RU2624821C1 - Electric machine rotor - Google Patents

Electric machine rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2624821C1
RU2624821C1 RU2016110861A RU2016110861A RU2624821C1 RU 2624821 C1 RU2624821 C1 RU 2624821C1 RU 2016110861 A RU2016110861 A RU 2016110861A RU 2016110861 A RU2016110861 A RU 2016110861A RU 2624821 C1 RU2624821 C1 RU 2624821C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
strips
inductor
magnetic
magnetized
Prior art date
Application number
RU2016110861A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Дидов
Виктор Дмитриевич Сергеев
Мария Алексеевна Халченко
Наталья Сергеевна Шельмакова
Александр Юрьевич Постоялкин
Николай Алексеевич Бирюков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority to RU2016110861A priority Critical patent/RU2624821C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624821C1 publication Critical patent/RU2624821C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: rotor contains a cylindrical shaft of non-magnetic material, on which the inductor is put. The inductor is designed as a sleeve of composite magnetic strips oriented along the longitudinal axis of the rotor formed of permanent magnets. Between the strips, magnetized tangentially arranged rails, magnetized radially, with realisation Halbach magnetic circuit. On inductor a thin-walled retaining sleeve of a nonmagnetic material, preferably of titanium alloy, is fitted. The surface of the composite magnetic sleeve cavity in contact with the shaft, is cylindrical. The ends tangentially magnetized strips are congruent thereto facing surface of the latch sleeve of thin-walled, and ends radially magnetized strips protrude over the ends tangentially magnetized strips and formed with a fillet, the radius of curvature smaller than the radius of curvature of the outer surface of the thin wall of the retainer sleeve at its contact with them. The shaft is made monolithic, preferably from titanium or an aluminium alloy or a composite.
EFFECT: increasing the mechanical strength of the rotor, reducing the additional losses and parasitic moments caused by the higher harmonics of the inductor magnetic field.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при проектировании электрогенераторов и электродвигателей с высокой частотой вращения.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical engineering, and can be used in the design of electric generators and electric motors with high speed.

Известен ротор электромашины, содержащий полый вал из немагнитного материала и надетый на него цилиндр, выполненный из магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, в продольных радиальных пазах которого размещены постоянные магниты, зафиксированные немагнитными металлическими клиньями, внешняя поверхность которых соответствует кривизне внешней поверхности цилиндра (см. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. – М.: Энергоатомиздат, 1988, с.30, рис.1.27).A rotor of an electric machine is known, containing a hollow shaft of non-magnetic material and a cylinder worn on it, made of soft magnetic material with high magnetic permeability, in the longitudinal radial grooves of which are placed permanent magnets fixed by non-magnetic metal wedges, the outer surface of which corresponds to the curvature of the outer surface of the cylinder (see Balagurov V.A., Galteev F.F. Electric Generators with Permanent Magnets. - M.: Energoatomizdat, 1988, p.30, Fig. 1.27).

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения высокой мощности при ограниченных массогабаритных параметрах устройства, которую можно было бы получить за счет повышения частоты вращения ротора, в связи с недостаточной механической прочностью ротора, приводящей к возможности его разрушения при эксплуатации в режиме повышенных частот вращения.A disadvantage of the known device is the inability to provide high power with limited weight and size parameters of the device, which could be obtained by increasing the rotor speed, due to the insufficient mechanical strength of the rotor, leading to the possibility of its destruction during operation in the mode of increased speed.

Известен также ротор электрогенератора, содержащий втулку из немагнитного материала и надетый на нее цилиндр, составленный полюсами, выполненными из магнитомягкого материала, чередующимися с постоянными магнитами, радиальные наружные торцы которых перекрыты немагнитными металлическими клиньями, внешняя поверхность которых соответствует кривизне внешней поверхности цилиндра. При этом немагнитная втулка, цилиндр и немагнитные клинья скреплены вакуумно-диффузионной сваркой (см. RU 2386200, 2010).The rotor of an electric generator is also known, containing a sleeve of non-magnetic material and a cylinder worn on it, composed of poles made of soft magnetic material, alternating with permanent magnets, the radial outer ends of which are overlapped by non-magnetic metal wedges, the outer surface of which corresponds to the curvature of the outer surface of the cylinder. In this case, the non-magnetic sleeve, cylinder and non-magnetic wedges are fastened by vacuum diffusion welding (see RU 2386200, 2010).

