SU1758785A1 - Ротор электрической машины - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к электрическим машинам с посто нными магнитами, к которым предъ вл ютс  жесткие требовани  по стабильности электромагнитных характеристик . Сущность изобретени ; ротор содержит вал 1 с размещенной на нем основной магнитной системой 2, состо щей из клиновидных участков (полюсов) 3 и чередующихс  с ними тангенциально намагниченных посто нных магнитов 4 с избыточной магнитной энергией. Элементы 5 креплени , выполненные из ферромагнитного материала , удерживают клиновидные участки (полюса) 3 и магниты 4 в немагнитных нажимных шайбах 6. На торцах элементов 5 креплени  выполнены выступы, расположенные вне основной магнитной системы 2 за немагнитными нажимными шайбами 6. Ротор снабжен ферромагнитными кольцами 9, закрепленными на выступах элементов 5 креплени . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Фиг./

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим машинам с посто нными магнитами на роторе, и может использоватьс  в генераторах и двигател х, к которым предъ вл ютс  жесткие требовани  к стабильности электромагнитных характеристик .

Известен ротор электрической машины, содержащий вал с расположенными на нем шихтованным магнитопроводом в виде дискообразных пластин с пр моугольными пазами , в которых размещены посто нные магниты, и шихтованные пакеты из клиновидных пластин, размещенные по оси в чередующемс  пор дке с дискообразными пластинами и скрепленные с ними.

Недостатком известной конструкции  вл етс  технологическа  сложность регулировки магнитного потока ротора при разбросе свойств и размеров материалов, из которых собираютс  узлы электрической машины.

Известен также многополюсный магнитоэлектрический датчик момента повышенной точности, содержащий вал с расположенными на нем посто нными магнитами , клиновидными участками между ними, немагнитными нажимными шайбами и термомагнитными шунтами, установленными на внутреннем магнитопроводе симметрично с обеих сторон от магнитов.

Недостатком конструкции  вл етс  необходимость технологической операции комплектовани  магнитов с минимальным разбросом по магнитные свойствам дл  обеспечени  симметрии магнитной системы датчика.

Дл  осуществлени  регулировки магнитного потока датчика за счет подбора и установки необходимого количества и необходимой толщины шунтов необходима многократна  разброска-сборка узла, так как шунты закрыты немагнитными нажимными шайбами. Кроме того, в датчике отсутствуют элементы креплени  посто нных магнитов и клиновидных участков, что не позвол ет использовать такое устройство дл  высокооборотных роторов.

Цель изобретени  - упрощение технологии изготовлени  ротора электрической машины путем регулировки магнитного потока установкой ферромагнитных колец без разборки основной магнитной системы.

Указанна  цель достигаетс  тем, что электрическа  машина с посто нными магнитами проектируетс  на минимально допустимое напр жение при возможно наихудших магнитных свойствах посто нных магнитов и материалов магнитопрово- дов с учетом предельных допусков на

размеры ее деталей и узлов, а ее ротор, содержащий вал с расположенными на нем посто нными магнитами и клиновидными участками между ними, немагнитными нажимными шайбами и ферромагнитными кольцами снабжен элементами креплени , посто нные магниты, клиновидные участки и немагнитные нажимные шайбы закреплены элементами креплени , на

торцах последних выполнены выступы, расположенные за немагнитными нажимными шайбами и на выступах закреплены ферромагнитные кольца, при этом элементы креплени  могут быть выполнены заодно с

клиновидными участками.

Регулировка магнитного потока ротора осуществл етс  установкой необходимого количестеа и толщины ферромагнитных колец на выступах элементов креплени , шунтирующих избыточный магнитный поток,

На ф- ir. 1 представлен продольный разрез ротора с клиновидными участками в виде шихтованных полюсов, скрепленными

стержн ми; на фиг. 2 - поперечный разрез ротора (верхн   половина) и внешний вид торца ротора (нижн   половина); на фиг. 3 - продольный разрез ротора, в котором элементы креплени  выполнены заодно с клиневидными участками в виде массивных полюсов; на фиг. 4 - ферромагнитное кольцо; на фиг. 5 - ферромагнитный сегмент.

