Ротор высокоскоростного генератора

Авторы патента:

Герасин Александр Анатольевич (RU)

Исмагилов Флюр Рашитович (RU)

Вавилов Вячеслав Евгеньевич (RU)

Хайруллин Ирек Ханифович (RU)

Чуянов Геннадий Алексеевич (RU)

H02K15/03 - с постоянными магнитами

H02K1/27 - Электрические машины (измерительные приборы G01; электродинамические реле H01H 53/00; преобразование входной энергии постоянного или переменного тока в выходную энергию требуемого вида H02M 9/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры и подобные электромеханические преобразователи звука H04R)

Владельцы патента RU 2552846:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (RU)

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в высокоскоростных электрических генераторах. Техническим результатом является повышение надежности и долговечности ротора высокоскоростного генератора, а также повышение его энергетических характеристик. Ротор высокоскоростного генератора содержит вал, на котором установлено ярмо ротора с постоянными магнитами, и бандажную оболочку. Ротор содержит также стержни с возможностью установки их в отверстия, выполненные в постоянных магнитах и торцевых поверхностях ярма ротора. 5 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в высокоскоростных электрических генераторах.

Известен ротор электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов [патент РФ №123254 U1, Н02K 21/12, 20.12.2012], в котором постоянные магниты устанавливаются в пазы магнитопровода ротора в непосредственной близости к наружной поверхности ротора.

Недостатками данной конструкции являются низкая механическая прочность и ограниченные функциональные возможности, обусловленные незначительными скоростями вращения ротора.

Известен ротор магнитоэлектрической машины, преимущественно синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов [патент РФ №2308139 С2, Н02K 1/27, 10.10.2007], который содержит жестко скрепленную с опорным валом кольцевую обойму магнитопровода. На внутренней боковой стенке кольцевой обоймы смонтирован кольцевой магнитный вкладыш, образованный постоянными магнитами возбуждения с чередующимися в окружном направлении магнитными полюсами. Внутренняя боковая стенка кольцевой обоймы магнитопровода выполнена с кольцевой проточкой. Кольцевой магнитный вкладыш выполнен из группы одинаковых монолитных кольцевых магнитов с чередующимися в окружном направлении магнитными полюсами, размещенных в упомянутой кольцевой проточке на внутренней боковой стенке кольцевой обоймы магнитопровода и сопряженных между собой по своим торцам и с боковой стенкой указанной кольцевой проточки. Одноименные чередующиеся в окружном направлении магнитные полюсы в смежных монолитных кольцевых магнитах расположены соразмерно друг другу в одних радиальных плоскостях.

Известно устройство, реализующее способ установки постоянных магнитов в роторе электрической машины [патент РФ №2230420 C1, H02K 15/00, H02K 15/03, 10.06.2004], содержащее статор, запрессованный в корпус, ротор, установленный на валу, постоянные магниты, установленные в роторе, в соответствии с их магнитными характеристиками (магнитной индукции на поверхности магнита или магнитной индукцией в воздушном зазоре).

Известен ротор на постоянных магнитах [патент РФ №2406209 C2, H02K 1/27, 10.12.2010], в котором постоянные магниты во внутренней части ротора расположены параллельно оси вращения ротора, на внешнем периметре ротора выполнены открытые наружу пазы, которые соответственно проходят наклонно или с изгибом к продольным кромкам смежных постоянных магнитов в направлении периметра или, по меньшей мере, один раз пересекают; пазы на внешней стороне ротора в направлении периметра имеют меньшую ширину, чем в лежащей радиально ближе к центру области паза, и форма поперечного сечения паза по длине ротора постоянна.

Известен ротор электрической машины с постоянными магнитами [патент РФ 2309514 C2, H02K 15/02, 27.10.2007], который содержит приклеенные постоянные магниты из редкоземельных металлов, залитые компаундом и герметично защищенные от воздействия рабочей среды посредством сварки обоймы с торцевыми дисками. С целью упрощения технологии изготовления в промежутке между постоянными магнитами и одним из торцевых дисков установлен дополнительный диск с осевыми отверстиями для заливки компаунда и заходной фаской для облегчения напрессовки обоймы. За счет применения дополнительного диска исключаются технологические операции заливки компаунда в форму и пригоночной механической обработки по компаунду.