Недостатком известного устройства является невозможность использования ротора значительной осевой длины из-за прогиба для создания высокооборотной электромашины большой мощности.A disadvantage of the known device is the inability to use a rotor of significant axial length due to deflection to create a high-speed electric machine of high power.

Известен также ротор электромашины, содержащий цилиндрический вал из немагнитного материала, на который надет индуктор, при этом внешняя поверхность ротора снабжена средством удержания элементов индуктора при его вращении. (см. RU 2385524, 2010). Краевые участки ротора выполнены в виде полых цилиндрических немагнитных втулок, внешний диаметр которых равен диаметру ротора, при этом длина опорной поверхности этих втулок и ротора превышает длину индуктора.Also known is the rotor of an electric machine containing a cylindrical shaft of non-magnetic material, on which an inductor is mounted, while the outer surface of the rotor is provided with means for holding the elements of the inductor during its rotation. (see RU 2385524, 2010). The edge sections of the rotor are made in the form of hollow cylindrical non-magnetic bushings, the outer diameter of which is equal to the diameter of the rotor, while the length of the supporting surface of these bushings and the rotor exceeds the length of the inductor.

Недостатком известного устройства является радиальная деформация краевых полых цилиндрических втулок ротора при высоких частотах вращения и, как следствие, возможность заклинивания ротора.A disadvantage of the known device is the radial deformation of the marginal hollow cylindrical bushings of the rotor at high speeds and, as a consequence, the possibility of jamming of the rotor.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение прочности ротора при высоких окружных скоростях, увеличение индукции магнитного поля на поверхности индуктора и уменьшение дополнительных потерь и паразитных моментов, вызванных высшими гармониками магнитного поля индуктора.The problem to which the proposed technical solution is directed is to increase the strength of the rotor at high peripheral speeds, increase the induction of the magnetic field on the surface of the inductor and reduce the additional losses and spurious moments caused by higher harmonics of the magnetic field of the inductor.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении механической прочности ротора, обеспечивающей возможность его использования в режиме повышенной окружной скорости мощных электромашин без увеличения массогабаритных параметров, в увеличении магнитной индукции на поверхности индуктора с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности его поверхности, приводящих к уменьшению дополнительных потерь и паразитных моментов, вызванных высшими гармониками магнитного поля индуктора.The technical result, which is achieved by solving the problem, is expressed in increasing the mechanical strength of the rotor, which makes it possible to use it in the mode of increased peripheral speed of powerful electric machines without increasing mass and size parameters, in increasing magnetic induction on the surface of the inductor with ensuring approximation to the sinusoidality of the distribution diagram of the magnetic field induction around the circumference of its surface, leading to a decrease in additional losses and spurious moments, caused by high harmonics of the magnetic field of the inductor.

