Реактивный электродвигатель, имеющий ротор повышенной устойчивости

Изобретение касается ротора для реактивного электродвигателя, реактивного электродвигателя, имеющего такой ротор, автомобиля, а также способа изготовления вышеназванного ротора. Технический результат - обеспечение возможности высокого крутящего момента и высокой частоты вращения. Ротор для реактивного электродвигателя имеет пакет листов из нескольких электрически изолированных друг от друга слоев, каждый из которых имеет по меньшей мере один обладающий магнитной проводимостью лист ротора, и в котором указанным по меньшей мере одним листом ротора образованы в совокупности несколько участков прямой проводимости, которые отделены друг от друга немагнитной областью. При этом по меньшей мере в одном углублении пакета листов расположен немагнитный опорный элемент, который выполнен для того, чтобы фиксировать каждый находящийся радиально внутри и примыкающий к соответствующему углублению участок прямой проводимости от смещения в радиальном направлении наружу. По меньшей мере между двумя из слоев расположена изготовленная из немагнитного материала пластина, с которой соединен каждый опорный элемент. Указанная пластина выполнена в виде залитой заливочной массой цилиндрической отдельной области. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение касается ротора для реактивного электродвигателя, реактивного электродвигателя, имеющего такой ротор, автомобиля, а также способа изготовления вышеназванного ротора. Ротор имеет несколько электрически изолированных друг от друга отдельных листов или листов ротора, которые уложены в стопу друг на друга с получением пакета листов.

Ротор для реактивного электродвигателя известен из US 5818140 A. Там описан ротор, пакет листов которого состоит из листов ротора, имеющих выштамповки. Этот ротор назван здесь также ротором Вагати. Вследствие выштамповок получаются изогнутые, имеющие форму полос участки листа, которые служат участками прямой проводимости и проводят магнитный поток необходимым образом для обеспечения магнитного сопротивления ротора. Между отдельными участками прямой проводимости, вследствие выштамповок, находится воздух, т.е. немагнитная область заграждения потока, которая действует в качестве заграждения магнитного потока. Благодаря имеющим форму полос участкам прямой проводимости получается высокий выход крутящего момента. Реактивное сопротивление пакета листов в направлении оси q, т.е. направлении магнитного заграждения, вследствие немагнитных областей заграждения потока относительно мало. Имеющие форму полос участки прямой проводимости проходят поперек к оси q и соединяют в окружном направлении соседние полюса ротора, то есть оси d. Но выштамповки для создания немагнитных областей заграждения потока или, соответственно, для образования участков прямой проводимости приводят к ослаблению механической устойчивости пакета листов, так что описанный ротор не пригоден для больших частот вращения, в частности для частот вращения больше 3000 об/мин. По этой причине реактивные электродвигатели описанного рода не отвечают требованию к частоте вращения в области заграждения потока у автомобилей, имеющих электрические приводы.

Из JP 2002 095227 A известен ротор Вагати, у которого области заграждения потока залиты синтетической смолой. Примыкающие участки прямой проводимости имеют при этом трапецеидальные выемки, в которые при заливке тоже втекает синтетическая смола. Тогда благодаря этому участки прямой проводимости соединены посредством соединения в виде ласточкина хвоста с затвердевшей синтетической смолой. Так при высоких частотах вращения создаваемая центробежными силами сила растяжения отводится от наружных участков прямой проводимости через синтетическую смолу внутрь к валу. При этом недостатком является то, что синтетические смолы могут рваться при нагрузке на растяжение. Выемки в участках прямой проводимости негативно сказываются на эффективности двигателя, так как создается препятствие для магнитного потока.

В GB 2 310 544 A описан реактивный электродвигатель, слои листов которого имеют в качестве областей заграждения потока выштамповки, которые после укладки слоев листов в стопу заливаются синтетической смолой. На осевых концах пакета листов также могут быть прилиты пластины из синтетической смолы. Для заливки слои листов сжимаются вместе с давлением прижатия от 25 до 50 т/м2. После затвердевания синтетической смолы наружное кольцо пакета листов может удаляться для получения в каждом магнитном слое отделенных друг от друга участков прямой проводимости.

В основе изобретения лежит задача предложить ротор вышеназванного рода, который обеспечит возможность как высокого крутящего момента, так и высокой частоты вращения, так чтобы он, в частности, был пригоден в качестве компонента электрического привода для электромобиля.

