SU955393A1 - Ротор высокоскоростной электрической машины - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к высокоскоростным электрическим -машинам, например синхронным или вентильным машинам, и может быть использовано в электроприводах высокочастотных механизмов.

Известны роторы высокоскоростных электрических машин, содержащие вал и систему возбуждени  в виде распо- . ложенных на кольцевом магнитопроводе посто нных магнитов, на которые дл  увеличени  прочности, насажена упрочн юща  оболочка 1 .

Наличие упрочн ющей оболочки обеспечивает , в сравнении с неупроченным вариантом, более высокую окружную скорость ротора.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  конструкци , содержаща  ротор/ который содержит вал с размещенным на нем кольцевым магнитопроводом, на котором установлены посто нные магниты, образующие многополюсную систему, и напрессованное на магниты упрочн ющее кольцо 2 .

Недостатком известных устройств  вл етс  сложность конструкции (необходимость высокой точности обработки деталей ротора и сложность его сборки), который объ сн етс  тем.

что упрочн ющее кольцо напрессовываетс  с нат гом, величина которого должна обеспечить компенсацию усилий, возникающих в упрочн ющем кольце, под действием центробежных сил при вращении ротора с максимальной частотой и, кроме того, обеспечить величину остаточного нат га, необходимого дл  передачи вращающего момента. Кон10 структивно роторы высокоскоростных машин мощностью в дес тки и сотни киловат достигают в диаметре 200-300 мм и более, магнитна  система состоит из большого числа магнитов (каждый

15 полюс более технологично выполн ть из нескольких магнитов), а упрочн ющее кольцо представл ет собой тонкостенный цилиндр большого диаметра. Дл  посадки упрочн ющего кольца в

20 таких конструкци х необходимо осуществить крепление магнитов на магнитопроводе с последующей обработкой всей магнитной системы (в сборе) дл  получени  точного посадочного диаметра и исключить существенные и механичеркие усили  на упрочн ющее кольцо и магниты во врем  его напрессовки во избежании их деформации, разрушени  и нарушени  креплени  к маг30 нитопроводу. Поэтому напрессовка упрочн ющего кольца может быть достигнута в основном только за-счет значи тельного нагрева упрочн ющего кольца и охлаждени  магнитной системы перед их соединением, что не всегда позвол ет обеспечить требуемый нат г. Сборка ротора упрощаетс , если упрочн юща  бболочкапредставл ет собой бандаж, выполненный путем намотки на магнитную систему какой-либ нити, например немагнитной стальной проволоки. В этом случае исключаетс  необходимость обеспечени  точной обработки магнитной системы, требуемый нат г достигаетс  соответствующим нат жением нити. Дл  обеспечени  существенного нат га, который необходи дл  известных конструкций роторов, требуетс  значительное нат жение нит Это требование не всегда реализуемо. в особенности, если упрочн юща  оболочка выполн етс  из композиционного материала путем намотки упрочн ющей нити с последующей ее пропиткой напо нителем, при отверждении которого до стигаютс  заложенные в материале про ностные свойства. Таким образом, сложность конструк ции известных роторов обуславливаетс необходимостью обеспечени  весьма значительного нат га между упрочн ющей оболочкой и магнитной системой, величина которогоскладываетс  из-на Т га необходимого дл  компенсации ра т гивающих усилий, возникающих в обо лочке под действием центробежных сил составл ющего 60-75% от величины суммарного нат га, и остаточного нат га дл  передачи вращающего момента с магнитов на вал и наоборот. Цель изобретени  - упрощение конструкции и увеличение проводимости магнитной цепи. Указанна  цель достигаетс  тем, что в кольцевом магнитопроводе выполнены аксиально-радиальные прорези либо со стороны внутренней, либо со стороны наружной поверхности магнитопровода . В аксиально-радиальных прорез х размещены пластины из магнитом гкого материала. Число аксиально-радиальных прорезей равно числу полюсов ротора, причем оси симметрии прорезей совпадают с ос ми полюсов. , На фиг. 1 и 2 показаны поперечные разрезы роторов предлагаемой конструкции . . Ротор содержит вал 1 с напрессованным на него кольцевым магнитопроводом 2, на котором установлены посто нные магниты 3, образующие многополосную систему возбуждени , упроч-; н ющую оболочку 4. В кольцевом магнитопроводе 2, выполнены аксиально-радиальные лрорези 5j в которых размещены пластины 6 из магнитом гкого материала . Каждый полюс многополюсной системы возбуждени  выполнен из нескольких , например четЕлрех посто нных магнитов. Упрочн юща  оболочка ротора (фиг. 1) выполнена в виде кольца из немагнитной стали титана, из стали с различными магнитными свойствами или другого прочного немагнитного ма-, териала. Наиболее эффективно выполнение упрочн ющего кольца 4 из материалов с модулем упругости равным модулю упругости стали или превосход щим его. Поэтому применение титана, модуль упругости которого примерно в .два раза Ниже чем у стали, малоэффективно. Упрочн юща  оболочка (фиг. 2) выполнена из композиционного материала путем намотки нити с последующей ее пропиткой св зующим. Предпочтительно использование углеволокна, нитей бора или бороуглерода, обладающих высоким модулем упругости. В качестве наполнител  могут примен тьс  эпоксидные компаунды гор чего, отверждени  или высокотемпературные полиамидные смолы., В качестве материала магнитопровода 2 могут примен тьс  не только низкоуглеродные марки сталей, такие как ст. 3 или ст. 10, но также и некоторые консГрукциойные стали, учитыва  возможность обеспечени  низких значений индукции в магнитопроводе и существенно большое дл  этих сталей значение предел текучести. В качестве -материала магнита предпочтительно использование высокоэрцитивных материалов - ферритов и соединений редкоземельных металлов с кобальтом. Устройство работает следующим образом . При вращении ротора элементы его конструкции испытывают действие центробежных сил, которые создают раст гивающие напр жени  в вале 1, магнитопроводе 2, упрочн ющем кольце 4. Наиболее значительные раст гивающие напр жени  имеют место в упрочн ющей оболочке (кольце) 4, так как оно испытывает совместное действие напр жений , вызванных центробежными силами собственной массы и массы магнитов. В магнитопроводе 2 за счет наличи  аксиально-радиальных прорезей 5 раст гивающие напр жени  существенно увеличены в сравнении с. напр жени ми, возникающими в магнитопроводе без прорезей, следствием чего  вл етс  увеличение его раст жени . При равенстве напр жений, возникающих в магнитопроводе 2 и оболочке (кольце) 4 и равенстве модулей упругости их материалов , значени  раст жений оболочки (кольца) 4 и магнитопровода 2 будут отличатьс  весьма незначительно (отнс иение величин раст жений оболочки (кольца) 4 и магнитопповода 2 будет

Claims (3)

1. Формула изобретения ‘

   1. Ротор высокоскоростной элёктрической машины, содержащий вал с размещенным на нем кольцевым магнитопроводом, на котором установлены постоянные магниты, укрепленные упрочняющей оболочкой, отлич.а(ощийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в кольцевом магнитопроводе выполнены аксиально-радиальные прорези.
2. 2. Ротор по π. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения проводимости магнитной цепи,

   -в аксиально-радиальных прорезях размещены пластины из магнитомягкого материала .
3. 3. Ротор поп. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения максимальной проводимости магнитной цепи, число аксиально-радиальных прорезей равно числу полюсов ротора, причем оси симметрий прорезей совпадают с осями полюсов..