Ротор электрической машины содержит вал (или ступицу) 1, на котором расположена

основна  магнитна  система 2, состо ща  из клиновидных участков (полюсов) 3 и чередующихс  с ними посто нных магнитов 4 призматической формы, намагниченных в тангенциальном направлении v, расположенных одноименными полюсами друг к другу. Магнитна  система 2 удерживаетс  на валу 1 элементами креплени  5, соедин ющими клиновидные участки (полюса) 3 с немагнитными нажимными шайбами 6, размещенными с обоих торцов магнитной системы 2. Элементы креплени  5 выполнены из магнитнсго материала. На торцах элементов креплени  5 выполнены плоские поверхности 7 и центральные резьбовые

шпильки 8, расположенные за немагнитными нажимными шайбами б, Магнитна  система 2 скреплена с немагнитными нажимными шайбами 6. пропитана компаундом и представл ет из себ  монолитный

работоспособный узел ротора.

На выступающих элементах креплени  5 установлены ферромагнитные кольца 9, плотно прилегающие к плоским поверхност м 7 элементов креплени  5 и закрепленные гайками 10, Вместо ферромагнитных

колец 9 (фиг. 4) возможна установка ферромагнитных сегментов 11 (фиг. 5).

При выполнении клиновидных участков (полюсов) 3 шихтованными (фиг. 1) элементы креплени  5 целесообразно выполн ть в виде стержней, состо щих из цилиндрических частей 12, буртиков 13 с плоскими поверхност ми 7 и центральных резьбовых шпилек 8. При такой конструкции совместна  обработка отверстий под цилиндрические части 12 стержней в клиновидных участках (полюсах) 3 и немагнитных нажимных шайбах 6 в приспособлении, имитирующем геометрические размеры магнитов и обеспечивающем плотное прилегание клиновидных участков (полюсов) к имитаторам магнитов, позвол ет обеспечить минимальный зазор стыков магнитов и клиновидных участков (полюсов), следовательно, обеспечить более высокий коэффициент использовани  магнитной энергии.

При выполнении клиновидных участков (полюсов) 3 массивными (фиг. 3) элементы креплени  5 можно выполн ть заодно с клиновидными участками (полюсами), например , методом точного лить . В этом случае элементы креплени  5 представл ют собой цилиндрические выступы на торцах клиновидных участков (полюсов) 3. Возможны конструктивные варианты закреплени  ферромагнитных колец 9 на выступах клиновидных участков (полюсов) 3. Например, цилиндрические выступы клиновидных участков (полюсов) 3 снабжены центральными резьбовыми шпильками 8. Ферромагнитные кольца 9 поджимаютс  к плоским поверхност м 7 выступов гайками 10 (фиг. 3 слева) или цилиндрические выступы снабжены центральными резьбовыми отверсти ми . Ферромагнитные кольца 9 поджимаютс  к плоским поверхност м 7 выступов винтами 14 (фиг. 3 справа).

При работе ротора электрической машины рабочий магнитный поток, создаваемый тангенциально намагниченными посто нными магнитами 4, направленными друг к другу одноименными полюсами, проходит через клиновидные участки (полюса) 3, обеспечива  внешнее переменно-полюсное магнитное поле, используемое дл  наведени  ЭДС в обмотках электрической машины. В процессе регулировки характеристик электрической машины, а именно получени  минимального разброса выходного напр жени  магнитоэлектрического генератора, заданное переменно-полюсное магнитное поле ротора обеспечиваетс  шунтированием избыточного магнитного потока за счет подбора и установки необходимого количества и необходимой толщины

ферромагнитных колец 9 и размещени  их на выступах элементов креплени  5. При этом шунтирующий магнитный поток от посто нных магнитов 4 проходит через клино- видные участки (полюса) 3, элементы креплени  5 и ферромагнитные кольца 9. Минимальное магнитное сопротивление стыков ферромагнитных колец 9 и плоских поверхностей 7 элементов креплени  5

0 обеспечиваетс  плотным прижатием колец к элементам креплени  и закреплением гайками 10, навернутыми на резьбовые шпильки 8.

