Ротор магнитоэлектрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям роторов высокоскоростных электрических машин. Ротор содержит немагнитный вал 1, ряд кольцевых постоянных магнитов 2, намагниченных аксиально и с чередующейся полярностью, магнитомягкие элементы 3, имеющие радиальные полюсные выступы 4 и прилегающие к торцевым поверхностям постоянных магнитов 2 с угловым сдвигом в одно полюсное деление, кольца 5 из высокопрочного немагнитного материала, охватывающие магниты 2 и такие же кольца 6 в торцевых частях ротора. Полюсные наконечники 7 прикреплены к кольцам 5, 6, и к полюсным выступам 4 посредством сварки 8. Ротор характеризуется монолитностью конструкции и, следовательно, высокой механической прочностью, что обеспечивает его успешное использование в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и касается выполнения ротора высокоскоростной электрической машины, возбуждаемой постоянными магнитами.

Как известно, наиболее слабым звеном в конструкции роторов с точки зрения механической прочности являются постоянные магниты. Наиболее высокими прочностными показателями обладает когтеобразная конструкция ротора, в которой магнит имеет простую цилиндрическую (кольцевую) форму, максимально приближенную к оси вращения [1] Известна многопакетная, в частности трехпакетная, когтеобразная конструкция ротора, позволяющая уменьшить наружный диаметр магнита и аксиальный размер когтей, что позволяет увеличить частоту вращения ротора. Конструкция содержит ряд кольцевых постоянных магнитов, намагниченных аксиально и с чередующейся полярностью, магнитомягкие шайбы, имеющие полюсные выступы и прилегающие к торцевым поверхностям магнитов с угловым сдвигом в одно полюсное деление. Полюсные выступы, имеющие Г-образный ("когтеобразный") профиль, и кольцевые магниты, если они выполнены методами порошковой технологии, при предельно высоких частотах вращения имеют недостаточную механическую прочность.

Цель изобретения увеличение механической прочности ротора высокоскоростной магнитоэлектрической машины.

Цель достигается тем, что в известном роторе магнитоэлектрической машины, содержащем немагнитный вал, ряд кольцевых постоянных магнитов, намагниченных аксиально и с чередующейся полярностью, магнитомягкие элементы с полюсными выступами, прилегающими к торцевым поверхностям магнитов с угловым сдвигом в одно полюсное деление, выполнены следующие конструктивные изменения: кольцевые магниты охвачены снаружи кольцами из высокопрочного немагнитного материала, в частности титанового сплава, а полюсные выступы магнитомягких элементов расположены в плоскости шайбы и в радиальном направлении ограничены наружной цилиндрической поверхностью упомянутых колец, при этом к полюсным выступам одноименной полярности прилегает дугообразный полюсный наконечник из магнитомягкого материала, скрепленный при помощи сварки со всеми немагнитными кольцами и указанными выступами.

Магнитомягкие элементы могут быть выполнены в виде шайб или пакетов пластин, полученных путем штамповки из листовой электротехнической стали и имеющих одинаковый с шайбами профиль.

Кроме того, с целью упрочнения конструкции и упрощения технологии сборки ротора, в торцевых частях ротора под полюсными наконечниками могут быть расположены кольца из высокопрочного немагнитного материала, которые соединены с наконечниками посредством сварки.

На фиг. 1 представлена конструкция ротора; на фиг. 2 ее поперечный разрез. Ротор предлагаемой конструкции содержит немагнитный вал 1, кольцевые постоянные магниты 2, магнитомягкие элементы (шайбы) 3 с радиальными полюсными выступами 4, немагнитные кольца 5 из немагнитного материала, охватывающие постоянные магниты 2, расположенные в торцевых частях ротора, кольца 6 из высокопрочного немагнитного материала и полюсные наконечники 7, например, из магнитомягкой стали, соединенные с кольцами 6 посредством сварки (8 сварной шов).

Вся конструкция ротора представляет собой высокопрочный монолитный узел благодаря прессовому соединению кольцевых постоянных магнитов 2 и колец 5 из высокопрочного немагнитного материала, а также сварному прикреплению полюсных наконечников 7 к кольцам 5 и полюсным выступам 4. Между цилиндрическими поверхностями полюсных наконечников 7, колец 5 и полюсных выступов 4 также образуется прессовое соединение, фиксируемое торцевым сварным швом 8, который соединяет с кольцами 6 предварительно напрессованный магнитомягкий цилиндр. Из данного цилиндра при изготовлении ротора путем фрезерования удаляются участки, соответствующие междуполюсным промежуткам.

Оставшиеся дугообразные полюсные наконечники 7 привариваются к кольцам 5 и полюсным выступам 4.

Данная конструкция ротора характеризуется высокой механической прочностью, что позволяет успешно использовать его в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах.

Формула изобретения

1. Ротор магнитоэлектрической машины, содержащий немагнитный вал, ряд кольцевых постоянных магнитов, намагниченных аксиально и с чередующейся полярностью, магнитомягкие элементы с полюсными выступами, прилегающими с угловым сдвигом в одно полюсное деление к торцевым поверхностям постоянных магнитов, отличающийся тем, что кольцевые постоянные магниты охвачены снаружи кольцами из высокопрочного немагнитного материала, в частности титанового сплава, а полюсные выступы каждого магнитомягкого элемента расположены в его плоскости и в радиальном направлении охвачены наружной цилиндрической поверхностью упомянутых колец, при этом к полюсным выступам одноименной полярности прилегают дугообразные полюсные наконечники из магнитомягкого материала, скрепленные посредством сварки со всеми кольцами и полюсными выступами.

2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что магнитомягкие элементы выполнены в виде шайб.

3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что магнитомягкие элементы выполнены в виде пакетов пластин из листовой электротехнической стали.

4. Ротор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными кольцами из высокопрочного немагнитного материала, которые расположены в торцевых частях ротора под полюсными наконечниками и соединены с ними посредством сварки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2