CS259170B1

CS259170B1 - Rotor for synchronous electric rotating machine with permanent magnets excitation

Info

Publication number: CS259170B1
Application number: CS864412A
Authority: CS
Inventors: Eduard Krumpolc; Jiri Racil; Milan Stolarik
Original assignee: Eduard Krumpolc; Jiri Racil; Milan Stolarik
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS441286A1

Abstract

Řešení se týká rotoru synchronního elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety v rotoru uspořádanými po obvodě jeho magneticky nevodivého náboje a polarizovanými v tangenciálním směru rotoru. Účelem je .dosáhnout kompaktní samonosná konstrukce o vysoké pevnosti, která umožní zvýšení jeho přípustné obvodové rychlosti a dosáhnout snížení povrchových ztrát způsobených vířivými proudy, Uvedeného účelu se dosáhne tím, že se nahradí původní samostatná stahovací zděř pevnou samostatnou konstrukcí, kde segmentovité póly tvoří s pólovými nástavci jeden kompaktní celek, který je pevně spojen svou spodní částí a magneticky nevodivým nábojem hřídele a boky svých polovýcl) nástavců s magneticky nevodivými mezipolovými výplněmi. Pro možnost svaření jsou tyto části axiálně děleny na více dílů. Takto vzniklé celky jsou na hřídeli v blízkosti svého povrchu vzájemně od sebe elektricky odděleny.The solution relates to a synchronous rotor electric rotating machine with excitation permanent magnets arranged in the rotor along the perimeter of his magnetically non-conductive charges and polarized in tangential direction of the rotor. The purpose is to reach compact high strength self-supporting structure which allows to increase its permissible peripheral speed and achieve surface reductions eddy current losses, This purpose is achieved by having will replace the original separate shrink solid separate construction where segmented the poles form the pole pieces one compact unit that is firm connected by its bottom and non-conductive magnetically shaft and flanks with non-conductive magnets intermediate fillings. For welding these parts are axially divided into more parts. The resulting units are on the shaft close to each other's surface electrically separated.

Description

Vynález se týká rotoru synchronního elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety uspořádanými pravidelně po obvodu magneticky nevodivého náboje rotoru mezi segmentovitými póly a polarizovanými v jeho tangenciálním směru, přičemž pevné spojení jednotlivých částí rotoru tvoři jeho samonosnou konstrukci, umožňující vysokou přípustnou obvodovou rychlost·The invention relates to a rotor of a synchronous electric machine rotating with permanent magnet excitation arranged regularly around the circumference of the magnetically non-conducting rotor hub between segmented poles and polarized in its tangential direction, wherein the fixed connection of the individual rotor parts constitutes its self supporting structure

Stávající rotory synchronních elektrických strojů s buzením takto uspořádanými permanentními magnety mají bučí magneticky nevodivý hřídel, nebo magneticky nevodivý náboj na magneticky vodivém hřídeli proto, aby se zabránilo magnetickému zkratu na vnitřních stranách permanentních magnetů. Na něm jsou uspořádány vzájemně prostřídané permanentní magnety a póly z listěného nebo masivního magneticky vodivého materiálu tak, že směr magnetizace každých dvou sousedních pólů je vzájemně opačný, takže magnetický tok, jdoucí přes magnety v tangenciálním směru, mění v pólech svůj směr na radiální a pak přechází přes vzduchovou mezeru do statoru. Jednotlivé části rotoru jsou drženy pohromadě vhodnou stahovací konstrukcí, např. stahovací zděří na povrchu rotoru, tvořenou vzájemně svařenými prostřídanými magnetickými a nemagnetickými segmenty, které je umístěna na rotoru tak, aby magneticky vodivé segmenty tvořily pólové nástavce a magneticky nevodivé segmenty mezipólové výplně. Nevýhodou tohoto uspořádání rotoru je značné mechanické namáhání stahovací konstrukce odstředivými silami permanentních magnetů a pólů, což omezuje jeho použitelnost . při vyšších přípustných obvodových rychlostech. Další nevýhodou jsou značné povrchové ztráty způsobené vířivými proudy.Existing rotors of synchronous electrical machines with excitation of permanent magnets thus arranged have either a magnetically non-conductive shaft or a magnetically non-conductive charge on a magnetically conductive shaft in order to avoid a magnetic short circuit on the inside of the permanent magnets. Arranged there are alternating permanent magnets and poles of sheet or solid magnetically conductive material such that the magnetization direction of each two adjacent poles is opposite to each other so that the magnetic flux passing through the magnets in the tangential direction changes its direction in the poles to radial and then passes through the air gap to the stator. The individual parts of the rotor are held together by a suitable shrinking structure, for example a shrinking shroud on the rotor surface, formed by mutually welded alternating magnetic and non-magnetic segments, positioned on the rotor so that the magnetically conductive segments form pole extensions and magnetically non-conductive segments of the interpole filler. A disadvantage of this arrangement of the rotor is the considerable mechanical stress on the clamping structure by the centrifugal forces of the permanent magnets and poles, which limits its applicability. at higher permissible peripheral speeds. Another disadvantage is the considerable surface losses caused by eddy currents.

-2Tyto nevýhody odstraňuje provedení rotoru synchronního elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že segmentovíté póly jsou vyrobeny z jednoho kusu materiálu s magneticky vodivými segmenty zděře, a tvoří tak pólové nástavce, při-čemž jsou segmentovité póly svou dolní částí pevně spojeny, např· svárem, s magneticky nevodivým nábojem a k pólovým nástavcům jsou pevně připojeny, např· svárem, magneticky nevodivé segmenty zděře tvořící raezipólové výplně'i Permanentní magnety oThese disadvantages are overcome by the permanent magnet excitation rotor of the synchronous electric machine according to the invention, which consists in that the segmented poles are made of one piece of material with magnetically conductive segments and thus form pole pieces while the segmented poles are they are rigidly connected by their lower part, eg by welding, to a magnetically non-conductive charge and to the pole pieces, they are firmly connected, eg by welding, magnetically non-conductive segments of shrinkage forming rhesipole fillings.

jsou uloženy na obvodu magneticky nevodivého náboje, mezi segmentovitými póly. Tímto řešením odpadá nutnost použití samostatné stahovací zděře a konstrukce rotoru se stává samonosnou, což umožňuje jeho vyšší přípustnou obvodovou rychlost. AÓy bylo možno provést pevné spojení, např. svaření elektronovým paprskem, segmentovitých pólů s magneticky nevodivým nábojem rotoru a jejich pólových nástavců s magneticky nevodivými mezipólovýrai výplněmi, rozdělí se uvedené části v axiálním směru na více dílů, které se po svaření uloží na hřídel, zajistí proti pootočení, vhodným způsobem se podélně stáhnou a v blízkosti svého povrchu se od sebe vzájemně elektricky oddělí, např. izolačními spárami. Elektrickým oddělením se dosáhne snížení povrchových ztrát způsobených vířivými proudy.they are mounted on the circumference of the magnetically non-conductive charge, between the segmented poles. This solution eliminates the need for a separate shrink shrink and the rotor design becomes self-supporting, allowing for a higher permissible peripheral speed. It was possible to make a firm connection, for example by electron beam welding, segmented poles with magnetically non-conductive rotor hub and their pole pieces with magnetically non-conductive interpolar fillings, dividing said parts in axial direction into several parts, which are deposited on the shaft after welding. they are retracted in a suitable manner and are electrically separated from one another in the vicinity of their surface, for example by insulating joints. Electrical separation results in a reduction in eddy current surface losses.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad provedení rotoru synchronního elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu, který je na obr. 1 znázorněn v příčném řezu a na obr. 2 v řezu podélném.The attached drawing shows an exemplary embodiment of a rotor of a synchronous electric machine rotating with permanent magnet excitation according to the invention, which is shown in cross-section in Fig. 1 and in longitudinal section in Fig. 2.

}}

Rotor je tvořen magneticky vodivým hřídelem 1, na němž je uložen a zajištěn proti pootočení perem 2 magneticky nevodivý náboj 2 tvaru prstence. Na jeho vnějším obvodu jsou pravidelně uspořádány permanentní magnety polarizované v tangenciálním směru rotoru a s navzájem prostřídanou polaritou. Mezi nimi jsou umístěny segmentovité póly 2, přecházející ve své zúžené horní části v pólové nástavce 6, k jejichž bokům jsou přivařeny magneticky nevodivé mezipólové výplně 2· Svou spodní částí jsou pak segmentovité póly 2 přivařeny k vnějšímu povrchu magneticky nevodivého náboje 2.The rotor consists of a magnetically conductive shaft 1 on which a magnetically non-conducting ring-shaped hub 2 is mounted and secured against rotation by the tongue 2. Permanent magnets polarized in the tangential direction of the rotor and with alternating polarity are regularly arranged on its outer periphery. Between them there are segmented poles 2, which in their tapered upper part in pole piece 6, to whose sides are welded magnetically non-conductive interpole fillers 2. At their lower part, segmented poles 2 are then welded to the outer surface of magnetically nonconductive charge 2.

Vnější povrch pólových nástavců 6 a magneticky nevodivých mezipólových výplní £ tvoří válcovitý povrch rotoru. K zamezení pohybu permanentních magnetů χ vůči pevným částem rotoru jsou případné mezery v jejich uložení vyplněny vytěsňovaoím materiálem· Magneticky nevodivý náboj 2, Segmentovité póly £ β pólovými nástavci 6 a magneticky nevodivé mezipólové výplně £ jsou axiálně děleny na více dílfy uložených po svaření na magneticky vodivém hřídeli 1, zajištěných proti pootočení perem £, stažených v podélném směru a v blízkosti vnějšího povrchu vzájemně od sebe elektricky oddělených izolačními spárami 8.The outer surface of the pole pieces 6 and the magnetically non-conductive intermediate pole fillings 6 form a cylindrical surface of the rotor. In order to prevent the movement of the permanent magnets χ relative to the fixed parts of the rotor, any gaps in their bearings are filled with a displacement material. a shaft 1 secured against rotation by means of a tongue 4, retracted in the longitudinal direction and near the outer surface, electrically separated from each other by insulating joints 8.

fíešení rotoru synchronního elektrického stroje točivého s buzením permanentními magnety podle vynálezu lze použít zejména u vysokootáčkových synohronníoh generátorů a permanentními magnety v rotoru a s výhodou u těch, které mají permanentní magnety ze vzácných zemin·The solution of the rotor of a synchronous electric machine rotating with permanent magnet excitation according to the invention can be used in particular for high-speed synchronous generators and permanent magnets in the rotor and preferably for those having rare-earth permanent magnets.

Claims

object of the invention

Rotor of a synchronous electric machine rotating with excitation of permanent magnets in the form of cubes arranged in the radial direction of the rotor between segmented poles and polarized in its tangential direction, with alternating polarity, arranged on a magnetically conductive shaft, characterized in that the permanent magnet side 4) facing the rotor center is separated from the shaft by a magnetically non-conducting ring-shaped hub (2) and the side facing away from the rotor center is in contact with the inner surface of the magnetically non-conductive segment-shaped interliner (7). rigidly connected to the outer surface of the magnetically nonconductive charge (2) and in its. the upper parts are in the form of pole pieces (6), to whose side the magnetically non-conductive interpole fillers (7) of segmental shape are fixedly connected ·

Rotor according to Claim 1, characterized in that it consists of a plurality of axial portions, the outer surface of which is a cylindrical surface of the rotor and each of which is formed by rigidly connected longitudinally distributed portions of the magnetically non-conductive hub (2). (6) and magnetically non-conductive interpole fillers (7), wherein the individual axial parts of the rotor are secured against rotation on the shaft, retracted longitudinally and, in the vicinity of the outer surface, separated from each other by insulating joints Oj.