Гибкий ротор с постоянными магнитами

Авторы патента:

Ануфриев Александр Федорович (RU)

Сеогеев Николай Евгеньевич (RU)

Шиловская Светлана Викторовна (RU)

Клинцевич Вячкслав Юрьевич (RU)

Михайлов Валерий Михайлович (RU)

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 2659796:

Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "Энергодвижение" (RU)
Михайлов Валерий Михайлович (RU)

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности ротора. Ротор электрической машины содержит сердечник и намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности. Ротор выполнен сборным и состоит из пакета стянутых аксиальными шпильками и зафиксированных штифтами магнитных блоков. Каждый из магнитных блоков представляет собой диск из ферромагнитного (магнитопроводящего) материала, на периферии которого установлены и зафиксированы бандажом, представляющим собой полый цилиндр из неферромагнитного материала, намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности. По торцам пакета магнитных блоков установлены валы с подшипниковыми шейками. 2 ил.

Изобретение относится к вращающимся электрическим машинам, в частности к способу изготовления гибкого ротора электрической машины с постоянными магнитами, содержащей кольцевой статор с распределенной по окружности многофазной обмоткой и сборный цилиндрический ротор, состоящий из пакета стянутых аксиальными шпильками (или одной центральной шпилькой), зафиксированных между собой штифтами магнитных блоков и установленных по торцам пакета магнитных блоков двух валов с подшипниковыми шейками. Каждый из магнитных блоков представляет собой диск из ферромагнитного (магнитопроводящего) материала (например турбороторные стали и подобные), на периферии которого (на внешнем диаметре диска) установлены (или закреплены с помощью клея) намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности, на которые напрессован высокопрочный бандаж, представляющий собой полый цилиндр из неферромагнитного материала (например, высокомодульное углеродное волокно, титановые сплавы, жаропрочные никелевые сплавы и проч.).

Техническим результатом изобретения является повышение частоты вращения ротора, возможность использования «длинного» «закритичного» ротора без опасности разрушения магнитов при переходе через собственные критические частоты и, следовательно, возможность повышения мощности синхронных машин с постоянными магнитами и повышение технологичности изготовления ротора, так как упрощается напрессовка бандажа на короткий диск и возможна отбраковка дефектного магнитного слоя и бандажа на стадии изготовления блоков (фиг. 2).

Изобретение относится к вращающимся электрическим машинам и касается способа изготовления ротора с постоянными магнитами.

Известен ротор (US 6661145), состоящий из центрального шпинделя, на который насажены чередующиеся диски из постояных магнитов и из немагнитного высокопрочного материала, а также зажимного устройства, обеспечивающего осевое усилие смыкания на магнитных дисках, таким образом, получая фрикционное зацепление между дисками для передачи центробежных сил от дисков из постоянных магнитов на высокопрочные немагнитные диски, тем самым снимая с дисков из постоянных магнитов растягивающие напряжения.

Область применения предложенной конструкции ограничена электрическими машинами малой и средней мощности.

Известен ротор (RU 2211517), состоящий из магнитопровода, выполненного из равномерно чередующихся магнитных и немагнитных кольцевых пластин с размещенными на нем постоянными магнитами с полюсными наконечниками, между которыми имеются зазоры. На наружной поверхности полюсных наконечников выполнены кольцевые канавки, в которых размещен бандаж из немагнитного материала, выполненный в виде колец, соединенных через перемычки, размещенные в зазорах, с немагнитными кольцевыми пластинами. Выполнение колец за одно с перемычками и немагнитными кольцевыми пластинами и разделение постоянных магнитов на части позволяет передать нагрузки, возникающие при вращении ротора, в магнитопровод.

Известен ротор (RU 2223585), состоящий из чередующихся магнитных и немагнитных дисков, в которых имеются окна для установки постоянных магнитов. Посередине перегородок между окнами в магнитных дисках выполнены прорези, образующие немагнитные зазоры между постоянными магнитами с полюсными наконечниками. Образовавшиеся перемычки между полюсными наконечниками и ярмом выполняют функцию удерживающих элементов, фиксирующих вместе с немагнитными всю конструкцию. Объединение ярма и полюсных наконечников в виде чередующихся магнитных и немагнитных пластин с окнами позволяет повысить надежность электрической машины.

Недостаток вышеперечисленных конструкций – наличие немагнитных дисков, ограничивающих индукцию в ярме магнитопровода и низкой технологичностью.

Известен ротор (RU 2212752) электрической машины, содержащий магнитопровод с размещенными на нем постоянными магнитами с полюсными наконечниками. Между полюсными наконечниками имеются зазоры, в которых установлены удерживающие элементы. На наружной поверхности полюсных наконечников имеются кольцевые канавки, в которых размещен бандаж из немагнитного материала, выполненный в виде колец. Жесткое соединение удерживающих элементов с магнитопроводом и бандажом позволяет передать нагрузки, возникающие при вращении ротора, на магнитопровод.