Эта задача решается с помощью ротора по п. 1 формулы изобретения, реактивного электродвигателя по п. 19 формулы изобретения, автомобиля по п. 20 формулы изобретения, а также способа по п. 21 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предлагаемый изобретением ротор представляет собой реактивный ротор, т.е. он предусмотрен для реактивного электродвигателя. То есть, известным образом предлагаемый изобретением ротор имеет пакет листов, то есть стопу из нескольких электрически изолированных друг от друга, магнитно-мягких листов ротора, которые распространяются каждый, радиально отходя от оси вращения ротора. Другими словами, листы ротора надеты или шихтованы по оси вращения. Предлагаемый изобретением ротор ориентируется на уже описанный реактивный ротор Вагати (US 5818140 A). То есть каждый слой пакета листов имеет обладающий магнитной проводимостью лист ротора, при этом, например, посредством выштамповок образованы несколько участков прямой проводимости для магнитного потока. Участки прямой проводимости, в частности, известным образом имеют форму полос и/или соединяют две соседние в окружном направлении оси d ротора. Участки прямой проводимости отделены каждый друг от друга немагнитной областью, то есть, например, выштампованными выемками. Немагнитные области действуют в качестве заграждений магнитного потока и поэтому ниже называются также областями заграждения потока. Они распространяются предпочтительно каждая между двумя соседними в окружном направлении осями d ротора. Под магнитным здесь, в частности, понимается ферромагнитный, предпочтительно магнитно-мягкий. Соответственно под немагнитным или амагнитным здесь понимается не ферромагнитный, в частности не магнитно-мягкий. Немагнитные области для этого, в частности, наполнены каждая воздухом или полимером, в частности синтетической смолой. Кроме того, могут применяться амагнитные металлические сплавы, предпочтительно высокопрочные алюминиевые сплавы с высокой прочностью на растяжение при низкой плотности.

При вращении ротора на отдельные участки прямой проводимости действуют центробежные силы, которые действуют на эти отдельные области листа ротора от оси вращения радиально наружу. Но вследствие немагнитных областей заграждения потока, то есть, например, выштамповок, механическая нагрузочная способность ротора ослаблена.

Для компенсации этого механического ослабления, обусловленного наличием немагнитных областей заграждения потока, у предлагаемого изобретением ротора предусмотрено расположение отдельных областей заграждения потока различных слоев при надевании листов ротора в осевом направлении друг за другом таким образом, чтобы соответствующие друг другу области заграждения потока отдельных слоев в совокупности образовывали в пакете листов соответственно пространство или углубление. Другими словами, выемки отдельных листов в осевом направлении могут располагаться соосно друг за другом, т.е. отдельные листы ротора не повернуты или только незначительно повернуты друг относительно друга по оси вращения. Тогда в каждом указанном по меньшей мере одном углублении расположен немагнитный опорный элемент, то есть, напр., стержень. Каждый опорный элемент выполнен для того, чтобы фиксировать данный находящийся радиально внутри примыкающий участок прямой проводимости от смещения в радиальном направлении наружу. В каждом углублении может, таким образом, например, торчать стержень, который прижимает отдельные листы при вращении ротора внутрь к оси вращения.

Иначе чем в уже описанном решении, при котором ротор Вагати удерживается в сборе посредством соединений в виде ласточкина хвоста, у предлагаемого изобретением ротора получается то преимущество, что опорные элементы при вращении ротора не нагружаются силами растяжения, а опорные элементы должны оказывать давление на внутренние участки прямой проводимости. Таким образом, материал опорных элементов сжимается, а не растягивается, что делает ротор более устойчивым.

Чтобы можно было отводить от опорных элементов действующую на опорные элементы силу, одно из предпочтительных усовершенствований ротора предусматривает расположение на одной или двух торцевых сторонах цилиндрической основной формы ротора пластины, с которой соединен каждый опорный элемент. Такая пластина, в зависимости от действующих на опорные элементы сил и при этом, таким образом, в зависимости, например, от желаемой максимальной частоты вращения ротора, может адаптироваться по своей толщине и свойству материала существенно проще, чем известное из уровня техники соединение в виде ласточкина хвоста.

Чтобы можно было отводить от опорных элементов еще большие силы, предлагаемый изобретением ротор предусматривает, что между по меньшей мере двумя из слоев расположена изготовленная из немагнитного материала пластина, с которой соединен каждый опорный элемент. При этом получаются более короткие ходы рычага. Вышеназванные пластины на торцевых сторонах ротора и/или между магнитными слоями по одному из предпочтительных вариантов осуществления изготавливаются в виде цилиндрической отдельной области ротора, залитой полимером и/или амагнитным металлическим сплавом. Таким же образом может быть предусмотрено, чтобы каждый опорный элемент сам включал в себя полимер и/или амагнитный металлический сплав, которым залито по меньшей мере одно углубление в пакете листов. Другими словами, как опорные элементы, так и пластины, которые удерживают опорные элементы на валу ротора, могут изготавливаться посредством заливки пакета листов.

Предлагаемый изобретением способ служит для изготовления такого варианта осуществления предлагаемого изобретением ротора. Для образования каждого магнитного слоя пакета листов используется по одному обладающему магнитной проводимостью листу. При этом каждый лист имеет описанные имеющие форму полос участки прямой проводимости одного отдельного магнитного слоя. Для этого лист может быть, например, штампованным, так что получаются немагнитные области в виде выемок. Чтобы теперь изготовить пакет листов, листы надеваются с получением пакета листов, то есть относительно предусмотренной оси вращения располагаются в осевом направлении друг за другом. После надевания пакет листов заливается заливочной массой, которая включает в себя полимер, то есть, например, синтетическую смолу, и/или амагнитный металлический сплав. Между по меньшей мере двумя из листов и/или только на одной или же на обеих торцевых сторонах пакета листов при заливке образуется пластина из заливочной массы, при этом каждая пластина соединяется с находящейся в выемках заливочной массой, то есть позднейшими опорными элементами.