Для решения поставленной задачи ротор электромашины, содержащий цилиндрический вал из немагнитного материала, на который надет индуктор, при этом внешняя поверхность ротора снабжена средством удержания элементов индуктора при его вращении, отличается тем, что индуктор выполнен в виде составной магнитной втулки из планок, ориентированных вдоль продольной оси ротора, выполненных из постоянных магнитов, причем между планками, намагниченными тангенциально, в контакте с ними размещены планки, намагниченные радиально, с реализацией магнитной схемы Хальбаха, кроме того, средство удержания элементов индуктора при его вращении выполнено в виде тонкостенной фиксирующей втулки из немагнитного материала, предпочтительно из титанового сплава, надетой на индуктор, в контакте с обращенными к ней торцами магнитных планок, при этом поверхность полости составной магнитной втулки, контактирующая с валом, выполнена цилиндрической, причем торцы тангенциально намагниченных планок конгруэнтны обращенной к ним поверхности тонкостенной фиксирующей втулки, а торцы радиально намагниченных планок выступают над торцами тангенциально намагниченных планок и выполнены со скруглением, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности тонкостенной фиксирующей втулки на ее контакте с ними, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности поверхности индуктора, кроме того, на внешней поверхности фиксирующей втулки выполнен бандаж, предпочтительно из высокопрочного волоконного материала, например из углеволокна. Кроме того, вал выполнен монолитным, предпочтительно из титанового или алюминиевого сплава или композита. Кроме того, цапфы выполнены из немагнитного материала в виде выступов, сторона которых, обращенная к торцу ротора, снабжена юбкой в виде диска, выполненного с возможностью жесткого, предпочтительно разъемного скрепления с торцами ротора. Кроме того, торцы магнитных планок уперты в юбки цапф.To solve this problem, the rotor of an electric machine containing a cylindrical shaft of non-magnetic material, on which the inductor is mounted, while the outer surface of the rotor is equipped with a means of retaining the elements of the inductor during its rotation, characterized in that the inductor is made in the form of a composite magnetic sleeve of strips oriented along the longitudinal the axis of the rotor made of permanent magnets, and between the planks magnetically tangentially in contact with them are planks magnetized radially, with the implementation of the magnet Oh Halbach scheme, in addition, the means of holding the inductor elements during its rotation is made in the form of a thin-walled fixing sleeve of non-magnetic material, preferably a titanium alloy, worn on the inductor, in contact with the ends of the magnetic strips facing it, while the surface of the cavity of the composite magnetic sleeve contacting the shaft is made cylindrical, and the ends of the tangentially magnetized slats are congruent to the surface of the thin-walled fixing sleeve facing them, and the ends are radially magnetized of the planks protrude above the ends of the tangentially magnetized planks and are made with a rounding, the radius of curvature of which is less than the radius of curvature of the outer surface of the thin-walled fixing sleeve at its contact with them, providing approximation to the sinusoidality of the graph of the distribution of the magnetic induction around the circumference of the surface of the inductor, in addition, on the outer The surface of the fixing sleeve is made of a bandage, preferably of high strength fiber material, for example carbon fiber. In addition, the shaft is made monolithic, preferably from a titanium or aluminum alloy or composite. In addition, the trunnions are made of non-magnetic material in the form of protrusions, the side of which facing the end of the rotor, is equipped with a skirt in the form of a disk made with the possibility of rigid, preferably detachable fastening with the ends of the rotor. In addition, the ends of the magnetic strips are abutted in the skirts of the pins.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the set of essential features of the proposed technical solution and the set of essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the essential features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признак «…индуктор выполнен в виде составной магнитной втулки из планок, ориентированных вдоль продольной оси ротора, выполненных из постоянных магнитов, причем между планками, намагниченными тангенциально, в контакте с ними размещены планки, намагниченные радиально, с реализацией магнитной схемы Хальбаха…» формирует магнитную систему ротора с сильным магнитным полем.The sign "... the inductor is made in the form of a composite magnetic sleeve from strips oriented along the longitudinal axis of the rotor made of permanent magnets, and between the strips magnetically tangentially placed in contact with them, the strips magnetized radially, with the implementation of the Halbach magnetic circuit ..." forms a magnetic rotor system with a strong magnetic field.

Признак «…средство удержания элементов индуктора при его вращении выполнено в виде тонкостенной фиксирующей втулки из немагнитного материала, предпочтительно из титанового сплава, надетой на индуктор, в контакте с обращенными к ней торцами магнитных планок…» формирует жесткую и прочную конструкцию ротора, снижает его деформацию от действия центробежных сил при высоких окружных скоростях.The sign "... the means of retaining the elements of the inductor during its rotation is made in the form of a thin-walled fixing sleeve made of non-magnetic material, preferably a titanium alloy, worn on the inductor, in contact with the ends of the magnetic strips facing it ..." forms a rigid and durable rotor design, reduces its deformation from the action of centrifugal forces at high peripheral speeds.

Признаки «…поверхность полости составной магнитной втулки, контактирующая с валом, выполнена цилиндрической, причем торцы тангенциально намагниченных планок конгруэнтны обращенной к ним поверхности тонкостенной фиксирующей втулки, а торцы радиально намагниченных планок выступают над торцами тангенциально намагниченных планок и выполнены со скруглением, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности тонкостенной фиксирующей втулки на ее контакте с ними, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности поверхности индуктора …» обеспечивают синусоидальность графика распределения индукции магнитного поля, уменьшение дополнительных потерь и паразитных моментов, вызванных высшими гармониками магнитного поля индуктора.The signs "... the surface of the cavity of the composite magnetic sleeve in contact with the shaft is cylindrical, and the ends of the tangentially magnetized strips are congruent to the surface of the thin-walled fixing sleeve facing them, and the ends of the radially magnetized strips protrude above the ends of the tangentially magnetized strips and have a radius less than the radius of curvature of the outer surface of the thin-walled retaining sleeve at its contact with them, providing approximation to the sinusoidality graph distribution of the magnetic field in the circumferential surface of the inductor ... "provide sinusoidal distribution graph of the magnetic induction, reducing the additional parasitic losses and moments caused by the higher harmonics of the magnetic field of the inductor.

Признак «…на внешней поверхности фиксирующей втулки выполнен бандаж, предпочтительно, из высокопрочного волоконного материала, например, из углеволокна …» обеспечивает дополнительную прочность ротора.The sign "... on the outer surface of the fixing sleeve a bandage is made, preferably of high-strength fiber material, for example, carbon fiber ..." provides additional strength of the rotor.

Признак «…вал выполнен монолитным, предпочтительно, из титанового или алюминиевого сплава или композита…» формирует жесткую и прочную конструкцию ротора и снижает его деформацию от действия центробежных сил при высоких окружных скоростях.The sign "... the shaft is made monolithic, preferably from a titanium or aluminum alloy or composite ..." forms a rigid and durable rotor structure and reduces its deformation from the action of centrifugal forces at high peripheral speeds.

Признак «…цапфы выполнены из немагнитного материала, в виде выступов, сторона которых, обращенная к торцу ротора, снабжена юбкой в виде диска, выполненного с возможностью жесткого, предпочтительно, разъемного скрепления с торцами ротора…» обеспечивает формирование прочной конструкции цапф и вала ротора.The sign "... the trunnions are made of non-magnetic material, in the form of protrusions, the side of which facing the end of the rotor, is equipped with a skirt in the form of a disk made with the possibility of rigid, preferably detachable fastening with the ends of the rotor ..." ensures the formation of a solid construction of the trunnions and the rotor shaft.

Признак «…торцы магнитных планок уперты в юбки цапф…» предотвращает осевое смещение магнитов при вращении ротора.The sign "... the ends of the magnetic strips are abutted in the skirts of the pins ..." prevents the axial displacement of the magnets during rotation of the rotor.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез ротора электромашины, а на фиг. 2 - его поперечное сечение.The claimed device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the rotor of an electric machine, and FIG. 2 - its cross section.

На чертежах показаны цилиндрический монолитный вал 1, магнитные планки 2 и 3, фиксирующая втулка 4, бандаж 5, цапфы 6 и 7, винты 8, юбки 9, цапфы 6 и 7.The drawings show a cylindrical monolithic shaft 1, magnetic strips 2 and 3, a retaining sleeve 4, a retainer 5, trunnions 6 and 7, screws 8, skirts 9, trunnions 6 and 7.

Ротор электромашины содержит цилиндрический монолитный вал 1, выполненный из немагнитного материала, например из высокопрочного титана ВТ22, на который надет индуктор цилиндрической формы.The rotor of the electric machine contains a cylindrical monolithic shaft 1 made of non-magnetic material, for example, high-strength titanium VT22, on which a cylindrical inductor is worn.

Индуктор выполнен в виде составной магнитной втулки из планок 2, 3, ориентированных вдоль продольной оси ротора, выполненных из постоянных магнитов, при этом планки размещены так, что между планками 3, намагниченными в тангенциальном направлении, в контакте с ними размещены планки 2, намагниченные в радиальном направлении, с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха. При этом поверхность полости составной магнитной втулки, контактирующая с монолитным валом 1, выполнена цилиндрической. Средство удержания элементов индуктора при его вращении выполнено в виде тонкостенной фиксирующей втулки 4 из немагнитного материала, например из высокопрочного титана ВТ22, надетой на индуктор, в контакте с обращенными к ней торцами магнитных планок 2, 3. Торцы тангенциально намагниченных планок 3 конгруэнтны обращенной к ним поверхности тонкостенной фиксирующей втулки 4, а торцы радиально намагниченных планок 2 выступают над торцами тангенциально намагниченных планок 3 и выполнены со скруглением, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности тонкостенной фиксирующей втулки 4 на ее контакте с ними, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности поверхности индуктора. При этом тангенциально намагниченные планки 3 уперты в обращенные к ним внутренние поверхности тонкостенной фиксирующей втулки 4. На наружную поверхность тонкостенной фиксирующей втулки 4 намотан бандаж 5 из высокопрочного материала, например углеволокна.The inductor is made in the form of a composite magnetic sleeve of strips 2, 3 oriented along the longitudinal axis of the rotor made of permanent magnets, the strips being placed so that between the strips 3 magnetized in the tangential direction, the strips 2 magnetized in contact with them are placed radial direction, with the possibility of forming a Halbach magnetic circuit. Moreover, the surface of the cavity of the composite magnetic sleeve in contact with the monolithic shaft 1 is cylindrical. The means of holding the elements of the inductor during its rotation is made in the form of a thin-walled fixing sleeve 4 of non-magnetic material, for example, high-strength titanium VT22, worn on the inductor, in contact with the ends of the magnetic strips 2, 3 facing it. The ends of the tangentially magnetized strips 3 are congruent to them the surface of the thin-walled fixing sleeve 4, and the ends of the radially magnetized strips 2 protrude above the ends of the tangentially magnetized strips 3 and are made with rounding, the radius of curvature of which is less than the radius the curvature of the outer surface of the thin-walled fixing sleeve 4 at its contact with them, providing approximation to the sinusoidality of the distribution diagram of the magnetic induction around the circumference of the surface of the inductor. In this case, the tangentially magnetized strips 3 are abutted against the inner surfaces of the thin-walled fixing sleeve 4 facing them. A bandage 5 of high-strength material, for example carbon fiber, is wound on the outer surface of the thin-walled fixing sleeve 4.