Недостаток конструкции – сложность конструкции магнитного вала и низкая технологичность.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение массогабаритных показателей за счет расширения предела скоростных характеристик путем повышения надежности работы электрической машины при высоких частотах вращения при одновременном упрощении технологии изготовления ротора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что согласно способу изготовления ротора электрической машины, ротор выполняется сборным и включает операции изготовления блоков, сборки блоков на шпильки, штифтовки блоков и установки валов с подшипниковыми шейками. Блок представляет собой диск (1) из ферромагнитного (магнитопроводящего) материала (например, турбороторные стали и подобные), на периферии которого выполнена кольцевая проточка для фиксирования осевого положения постоянных магнитов. Постоянные магниты (2), имеющие форму трапеции, ограниченной двумя дугами, намагничены в радиальном направлении, установлены по периферии диска в чередующейся полярности и закреплены с помощью клея. От действия центробежных сил на поверхность постоянных магнитов напрессован высокопрочный (высокомодульный) бандаж (3), представляющий собой полый цилиндр из неферромагнитного материала (например, высокомодульное углеродное волокно, титановые сплавы и проч.). Напрессовка бандажа выполнима только при ограниченной длине.

Изготовленные блоки после прохождения контроля и отбраковки собираются на шпильки (4) (одна центральная шпилька или несколько периферийных) с гайками (5) и штифтуются; на собранную конструкцию устанавливаются валы с подшипниковыми шейками (6, 7). Образованные за счет буртиков (8) дисков зазоры (9) между постоянными магнитами и воздухоподающие радиальные канавки в дисках улучшают условия охлаждения постоянных магнитов.

Указанными факторами предопределяется повышение технологичности сборки ротора и увеличение надежности машины.

Изобретение поясняется чертежами, в которых на фиг. 1 показаны в продольном сечении элементы, соответствующие способу изготовления ротора электрической машины, например высоковольтного турбогенератора; на фиг. 2 – фрагмент соединения дисков.

Ротор электрической машины, содержащий сердечник и намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности, отличающийся тем, что цилиндрический ротор выполнен сборным и состоит из пакета стянутых аксиальными шпильками и зафиксированных штифтами магнитных блоков, каждый из магнитных блоков представляет собой диск из ферромагнитного (магнитопроводящего) материала, на периферии которого установлены и зафиксированы бандажом, представляющим собой полый цилиндр из неферромагнитного материала, намагниченные в радиальном направлении постоянные магниты чередующейся полярности, по торцам пакета магнитных блоков установлены валы с подшипниковыми шейками.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение кпд на 1-2%, а также снижение потерь в магнитопроводе создаваемыми полями лобовых частей.

Энергоэффективная электрическая машина с нетрадиционным электромагнитным ядром // 2658903

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам. Технический результат - снижение потерь в стали сердечника и в меди обмотки.

Вращающийся электрический ротор и способ изготовления вращающегося электрического ротора // 2658661

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение соединения роторного вала и сердечника.

Статор электрической машины и его изготовление // 2658631

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – улучшении качества изоляции и теплоотвода, повышение технологичности изготовления обмотки.

Маховик с магнитной смазкой (варианты) // 2658061

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в линейных электродвигателях. Маховик содержит корпус из немагнитного материала, внутри которого выполнена камера, содержащая магнитную жидкость в коллоидном состоянии.

Компрессор // 2657861

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – эффективное охлаждение сердечника ротора.

Ротор электродвигателя с наружной оболочкой, образованной путем намотки, способ изготовления такого ротора и электродвигатель с таким ротором // 2657291

Изобретение относится к ротору электродвигателя. Ротор (3) электродвигателя содержит магнитопровод (4), закрепленные на нем по окружности магниты (5) и провод (6), намотанный соприкасающимися витками на магнитопровод (4) и магниты (5).

Магнитная система ротора синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами (варианты) // 2657003

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении при производстве электродвигателей. Техническим результатом является повышение мощности, механического момента, к.п.д.

Ротор для высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии с высококоэрцитивными постоянными магнитами // 2656863

Использование: изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: повышение надежности ротора, снижение добавочных потерь.

Ротор ветроэнергогенератора // 2656108

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал, ступицу, П-образные магнитопроводы.

Ротор синхронной реактивной электрической машины // 2659814

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору синхронной реактивной электрической машины. Технический результат – улучшение пусковых свойств. Ротор (10) работающей непосредственно в сети электроснабжения синхронной реактивной электрической имеет ось (7). Указанный ротор (10) по меньшей мере на отдельных участках снабжен аксиально шихтованными пластинами (13). Ротор (10) выполнен как реактивный ротор, имеющий заданное число полюсов, образованных посредством участков (15), проводящих поток, и, в частности, немагнитных барьерных участков (16) для потока отдельных пластин. Дополнительно ротор (10) имеет по меньшей мере одну клетку, образованную проходящими по существу аксиально электрическими проводниками, которые на каждой торцевой стороне ротора соединены короткозамыкающими кольцами (14). Проходящие аксиально проводники (19) находятся в радиально внешней области по меньшей мере отдельных расположенных по существу аксиально друг за другом барьерных участков (16) для потока, причем количеством использованного проводящего материала определяется внутренний диаметр (21) проводящих стержней обмотки. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ротор торцевой // 2659850

Изобретение относится к области электромашиностроения. Ротор торцевой содержит вал с проводящим диском и замыкающим магнитопроводом. Замыкающий магнитопровод выполнен в виде основных полых с внутренней резьбой болтов, а также дополнительных болтов, причем между основными и дополнительными болтами установлены немагнитные резьбовые втулки. Изобретение направлено на снижение нагрева болтов. 2 ил.