В случае выполнени .ротора с элемек5 тами креплени  в виде стержней 5 (фиг. 1) минимальное магнитное сопротивление стыков клиновидных участков (полюсов) 3 и стержней 5 обеспечиваетс  плотной посадкой цилиндрических частей 12 стержней 5 в

0 предварительно совместно обработанные отверсти  в клиновидных участках (полюсах ) 3 и немагнитных нажимных шайбах 6.

Возможны варианты технологических процессов подбора и установки ферромаг5 нитных колец 9 дл  обеспечени  необходимого переменно-полюсного магнитного пол  ротора, например, путем вращени  ротора в эталонном статоре и подбором толщины колец 9 до тех пор, пока снимаемое с

0 обмотки статора напр жение не окажетс  в заданном интервале допустимых значений. При этом в предлагаемой конструкции ротора электрической машины в процессе регулировки ее характеристик сборке и

5 разборке подвергаетс  только дополнительна , шунтирующа  часть магнитной системы , а основна  часть магнитной системы 2 с посто нными магнитами 4, клиновидными участками (полюсами) 3 и немагнитными на0 жимными шайбами 6 собираетс  один разт что снижает трудоемкость изготовлени  и процент брака роторов по сравнению с регулировкой характеристик путем установки шунтирующих магнитный поток ферромаг5 нитных колец между магнитами и нажимными шайбами.

Дл  исключени  вращени  ротора в процессе регулировки возможно применение технологического измерител  рабочего

0 магнитного потока ротора.

Дл  повышени  технологичности процесса регулировки ротора, подбор и установка ферромагнитных колец 9 осуществл ютс  в приспособлении, выпол5 ненном из немагнитного материала и обеспечивающем поджатие ферромагнитных колец 9 к плоским поверхност м 7 выступов элементов креплени  5. При этом не требуетс  многократна  зат жка - отворачивание гаек 10.

При использовании предлагаемого ротора в электрических машинах, в которых необходимо обеспечить посто нную массу (момент инерции) роторов, можно устанавливать кроме необходимого количества ферромагнитных колец 9 также кольца из немагнитного материала.

Точность стабилизации ротора может быть повышена за счет различных вариантов чередовани  ферромагнитных колец 9 разной толщины, а также чередованием ферромагнитных и немагнитных колец. Быстрый подбор (выбор) толщины ферромагнитных колец осуществл ют по статистическим таблицам соответстви  величины превышени  номинального напр жени  и необходимой толщины кольца.

Предложенна  конструкци  ротора (индуктора ) электрической машины с посто нными магнитами позвол ет простым способом обеспечить необходимые электромагнитные характеристики, расширить конструкторско-технологические возможности изготовлени  роторов и снизить требовани , предъ вл емые к магнитным

свойствам используемых материалов. Все это позвол ет снизить затраты на изготовление роторов на 10-20% за счет уменьшени  брака и объема переработки некондиционных узлов и материалов.

Claims (2)

1.Ротор электрической машины, содержащий вал с расположенными на нем посто нными магнитами и клиновидными участками между ними, немагнитными нажимными шайбами и ферромагнитными кольцами, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  технологии изготовлени 

путем регулировки магнитного потока посто нных магнитов, ротор снабжен элементами креплени , которыми скреплены посто нные магниты, клиновидные участки и немагнитные нажимные шайбы, на торцах

элементов креплени  выполнены выступы, а на выступах закреплены ферромагнитные кольца.

2.Ротор по п. 1,отличающийс  тем, что элементы креплени  выполнены заодно с клиновидными участками.

J

Фив. 2

3/

Фиг.1

Редактор И.Касарда

Техред М.Моргентал

Заказ 3008ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

Фиг.З

11

Г

Фиг. 5

Корректор Н.Гунько