Для выполнения пластины на торцевых сторонах пакет листов может укладываться в соответствующую литейную форму, в которую затем, например, способом формования или литья под давлением вводится заливочная масса.

Чтобы выполнить пластину между по меньшей мере двумя из слоев, предпочтительно при надевании листов между каждыми двумя листами располагается дистанционный элемент, и таким образом между слоями подготавливается зазор для наполнения заливочной массой.

После затвердевания заливочная масса представляет собой в совокупности опорный корпус из опорных элементов и пластин. В этот опорный корпус заделаны обладающие магнитной проводимостью участки прямой проводимости. Обладающий особенно высокой нагрузочной способностью и поэтому пригодный для высоких частот вращения ротора опорный корпус получается, когда заливочная масса включает в себя волокна, то есть, например, стекловолокна или углеродные волокна.

До сих пор ротор описывался таким образом, что пакет листов ротора всегда состоял из шихтованных друг на друга отдельных листов ротора, которые образуют по одному слою пакета листов. Но есть один из вариантов осуществления изобретения, при котором каждый слой состоит не из одного единственного листа ротора, имеющего выемки, а по меньшей мере один из слоев имеет несколько отделенных друг от друга, имеющих форму полос листов ротора, каждый из которых образует один из участков прямой проводимости этого слоя. То есть, эти отдельные участки прямой проводимости не соединены между собой магнитно-мягкими областями. Но в остальном и этот вариант осуществления предлагаемого изобретением ротора только что описанным образом имеет конструкцию, включающую в себя по меньшей мере одну прокладочную пластину между двумя из слоев. Без магнитно-мягких соединений между участками прямой проводимости получается особенно большое магнитное сопротивление и вместе с тем лучший коэффициент полезного действия ротора.

Для изготовления такого пакета листов, у которого каждый слой состоит из нескольких отдельных, отделенных друг от друга участков прямой проводимости, один из вариантов осуществления способа предусматривает после укладки листов в стопу удаление наружного кольца, которое удерживает вместе отдельные участки прямой проводимости, так чтобы получалась одна отдельная часть листа, способом со снятием стружки, и тем самым разделение каждого из листов, то есть каждого слоя пакета листов, на несколько отделенных друг от друга листов ротора.

Дополнительное улучшение устойчивости получается, когда опорный элемент соответственно в поперечном сечении имеет форму областей заграждения потока. У реактивного электродвигателя идеальные области заграждения потока являются U-образными, при этом вследствие U-образно изогнутой формы каждые два соседних магнитных полюса реактивного электродвигателя соединены, и при этом область заграждения потока в своей продольной протяженности проходит поперек оси q ротора. Когда опорный элемент также в плоскости отдельных слоев пакета листов имеет U-образный профиль, получается то преимущество, что такой опорный элемент может воспринимать особенно большие центробежные силы. Когда опорный элемент создается посредством заливки областей заграждения потока, то U-образный профиль, конечно, получается сам собой.

Как уже указывалось, к изобретению относится также реактивный электродвигатель. Предлагаемый изобретением реактивный электродвигатель отличается ротором, который представляет собой один из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора. У предлагаемого изобретением реактивного электродвигателя ротор рассчитан на то, чтобы посредством попеременной подачи тока вращать ротор с частотой вращения, которая больше 5000 об/мин. С помощью традиционных синхронных реактивных электродвигателей, которые построены по принципу Вагати, это невозможно. Превышение этих частот вращения возможно только благодаря предлагаемому изобретением повышению устойчивости пакета листов посредством опорных элементов.

Предлагаемый изобретением реактивный электродвигатель может быть соединен с преобразователем для попеременной подачи тока на катушки статора реактивного электродвигателя, причем этот преобразователь рассчитан на то, чтобы посредством попеременной подачи тока вращать ротор с частотой вращения, которая больше 5000 об/мин. Предлагаемый изобретением реактивный электродвигатель может иметь преобразователь, с помощью которого собственно известным образом может попеременно подаваться ток на катушки ротора реактивного электродвигателя.

В частности, предусмотрено, чтобы преобразователь был рассчитан на то, чтобы вращать реактивный электродвигатель с частотой вращения больше 9000 об/мин.

Соответственно предлагаемый изобретением автомобиль отличается тем, что он имеет реактивный электродвигатель по одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретением реактивного электродвигателя. Только при таком реактивном электродвигателе, имеющем достаточно высокую частоту вращения, возможно целесообразное использование реактивного электродвигателя в качестве приводного двигателя для движения автомобиля.

