RU2696852C2

RU2696852C2 - Electric machine rotor

Info

Publication number: RU2696852C2
Application number: RU2017124531A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Леонов; Игорь Юрьевич Русаков; Александр Андреевич Щипков; Владимир Леонидович Софронов
Original assignee: Сергей Владимирович Леонов; Игорь Юрьевич Русаков; Александр Андреевич Щипков; Владимир Леонидович Софронов
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-08-07
Also published as: RU2017124531A; RU2017124531A3

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to electric machine engineering and can be used in electric machines with permanent magnets. Electric machine rotor comprises shaft of magnetically soft material, permanent magnets arranged in lengthwise grooves and annular contour of diamagnetic material. Lengthwise grooves are made in annular circuit. Lateral longitudinal plane of the magnet is parallel to the plane passing through the longitudinal axis of the rotor and the lower face of the opposite to the longitudinal plane of the magnet. Circular loop can be rigidly fixed on cylindrical insert of imbedded electrical steel fixed on steel shaft.EFFECT: technical result is increased magnetic flux and improved performance of electrical machine.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электрических машинах с постоянными магнитами.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in electric machines with permanent magnets.

Известен ротор электрической машины [RU 2212748 Н02К 1/28, Н02К 21/12. Опуб. 20.09.2003. Бюл. №26], где ротор содержит магнито-провод с размещенными на нем постоянными магнитами с полюсными наконечниками. Между полюсными наконечниками имеются зазоры с установленными в них удерживающими элементами, одними концами жестко зафиксированными в магнитопроводе, а другими концами плотно прилегающими к поверхностям скосов, выполненных на наружных ребрах полюсных наконечников. По длине каждого удерживающего элемента симметрично его оси выполнена наружная прорезь, в которую вставлен расклинивающий элемент.Known rotor of an electric machine [RU 2212748 Н02К 1/28, Н02К 21/12. Otub. 09/20/2003. Bull. No. 26], where the rotor contains a magnet wire with permanent magnets placed on it with pole tips. Between the pole pieces there are gaps with retaining elements installed in them, some ends rigidly fixed in the magnetic circuit, and the other ends tightly adjacent to the surfaces of the bevels made on the outer edges of the pole pieces. An outer slot is made along the length of each holding element symmetrically to its axis, into which a proppant is inserted.

Недостатком ротора является наличие крепежных и расклинивающих деталей, сложность изготовления поверхностей для установки этих деталей.The disadvantage of the rotor is the presence of fasteners and proppants, the difficulty of manufacturing surfaces for installing these parts.

Известен ротор электрической машины [RU 2618217, Н02К 1/28, Н02К 1/27. Опуб. 03.05.2017. Бюл. №13], принятый за прототип. Ротор содержит вал из магнитомягкого материала, в продольных пазах которого размещены постоянные магниты, закрепленные средствами фиксации в форме стержней, концы которых замкнуты в единый контур кольцами, расположенными по торцам ротора. Средства фиксации уложены в проточки, которые расположены на боковых поверхностях продольных пазов и постоянных магнитов друг напротив друга. Средства фиксации и кольца выполнены из диамагнитного материала, а постоянные магниты в поперечном сечении имеют прямоугольную форму, причем внешняя плоскость закруглена по радиусу ротора. Средства фиксации в форме стержней позволяют закрепить магниты в роторе. Короткозамкнутая обмотка из диамагнитного материала, образованная средствами фиксации и кольцами, создает условия для осуществления прямого пуска в малоинерционных синхронных электродвигателях.Known rotor of an electric machine [RU 2618217, Н02К 1/28, Н02К 1/27. Otub. 05/03/2017. Bull. No. 13], adopted as a prototype. The rotor contains a shaft of soft magnetic material, in the longitudinal grooves of which are placed permanent magnets fixed by means of fixation in the form of rods, the ends of which are closed in a single circuit by rings located at the ends of the rotor. The fixing means are laid in grooves, which are located on the side surfaces of the longitudinal grooves and permanent magnets opposite each other. The fixing means and rings are made of diamagnetic material, and the permanent magnets in the cross section are rectangular in shape, with the outer plane being rounded along the radius of the rotor. The fixing means in the form of rods allow the magnets to be fixed in the rotor. A short-circuited winding made of diamagnetic material, formed by means of fixation and rings, creates the conditions for direct start-up in low-inertia synchronous electric motors.

Недостатком ротора является небольшая мощность короткозамкнутой обмотки, состоящей из фиксирующих стержней и колец по торцам ротора, а также наличие в крепеже магнитов дополнительных элементов в виде стержней.The disadvantage of the rotor is the small power of the short-circuited winding, consisting of fixing rods and rings at the ends of the rotor, as well as the presence in the fixture of magnets of additional elements in the form of rods.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании ротора для малоинерционных машин с прямым пуском, который имеет увеличенную мощность короткозамкнутой обмотки при исключении в крепеже магнитов дополнительных элементов.The problem to which the invention is directed is to create a rotor for low-inertia machines with direct start, which has an increased power of the short-circuited winding with the exception of additional elements in the fastener magnets.

Поставленная задача решается тем, что ротор содержит вал из магнитомягкого материала, постоянные магниты, размещенные в продольных пазах, и кольцевой контур из диамагнитного материала, причем продольные пазы выполнены в кольцевом контуре, боковая продольная плоскость магнита параллельна плоскости, проходящей через продольную ось ротора и нижнюю грань противоположной продольной плоскости магнита, а кольцевой контур жестко закреплен относительно вала. Кроме того, кольцевой контур может быть жестко закреплен на цилиндрической вставке из шихтованной электротехнической стали, неподвижно установленной на стальном валу.The problem is solved in that the rotor contains a shaft of magnetically soft material, permanent magnets placed in the longitudinal grooves, and an annular contour of diamagnetic material, the longitudinal grooves being made in the annular contour, the lateral longitudinal plane of the magnet is parallel to the plane passing through the longitudinal axis of the rotor and the lower the face of the opposite longitudinal plane of the magnet, and the annular contour is rigidly fixed relative to the shaft. In addition, the annular contour can be rigidly fixed to a cylindrical insert made of lined electrical steel, fixedly mounted on a steel shaft.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг. 1 показано поперечное сечение ротора с валом из магнитомягкого материала, на фиг. 2 - поперечное сечение ротора с цилиндрической вставкой из шихтованной электротехнической стали.The invention is illustrated by drawings: in FIG. 1 shows a cross section of a rotor with a shaft of soft magnetic material, FIG. 2 is a cross section of a rotor with a cylindrical insert made of lined electrical steel.

Ротор содержит постоянные магниты 1, размещенные в продольных пазах кольцевого контура 2 из диамагнитного материала, выполненного в форме полого цилиндра, длиной, равной длине ротора. Магниты расположены в пазах 3, выполненных на наружной поверхности кольцевого контура параллельно продольной оси ротора, и крепится в пазе боковыми продольными плоскостями 4. Боковая продольная плоскость 4 магнита параллельна плоскости а, проходящей через продольную ось ротора и нижнюю грань противоположной продольной плоскости магнита. Кольцевой контур 2 неподвижно закреплен на валу 5 (фиг. 1) из магнитомягкого материала, например, посредством плотной посадки и лысок 6 или может неподвижно крепиться на цилиндрической вставке 7 (фиг. 2) из шихтованной электротехнической стали также посредством плотной посадки и, например, шпоночного соединения 8. При этом шихтованная сталь неподвижно крепится на валу 9 из обычной стали.The rotor contains permanent magnets 1 located in the longitudinal grooves of the annular contour 2 of diamagnetic material made in the form of a hollow cylinder with a length equal to the length of the rotor. The magnets are located in the grooves 3, made on the outer surface of the annular contour parallel to the longitudinal axis of the rotor, and fastened in the groove by the lateral longitudinal planes 4. The lateral longitudinal plane 4 of the magnet is parallel to the plane a, passing through the longitudinal axis of the rotor and the lower face of the opposite longitudinal plane of the magnet. The annular circuit 2 is fixedly mounted on the shaft 5 (Fig. 1) of soft magnetic material, for example, by means of a tight fit and flats 6, or can be fixedly mounted on a cylindrical insert 7 (Fig. 2) of burdened electrical steel also by means of a tight fit and, for example, keyway 8. In this case, the steamed steel is fixedly mounted on the shaft 9 of ordinary steel.

Кольцевой контур 2 из диамагнитного материала в форме полого цилиндра создает короткозамкнутую обмотку с более мощным токопроводящим слоем, чем в прототипе. Для работы электрической машины в синхронном режиме мощный ток в короткозамкнутой обмотке создает благоприятные условия для стабильной работы электродвигателя в динамических условиях: при пуске-разгоне и торможении-останове. Дополнительную прочность и плотность крепления магнитов можно придавать, используя клеящие составы между ротором, магнитами. Для уменьшения воздушного зазора между ротором и статором внешняя (свободная) плоскость магнита закруглена по радиусу ротора.The annular circuit 2 of a diamagnetic material in the form of a hollow cylinder creates a short-circuited winding with a more powerful conductive layer than in the prototype. To operate the electric machine in synchronous mode, a powerful current in a short-circuited winding creates favorable conditions for the stable operation of the electric motor in dynamic conditions: during start-up and acceleration and braking-stop. Additional strength and density of attachment of magnets can be given using adhesives between the rotor and magnets. To reduce the air gap between the rotor and the stator, the outer (free) plane of the magnet is rounded along the radius of the rotor.

Крепление кольцевого контура 2 на цилиндрической вставке 7 (фиг. 2) из шихтованной электротехнической стали предполагается использовать при модернизации существующего электродвигателя с целью удешевления модернизации. Для этого наружную поверхность ротора из шихтованной стали протачивают на токарном станке до внутреннего диаметра цилиндрического кольцевого контура и собирают их между собой.The fastening of the annular contour 2 on the cylindrical insert 7 (Fig. 2) of charged electrical steel is supposed to be used when upgrading an existing electric motor in order to reduce the cost of modernization. For this, the outer surface of the rotor made of laden steel is machined on a lathe to the inner diameter of the cylindrical ring contour and assembled together.

Таким образом, короткозамкнутая обмотка из диамагнитного материала, образованная цилиндрическим кольцевым контуром, образует более мощный токопроводящий слой, создавая благоприятные условия для осуществления прямого пуска в малоинерционных синхронных электродвигателях и улучшая рабочие характеристики электрической машины.Thus, a short-circuited winding made of diamagnetic material, formed by a cylindrical ring contour, forms a more powerful conductive layer, creating favorable conditions for direct start-up in low-inertia synchronous electric motors and improving the performance of an electric machine.

Claims

1. The rotor of an electric machine, containing a shaft of soft magnetic material, permanent magnets placed in the longitudinal grooves, and an annular contour of diamagnetic material, characterized in that the longitudinal grooves are made in an annular contour, the lateral longitudinal plane of the magnet is parallel to the plane passing through the longitudinal axis of the rotor and the lower face of the opposite longitudinal plane of the magnet, and the annular contour is rigidly fixed relative to the shaft.

2. The rotor according to claim 1, characterized in that the annular contour is rigidly fixed to a cylindrical insert of lined electrical steel fixedly mounted on a steel shaft.