Ротор электрической машины



Ротор электрической машины
Ротор электрической машины
Ротор электрической машины

 


Владельцы патента RU 2558748:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат состоит в повышении мощности за счет увеличения поверхности полюсов магнитов и исходящего из них магнитного потока. Ротор содержит закрепленный на валу 1 цилиндрический по наружной поверхности магнитопровод 2 в виде пакета, набранного из листов магнитомягкого материала с равномерно распределенными по окружности, отстоящими на одинаковом расстоянии от его расточки и открытыми со стороны вала 1 цилиндрическими отверстиями 3, в которых закреплены постоянные магниты 4 в виде полых цилиндров. Каждый из постоянных магнитов 4 образован двумя частями 5 и 6 разрезанного по диаметру полого цилиндра. Части 5 и 6 магнита 4 намагничены радиально относительно осевой линии О1 цилиндра, но в противоположных направлениях и установлены в отверстия 3 так, что их продольные сечения соприкасаются на линии радиусов ротора 1. Во внутренних полостях полых цилиндров магнитов 4 вплотную к их внутренней поверхности расположены магнитомягкие стержни 7. Каждая пара обращенных друг к другу и к расточке ротора боковых их поверхностей и заключенный между ними и расточкой ротора полюс 8 имеют одинаковую полярность, чередующуюся вдоль расточки ротора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а конкретно к электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и предназначено для использования в общем и специальном электромашиностроении при производстве электрических машин для бытовой техники, станочного привода, ветроэнергетических установок, систем электроснабжения и электропривода автономных объектов.

Известен ротор электрической машины (патент U.S. 6987342, рис.7, МПК H02K 1/27, опубл. 28.10.2004), содержащий закрепленный на валу цилиндрический по наружной поверхности магнитопровод в виде пакета, набранного из листов магнитомягкого материала, с равномерно распределенными по окружности, отстоящими на одинаковом расстоянии от его расточки и открытыми со стороны вала отверстиями, в которых размещены постоянные магниты таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и к расточке ротора боковых их поверхностей и заключенная между ними и расточкой часть магнитопровода (полюс) имеют одинаковую полярность, и полярность этих элементов ротора чередуется вдоль его расточки. Отверстия для размещения постоянных магнитов и сами постоянные магниты имеют призматическую форму, расположены радиально и намагничены тангенциально. Вал ротора может быть изготовлен из магнитного или немагнитного материала.

Недостатком ротора является сложная конфигурация внутренних полостей магнитопровода, обусловленная отличием форм и размеров магнитомягких полюсов, заключенных между поверхностями магнитов противоположной полярности, а также существенное ограничение радиального размера поверхностей соприкосновения постоянных магнитов с полюсами и, как следствие этого, ограничение магнитного потока полюсов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротор электрической машины (патент RU 2241296, МПК H02K 1/27, Н02К 1/24, опубл. 27.11.2004 г.). Этот ротор содержит закрепленный на немагнитном валу цилиндрический по наружной поверхности магнитопровод в виде пакета, набранного из листов магнитомягкого материала с равномерно распределенными по окружности, отстоящими на одинаковом расстоянии от его расточки и открытыми со стороны вала отверстиями, в которых размещены постоянные магниты таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и к расточке ротора боковых их поверхностей и заключенная между ними и расточкой часть магнитопровода (полюс) имеют одинаковую полярность и полярность всех этих элементов ротора чередуется вдоль расточки. Отверстия для размещения постоянных магнитов и сами постоянные магниты выполнены призматической формы и расположены равномерно по окружности вдоль радиусов. Постоянные магниты намагничены перпендикулярно их боковым, расположенным полностью в теле магнитопровода сторонам (применительно к призматическим радиально расположенным магнитам - намагниченным тангенциально).

Недостатком ротора является ограничение максимальной длины постоянного магнита в плоскости поперечного его сечения предельным ее значением, равным разности длин радиусов расточки ротора и вала, что ограничивает возможность увеличения площади постоянного магнита и величины магнитного потока, поступающего из магнита в полюс при фиксированном значении диаметра ротора, и по этой причине является фактором, ограничивающим его мощность.