Известен ротор электрической машины с постоянными магнитами [патент РФ №2231896 C2, H02K 21/16, H02K 21/14, 27.06.2004], который содержит вал, магнитомягкое ярмо, плоские постоянные магниты, цилиндрические постоянные магниты, полюсные сердечники с полюсными наконечниками, короткозамкнутую обмотку. Согласно изобретению ярмо выполнено в виде правильной призмы с радиальными пазами, в которые установлены плоские и цилиндрические постоянные магниты, цилиндрические полюсные сердечники с полюсными наконечниками и кольцевая короткозамкнутая обмотка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому приходится ротор высокоскоростного двигателя и генератора [патент DE №3224904 A1, H02K 1/27, 12.01.1984], который содержит вал, на котором установлено ярмо ротора с постоянными магнитами, и бандажную оболочку.

Недостатками данной конструкции являются низкие энергетические показатели, обусловленные значительной толщиной бандажной оболочки, нагрев постоянных магнитов, обусловленный их незначительной толщиной, и низкая эффективность демпфирования токов короткого замыкания, обусловленная также незначительной толщиной постоянных магнитов.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение энергетических характеристик, а также минимизация нагрева постоянных магнитов и повышение эффективности демпфирования токов короткого замыкания, благодаря введению в роторе высокоскоростного генератора стержней и выполнению постоянных магнитов с отверстием для этих стержней.

Техническим результатом является повышение надежности и долговечности ротора высокоскоростного генератора, а также повышение его энергетических характеристик.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что в роторе высокоскоростного генератора, содержащем вал, на котором установлено ярмо ротора с постоянными магнитами, и бандажную оболочку, согласно изобретению, содержит стержни с возможностью установки их в отверстия, выполненные в постоянных магнитах и торцевых поверхностях ярма ротора.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен продольный разрез ротора высокоскоростного генератора. На фиг. 2 изображена торцевая поверхность ярма ротора высокоскоростного. На фиг. 3 изображен вид спереди постоянных магнитов. На фиг. 4 изображен поперечный разрез ротора высокоскоростного генератора. На фиг. 5 показана зависимость постоянной времени демпфирования токов короткого замыкания в электропроводящем бандаже ротора высокоскоростного генератора от толщины постоянных магнитов, при различных температурах бандажа ротора.

Предложенное устройство содержит (фиг. 1) вал 1, с напрессованным на него ярмом ротора 2, торцевые поверхности 3 ярма ротора 2, выполненные с отверстиями 4 (фиг. 2), в ярме ротора 2 установлены постоянные магниты 5, намагниченные в радиальном направлении N-S, выполненные с отверстиями 6 (фиг. 3), постоянные магниты 7 (фиг. 4), намагниченные в радиальном направлении S-N, и выполненные с отверстиями 8, стержни 9, установленные соответственно в отверстиях 4, 6, 8. Ротор содержит также бандажную оболочку 10.

Предложенное устройство работает следующим образом: при вращении ротора высокоскоростного генератора центробежные силы стремятся оторвать постоянные магниты 5, намагниченные в радиальном направлении N-S, выполненные с отверстиями 6, постоянные магниты 7, намагниченные в радиальном направлении S-N и выполненные с отверстиями 8, от ярма ротора 2. Бандажная оболочка 10, а также стержни 9, установленные в отверстиях 4, 6, 8, препятствуют этому. При этом благодаря наличию стержней 9 появляется возможность минимизировать нагрузки на бандажную оболочку 10 и тем самым уменьшить ее толщину, а следовательно, и величину немагнитного зазора в высокоскоростном генераторе, тем самым повысив его энергетические характеристики. Кроме того, наличие стержней позволяет увеличить толщину постоянных магнитов, что приведет к снижению их нагрева и повышению эффективности демпфирования токов короткого замыкания (фиг. 5).

Таким образом, расширяются функциональные возможности и повышаются энергетические характеристики, а также минимизируется нагрев постоянных магнитов и повышается эффективность демпфирования токов короткого замыкания в высокоскоростном генераторе.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность, долговечность и энергетические характеристики ротора высокоскоростного генератора.

Ротор высокоскоростного генератора, содержащий вал, на котором установлено ярмо ротора с постоянными магнитами, и бандажную оболочку, отличающийся тем, что содержит стержни с возможностью установки их в отверстия, выполненные в постоянных магнитах и торцевых поверхностях ярма ротора.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам. Технический результат состоит в упрощении намагничивания.

Ротор погружного электродвигателя // 2537966

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям с постоянными магнитами, применяемым, например, в погружном электроприводе для подъема пластовой жидкости.

Постоянный магнит, способ его изготовления, и ротор и двигатель с внутренним постоянным магнитом(ipm) // 2516005

Способ изготовления для постоянного магнита включает этапы: а) изготовление постоянного магнита (1), (b) разламывание постоянного магнита (1) для получения двух или более отдельных частей (13) и с) восстановление постоянного магнита (1) путем соединения поверхностей разлома смежных отдельных частей (13) вместе.

Ротор и способ изготовления ротора электрической машины // 2499342

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. Предложен способ изготовления ротора (14) для электрической машины (13), включающий следующие стадии его осуществления: а) изготовление магнитного элемента (8) посредством склеивания друг с другом постоянных магнитов (1, 1', 1", 1'") с помощью первого клея, при этом каждый постоянный магнит (1, 1', 1", 1'") имеет одну сторону (2) с магнитным северным полюсом (N) и одну сторону (3) с магнитным южным полюсом (S), при этом постоянные магниты (1, 1', 1", 1'") при склеивании расположены так, что стороны магнитных северных полюсов (N) или стороны магнитных южных полюсов (S) образуют общую нижнюю сторону (3, 3', 3", 3'") магнитного элемента (8), при этом первый клей в затвердевшем состоянии имеет твердую консистенцию; b) склеивание нижней стороны магнитного элемента (8) с ярмом (12) с помощью второго клея, при этом второй клей в затвердевшем состоянии является мягким и эластичным, что исключает разрыв второго клея при повышении температуры расширения магнитного элемента (8) и ярма (12).

Способ изготовления ротора внешнероторного двигателя и ротор внешнероторного двигателя // 2493644

Изобретение относится к области электротехники, касается технологии электрических машин, в частности способов изготовления ротора для двигателя с внешним ротором.

Синхронная машина // 2486653

Изобретение относится к электротехнике, к роторам для электрических машин. .

Способ сборки магнитного полюса и соответствующего ротора // 2485661

Изобретение относится к способу сборки, по меньшей мере, одного магнитного полюса ротора двигателя вращающейся синхронной электрической машины из единичных элементов, причем ротор содержит сердечник.

Способ установки втулки вокруг части вала по прессовой посадке // 2475925

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологии изготовления электрических машин, и может быть использовано, например, при установке втулки вокруг вала ротора с постоянными магнитами электрической машины, либо в других устройствах, где втулка должна быть неподвижно закреплена на части вала и при этом должна подвергаться воздействию вращающих усилий, в частности, при высокой частоте вращения.

Система и способ для намагничивания роторов типа постоянных магнитов в электрических машинах // 2412516

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин, в частности электрических машин, имеющих роторы типа постоянных магнитов. .

Ротор на постоянных магнитах // 2406209

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения ротора на постоянных магнитах для электродвигателя, в котором постоянные магниты (4; 36) во внутренней части ротора расположены параллельно оси вращения (X) ротора и в области радиально внешних продольных кромок (8; 16) постоянных магнитов (4; 36) на внешнем периметре ротора выполнены открытые наружу пазы (6; 18), которые соответственно проходят наклонно или с изгибом к продольным кромкам (8; 16) смежных постоянных магнитов (4; 36) в направлении периметра или, по меньшей мере, один раз пересекают; пазы (6; 18) на внешней стороне ротора в направлении периметра имеют меньшую ширину, чем в лежащей радиально ближе к центру области паза (6; 18), и форма поперечного сечения паза (6; 18) по длине ротора постоянна.

Устройство охлаждения электрической машины // 2552532

Изобретение относится к способам охлаждения электрических машин, в частности генераторов авиационного двигателя, и касается особенностей конструктивного выполнения их системы охлаждения.

Электрическая машина-конструкция с формованием поверх // 2551844

Изобретение относится к электрической машине с постоянным магнитом, содержащей статор и ротор, выполненный с возможностью вращения в статоре, и способу конструирования такой машины.

Коллекторная электрическая машина постоянного тока // 2551674

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических коллекторных машин постоянного тока с явно выраженными полюсами, применяемых в промышленных и тяговых установках в качестве двигателей и генераторов.

Электрическая машина // 2551470

Изобретение относится к электрической машине. Электрическая машина содержит корпус (2), внутри которого находится статор (3) с обмотками (3а) статора, ротор (4), втулки (6, 7), проходящие сквозь корпус (2), первая часть (9) которых расположена внутри корпуса (2), а вторая часть (10) - снаружи корпуса (2).

Ротор для модулируемой полюсной машины // 2551424

Изобретение относится ротору для модулируемой полюсной машины. Ротор содержит: трубчатую опорную конструкцию, образующую круговую установочную поверхность, причем трубчатая опорная конструкция содержит множество продолговатых углублений в установочной поверхности, продолговатые углубления продолжаются в направлении оси трубчатой опорной конструкции; и множество постоянных магнитов, расположенных на установочной поверхности трубчатой опорной конструкции и намагниченных в направлении окружности упомянутого ротора таким образом, чтобы создавать магнитное поле ротора, постоянные магниты отделены друг от друга в направлении окружности ротора продолжающимися в осевом направлении полюсными секциями ротора.

Сегментный двигатель с якорем // 2550506

Изобретение относится к двигателю с сегментированным якорем. Технический результат заключается в обеспечении улучшенной конфигурации катушки обмотки якоря и ротора двигателя для повышения его эффективности.

Электромашина // 2549883

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению. Технический результат: повышение ресурса электромашины, увеличение окружной скорости индуктора, уменьшение трения в подшипниках.

Шихтованный сердечник магнитного подшипника и способ конструирования такого шихтованного сердечника // 2549193

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в снижении потерь в подшипнике и улучшении эффективности работы осевого канала.

Способ и устройство для генерирования электрической энергии в полевых условиях // 2548992

Группа изобретений относится к области военной техники, а конкретно к способам генерирования электрической энергии в полевых условиях и к устройствам, позволяющим реализовать эти способы.

Синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов // 2548662

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к синхронным генераторам с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат: стабилизация выходного напряжения и активной мощности.

Электрическая машина для многопоточной электромеханической трансмиссии // 2554117

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многопоточной бесступенчатой электромеханической трансмиссии. Технический результат заключается в создании электрической машины с принудительным жидкостным охлаждением, обладающей высокими энергетическими показателями, с низким уровнем шума. Неподвижная часть электрической машины состоит из шихтованного магнитопровода, набранного из отдельных стальных изолированных пластин и соединенных в пакет с помощью сварных швов, выполненных на внешней стороне магнитопровода. Магнитопровод закреплён в корпусе с помощью шлицевого соединения, выполненного с центрированием по боковым поверхностям. В корпусе имеется охлаждающая магистраль, расположенная в средней части магнитопровода на внешней стороне. Между корпусом и магнитопроводом статора имеется кольцевая охлаждающая камера, разделенная шлицами на изолированные друг от друга круговые секторы, в которые подается охлаждающая жидкость из охлаждающей магистрали. Вращающаяся часть включает магнитопровод, ступицу и задающий диск датчика углового положения ротора, имеющий круговую зубцовую поверхность в форме усечённого конуса. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.