Цапфы 6, 7 выполнены из немагнитного материала, в виде выступов, сторона которых, обращенная к торцу ротора, снабжена юбкой 9 в виде диска, выполненного с возможностью жесткого, предпочтительно разъемного скрепления с торцами ротора.The pins 6, 7 are made of non-magnetic material, in the form of protrusions, the side of which facing the end of the rotor, is equipped with a skirt 9 in the form of a disk made with the possibility of rigid, preferably detachable fastening with the ends of the rotor.

Наружные торцевые поверхности цилиндрического вала 1 жестко скреплены с выступами цилиндрических торцевых цапф 6, 7. Торцы магнитных планок 2, 3 уперты в юбки 9 цапф 6, 7. К одному торцу цилиндрического вала 1 соосно приварена цапфа 7, например, вакуумно-диффузионной сваркой. Торцевая цапфа 6 соосно скреплена с цилиндрическим валом 1 винтами 8 и снабжена приводным валом.The outer end surfaces of the cylindrical shaft 1 are rigidly fastened to the protrusions of the cylindrical end trunnions 6, 7. The ends of the magnetic strips 2, 3 are abutted in the skirts 9 of the trunnions 6, 7. The trunnion 7 is coaxially welded to one end of the cylindrical shaft 1, for example, by vacuum diffusion welding. The end axle 6 is aligned coaxially with the cylindrical shaft 1 with screws 8 and is equipped with a drive shaft.

Ротор изготавливают в следующем порядке (фиг.1, 2). Цилиндрический вал 1 изготавливают из высокопрочного титанового сплава ВТ22. Из немагнитного материала, например титанового сплава ВТ22, изготавливают цилиндрические цапфы 6, 7. К одному торцу цилиндрического вала 1 соосно устанавливают и приваривают торцевую цапфу 7, например, вакуумно-диффузионной сваркой. На цилиндрический вал 1 устанавливают на клей предварительно намагниченные магнитные планки 2, 3 с формированием магнитной схемы Хальбаха. На магнитные планки 2, 3 надевают предварительно нагретую до температуры, не превышающей точку Кюри постоянных магнитов, тонкостенную фиксирующую втулку 4 из титанового сплава. На наружную поверхность наматывают бандаж 5 из углеволокна и пропитывают его твердеющими синтетическими смолами. Ко второму торцу цилиндрического вала соосно устанавливают цапфу 6 и закрепляют ее винтами 8 с цилиндрическим валом 1. Ротор подвергают динамической балансировке.The rotor is made in the following order (figure 1, 2). The cylindrical shaft 1 is made of high-strength titanium alloy VT22. Cylindrical trunnions 6, 7 are made from a non-magnetic material, for example VT22 titanium alloy. An end trunnion 7 is coaxially mounted and welded to one end of the cylindrical shaft 1, for example, by vacuum diffusion welding. On the cylindrical shaft 1, pre-magnetized magnetic strips 2, 3 are installed on the adhesive with the formation of a Halbach magnetic circuit. A thin-walled fixing sleeve 4 made of a titanium alloy is put on the magnetic strips 2, 3, preheated to a temperature not exceeding the Curie point of the permanent magnets. A carbon fiber bandage 5 is wound on the outer surface and impregnated with hardening synthetic resins. The axle 6 is mounted coaxially to the second end of the cylindrical shaft and fixed with screws 8 with the cylindrical shaft 1. The rotor is subjected to dynamic balancing.