Ниже изобретение еще раз поясняется подробнее на примерах осуществления. В этой связи показано:

фиг. 1 - схематичное изображение вида в перспективе одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора;

фиг. 2 - схематичное изображение продольного сечения ротора с фиг. 1;

фиг. 3 - схематичное изображение вида в перспективе опорного корпуса, который образован заливочной массой;

фиг. 4 - схематичное изображение вида спереди другого варианта осуществления предлагаемого изобретением ротора;

фиг. 5 - схематичное изображение вида спереди другого варианта осуществления предлагаемого изобретением ротора;

фиг. 6 - схематичное изображение продольного сечения одного из вариантов осуществления предлагаемой изобретением электрической машины; и

фиг. 7 - схематичное изображение одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением автомобиля.

В поясняемых ниже примерах осуществления описанные компоненты вариантов осуществления представляют собой каждый отдельные, рассматриваемые независимо друг от друга признаки изобретения, каждый из которых также, независимо друг от друга, совершенствуют изобретение и при этом также по отдельности или в другой, отличающейся от показанной комбинации должны считаться составной частью изобретения. Кроме того, описанные варианты осуществления могут также дополняться другими из уже описанных признаков изобретения.

Изображенные примеры осуществления представляют собой предпочтительный вариант осуществления изобретения.

На фиг. 1 и фиг. 2 показан реактивный ротор или, коротко, ротор 10. Ротор 10 может быть встроен в реактивный электродвигатель. Например, реактивный электродвигатель может представлять собой приводной двигатель для снабженного электрическим приводом автомобиля. Во встроенном состоянии через проходное отверстие 12 ротора 10 вставлен (не изображенный) вал реактивного электродвигателя. Тогда этот вал и вместе с тем ротор 10 оперт с возможностью вращения вокруг оси A вращения, так что ротор 10 в (не изображенном) статоре реактивного электродвигателя может совершать вращение R вокруг оси A вращения. Диаметр ротора 10 в радиальном направлении может составлять больше 20 см. Длина ротора 10 в осевом направлении может составлять больше 30 см.

В качестве магнитно-активной части ротор 10 имеет пакет 14 листов, который состоит из нескольких слоев 16, содержащих каждый магнитно-мягкий, в частности ферромагнитный материал. Из магнитных слоев 16 на фиг. 1 для упрощения изображения только некоторые снабжены ссылочным изображением. Между слоями всегда находится известным образом электрически изолирующий слой для блокирования вихревых токов в пакете 14 листов. Каждый слой 16 в примере, показанном на фиг. 1 и фиг. 2, всегда образован одним листом 18 ротора. На фиг. 1 ссылочным изображением снабжен только лист 18 ротора, который находится на торцевой стороне 20 в осевом направлении по оси A на переднем конце. Лист 18 ротора (и соответственно также остальные листы ротора остальных слоев 16) имеет выемки 22, которые образуют заграждения для магнитного потока. Листы ротора расположены в пакете листов в осевом направлении друг за другом соосно таким образом, что выемки 22 и соответственно также участки 24 прямой проводимости соосны в осевом направлении. Выемки 22 всех расположенных друг за другом листов 18 ротора образуют в совокупности углубления или пространства в пакете 14 листов, в которых находится немагнитный материал. Все листы ротора слоев 16 могут иметь одинаковую форму. Выемки 22 могут быть, например, образованы выштамповками соответствующих форм из листа 18 ротора. Выемки 22 образуют немагнитные области в каждом слое 16 и выполняют функцию заграждений магнитного потока.

У листа 18 ротора имеются, таким образом, только участки 24 прямой проводимости и перемычки 26 для механического соединения участков 24 прямой проводимости, а также наружное кольцо 28 для механического соединения участков 24 прямой проводимости. Посредством участков 24 прямой проводимости в реактивном электродвигателе поперек осей q 30 ротора 10 в предпочтительном направлении намагничивания направляется магнитный поток, который создается электрическими катушками статора.

Вследствие выемок 22 механическая устойчивость каждого листа 18 ротора ниже, чем у листа ротора, который выполнен в виде одной (за исключением проходного отверстия 12) массивной пластины. Однако у ротора 10, тем не менее, обеспечена возможность его эксплуатации в реактивном электродвигателе с частотой вращения больше 5000 об/мин, в частности при 10000 об/мин и даже 15000 об/мин. Для этого механическая устойчивость ротора 10 повышена.

Упрочнение достигается посредством заполнения заграждений потока, т.е. образованных выемками 22 углублений в пакете 14 листов, немагнитным или не обладающим магнитными свойствами материалом, предпочтительно полимерным материалом или смолой, которые предпочтительно наполнены волокном, или амагнитным высокопрочным металлическим сплавом. Таким образом, в выемках 22 выполнены опорные элементы 34 из не обладающего магнитными свойствами материала. Для обеспечения устойчивости на всей длине пакета ротора находящиеся в выемках 22 опорные элементы интегрированы через полностью залитые отдельные области в виде цилиндрических пластин 32 на длине пакета, т.е. между по меньшей мере двумя из слоев 16 находится такая пластина 32. Опорные элементы соединены с пластинами 32.

