоянные магниты и магнитные полюса, разделенные клиньями, обеспечивающими прочность конструкции (1). Данное устройство позволяет обеспечить высокую надежность работы и стабильность магнитных характеристик, однако имеет сложную конструкцию и низкую технологичность.

Наиболее близким к изобретению является ротор электрической машины, содержащий магнитопровод, на котором равномерно размещены намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности с закрепленными на них полюсными наконечниками, выполненными из магнитного материала. Между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, в которых установлены закрепленные в магнитопроводе удерживающие элементы, плотно прилегающие к поверхностям скосов, выполненных на наружных боковых ребрах полюсных наконечников (2). Недостатком известного устройства (2) является низкая технологичность конструкции, обусловленная сложностью выполнения удерживающих элементов и их закрепления в магнитопроводе. Кроме того, практическая невозможность точной подгонки по всей длине ротора сопрягаемых поверхностей скосов удерживающих элементов и полюсных наконечников вызывает появление паразитных зазоров, приводящих к механической нестабильности устройства и, следовательно, снижению надежности его работы.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение технологичности конструкции и увеличение надежности работы.

Технический результат достигается тем, что в роторе электрической машины, содержащем магнитопровод, на котором равномерно размещены намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности с закрепленными на них полюсными наконечниками, выполненными из магнитного материала, между

постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, удерживающие элементы (2), удерживающие элементы выполнены в виде дисков, установленных на торцах ротора и стянутых между собой в осевом направлении ротора, а на наружных диаметрах торцевых поверхностей полюсных наконечников выполнены кольцевые конусы либо кольцевые выборки, прилегающие к аналогичным ответным поверхностям удерживающих элементов. Постоянные магниты с полюсными наконечниками могут быть разделены плоскостями перпендикулярными оси ротора на части, с образованием дополнительных зазоров, в которых установлены выполненные в виде дисков дополнительные удерживающие элементы, а на наружных диаметрах торцевых поверхностей частей полюсных наконечников, ограничивающих дополнительные зазоры, выполнены кольцевые конусы либо кольцевые выборки, прилегающие к аналогичным ответным поверхностям дополнительных удерживающих элементов. Кроме того, в зазорах между постоянными магнитами с полюсными наконечниками могут быть установлены дистанционные элементы, выполненные из немагнитного материала, а на поверхности магнитопровода выполнены ориентирующие продольные канавки, ширина которых равна ширине устанавливаемых в них постоянных магнитов.

В данном изобретении поверхности удерживающих элементов прижаты с расчетным усилием к поверхностям полюсных наконечников за счет осевой стяжки (при выполнении полюсных наконечников с конусообразной торцевой поверхностью) или за счет плотной неподвижной посадки (при выполнении полюсных наконечников с кольцевой выборкой по внешнему диаметру). Предварительный натяг между удерживающими элементами и полюсными наконечниками обеспечивает механическую стабильность ротора, а выполнение удерживающих элементов и полюсных наконечников в виде деталей точения - технологичность его конструкции.

В патентных источниках информации не обнаружено технических решений, которые могли быть препятствием к выдаче охранного документа при анализе на соответствие критерию «изобретательский уровень».

На Фиг.1 изображено торцевое сечение ротора.

На Фиг.2 представлено осевое сечение ротора.

На Фиг.3, 4, 5 представлено сечение ротора в местах зазора между соседними постоянными магнитами с полюсными наконечниками с соответствующими тремя вариантами выполнения дистанционных элементов.

Ротор содержит (Фиг.1, 2) магнитопровод 1, на котором равномерно по окружности его цилиндрической поверхности размещены намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты 2 чередующейся полярности с закрепленными на них полюсными наконечниками 3, выполненными из магнитопроводящего материала.

Между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются воздушные зазоры. На торцах ротора установлены удерживающие элементы 4, которые стянуты между собой в осевом направлении ротора. Удерживающие элементы 4 выполнены в виде кольцевых дисков. На наружных диаметрах торцевых поверхностей полюсных наконечников 3 выполнены скосы (кольцевые конусы) либо кольцевые выборки, прилетающие к аналогичным ответным поверхностям удерживающих элементов 4. Пакет ротора (постоянные магниты 2 с полюсными наконечниками 3) (Фиг.2) может быть разделен на части плоскостями, перпендикулярными оси ротора, с образованием дополнительных зазоров. В дополнительных зазорах установлены выполненные в виде кольцевых дисков дополнительные удерживающие элементы 5. На наружных диаметрах торцевых поверхностей частей полюсных наконечников, ограничивающих дополнительные зазоры, выполнены кольцевые конусы либо кольцевые выборки, прилегающие к аналогичным ответным поверхностям дополнительных удерживающих элементов 5. В зазорах между постоянными магнитами с полюсными наконечниками установлены дистанционные элементы 6, обеспечивающие равномерность расположения постоянных магнитов и технологичность сборки.

Элементы 6 могут быть выполнены из листового немагнитного материала в виде плоской пружины различного профиля (Фиг.3, 4) или в виде монолитного бруска трапецеидальной формы (Фиг.5).

Стяжка пакета ротора (удерживающих элементов) может быть осуществлена с помощью резьбовой гайки на валу ротора или с помощью шпилек 7, проходящих вдоль зазоров между магнитами с полюсными наконечниками. В случае выполнения дистанционных элементов 6 в виде монолитных брусков шпильки 7 пропускаются через их отверстия. При изготовлении элементов 6 в виде пружинных листов шпильки пропускают над дистанционными элементами, осуществляя одновременно их дополнительную фиксацию. Шпильки могут самостоятельно выполнять функцию дистанционных элементов.

Магнитопровод 1 и полюсные наконечники 3 могут быть выполнены в виде цельной монолитной конструкции или в виде пакета скрепленных пластин, расположенных перпендикулярно оси ротора (для сокращения потерь).

Для удобства сборки и увеличения жесткости магнитопровод и полюсные наконечники выполнены с канавками, ширина которых соответствует ширине устанавливаемых в них магнитов.

Для минимизации паразитных зазоров и обеспечения монолитности конструкции постоянные магниты установлены на ферромагнитную полимеризирующуюся пасту.

При вращении ротора усилия, возникающие от воздействия центробежных сил на постоянные магниты и полюсные наконечники, передаются через конусные либо цилиндрические поверхности на

удерживающие элементы, позволяющие сохранить целостность и стабильность конструкции в процессе эксплуатации.

Устройство характеризуется простой выполнения и высокой технологичностью изготовления, обладая при этом высокой механической стабильностью.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:

SU 1406689 A1, H02К 1/28, 1988 г.

SU 2212748 С2, Н02К 1/28, 2001 г.

1. Ротор электрической машины, содержащий магнитопровод, на котором равномерно размещены намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности с закрепленными на них полюсными наконечниками, выполненными из магнитного материала, между постоянными магнитами с полюсными наконечниками имеются зазоры, удерживающие элементы, отличающийся тем, что удерживающие элементы выполнены в виде дисков, установленных на торцах ротора и стянутых между собой в осевом направлении ротора, а на наружных диаметрах торцевых поверхностей полюсных наконечников выполнены кольцевые конусы либо кольцевые выборки, прилегающие к аналогичным ответным поверхностям удерживающих элементов.

2. Ротор электрической машины по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты с полюсными наконечниками разделены плоскостями, перпендикулярными оси ротора, на части с образованием дополнительных зазоров, в которых установлены выполненные в виде дисков дополнительные удерживающие элементы, а на наружных диаметрах торцевых поверхностей частей полюсных наконечников, ограничивающих дополнительные зазоры, выполнены кольцевые конусы либо кольцевые выборки, прилегающие к аналогичным ответным поверхностям дополнительных удерживающих элементов.

3. Ротор электрической машины по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что в зазорах между постоянными магнитами с полюсными наконечниками установлены дистанционные элементы, выполненные из немагнитного материала.

4. Ротор электрической машины по п.1, отличающийся тем, что на поверхности магнитопровода выполнены ориентирующие продольные канавки, ширина которых равна ширине устанавливаемых в них постоянных магнитов.