Заявленное устройство работает следующим образом (см. фиг.1). При вращении ротора в цилиндрическом вале 1, планках 2, 3, постоянных магнитов, тонкостенной фиксирующей втулке 4 и цапфах 6, 7 возникают напряжения от действия центробежных сил и они тем больше, чем выше частота вращения ротора. Для предотвращения разрушения цилиндрического ротора на наружную поверхность тонкостенной фиксирующей втулки 4 намотан бандаж 5 из высокомодульного материала, например углеволокна. При отсутствии центрального отверстия в цилиндрическом вале 1 напряжения минимальны (отсутствует эффект «булавочного укола»). С внешним механизмом ротор электромашины связан через цапфу 6 и цилиндрический вал 1.The claimed device operates as follows (see figure 1). When the rotor rotates in a cylindrical shaft 1, strips 2, 3, permanent magnets, a thin-walled fixing sleeve 4 and trunnions 6, 7, stresses arise from the action of centrifugal forces and they are all the more, the higher the rotor speed. To prevent the destruction of the cylindrical rotor on the outer surface of the thin-walled fixing sleeve 4, a bandage 5 of high modulus material, for example carbon fiber, is wound. In the absence of a central hole in the cylindrical shaft 1, the stresses are minimal (there is no effect of a “pin prick”). With the external mechanism, the rotor of the electric machine is connected through a pin 6 and a cylindrical shaft 1.

Claims (4)

1. Ротор электромашины, содержащий цилиндрический вал из немагнитного материала, на который надет индуктор, при этом внешняя поверхность ротора снабжена средством удержания элементов индуктора при его вращении, отличающийся тем, что индуктор выполнен в виде составной магнитной втулки из планок, ориентированных вдоль продольной оси ротора, выполненных из постоянных магнитов, причем между планками, намагниченными тангенциально, в контакте с ними размещены планки, намагниченные радиально, с реализацией магнитной схемы Хальбаха, кроме того, средство удержания элементов индуктора при его вращении выполнено в виде тонкостенной фиксирующей втулки из немагнитного материала, предпочтительно из титанового сплава, надетой на индуктор, в контакте с обращенными к ней торцами магнитных планок, при этом поверхность полости составной магнитной втулки, контактирующая с валом, выполнена цилиндрической, причем торцы тангенциально намагниченных планок конгруэнтны обращенной к ним поверхности тонкостенной фиксирующей втулки, а торцы радиально намагниченных планок выступают над торцами тангенциально намагниченных планок и выполнены со скруглением, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности тонкостенной фиксирующей втулки на ее контакте с ними, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности поверхности индуктора, кроме того, на внешней поверхности фиксирующей втулки выполнен бандаж, предпочтительно из высокопрочного волоконного материала, например из углеволокна.1. The rotor of an electric machine, containing a cylindrical shaft of non-magnetic material, on which the inductor is mounted, the outer surface of the rotor provided with a means of retaining the elements of the inductor during its rotation, characterized in that the inductor is made in the form of a composite magnetic sleeve of strips oriented along the longitudinal axis of the rotor made of permanent magnets, and between the strips magnetized tangentially, in contact with them are strips magnetized radially, with the implementation of the Halbach magnetic circuit, except The means for holding the elements of the inductor during its rotation is made in the form of a thin-walled fixing sleeve made of non-magnetic material, preferably a titanium alloy, worn on the inductor in contact with the ends of the magnetic strips facing it, while the surface of the cavity of the composite magnetic sleeve in contact with the shaft is made cylindrical, and the ends of the tangentially magnetized strips are congruent to the surface of the thin-walled fixing sleeve facing them, and the ends of the radially magnetized strips protrude above the end tangentially magnetized strips and made with a rounding, the radius of curvature of which is less than the radius of curvature of the outer surface of the thin-walled fixing sleeve at its contact with them, providing approximation to the sinusoidality of the distribution diagram of the magnetic field induction around the surface of the inductor, in addition, on the outer surface of the fixing sleeve the bandage, preferably of high strength fiber material, for example carbon fiber. 2.Ротор электромашины по п.1, отличающийся тем, что вал выполнен монолитным, предпочтительно из титанового или алюминиевого сплава или композита.2. The rotor of an electric machine according to claim 1, characterized in that the shaft is made monolithic, preferably from a titanium or aluminum alloy or composite. 3. Ротор электромашины по п.1, отличающийся тем, что цапфы выполнены из немагнитного материала в виде выступов, сторона которых, обращенная к торцу ротора, снабжена юбкой в виде диска, выполненного с возможностью жесткого, предпочтительно разъемного скрепления с торцами ротора.3. The rotor of an electric machine according to claim 1, characterized in that the trunnions are made of non-magnetic material in the form of protrusions, the side of which facing the end of the rotor, is provided with a skirt in the form of a disk made with the possibility of rigid, preferably detachable fastening with the ends of the rotor. 4. Ротор электромашины по п.1, отличающийся тем, что торцы магнитных планок уперты в юбки цапф. 4. The rotor of an electric machine according to claim 1, characterized in that the ends of the magnetic strips are abutted in the skirts of the pins.
RU2016110861A 2016-03-25 2016-03-25 Electric machine rotor RU2624821C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110861A RU2624821C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Electric machine rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110861A RU2624821C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Electric machine rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2624821C1 true RU2624821C1 (en) 2017-07-07

Family

ID=59312615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016110861A RU2624821C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Electric machine rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624821C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202511U1 (en) * 2020-12-04 2021-02-20 Акционерное общество «Аэроэлектромаш» ROTOR OF HIGH-SPEED SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021763A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-13 The Regents Of The University Of California Halbach array generator/motor having an automatically regulated output voltage and mechanical power output
RU2385524C1 (en) * 2009-01-26 2010-03-27 Владимир Викторович Дидов High-speed electric machine
RU2386200C2 (en) * 2007-08-29 2010-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Rotor of electric generator
RU2544002C1 (en) * 2014-04-14 2015-03-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electrical machine
WO2015156044A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-15 三菱電機株式会社 Interior permanent magnet rotating electric machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021763A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-13 The Regents Of The University Of California Halbach array generator/motor having an automatically regulated output voltage and mechanical power output
RU2386200C2 (en) * 2007-08-29 2010-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Rotor of electric generator
RU2385524C1 (en) * 2009-01-26 2010-03-27 Владимир Викторович Дидов High-speed electric machine
WO2015156044A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-15 三菱電機株式会社 Interior permanent magnet rotating electric machine
RU2544002C1 (en) * 2014-04-14 2015-03-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Electrical machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202511U1 (en) * 2020-12-04 2021-02-20 Акционерное общество «Аэроэлектромаш» ROTOR OF HIGH-SPEED SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10211691B2 (en) Permanent magnet rotor for an electric machine
US20110266811A1 (en) Synchronous generator, especially for wind turbines
GB2131630A (en) Permanent-magnet energized generator for vehicles
CN109713819A (en) A kind of high intensity Halbach permanent magnet array rotor structure
RU2386200C2 (en) Rotor of electric generator
US20150333584A1 (en) High speed brushless dc electric machine
CN108696019B (en) End plate for rotor of switched reluctance motor
US20070126308A1 (en) Rotary electric machine with reduced torque ripple
RU2624821C1 (en) Electric machine rotor
RU2541356C1 (en) Electric machine
CN104124791A (en) Momentum wheel based on annular motor
CN108123585B (en) Synchronous reluctance motor with magnetic leakage path saturated by permanent magnets
RU2549883C1 (en) Electrical machine
RU2610157C1 (en) Electric machine rotor
RU2546892C1 (en) Vertical-axial wind unit
RU2346375C1 (en) Method of assembling high-speed electrical machine rotor
RU2610455C1 (en) Electric machine rotor
WO2015173734A1 (en) Radial flux permanent magnet machine
RU2610305C1 (en) Electric machine rotor
RU2610158C1 (en) Electric machine rotor
RU2580676C1 (en) Electric machine rotor
RU2544002C1 (en) Electrical machine
RU2574606C1 (en) Electric machine rotor
RU2580931C1 (en) Electric machine rotor
RU2544009C1 (en) Electrical machine

Legal Events

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

Effective date: 20210326