CS272828B1

CS272828B1 - Rotor for electric rotating machine

Info

Publication number: CS272828B1
Application number: CS702188A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Brzobohaty; Zdenek Ing Charvat; Jan Dundacek
Original assignee: Brzobohaty Jiri; Charvat Zdenek; Jan Dundacek
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS702188A1

Abstract

The rotor with permanent magnets (3), in the shape of plates mounted between wedge pole extensions (2) from the magnetically conducting material and adjacent to the neighbouring pole extension (2) always with the identical polarity, is assembled from the identical sections (1, 1', 1'', 1'''), where each is formed by a set of radially alternately arranged pole extensions (2) and permanent magnets (3), while the sections 1, 1', 1'', 1''') are closed between the pair of flanges (8, 9), from which each is attached to the end of one of the parts (10, 12) of the sectional shaft (11), which are mutually connected with the axial clamping bolt (13) from the magnetically non-conducting material.<IMAGE>

Description

Vynález se týká rotoru elektrického stroje točivého s permanentními magnety ve tvaru desek uložených mezi klínovitými pólovými nástavci z magneticky vodivého materiálu a přiléhajících k přilehlému pólovému nástavci vždy shodnou polaritou.The invention relates to a rotor of an electric machine rotating with permanent magnets in the form of plates arranged between the wedge-shaped pole pieces of magnetically conductive material and adjacent to the adjacent pole piece always with the same polarity.

Je známo několik.konstrukčních řešení uložení magnetů v rotoru stejnosměrných nebo synchronních strojů, přičemž se převážně používají magnety ze slitiny Alnico nebo magnety feritové, v poslední době také magnety na bázi vzácných zemin, které mají vysoké hodnoty remanentni indukce a koercitivní síly. Ve srovnání s klasickými magnety se při použití těchto magnetů výrazně zmenšují rozměry strojů. Jejich běžnému použití však brání jejich dosud vysoká cena.Several designs are known to accommodate magnets in a rotor of DC or synchronous machines, using mainly Alnico alloy or ferrite magnets, and recently rare earth magnets having high remanent induction and coercive force values. Compared to conventional magnets, these magnets significantly reduce the machine dimensions. However, their high price hinders their normal use.

Vzhledem k velmi nízké pořizovací ceně feritových magnetů, nacházejí tyto značné uplatnění u motorů s permanentními magnety zejména v oblasti pohonů NC obráběcích strojů. Jejich nevýhodou však je plochý tvar demagnetizační křivky s malou hodnotou remanentni indukce, což pro dosažení potřebné indukce ve vzduchové --mezeře vyžaduje koncentraci magnetického toku. Jsou známy různé druhy koncentrace magnetického toku do pólových nástavců, kterými se dosahuje běžných hodnot magnetické indukce ve vzduchové mezeře. Pro jejich aplikaci v prostoru je jedním z omezujících faktorů prostor pro umístění co největší plochy magnetů. Jedním z nejvíce používaných je uložení magnetů v rotoru s magnetickou orientací v tangenciálním směru mezi pólovými nástavci ve vícepólovém provedeni, kde magnety jsou umístěny paprskovitě mezi pólovými nástavci klinovitého tvaru, ke kterým jsou přivráceny vždy shodnou polaritou. Mechanicky nosnou součástí je u těchto konstrukcí hřídel většinou ve tvaru mnohohranu z nemagnetického materiálu, ke kterému jsou pólové nástavce i magnety pevně připojeny. Průměr hřídele, který je dán požadovanou mechanickou tuhostí rotoru, však omezuje zvětšení plochy magnetů směrem do osy motoru.Due to the very low purchase price of ferrite magnets, these are of great use in permanent magnet motors, especially in the area of NC machine tool drives. However, their disadvantage is the flat shape of the degaussing curve with a low remanent induction value, which requires concentration of the magnetic flux in order to achieve the necessary induction in the air space. Various types of magnetic flux concentration to the pole pieces are known, which achieve conventional magnetic induction values in the air gap. For their application in space, one of the limiting factors is the space to accommodate the largest possible area of magnets. One of the most commonly used is to place the magnets in a rotor with a magnetic orientation in the tangential direction between the pole pieces in a multi-pole design, where the magnets are located radially between the pole pieces of the wedge shape, to which they always face the same polarity. In these constructions, the mechanical support component is mostly a polygonal shaft of non-magnetic material, to which both the pole pieces and the magnets are firmly attached. However, the diameter of the shaft, which is given by the desired mechanical stiffness of the rotor, limits the increase in the area of the magnets towards the motor axis.