Дополнительно на обеих торцевых сторонах, т.е. торцевой стороне 20 и противоположной в осевом направлении стороне пакета 14 листов предусмотрены также полностью залитые цилиндрические пластины 32. На фиг. 1 передняя пластина 32, которая находится на торцевой стороне 20, не изображена, чтобы можно было представить структуру пакета 18 ротора. Под «полностью залиты» при этом подразумевается, что, конечно, в пластинах 32 предусмотрено также проходное отверстие 12 для вала.

Как показано на фиг. 2, заливочная масса, выполняющая в выемках 22 функцию опорных элементов 34, соединена с пластинами 32. Сила, действующая на опорные элементы 34 в радиальном направлении 36 (относительно оси вращения A ротора), передается на пластины 32. При вращении R ротора 10 магнитные участки 24 прямой проводимости отжимаются в радиальном направлении 36 наружу от вала. При этом они давят на опорные элементы 34. Опорные элементы удерживаются пластинами 32. В зависимости от того, насколько велики силы, создаваемые участками 24 прямой проводимости, в противоположность показанным на фиг. 1 и фиг. 2 примерам осуществления другие, полностью залитые цилиндры, т.е. другие пластины 32, предпочтительно на равных расстояниях вдоль оси A вращения могут быть показанным образом интегрированы в пакет 14 листов, чтобы получить на всей длине пакета ротора повышение жесткости в отношении центробежной силы. Толщина пластин 32 также может быть выбрана в зависимости от ожидаемых сил.

Заливочная масса, например, способом формования или литья под давлением после надевания, т.н. расположения в ряд листов 18 ротора, может быть введена в выемки 22 и в область пластин 32. Для фиксации толщины пластин 32 и их положения в пакете 14 листов ротора при надевании создаются расстояния с помощью дистанционных элементов 38, например, колец или брусков из полимера или амагнитного металла, так что при заливке получаются стабилизирующие цилиндрические пластины 32 из заливочной массы. На фиг. 3 соответствующий получающийся опорный корпус из заливочной массы показан без заделанных в него магнитных участков 24 прямой проводимости.

На фиг. 4 и фиг. 5 показаны альтернативные варианты осуществления роторов, при которых отдельные магнитные слои 16 выполнены иначе. Эти варианты осуществления обладают тем преимуществом, что необходимое для создания магнитного сопротивления проведение магнитного потока подвергается влиянию в еще меньшей степени, чем у ротора 10 вследствие опорных элементов, таких как перемычки 26 и кольцо 28. Для лучшей ориентации на фиг. 4 и фиг. 5 элементы, которые по своей функции соответствуют элементам, показанным на фиг. 1 или фиг. 2, снабжены теми же самыми ссылочными обозначениями, что и на фиг. 1 или, соответственно, фиг. 2.

На фиг. 4 показан магнитный слой 16 ротора, у которого созданы несколько участков 24 прямой проводимости, также отделенных друг от друга выемками 22, но удерживаемых вместе исключительно наружной перемычкой или кольцом 28. В местах 40, в которых у листов 18 ротора 10 имеются перемычки 26, у магнитного слоя 16 на фиг. 4 тоже создана немагнитная область, а именно, с помощью выемок 22.

На фиг. 5 показан магнитный слой ротора, у которого отдельные участки прямой проводимости состоят из отделенных друг от друга листов 18' ротора, между которыми в каждом случае находятся немагнитные области 22' то есть, в частности, синтетическая смола.

Ротор, имеющий магнитные слои 16, которые показаны на фиг. 5, может, например, представлять собой ротор, имеющий один магнитный слой, который показан на фиг. 4. Когда ротор с фиг. 4 обрабатывается способом со снятием стружки наружного кольца 28, получают ротор, имеющий один магнитный слой 16, который изображен на фиг. 4.

На фиг. 4 и фиг. 5 также показано, как при оставлении перемычек в местах 40 контур заграждения потока в плоскости отдельных слоев 16, т.е. профиль заграждений потока в плоскости, перпендикулярной оси A вращения, выполнены U-образно. Области заграждений потока проходят при этом поперек осей q 30. Соответственно также для опорных элементов 34 получается U-образный профиль в плоскости слоев 16. Благодаря этому опорные элементы 34 имеют особенно большой изгибающий момент, так что они соединены с пластинами 32 особенно устойчивым к центробежной силе образом. Когда цилиндрические пластины 32, а также U-образные контуры опорных элементов отливаются в одном процессе, получающийся опорный корпус тоже особенно устойчив.