Техническая задача изобретения заключается в увеличении поверхности полюсов постоянных магнитов и исходящего из них магнитного потока в рамках одного и того же диаметра расточки ротора и его длины.

Техническим результатом изобретения является увеличение мощности электрических машин, а также расширение области их применения.

Это достигается тем, что в известном роторе электрической машины, содержащем закрепленный на немагнитном валу цилиндрический по наружной поверхности магнитопровод в виде пакета, набранного из листов магнитомягкого материала, с равномерно распределенными по окружности, отстоящими на одинаковом расстоянии от его расточки и открытыми со стороны вала отверстиями, в которых размещены постоянные магниты таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и к расточке ротора боковых их поверхностей и заключенный между ними и расточкой ротора полюс имеют одинаковую полярность и полярность полюсов ротора чередуется вдоль расточки ротора, стержни из магнитомягкого материала, отверстия в магнитопроводе с размещенными в них постоянными магнитами выполнены цилиндрическими, а каждый из постоянных магнитов образован двумя частями разрезанного по диаметру полого цилиндра, причем обе эти части магнита намагничены радиально относительно осевой линии этого цилиндра, но в противоположных направлениях и установлены в отверстия так, что их продольные сечения соприкасаются на линии радиусов ротора, а во внутренних частях полых цилиндров постоянных магнитов вплотную к их внутренней поверхности расположены стержни магнитомягкого материала.

Кроме того, постоянные магниты и вал могут быть выполнены с плоскими срезами, перпендикулярными радиусам, разделяющим постоянные магниты на составные их части, и соприкасающимися друг с другом по плоскостям этих срезов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение четырехполюсного ротора, магнитопровод которого закреплен на немагнитном валу и каждый из цилиндрических магнитов соприкасается с поверхностью вала в одной точке (точке разрыва), на фиг.2 изображено поперечное сечение также четырехполюсного ротора с закрепленным на немагнитном валу магнитопроводом. Поверхности цилиндрических магнитов и вала в нем имеют плоские срезы, перпендикулярные радиусам, разделяющим постоянные магниты на составные их части (полуцилиндры), и соприкасаются друг с другом по этим плоским срезам.

Ротор электрической машины содержит закрепленный на валу 1 цилиндрический по наружной поверхности магнитопровод 2 в виде пакета, набранного из листов магнитомягкого материала с равномерно распределенными по окружности, отстоящими на одинаковом расстоянии от его расточки и открытыми со стороны вала 1 цилиндрическими отверстиями 3, в которых размещены постоянные магниты 4 в виде полых цилиндров. При этом каждый из постоянных магнитов 4 образован двумя частями 5 и 6 разрезанного по диаметру полого цилиндра, причем обе эти части 5 и 6 магнита 4 намагничены радиально относительно осевой линии О1 этого цилиндра, но в противоположных направлениях и установлены в отверстия 3 так, что их продольные сечения ab с cd и ef с gk соприкасаются на линии радиусов ротора 1. Во внутренних полостях полых цилиндров постоянных магнитов 4 вплотную к их внутренней поверхности расположены стержни 7 из магнитомягкого материала. Каждая пара обращенных друг к другу и к расточке ротора боковых их поверхностей и заключенный между ними и расточкой ротора полюс из магнитомягкого материала 8 имеют одинаковую полярность. Полярность полюсов 8 ротора при указанной ориентации полюсов постоянных магнитов 4 чередуется вдоль расточки ротора. Постоянные магниты 4 фиксируются в отверстиях магнитопровода 2 жестко, например, клеящим составом, а для исключения возможности углового смещения пакета магнитопровода 2 с магнитами относительно вала 1 предусмотрено шпоночное соединение 9. Непосредственное соприкосновение постоянных магнитов 4 с валом 1 позволяет уменьшить потоки рассеяния с поверхностей магнитов 4, обращенных к валу 1.

Электрическая машина с ротором работает следующим образом.

В генераторном режиме при вращении ротора магнитный поток чередующихся по расточке полюсов 4, замыкаясь через полюсы 8, воздушные зазоры, статор электрической машины и магнитомягкие стержни 7 образует изменяющееся по углу поворота ротора и во времени потокосцепление с секциями обмотки статора, в результате чего в них индуцируется ЭДС. Если эти обмотки замкнуты на внешнюю электрическую цепь, то по ним протекает электрический ток, а в нагрузке в зависимости от ее функционального назначения выделяется тепло либо происходит преобразование электрической энергии в механическую или другие виды энергии.

Для количественной оценки преимущества заявляемой конструкции ротора с цилиндрической формой магнитов 4 перед роторами с призматической их формой, расположенных радиально (как в роторе, принятом за прототип) справедлива формула

где Sмц и Sмпр - площади полюсов постоянных магнитов 4 при цилиндрической и призматической их форме; Dp, Dв и Dм - диаметры соответственно ротора, вала 1 и магнита 4; hм - длина силовых линий в магнитах 4 (высота магнита). При принятых на фиг.1 размерах конструктивных элементов ротора Sмц/Sмпр=1,28. При равных значениях магнитной индукции в магнитах 4 цилиндрической и призматической форм магнитные потоки в прилегающих к ним полюсах 8 находятся в том же соотношении, то есть в рамках одного и того же диаметра ротора вне зависимости от осевой длины магнитопровода применение магнитов 4 цилиндрической формы вызывает увеличение магнитного потока полюсов 8 примерно на 30% по сравнению с применением призматических радиально расположенных магнитов.

Для исключения возможности изменения углового положения постоянных магнитов 4 (их поворота относительно оси цилиндров), например, в случае полной или частичной потери свойств клеящего состава, фиксирующего их в рабочем положении, достаточно выполнить цилиндрические магниты 4 и вал 1 с плоскими срезами rp на магнитах 4 и r′p′ на валу, перпендикулярными радиусам, разделяющим постоянные магниты 4 на составные их части 5 и 6, и обеспечить соприкосновение магнитов и вала друг с другом по этим плоским срезам (фиг.2).

Использование изобретения обеспечивает увеличение мощности электрических машин, а также расширение области их применения

1. Ротор электрической машины, содержащий закрепленный на немагнитном валу цилиндрический по наружной поверхности магнитопровод в виде пакета, набранного из листов магнитомягкого материала, с равномерно распределенными по окружности, отстоящими на одинаковом расстоянии от его расточки и открытыми со стороны вала отверстиями, в которых размещены постоянные магниты таким образом, что каждая пара обращенных друг к другу и к расточке ротора боковых их поверхностей и заключенный между ними и расточкой ротора полюс имеют одинаковую полярность и полярность полюсов ротора чередуется вдоль расточки ротора, стержни из магнитомягкого материала, отличающийся тем, что отверстия в магнитопроводе для размещения в них постоянных магнитов выполнены цилиндрическими, а каждый из постоянных магнитов образован двумя частями разрезанного по диаметру полого цилиндра, причем обе эти части магнита намагничены радиально относительно осевой его линии, но в противоположных направлениях и установлены в отверстия так, что их продольные сечения соприкасаются на линии радиусов ротора, а во внутренних частях полых цилиндров постоянных магнитов вплотную к их внутренней поверхности расположены стержни.

2. Ротор электрической машины по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты и вал выполнены с плоскими срезами, перпендикулярными радиусам, разделяющим постоянные магниты на составные их части, и соприкасающимися друг с другом по плоскостям этих срезов.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к электрическим машинам, в частности к вращающимся или линейно-подвижным трехфазным машинам с поперечным магнитным потоком с конструкцией ротора или движителя в виде постоянного магнита.

Изобретение относится к устройству магнитного осевого подшипника с повышенным усилием на единицу поверхности и простой конструкцией. Устройство магнитного осевого подшипника включает в себя кольцевую систему листов электротехнической стали, у которой отдельные листы (80, 90, 170) стали выдаются радиально наружу, а соседние листы (80, 90, 170) стали в окружном направлении образуют зазор (20).

Изобретение относится к электротехнике, точнее к шаговым электродвигателям, предназначенным для дискретных электроприводов. Технический результат состоит в обеспечении шагового и продольного перемещения гладкого ротора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных генераторах. Технический результат - улучшение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат: уменьшение массогабаритных характеристик, повышение надежности работы, повышение ресурса электромашины.

Изобретение относится к конструкции ротора электрической машины, такой как генератор. Техническим результатом является устранение электрического контакта между пластинами из-за заедания, когда совмещенная с клином поверхность (550) собранного ротора должна быть дополнительно механически обработана.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в автономных энергоустановках с высокоскоростными генераторами в летательных и космических аппаратах.

Настоящее изобретение относится к роторам вращающихся электрических машин, самим вращающимся электрическим машинам и способам изготовления роторов вращающихся электрических машин.

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.

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.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным синхронным двигателям и генераторам с неподвижным якорем и вращающимися магнитами, и может быть использовано в качестве ветрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и в автономных энергоустановках. Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах содержит ротор в виде двух плоских дисков, статор размещен между дисками ротора и выполнен в виде кольца, соединенного с неподвижным валом спицами, якорную обмотку, намотанную на кольцо - тороид, магниты с чередующимися полюсами, установленными на боковых частях ротора в пазах в количестве от 80 до 250 на каждом диске. Номинальная частота вращения ротора 30 оборотов в минуту. Выполнение от 80 до 250 чередующихся постоянных магнитов на каждом ротор-диске и номинальной частотой вращения 30 оборотов в минуту обеспечивает эффективность предлагаемого тихоходного электрического генератора на постоянных магнитах за счет его улучшенной конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейных генераторах волноэнергетических станций. Технический результат состоит в повышении надежности и упрощении эксплуатации. Корпус (12) статора для погружного линейного генератора (2) включает в себя цилиндрическую металлическую трубу с монтажными средствами (13, 14, 15, 16) для монтажа пакетов (19) статора к внутренней стенке трубы, которая, когда линейный генератор (6) собран, образует также внешнюю окружную стенку линейного генератора (6). Монтажные средства (13, 14, 15, 16) включают в себя множество аксиально распределенных монтажных профилей (13, 14, 15) на внутренней стенке трубы. Каждый монтажный профиль (13, 14, 15) проходит в окружном направлении и содержит первую группу принимающих пазов (14) для пакетов статора. Упомянутые принимающие пазы (14) разнесены посредством направленных внутрь радиальных выступов. Все принимающие пазы (14) одного монтажного профиля (13, 14, 15) аксиально выровнены с принимающими пазами (14) другого монтажного профиля (13, 14, 15). 5 н. и 25 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к несущему корпусу листового пакета статора динамоэлектрической машины. Технический результат - упрощение изготовления. Динамоэлектрическая машина содержит листовой пакет статора, несущий корпус, участок листового пакета, который окружает листовой пакет статора. Листовой пакет образован посредством аксиально наслоенных листов и на своих торцевых сторонах имеет по меньшей мере одну прижимную пластину. Внутренняя сторона участка листового пакета выполнена таким образом, что принимает листовой пакет с основной формой восьмиугольного поперечного сечения, имеющей в окружном направлении попеременно более короткие стороны и более длинные стороны листового пакета, по меньшей мере один участок присоединения для позиционирования других элементов и/или устройств на корпусе машины. 24 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, а именно в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты. Технический результат состоит в повышении к.п.д., коэффициента мощности, точности и надежности регулирования выходного напряжения, подавлении высших пространственных гармонических составляющих магнитного поля и зубцовых гармоник, упрощении синхронизации системы управления, исключении дополнительных фазовых сдвигов. Трансформатор формируется из четырех частей: двух внутренних идентичных магнитопроводов с чередующимися зубцами разного уровня от половины до полной высоты паза, обе части которых сдвинуты друг относительно друга на один паз. Два наружных магнитопровода содержат только укороченные зубцы высотой до половины высоты паза, а их наружные части также сдвинуты друг относительно друга на один паз. При формировании общего магнитопровода пакеты наружных магнитопроводов надвигаются на пакеты внутреннего ярма со сдвигом на один паз по или против часовой стрелки таким образом, чтобы усеченные зубцы двух внутренних и двух наружных магнитопроводов совпали, образовали общие целые зубцы с исчезающе малыми нерегулируемыми воздушными зазорами и сформировали вместе с целыми зубцами, принадлежащими только внутренним магнитопроводам, полузакрытые пазы на полную высоту катушечных групп. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления и повышении точности размера. Магнитопровод, в частности, для ротора или статора электродвигателя, имеет несколько слоев из металлического листа или металлической проволоки. Слои расположены спиралеобразно или винтообразно. Для повышения точности геометрии магнитопровода, в частности, его образующих, массовая сила отдельных слоев больше, чем сила упругости металлического листа или металлической проволоки, действующая между слоями в направлении оси магнитопровода. Это, в частности, достигается посредством намотки металлического листа или металлической проволоки. Между слоями в области поверхностей прилегания краевые заусенцы загнуты внутрь или заделаны и, по меньшей мере, участками расположены в этой области. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках. Технический результат заключается в увеличении мощности магнитоэлектрического генератора. В магнитоэлектрическом генераторе статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены кольцевые обмотки. Ротор генератора выполнен из двух закрепленных на валу параллельных дисков, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов, намагниченных в направлении, параллельном оси вращения ротора. Полярность постоянных магнитов в каждом ряду чередуется. Полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда. Между соседними постоянными магнитами каждого ряда размещены дополнительные постоянные магниты, каждый из которых намагничен в направлении линии, перпендикулярной радиусам дисков, разделяющим дополнительные магниты на две симметричные части, и параллельной плоскостям дисков. 5 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к газовому охлаждению электрических машин с самонапорным ротором. Технический результат - снижение механических потерь, обеспечение равномерного распределения охлаждающего газа по каналам ротора и эффективное охлаждение обмотки ротора. Электрическая машина содержит статор, ротор, установленный в статоре с зазором. В обмотке ротора имеются вентиляционные радиальные каналы, которые соединяются с подпазовыми каналами и зазором. Вращающийся направляющий аппарат размещен в осевом канале, который отделен от системы охлаждения статора цилиндрическим элементом. Осевой канал сообщается с подпазовыми каналами и подводящим каналом. В подводящем канале установлен неподвижный направляющий аппарат, который обеспечивает предварительное закручивание потока охлаждающего газа в направлении вращения ротора. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения, а точнее к торцевым электродвигателям синхронного или асинхронного типа, а точнее к их роторам. Изобретение направлено на совершенствование технологии изготовления роторов, в частности на сокращение расходов на обмоточные работы с сохранением основных электромагнитных характеристик. Это достигается тем, что замыкающий магнитопровод выполнен в виде болтов с утопленными головками, обращенными к статору, установленных в проводящем диске, а с противоположной стороны диска на болтах закреплены ферромагнитные пластины. К технико-экономическим преимуществам ротора следует отнести его высокую технологичность. При этом возможный повышенный нагрев болтов 2 в их несинхронном исполнении с лихвой компенсируется теплоотводом на диск 1 через головки болтов 2 и на шихтованные пластины 5. 3 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в различных установках с высокоскоростным электрическим приводом рабочего органа, в частности, в условиях вакуума. Технический результат заключается в упрощении конструкции бесподшипниковой электрической машины и её системы управления. Бесподшипниковая электрическая машина содержит ферромагнитный ротор и два статора магнитного подвеса и вращения ротора. Ротор выполнен в виде части полого конуса. Конические рабочие поверхности двух статоров расположены соответственно напротив внешней и внутренней поверхностей части полого конуса ротора. 4 ил.

Изобретение относится к электродвижущим машинам, а более конкретно к устройствам, выполненным с возможностью поддержки и термической изоляции сверхпроводящих обмоток ротора. Технический результат - создание конструкции, обеспечивающей надёжную поддержку и термоизоляции сверхпроводящей обмотки. Устройство поддержки обмотки сверхпроводника на разделяющем расстоянии от сердечника ротора машины содержит удлиненный контур, выполненный с возможностью обеспечения радиальной опоры для обмотки, аксиально проходящую основную сборку (84), выполненную с возможностью крепления упомянутого контура относительно сердечника ротора на ближнем конце удлиненного контура относительно оси ротора, и сборку кронштейна, выполненную с возможностью задания внутреннего углубления для приема участка обмотки сверхпроводника и поддержания удлиненного контура на его удаленном конце относительно оси ротора. Удлиненный контур содержит материал, стойкий к тепловому потоку. Аксиально проходящая основная сборка содержит модульную сборку, содержащую, основной модуль, расположенный в полости сердечника ротора. 9 з.п. ф-лы, 16 ил.
Наверх