Uvedené nevýhody a nedostatky odstraňuje rotor elektrického stroje točivého s permanentními magnety ve tvaru desek uložených mezi klínovitými pólovými nástavci z magneticky vodivého materiálu a přiléhajících k přilehlému pólovému nástavci vždy shodnou polaritou, podle vynálezu, jehož podstatou je, že je sestaven ze shodných sekcí, z nichž každá je tvořena soustavou paprskovitě a střídavě uspořádaných pólových nástavců a permanentních magnetů, přičemž sekce jsou sevřeny mezi dvojicí přírub, z nichž každá je připevněna ke konci jedné z částí děleného hřídele vzájemně spojených osovým svorníkem z magneticky nevodivého materiálu.These drawbacks and drawbacks are eliminated by a rotor of an electric machine rotating with permanent magnets in the form of plates placed between wedge-shaped pole pieces of magnetically conductive material and adjacent to the adjacent pole piece always having the same polarity, according to the invention. each consisting of a set of radially and alternately arranged pole pieces and permanent magnets, the sections being clamped between a pair of flanges, each of which is fixed to the end of one of the split shaft parts connected by an axial bolt of magnetically nonconductive material.

Je výhodné, když pólové nástavce a permanentní magnety jsou v každé sekci spojeny zastřiknutím magneticky nevodivým materiálem vytvářejícím po obou stranách sekce čela, nebo když pólové nástavce a permanentní magnety jsou v každé sekci spojeny soustavou nýtů z magneticky nevodivého materiálu procházejících pólovými nástavci a dvojicí disků z magneticky nevodivého materiálu přiléhajících k oběma stranám-sekce.It is preferred that the pole pieces and permanent magnets are connected in each section by spraying with a magnetically non-conductive material forming on both sides of the face section, or when the pole pieces and permanent magnets are connected in each section by a set of rivets of magnetically nonconductive material passing through the pole pieces and a pair of discs. magnetically non-conductive material adjacent to both sides-sections.

Dále je výhodné, když jedno čelo a jeden disk jsou opatřeny kruhovým vnitřním omezením a protilehlé čelo a protilehlý disk jsou opatřeny kruhovým vnějším osazením, přičemž jedna příruba jedné částí děleného hřídele je opatřena kruhovým vnějším osazením a druhá příruba druhé části děleného hřídele je opatřena kruhovým vnitřním osazením.It is further preferred that one face and one disc are provided with a circular inner limitation and the opposite face and the opposite disc are provided with a circular outer shoulder, wherein one flange of one part of the split shaft is provided with a circular outer shoulder and the other flange of the other part of the split shaft is provided with a circular inner stocking.

V některých případech je výhodné, když soustava sekcí sevřených mezi dvojicí přírub děleného hřídele je s přírubami propojena soustavou svorníků z magneticky nevodivého materiálu.In some cases, it is preferred that the set of sections clamped between a pair of split shaft flanges is connected to the flanges by a set of bolts of magnetically non-conductive material.

Výhodou rotoru elektrického stroje točivého podle vynálezu je, že pro uložení permanentních magnetů umožňuje využít celou hodnotu poloměru rotoru^ až do styku obou magnetů na špici klinovitého pólového nástavce. Tímto řešením spolu s optimalizací velikosti kostky permanentního magnetu je možno zvýšit jeho výšku a tím i plochu až o 20 %, což má za následek vyšší koncentraci magnetického toku do pólových nástavců a dosažení vyššího sycení ve vzduchové mezeře. Další výhodou je, že odpadá nutnost výroby hřídele z nemagnetického materiálu.An advantage of the rotor of an electric rotary machine according to the invention is that it allows the full value of the rotor radius to be used for the positioning of permanent magnets until the contact of both magnets at the tip of the wedge pole piece. This solution, together with optimizing the size of the permanent magnet cube, can increase its height and thus the surface area by up to 20%, resulting in a higher magnetic flux concentration to the pole pieces and a higher saturation in the air gap. Another advantage is that there is no need to manufacture the shaft from non-magnetic material.