На этих примерах показано, как можно добиваться следующих преимуществ у реактивного электродвигателя. Повышается пригодность ротора 10 в отношении частоты вращения. Ширина соединяющих перемычек на наружном диаметре по наружной стороне 38, то есть наружному кольцу 28, может быть очень малой. Можно также обойтись от перемычек между участками 24 прямой проводимости, как это показано на фиг. 4. В одном из вариантов осуществления изобретения возможен даже отказ от наружных перемычек, т.е. наружного кольца 28, между участками 24 прямой проводимости, как это показано на фиг. 5, так как все соединение зафиксировано внутри себя с помощью опорного корпуса из опорных элементов 34 и пластин 32. Необходимая для адаптации наружного диаметра ротора 10 к статору механическая обработка со снятием стружки по наружному диаметру ротора 10 вследствие повышенной устойчивости пакета 14 листов является более простой, и поэтому может выполняться с меньшими затратами. Так как можно обойтись без бандажа для повышения устойчивости пакета 14 листов, который должен наматываться вокруг пакета 14 листов, у реактивного электродвигателя получается оптимизированный воздушный зазор. Пакет 14 листов ротора 10 имеет улучшенную собственную частоту изгибных колебаний на роторе вследствие общего соединения, благодаря чему пакет 14 листов ротора также пригоден для повышения устойчивости вала реактивного электродвигателя. Также благодаря этому обеспечивается снижение торсионных колебаний при эксплуатации реактивного электродвигателя. Посредством выбора количества пластин 32 возможно модульное регулирование приспособленности к частоте вращения.

На фиг. 5 показана электрическая машина 42, которая предпочтительно представляет собой реактивный электродвигатель. Электрическая машина 42 выполнена, в частности, в качестве электрического приводного двигателя для автомобиля, в частности автомашины. Электрическая машина 42 включает в себя статор 44, в котором расположены обмотки 46 электрических катушек, при этом на фиг. 6 изображена только одна из обмоток 46. Обмотки 46 попеременно снабжаются током посредством преобразователя C, вследствие чего внутри статора 44 в воздушном зазоре 48 электрической машины 42 возникает вращающееся магнитное поле. Внутри статора 44 находится ротор 50, который соединен без возможности вращения с валом 50. Вал 52 оперт с возможностью вращения вокруг оси A вращения в статоре 12. Ротор 50 является одним из вариантов осуществления предлагаемого изобретением ротора, например, ротором 10.

На фиг. 7 в схематичном изображении показан автомобиль 54, который, например, может представлять собой легковой автомобиль. Автомобиль 54 имеет электрический приводной двигатель 56, в корпусе 58 которого может, например, находиться электрическая машина 42 или другой вариант осуществления предлагаемой изобретением электрической машины. Вал 52 электрической машины 42 может быть, например, связан с трансмиссией 60 автомобиля 54. Трансмиссия 60 может, например, осуществлять привод заднего колеса 62 автомашины 54.

1. Ротор (10) для реактивного электродвигателя (50), причем ротор (10) имеет пакет (14) листов из нескольких электрически изолированных друг от друга, распространяющихся радиально (36), отходя от оси (A) вращения ротора (10), слоев (16), при этом каждый слой (16) имеет по меньшей мере один обладающий магнитной проводимостью лист (18, 18') ротора, и в каждом слое (16) указанным по меньшей мере одним листом (18, 18') ротора образованы в совокупности несколько изогнутых, имеющих форму полос и отделенных каждый друг от друга немагнитной областью (22, 22') участков (24) прямой проводимости, которые распространяются каждый в своей продольной протяженности поперек оси q (30) ротора (10), при этом соответствующие друг другу немагнитные области заграждения потока различных слоев (32) расположены друг относительно друга таким образом, что ими образовано по меньшей мере одно распространяющееся в пакете листов по оси вращения, ограниченное участками прямой проводимости слоев углубление в пакете (14) листов, при этом в каждом указанном по меньшей мере одном углублении (22, 22') расположен немагнитный опорный элемент (34), который выполнен для того, чтобы фиксировать каждый находящийся радиально внутри и примыкающий к соответствующему углублению (22, 22') участок (24) прямой проводимости от смещения в радиальном направлении (36) наружу,
отличающийся тем, что между по меньшей мере двумя из слоев (16) расположена изготовленная из немагнитного материала пластина (32), с которой соединен каждый опорный элемент (34), при этом пластина (32) выполнена в виде залитой заливочной массой цилиндрической отдельной области.

2. Ротор (10) по п. 1, в котором пакет (14) листов имеет цилиндрическую основную форму, и на одной или двух торцевых сторонах (20) этой цилиндрической основной формы расположена пластина (32), с которой соединен каждый опорный элемент (34).

3. Ротор (10) по любому из пп. 1 или 2, в котором каждый опорный элемент (34) включает в себя заливочную массу, которой залито указанное по меньшей мере одно углубление (22).

4. Ротор (10) по п. 3, в котором заливочная масса включает в себя полимер, в частности синтетическую смолу, и/или амагнитный металлический сплав.

5. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, в котором заливочная масса включает в себя волокна.

6. Ротор (10) по п. 3, при этом заливочная масса включает в себя волокна.

7. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, 6, в котором внутри одного или нескольких или всех слоев (16) участки (24) прямой проводимости слоя всегда a) соединены друг с другом перемычками (28) листа только по наружному периметру ротора (10) или b) совсем не соединены перемычками листа, и благодаря этому немагнитные области заграждения потока создают каждая внутри пакета (14) листа непрерывные заграждения (24) потока.

8. Ротор (10) по п. 3, в котором внутри одного или нескольких или всех слоев (16) участки (24) прямой проводимости слоя всегда a) соединены друг с другом перемычками (28) листа только по наружному периметру ротора (10) или b) совсем не соединены перемычками листа, и благодаря этому немагнитные области заграждения потока создают каждая внутри пакета (14) листа непрерывные заграждения (24) потока.

9. Ротор (10) по п. 5, в котором внутри одного или нескольких или всех слоев (16) участки (24) прямой проводимости слоя всегда a) соединены друг с другом перемычками (28) листа только по наружному периметру ротора (10) или b) совсем не соединены перемычками листа, и благодаря этому немагнитные области заграждения потока создают каждая внутри пакета (14) листа непрерывные заграждения (24) потока.

10. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, 6, 8, 9, в котором один опорный элемент (34), или несколько, или все опорные элементы (34) имеют каждый U-образный профиль в плоскости слоев (16).

11. Ротор (10) по п. 3, в котором один опорный элемент (34), или несколько, или все опорные элементы (34) имеют каждый U-образный профиль в плоскости слоев (16).

12. Ротор (10) по п. 5, в котором один опорный элемент (34), или несколько, или все опорные элементы (34) имеют каждый U-образный профиль в плоскости слоев (16).

13. Ротор (10) по п. 7, в котором один опорный элемент (34), или несколько, или все опорные элементы (34) имеют каждый U-образный профиль в плоскости слоев (16).

14. Ротор (10) по любому из пп. 1, 2, 4, 6, 8, 9, 11 - 13, в котором у одного, или нескольких, или всех слоев (16) в каждом случае выполнены несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости слоя (16).

15. Ротор (10) по п. 3, в котором у одного, или нескольких, или всех слоев (16) в каждом случае выполнены несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости слоя (16).

16. Ротор (10) по п. 5, в котором у одного, или нескольких, или всех слоев (16) в каждом случае выполнены несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости слоя (16).

17. Ротор (10) по п. 7, в котором у одного, или нескольких, или всех слоев (16) в каждом случае выполнены несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости слоя (16).

18. Ротор (10) по п. 10, в котором у одного, или нескольких, или всех слоев (16) в каждом случае выполнены несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, каждый из которых образует один из участков (24) прямой проводимости слоя (16).

19. Реактивный электродвигатель (42), имеющий ротор (50) по любому из пп. 1 -18.

20. Автомобиль (54), имеющий реактивный электродвигатель (42) по п. 19 в качестве приводного двигателя для движения автомобиля (54).

21. Способ изготовления ротора (10) по любому из пп. 1-18, в котором для образования каждого магнитного слоя (16) пакета (14) листов используется по одному обладающему магнитной проводимостью листу (18), который имеет участки (24) прямой проводимости слоя (16), и у которого в качестве немагнитных областей (22, 22') заграждения потока между участками (24) прямой проводимости предусмотрены выемки (22, 22'), и листы (18) надеваются с получением пакета (18) листов, и после надевания пакет (14) листов заливается заливочной массой,
отличающийся тем, что
между по меньшей мере двумя из листов (18) при заливке формируется пластина (32) из заливочной массы, при этом каждая пластина (32) соединяется с заливочной массой, расположенной в выемках (22).

22. Способ по п. 21, в котором при надевании листов (18) между по меньшей мере двумя из листов (18) располагается по дистанционному элементу (32), и таким образом между слоями (16) подготавливается зазор для заполнения заливочной массой.

23. Способ по п. 21 или 22, в котором на одной или двух торцевых сторонах (20) пакета (14) листов при заливке формируется пластина (32) из заливочной массы, при этом каждая пластина (32) соединяется с заливочной массой, находящейся в выемках (22).

24. Способ по любому из пп. 21 или 22, в котором после надевания и заливки листов (18) наружное кольцо (28) каждого обладающего магнитной проводимостью листа (18) удаляется способом снятия стружки, и вследствие этого каждый из листов (18) разделяется на несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, при этом каждый лист (18') ротора образует участок (24) прямой проводимости.

25. Способ по п. 23, в котором после надевания и заливки листов (18) наружное кольцо (28) каждого обладающего магнитной проводимостью листа (18) удаляется способом снятия стружки, и вследствие этого каждый из листов (18) разделяется на несколько отделенных друг от друга листов (18') ротора, при этом каждый лист (18') ротора образует участок (24) прямой проводимости.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу восстановления статора. Технический результат - повышение ремонтопригодности статора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологическому оборудованию для изготовления роторов самотормозящихся асинхронных электродвигателей. Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя содержит стакан, являющийся пресс-формой и выполненный толстостенным с подвижным дном, состоящий из полого цилиндра и диска, входящего в цилиндр по внутреннему диаметру, а внутри пресс-формы симметрично относительно продольной оси размещена вставка из электротехнической стали, изготовленная в форме полого тонкостенного усеченного конуса, чья высота равна длине активной части изготовленного ротора, а диаметр основания, находящегося внизу, равен внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям для бытовой техники, например, с постоянными магнитами, содержащим самоцентрирующиеся кожухи, позволяющие легко и правильно осуществлять сборку без применения центрирующих устройств.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции линейных электродвигателей для погружных установок с плунжерным насосом, применяемых для добычи нефти.

Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности при изготовлении роторов самотормозящихся асинхронных электродвигателей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования энергии. Устройство преобразования энергии включает постоянные магниты (1), держатель (2) магнитов, крышку (3), шестерню (4), корпус (5), колесо (6), роликовый элемент (7) и катушку (8).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Технический результат состоит в повышении надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышении кпд Диэлектрический остов статора выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками.

Изобретение относится к изготовлению цилиндрических деталей. Соединяют по меньшей мере два листа металлических пластин с выравниванием поверхностей листов металлических пластин.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления и повышении точности размера.

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

Изобретение относится к электрической машине. Технический результат - уменьшение массы активных частей без снижения мощности.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - обеспечение отказоустойчивой конструкции машины.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности электрогенераторам переменного тока. Технический результат - повышение рабочего магнитного потока магнитоэлектрической машины.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в устройствах электропривода с повышенными требованиями к пульсациям момента.

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.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к генераторам электричества. Технический результат - усовершенствование конструкции статора генератора.

Изобретение относится к ротору с постоянными магнитами для электрической машины и к системе фиксации этих магнитов в соответствующих гнездах. Технический результат - обеспечение простого в изготовлении ротора с надёжной фиксацией магнитов.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к устройствам, использующимся в системах автономного электроснабжения. Технический результат - уменьшение потерь на вихревые токи и перемагничивание, механическая устойчивость на критических частотах.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к магнитоэлектрической генерации, использующей для вращения энергию воздушного потока. Ветроэлектрогенератор содержит постоянный магнит на роторе и одну индукционную катушку на статоре, и дополнен единичным сегментом генератора, который включает полый металлический цилиндр, внешняя поверхность которого выполнена с покрытием из неполярного диэлектрика, внутренний объем цилиндра разделен на рабочую зону и зону накопления заряда изолирующим диском, внутри зоны накопления заряда установлено устройство подачи отрицательного заряда на поверхность металлического цилиндра от слаботочного источника высокого напряжения, внутри рабочей зоны единичного сегмента генератора соосно цилиндру на изолирующем диске расположен конденсатор с внешней и внутренней обкладками, и трансформатор, первичная обмотка которого одним концом соединена с внутренней поверхностью рабочей зоны цилиндра единичного сегмента, другим - с внешней обкладкой конденсатора, индукционная катушка расположена вне рабочей зоны единичного сегмента генератора, внутренняя обкладка конденсатора соединена с одним из концов обмотки индукционной катушки, второй конец обмотки индукционной катушки выполнен свободным и изолирован неполярным диэлектриком, концы вторичной обмотки трансформатора выведены через изолирующий диск и зону накопления заряда за пределы цилиндра и подключены к клеммам нагрузки.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с принудительным охлаждением. Электрическая машина с ротором, расположенным внутри статора с возможностью вращения, имеет множество постоянных магнитов, вмещенных в сердечник ротора.

Настоящее изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных асинхронных электрических машинах с возбуждением ротора от постоянных магнитов. Устройство трехфазного асинхронного двигателя содержит статор с симметричной трехфазной двухслойной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой и двумя диаметрально расположенными пазами, в которых размещены встречно направленные радиально намагниченные постоянные магниты из сплава NdFeB. Технический результат состоит в увеличении удельной мощности и повышении электромагнитного момента электродвигателя. 2 ил.

Изобретение касается ротора для реактивного электродвигателя, реактивного электродвигателя, имеющего такой ротор, автомобиля, а также способа изготовления вышеназванного ротора. Технический результат - обеспечение возможности высокого крутящего момента и высокой частоты вращения. Ротор для реактивного электродвигателя имеет пакет листов из нескольких электрически изолированных друг от друга слоев, каждый из которых имеет по меньшей мере один обладающий магнитной проводимостью лист ротора, и в котором указанным по меньшей мере одним листом ротора образованы в совокупности несколько участков прямой проводимости, которые отделены друг от друга немагнитной областью. При этом по меньшей мере в одном углублении пакета листов расположен немагнитный опорный элемент, который выполнен для того, чтобы фиксировать каждый находящийся радиально внутри и примыкающий к соответствующему углублению участок прямой проводимости от смещения в радиальном направлении наружу. По меньшей мере между двумя из слоев расположена изготовленная из немагнитного материала пластина, с которой соединен каждый опорный элемент. Указанная пластина выполнена в виде залитой заливочной массой цилиндрической отдельной области. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх