RU2175162C1 - Electrical machine rotor - Google Patents

Electrical machine rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2175162C1
RU2175162C1 RU2000104900A RU2000104900A RU2175162C1 RU 2175162 C1 RU2175162 C1 RU 2175162C1 RU 2000104900 A RU2000104900 A RU 2000104900A RU 2000104900 A RU2000104900 A RU 2000104900A RU 2175162 C1 RU2175162 C1 RU 2175162C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
magnetic
magnet
sheets
magnets
Prior art date
Application number
RU2000104900A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Р.К. Евсеев
Л.М. Епифанова
С.В. Попов
Original Assignee
ЗАО ППТФ "Элма-Ко"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЗАО ППТФ "Элма-Ко" filed Critical ЗАО ППТФ "Элма-Ко"
Priority to RU2000104900A priority Critical patent/RU2175162C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2175162C1 publication Critical patent/RU2175162C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; valve-type motors and generators. SUBSTANCE: rotor stampings have inner circular toothed shape, nonmagnetic hub, and bearing shells installed closer to rotor center to support rotor magnets; newly introduced in rotor is magnetically permeable jumper saturated from rotor permanent magnets; this jumper accommodates connecting plates of magnetic stud. Proposed design provides for equalizing main working fluxes in rotor. EFFECT: enhanced strength; facilitated manufacture and assembly of rotor. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе, и может быть использовано, например, в вентильных электродвигателях и генераторах, а также в синхронных электрических машинах. The invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines with permanent magnets on the rotor, and can be used, for example, in valve motors and generators, as well as in synchronous electric machines.

Известны роторы электрических машин, содержащие вал с расположенной на нем переменно-полюсной магнитной системой, состоящей из тангенциально намагниченных постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, и расположенных между ними клиновидных магнитопроводов, укрепленных на немагнитной втулке, напрессованной на вал [1]. Known rotors of electrical machines containing a shaft with an alternating-pole magnetic system located on it, consisting of tangentially magnetized permanent magnets facing each other with the same poles, and wedge-shaped magnetic circuits located between them, mounted on a non-magnetic sleeve pressed onto the shaft [1].

Недостатками таких роторов являются низкие энергетические показатели электрической машины, обусловленные существенными потерями в сплошных (нешихтованных) клиновидных магнитопроводах, сложность конструкции, заключающаяся в необходимости жесткого крепления в ней клиновидных магнитопроводов. The disadvantages of such rotors are the low energy performance of an electric machine, due to significant losses in continuous (unmounted) wedge-shaped magnetic cores, the complexity of the design, which consists in the need for rigid fastening in it of wedge-shaped magnetic cores.

Известны роторы электрических машин без первого из вышеуказанных недостатков. Для этого в магнитной системе предусмотрен шихтованный магнитопровод в виде пакетов клиновидных пластин, между которыми помещены тангенциально намагниченные постоянные магниты. Клиновидные пластины и пакеты клиновидных пластин скреплены между собой либо шпильками, либо путем заливки алюминием отверстий, выполненных в клиновидных пластинах [2]. Known rotors of electrical machines without the first of the above disadvantages. For this, a magnetic core is provided in the magnetic system in the form of packages of wedge-shaped plates, between which tangentially magnetized permanent magnets are placed. Wedge-shaped plates and packages of wedge-shaped plates are bonded to each other either with studs or by pouring aluminum holes made in wedge-shaped plates [2].

Недостатком описанных роторов является их низкая прочность, обусловленная пониженной прочностью на изгиб клиновидных шихтованных магнитопроводов, их слабой механической взаимосвязью между собой. В случае крепления клиновидных магнитопроводов с помощью заливки имеет место прорезание заливки отдельными пластинами и их выпучивание, что исключает применение данной конструкции при больших линейных скоростях ротора. The disadvantage of the described rotors is their low strength, due to the reduced bending strength of the wedge-shaped charge magnetic cores, their weak mechanical relationship between them. In the case of mounting wedge-shaped magnetic cores with the help of pouring, cutting through the filling with individual plates and their bulging takes place, which excludes the use of this design at high linear rotor speeds.

Известна конструкция ротора, лишенная указанного недостатка. Магнитопровод такого ротора выполнен из цельных пластин с прямоугольными пазами, в которые помещены тангенциально намагниченные постоянные магниты, образующие переменно-полюсную систему [3]. Known rotor design, devoid of this drawback. The magnetic circuit of such a rotor is made of solid plates with rectangular grooves in which tangentially magnetized permanent magnets are placed, forming an alternating-pole system [3].

Недостаток данной конструкции ротора заключается в низкой перегрузочной способности и в большом внутриполюсном рассеянии. The disadvantage of this rotor design is its low overload capacity and large intra-pole scattering.

Наиболее близким по технической сущности является решение, в котором с целью увеличения перегрузочной способности ротора и увеличения его рабочего магнитного потока за счет увеличенного магнитного сопротивления потокам рассеяния выполнены радиально направленные прорези [4]. The closest in technical essence is the solution in which in order to increase the rotor overload capacity and increase its working magnetic flux due to the increased magnetic resistance to the scattering flux, radially directed slots are made [4].

Недостаток известного ротора заключается в конструктивной сложности, а также в несимметрии магнитной цепи по углу поворота ротора. Это объясняется наличием несимметричного расположения магнита по осям симметрии ротора. Эта асимметрия в расположении магнитов ротора затрудняет применение простого попазового штампа и приводит к модуляции рабочего потока по углу поворота ротора, что затрудняет применение данной конструкции ротора в вентильных электрических машинах, управляемых по положению вектора магнитного потока ротора. A disadvantage of the known rotor is the structural complexity, as well as the asymmetry of the magnetic circuit in the angle of rotation of the rotor. This is explained by the presence of an asymmetric arrangement of the magnet along the axis of symmetry of the rotor. This asymmetry in the arrangement of the rotor magnets makes it difficult to use a simple groove stamp and modulates the work flow by the angle of rotation of the rotor, which makes it difficult to use this rotor design in valve electric machines controlled by the position of the rotor magnetic flux vector.

Кроме того, в участках магнитопровода, расположенных между пазами, в которых выполнены радиально направленные прорези, возникают избыточные механические перенапряжения, приводящие к снижению прочностных характеристик ротора. In addition, in areas of the magnetic circuit located between the grooves in which the radially directed slots are made, excessive mechanical overvoltages occur, leading to a decrease in the strength characteristics of the rotor.

Листы ротора, выполненные шихтованными, имеют внутреннюю кольцевую зубчатую форму и примыкают этой стороной зубчатой формы к немагнитной втулке, число зубцов которой равно числу зубцов ротора, соответствующее числу полюсов ротора (Z = 2p2), причем зубцы внутренней немагнитной втулки расположены по осям прямоугольных пазов роторных листов, в которые вкладываются тангенциально намагниченные полюса, опирающиеся на немагнитные вкладыши, расположенные в нижней части листа ротора и имеющие в тангенциальном направлении размеры, превышающие размеры магнита ротора в том же направлении, причем между вкладышами как в тангенциальном, так и в радиальном направлении предусмотрены магнитопроводящие перемычки, которые составляют величину, достаточную для размещения соединяющей листы шпильки из немагнитного материала и насыщаемые постоянными магнитами ротора. Магнит ротора крепится за счет зубца листа ротора и немагнитного клина, выполненного, например, в виде "ласточкина хвоста", причем толщина немагнитного клина hst не превышает 0,1Lm, где Lm - толщина постоянного магнита в тангенциальном направлении. В результате процесс изготовления ротора и технология его сборки становятся проще, основные рабочие потоки выравниваются, прочность ротора повышается с сохранением малых внутрироторных потоков рассеяния. Число соединяющих листы шпилек n, расположенных по оси зубцов ротора, может изменяться в зависимости от высоты магнита, причем число шпилек n ≥ 2, а магнитные перемычки между магнитными вкладышами не должны превышать 0,1 толщины магнита в тангенциальном направлении hst ≤ 0,1Lm, hk ≤ 0,1Lm, а толщина немагнитного вкладыша hвк не должна превышать двойную длину магнита и не может быть меньше его длины 2Lm ≥ hвк ≥ Lm. С целью скрепления листов между магнитами выполнены пуклевки на глубину толщины листа и длиной, равной высоте магнита, причем величина всех перемычек как в тангенциальном, так и в радиальном направлениях hst не должна превышать 0,1 Lm длины магнита в тангенциальном направлении hst ≤ 0,1Lm.The rotor sheets made of laminates have an internal ring gear shape and are adjacent by this side of the gear shape to a non-magnetic sleeve, the number of teeth of which is equal to the number of teeth of the rotor, corresponding to the number of rotor poles (Z = 2p 2 ), and the teeth of the internal non-magnetic sleeve are located along the axes of rectangular grooves rotor sheets into which tangentially magnetized poles are inserted, supported by non-magnetic liners located in the lower part of the rotor sheet and having tangential dimensions greater than p zmery magnet rotor in the same direction, being provided between the inserts both in tangential and radial direction are provided in the magnetically bridges which constitute an amount sufficient to accommodate connecting studs sheets of non-magnetic material and saturated with permanent rotor magnets. The rotor magnet is attached due to the tooth of the rotor sheet and non-magnetic wedge, made, for example, in the form of a “dovetail”, and the thickness of the non-magnetic wedge h st does not exceed 0.1L m , where L m is the thickness of the permanent magnet in the tangential direction. As a result, the manufacturing process of the rotor and its assembly technology become simpler, the main working flows are aligned, the strength of the rotor is increased while maintaining small internal rotor scattering fluxes. The number of connecting rods n of the sheets located along the axis of the teeth of the rotor can vary depending on the height of the magnet, the number of pins n ≥ 2, and the magnetic jumpers between the magnetic inserts should not exceed 0.1 of the magnet thickness in the tangential direction h st ≤ 0.1L m , h k ≤ 0.1L m , and the thickness of the nonmagnetic liner h bk must not exceed the double length of the magnet and cannot be less than its length 2L m ≥ h bk ≥ L m . In order to fasten the sheets between the magnets, beadings were made to the depth of the sheet thickness and a length equal to the height of the magnet, and the size of all the jumpers in the tangential and radial directions h st should not exceed 0.1 L m of the length of the magnet in the tangential direction h st ≤ 0,1L m .

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены две формы листов ротора:
фиг. 1 - крепление листов за счет шпилек;
фиг. 2 - крепление листов за счет пуклевок и шпилек.In FIG. 1 and FIG. 2 shows two forms of rotor sheets:
FIG. 1 - sheet fastening due to studs;
FIG. 2 - sheet fastening due to beetles and hairpins.

Ротор содержит немагнитную втулку 1, имеющую на своей внешней поверхности Z зубцов, равных по величине числу полюсов ротора Z=2p2, причем зубцы немагнитной втулки расположены по осям пазов ротора, в которые вкладываются тангенциально намагниченные магниты 2.The rotor contains a non-magnetic sleeve 1 having on its outer surface Z teeth equal in magnitude to the number of poles of the rotor Z = 2p 2 , the teeth of the non-magnetic sleeve being located along the axes of the grooves of the rotor into which tangentially magnetized magnets 2 are inserted.

Шихтованный магнитопровод ротора 3, штампуемый из отдельных листов электротехнической стали, имеет пазы, в которые вкладываются магниты 2, опирающиеся на немагнитные вкладыши 4, размеры которых в тангенциальном направлении превышают длину магнита Lm в тангенциальном направлении на величину h ≤ 0,1Lm, а толщина немагнитного вкладыша hвк не превышает двойной длины магнита и больше или равна длине магнита Lm, 2Lm ≤ hвк ≤ Lm. По оси симметрии полюса A-A расположены шпильки 5 с числом n ≥ 2. Нижняя шпилька должна быть изготовлена только из немагнитного материала.A lined rotor 3 magnetic circuit, stamped from separate sheets of electrical steel, has grooves in which magnets 2 are inserted, supported by non-magnetic liners 4, whose dimensions in the tangential direction exceed the length of the magnet L m in the tangential direction by h ≤ 0.1L m , and the thickness of the nonmagnetic liner h bk does not exceed the double length of the magnet and is greater than or equal to the length of the magnet L m , 2L m ≤ h bk ≤ L m . Along the axis of symmetry of pole AA, studs 5 with a number n ≥ 2 are located. The bottom stud should be made only of non-magnetic material.

На фиг. 2 крепление листов обеспечивает пуклевка (сечение A-A). In FIG. 2 fastening of the sheets is provided by the pupple (section A-A).

Диаметр шпилек и их количество обеспечивают монолитность соединения листов и невозможность их расшихтовки на максимально возможной частоте вращения. The diameter of the studs and their number provide a monolithic connection of the sheets and the impossibility of their expansion at the maximum possible speed.

Метод пуклевки также обеспечивает соединение листов в монолитный пакет, а для дополнительного крепления могут быть применены (как в 1-ом, так и во 2-ом варианте) крайне толстые листы 6. The method of beetle also provides the connection of sheets in a monolithic bag, and for additional fastening can be applied (both in the 1st and 2nd versions) extremely thick sheets 6.

Метод пуклевки не исключает применения двух шпилек (по осям симметрии полюса) либо на каждом полюсе, либо через один (в зависимости от величины максимальной частоты вращения ротора). Нижняя шпилька, кроме механической функции соединения листов в единый пакет, служит для создания более тонкой, "насыщеннной" перемычки по пути магнитного потока по нижней кромке листа статора, увеличивая магнитное сопротивление путей рассеяния hst ≤ 0,1 Lm. Высота пуклевки равна высоте магнита Hp ≈ Hm, а ее ширина d соответствует диаметру шпильки, соединяющей пакеты.The beetle method does not exclude the use of two studs (along the axis of symmetry of the pole) either at each pole or through one (depending on the magnitude of the maximum rotor speed). The lower hairpin, in addition to the mechanical function of connecting the sheets into a single package, serves to create a thinner, “saturated” jumper along the magnetic flux along the lower edge of the stator sheet, increasing the magnetic resistance of the scattering paths h st ≤ 0.1 L m . The height of the beetle is equal to the height of the magnet H p ≈ H m , and its width d corresponds to the diameter of the stud connecting the packets.

Высота клина Z, замыкающего магниты в пазу, должна быть достаточной для того, чтобы предохранить смещение магнитов в радиальном направлении и исключить их "вылетание" из гнезда при максимально возможной частоте вращения. Ширина этих клиньев 7 должна быть больше длины магнита Lm в тангенциальном направлении на величину 21k, где 21k ≈ 0,2 Lm.The height of the wedge Z, which closes the magnets in the groove, should be sufficient to prevent the magnets from shifting in the radial direction and to prevent them from “flying out” of the slot at the maximum possible speed. The width of these wedges 7 should be greater than the length of the magnet L m in the tangential direction by 21 k , where 21 k ≈ 0.2 L m .

Источники информации
1. Авторское свидетельство Болгарии N 24523, кл. H 02 К 23/04, 1977.Sources of information
1. Bulgarian copyright certificate N 24523, cl. H 02 K 23/04, 1977.

2. Патент Франции N 1214249, кл. H 02 K/00, 1965. 2. French Patent N 1214249, cl. H 02 K / 00, 1965.

3. Авторское свидетельство SU N 1098070, кл. H 02 К 1/06, 1983. 3. Copyright certificate SU N 1098070, cl. H 02 K 1/06, 1983.

4. Авторское свидетельство SU N 1495908, кл. H 02 К 1/06, 1983. 4. Copyright certificate SU N 1495908, cl. H 02 K 1/06, 1983.

Claims (5)

1. Ротор электрической машины, содержащий вал, насаженный на вал шихтованный магнитопровод, включающий листы ротора с пазами, в которых размещены тангенциально намагниченные постоянные магниты, образующие магнитную систему с чередующимися полюсами, отличающийся тем, что листы ротора, выполненные шихтованными, имеют внутреннюю кольцевую зубчатую форму и примыкают этой стороной зубчатой формы к немагнитной втулке, число зубцов которой равно числу зубцов ротора, и вкладыши, установленные ближе к центру ротора, на которые опираются магниты ротора, а в тангенциальном направлении предусмотрена магнитопроводящая перемычка, насыщаемая постоянными магнитами ротора, ширина которой достаточна для размещения соединяющих листы шпилек из немагнитного материала. 1. The rotor of an electric machine, comprising a shaft, a lined magnetic circuit mounted on the shaft, including rotor sheets with grooves in which tangentially magnetized permanent magnets are placed, forming a magnetic system with alternating poles, characterized in that the rotor sheets made of laminating have an internal ring gear form and adjoin this side of the serrated shape to a non-magnetic sleeve, the number of teeth of which is equal to the number of teeth of the rotor, and liners installed closer to the center of the rotor, on which the magnets are supported rotor, and in the tangential direction a magnetic jumper is provided, saturated with permanent magnets of the rotor, the width of which is sufficient to accommodate the connecting sheets of hairpins made of non-magnetic material. 2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что зубцы внутренней немагнитной втулки расположены по осям прямоугольных пазов роторных листов с вложенными в них магнитами, опирающимися на немагнитные вкладыши, размеры которых в тангенциальном направлении превышают длину магнита Lм в тангенциальном направлении на величину hst≤0,1 Lм.2. The rotor according to claim 1, characterized in that the teeth of the inner non-magnetic sleeve are located on the axes of the rectangular grooves of the rotor sheets with magnets embedded in them, supported by non-magnetic bushings, the dimensions of which in the tangential direction exceed the length of the magnet L m in the tangential direction by h st ≤ 0.1 L m . 3 Ротор по любому из вышеуказанных пунктов, отличающийся тем, что магнит ротора крепится за счет зубца листа ротора и немагнитного клина, выполненных, например, в виде ласточкина хвоста. 3 The rotor according to any one of the above paragraphs, characterized in that the rotor magnet is attached by the tooth of the rotor sheet and a non-magnetic wedge, made, for example, in the form of a dovetail. 4. Ротор по любому из вышеуказанных пунктов, отличающийся тем, что число соединяющих листы шпилек n, расположенных по оси зубцов ротора, может изменяться в зависимости от высоты магнита, причем n≥2. 4. The rotor according to any one of the above paragraphs, characterized in that the number of connecting sheets of hairpins n located along the axis of the teeth of the rotor may vary depending on the height of the magnet, with n≥2. 5. Ротор по любому из вышеуказанных пунктов, отличающийся тем, что толщина немагнитного клина hst не превышает 0,1 Lм, где Lм - толщина постоянного магнита в тангенциальном направлении.5. The rotor according to any one of the above paragraphs, characterized in that the thickness of the non-magnetic wedge h st does not exceed 0.1 L m , where L m is the thickness of the permanent magnet in the tangential direction. 6. Ротор по любому из вышеуказанных пунктов, отличающийся тем, что в листах между магнитами выполнены пуклевки на глубину толщины листа, длина которых равна высоте магнита, а ширина всех перемычек как в тангенциальном, так и в радиальном направлениях не превышает 0,1 Lм длины магнита в тангенциальном направлении.6. The rotor according to any one of the above paragraphs, characterized in that the sheets between the magnets are made of beetles to a depth of the sheet thickness, the length of which is equal to the height of the magnet, and the width of all the jumpers in both tangential and radial directions does not exceed 0.1 L m the length of the magnet in the tangential direction.
RU2000104900A 2000-02-18 2000-02-18 Electrical machine rotor RU2175162C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000104900A RU2175162C1 (en) 2000-02-18 2000-02-18 Electrical machine rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000104900A RU2175162C1 (en) 2000-02-18 2000-02-18 Electrical machine rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2175162C1 true RU2175162C1 (en) 2001-10-20

Family

ID=20231208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000104900A RU2175162C1 (en) 2000-02-18 2000-02-18 Electrical machine rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2175162C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010056155A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-20 Nadaraia Tsezari Georgievich Flywheel-type electric motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010056155A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-20 Nadaraia Tsezari Georgievich Flywheel-type electric motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101911978B1 (en) Spoke permanent magnet machine with reduced torque ripple and method of manufacturing thereof
CN102044944B (en) Permanent magnet rotary motor
US6879075B2 (en) Trapezoidal shaped magnet flux intensifier motor pole arrangement for improved motor torque density
US6548932B1 (en) Nonmagnetic magnet retention channel arrangement for high speed rotors
US4588914A (en) Permanent magnet rotor for high speed motors and generators
AU2011303910B8 (en) Rotor for modulated pole machine
US20040217666A1 (en) Rotor assembly of synchronous machine
EP1837980A2 (en) Reluctance type rotating machine with permanent magnets
EP2602911B1 (en) Rotor with embedded permanent magnets for power transmission chain in a mobile working machine
CN103314509A (en) Electromagnetic machine
AU2009200447B2 (en) Method for mounting a magnetic pole and associated rotor
WO2013032353A1 (en) Permanent magent rotor having a combined laminated stack and method of assembly
JP2006158008A (en) Permanent magnet embedded rotor and dynamo-electric machine
JPH0739091A (en) Rotor structure of synchronous machine and synchronous motor
KR20080077128A (en) Arrangement of rotor laminates of a permanently excited electrical machine
JP2004357489A (en) Unidirectionally magnetized permanent magnet motor
US20190157962A1 (en) A Magnetically Geared Apparatus
JP2001238418A (en) Reluctance motor
RU2213407C2 (en) Electric motor
JP7283361B2 (en) Rotor of rotary electric machine
RU2175162C1 (en) Electrical machine rotor
JP2007143331A (en) Permanent-magnet-embedded rotor
JP4405000B2 (en) motor
JP7193422B2 (en) Rotating electric machine and manufacturing method of rotating electric machine
JP4491211B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120219