CS 272 828 BlCS 272 828 Bl

Další výhodou řešení podle vynálezu je možnost výroby samostatných sekcí jednotkové délky, což zvyšuje unifikaci a seriovost dílců a umožňuje stavebnicovým systémem operativně a rychle skládat různé délky rotorů ze sekcí, což se přižnivě projevuje na výrobních nákladech a výrazně zkracuje dodací lhůty elektrických točivých strojů.Another advantage of the solution according to the invention is the possibility of producing separate unit length sections, which increases the unification and seriality of the parts and allows the modular system to operatively and quickly assemble various rotor lengths from sections, which positively affects production costs and significantly shortens delivery times of electric rotating machines.

Příkladné provedení rotoru podle vynálezu je znázorněno na výkrese, kde obr. 1 představuje částečný podélný osový řez rotorem, obr. 2 částečný příčný řez rotorem, obr. 3 částečný podélný osový řez rotorem v dalším příkladném provedení a obr. 4 částečný podélný osový řez rotorem v ještě dalším příkladném provedení.;.An exemplary embodiment of a rotor according to the invention is shown in the drawing, wherein FIG. 1 is a partial longitudinal axial section of the rotor, FIG. 2 a partial longitudinal axial section of the rotor, FIG. 3 a partial longitudinal axial section of the rotor in another exemplary embodiment; in yet another exemplary embodiment.

Rotor podle vynálezu je sestaven ze shodných, v obr. 1 zakreslených čtyř sekcí 1, j/, I, l'> ^z nichž každá je tvořena soustavou paprskovitě a střídavě uspořádaných pólových nástavců 2 a permanentních magnetů 3, které jsou jako celek zastříknuty magneticky nevodivým materiálem, který vytváří po obou stranách každé sekce 1, l/, 1 , i' čela j a _5. V jednom čele 4 je podle obr. 1 vytvořeno kruhové-vnitřní osazení 6, zatímco v protilehlém čele $ je vytvořeno odpovídající kruhové vnější· osazení J.The rotor according to the invention is made up of identical, in Fig. 1 plotted against the four sections 1, j /, I, l '> each ^of which consists of a system radially and alternately arranged pole pieces 2 and the magnets 3, which are as a whole splash of magnetically nonconductive a material which forms on both sides of each section 1, 1, 1, 1 ' In one face 4, a circular-inner shoulder 6 is formed according to FIG. 1, while a corresponding circular outer shoulder J is formed in the opposite face 8.

Soustava takto vytvořených sekcí 1, 1i, i', je sevřena mezi dvojicí přírub 8 a 9, z nichž jedna příruba 8 je připevněna ke. .konci jedné části JO děleného hřídele 12 a druhá příruba 9 je připevněna ke konci druhé části 12 děleného hřídele IJ. První příruba 8 je opatřena kruhovým vnějším osazením 7, zatímco druhá příruba 9 je opatřena kruhovým vnitřním osazením 6. Jednotlivá kruhová vnitřní osazení 6 a kruhová vnější osazení 7 sousedících sekcí 1, i', 1 , 1 do sebe zapdají právě tak jako kruhové vnější osazení 7 první příruby 8 s kruhovým vnitřním osazením 6 první krajní sekce J a kruhové vnitřní osazení 6 druhé příruby 9 s kruhovým vnějším osazením 2 poslední krajní sekce J' . Obě části JO a J2 děleného hřídele JJ jsou vzájemně spojeny osovým svorníkem J2 z magneticky nevodivého materiálu pevně ukotveným v osovém otvoru JJ v obou částech JO a J2 děleného hřídele JJ například zalisováním.The array of sections 1, 1i, i 'thus formed is clamped between a pair of flanges 8 and 9, of which one flange 8 is attached to. the end of one portion 12 of the split shaft 12 and the other flange 9 is attached to the end of the second portion 12 of the split shaft 12. The first flange 8 is provided with a circular outer shoulder 7, while the second flange 9 is provided with a circular inner shoulder 6. The individual circular inner shoulder 6 and the circular outer shoulder 7 of adjacent sections 1, 1 ', 1, 1 fit together just like the circular outer shoulder 7 of the first flange 8 with a circular inner shoulder 6 of the first outer section J and a circular inner shoulder 6 of the second flange 9 with a circular outer shoulder 2 of the last outer section J '. The two parts 10 and 11 of the split shaft 11 are connected to each other by an axle bolt 10 made of a magnetically non-conductive material firmly anchored in the axial bore 10 in both parts 10 and 12 of the split shaft 11, for example by pressing.

Jak je zřejmé z obr. 2 mohou být pólové nástavce 2 a permanentní magnety 2 v každé sekci J, J , J , J spojeny soustavou nýtů J5 z magneticky nevodivého materiálu, které procházejí pólovými nástavci 2 a jsou kotveny ve dvojici disků J6, J7 rovněž z magneticky nevodivého materiálu přiléhajících k oběma stranám sekce J, j', j,As can be seen from FIG. 2, the pole pieces 2 and the permanent magnets 2 in each section J, J, J, J can be connected by a set of rivets J5 of magnetically non-conductive material which pass through the pole pieces 2 and are anchored in a pair of disks J6, J7 magnetically nonconductive material adjacent to both sides of section J, j ', j,

Jednotlivé sekce J, j', j, j' mohou mít čela 4 a £ i disky J6 a JJ jak je zřejmé z obr. 4 hladké a po sestaveni do rotoru může být jejich sevření mezi přírubami 8 a 9 , rovněž v hladkém provedení, uskutečněno soustavou svorníků 18 procházejících první přírubou 8, pólovými nástavci 2, čely 4 a 5 nebo disky J6 a J7 jednotlivých sekcí J, J , J^z , a zašroubovaných v druhé přírubě §.The individual sections J, j ', j, j' may have the fronts 4 and 6 of the disks J6 and JJ as shown in FIG. 4 smooth and, when assembled into the rotor, their gripping between the flanges 8 and 9 may also be smooth. This is accomplished by a set of bolts 18 passing through the first flange 8, the pole pieces 2, the fronts 4 and 5 or the discs J6 and J7 of the individual sections J, J, J ^z and screwed in the second flange 8.

Řešení podle vynálezu umožňuje také kombinaci svorníků J8 s kruhovými vnitřními osazeními 6 a kruhovými vnějšími osazeními 7. Tato kombinace dále zvyšuje pevnost celé sestavy rotoru.The solution according to the invention also permits the combination of bolts 18 with circular inner shoulder 6 and circular outer shoulder 7. This combination further increases the strength of the entire rotor assembly.

Vynález může být využit při řešení rotorů elektrických strojů točivých.The invention can be used to solve rotors of electric rotating machines.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Rotor of an electric rotary machine with permanent magnets in the form of plates mounted between wedge-shaped and pole pieces made of magnetically conductive material and adjacent to the adjacent pole piece always with the same polarity, characterized in that it consists of identical sections (1,1,1, 1). '), each consisting of a set of radially arranged pole pieces (2) and permanent magnets (3), the sections (1, i', 1, i ') being clamped between a pair of flanges (8, 9) each is attached to the end of one of the parts (10, 12) of the split shaft (11) mutually connected by an axial bolt (13) of magnetically non-conductive material.

CS 272 828 Bl

Rotor according to claim 1, characterized in that the pole pieces (2) and the permanent magnets (3) are connected in each section (1, 1, i, i ') by spraying with a magnetically non-conductive material forming on both sides of the section (1). 1 ', 1,1) of faces (4- and 5).

Rotor according to Claim 1, characterized in that the pole pieces (2) and the permanent magnets (3) are connected in each section (1, 11, 1 ') by a set of rivets (15) of magnetically non-conductive material passing through the pole pieces (3). 2) and a pair of discs 06, 17) of magnetically non-conductive material adjacent to both sides of the section (1, 11, 1 ' ^f ).

Botor according to claim 2, characterized in that one face (4) and one disc 06) are provided with a circular inner shoulder (6) and the opposite face (5) and the opposite disc (17) are provided with a circular outer shoulder (7) wherein one flange (8) of one part (10) of the split shaft (11) is provided with a circular outer shoulder (7) and the other flange (9) of the second part (12) of the split shaft (11) is provided with a circular inner shoulder (6) .

Rotor according to claim 1 or any of claims 2 and 3, characterized in that the set of sections (1, 1 ', 1') between the pair of flanges (8, 9) of the split shaft (11) is between the flanges (8). 9) interconnected by a set of bolts (18) of magnetically non-conductive material.