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию свободнопоршневым энергомодулем с линейным электрогенератором и теплообменником // 2659908

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Технический результат направлен на обеспечение максимальной эффективности трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику. Тепловая энергия от топки, лучистая энергия солнца и т.д. подводятся к теплообменнику и нагревают воздух во внутренней полости теплообменника. Система управления отслеживает величину температуры и давления воздуха в теплообменнике. В момент времени, когда температура и давление воздуха в теплообменнике достигнут введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха, система управления открывает впускной клапан цилиндра. Максимальная величина давления и температуры воздуха в теплообменнике выбирается из соображения прочностных характеристик материала теплообменника. Воздух из теплообменника через впускной клапан цилиндра поступает в рабочую полость поршня. Под действием воздуха поршень начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения. Из компрессорной полости поршня воздух через обратный клапан пневмоаккумулятора заряжает пневмоаккумулятор. Магнитный поток статорного магнита линейного электрогенератора замыкается через якорь линейного электрогенератора. В результате движения якоря линейного электрогенератора площадь поверхности якоря линейного электрогенератора и примыкающей к якорю линейного электрогенератора площади поверхности статорного магнита линейного электрогенератора уменьшается. Соответственно изменяется магнитный поток в якоре линейного электрогенератора и статорном магните линейного электрогенератора, и в катушке линейного электрогенератора генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршня в конечную крайнюю точку движения система управления закрывает впускной клапан цилиндра и открывает выпускной клапан цилиндра. Якорь линейного электрогенератора притягивается к противоположному полюсу статорного магнита линейного электрогенератора. В результате поршень движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение. Отработавший воздух из рабочей полости поршня через открытый выпускной клапан цилиндра вытесняется в атмосферу, а через обратный клапан цилиндра воздух из атмосферы засасывается в компрессорную полость поршня. Одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и воздух из пневмоаккумулятора поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха до температуры и давления, при котором температура и давление воздуха в теплообменнике достигнут введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха. После чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется. 1 ил.

Статор электрогенератора // 2660755

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам с преимущественно тихоходными колесами. Технический результат состоит в повышении технологичности и повышении эффективности. В статоре электрогенератора сегментного типа, содержащем магнитопровод с полюсами и катушку, источник магнитного поля и крепежные элементы, магнитопровод выполнен в виде трубы, внутри которой размещена дополнительная катушка. 2 ил.

Электромашина // 2660821

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении частоты вращения и ресурса ввиду отсутствия механической передачи, а также обеспечения возможности использования наружной поверхности ротора в качестве ступицы электромобиля, ротора гидрогенератора или ветрогенератора. Электромашина содержит шихтованный сердечник статора с пазами на внешней стороне, в которых уложены катушки обмотки. Соосно ротору с возможностью вращения относительно него размещен промежуточный ротор, в цилиндрической полости которого с зазором установлен статор. Ротор выполнен в виде соосного цилиндрическому валу диска, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка, параллельная поверхности цилиндрического вала, на поверхности которого надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения. На них оперта цилиндрическая часть корпуса электромашины, один торец которой снабжен плоским кольцом, внешняя часть которого выполнена с внешним и внутренним кольцевыми выступами. На внешней поверхности цилиндрической части корпуса смонтирован шихтованный сердечник статора с обмоткой. На противоположный торец цилиндрической части корпуса надет и уперт в сердечник статора своим внутренним кольцевым выступом торцевой щит корпуса, внешняя кромка которого выполнена со вторым кольцевым буртиком, на который и на внутренний кольцевой выступ корпуса надеты подшипники качения. На них же оперта цилиндрическая немагнитная втулка промежуточного ротора на внутренней поверхности которой смонтирована магнитная система. На внутренней поверхности цилиндрической обечайки ротора закреплен его шихтованный сердечник, в цилиндрической полости которого смонтирована магнитная система, в цилиндрической полости которой с зазором размещены полюса магнитной передачи из материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующиеся с немагнитными вставками. Обе указанные магнитные системы намагничены, например, по схеме Хальбаха. Торцы названных элементов жестко скреплены с обращенной к ним поверхностью внешнего кольцевого выступа корпуса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Линейный электрогенератор // 2660841

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроснабжении, в том числе космических аппаратов в открытом космосе. Технический результат – повышение надёжности. Линейный электрогенератор содержит корпус в виде открытого с одной из сторон прямоугольного короба из алюминия, внутри которого установлен статор, на торцах которого установлены шайбы из ферромагнетика. Цилиндрический постоянный магнит, длина которого больше длины статора, оснащен торцевыми фланцами, к одному из которых прикреплена штанга. В качестве привода возвратно-поступательного перемещения магнита используют закрепленные на торцевых стенках корпуса и магнита пружины, выполненные из сплава никелида титана с эффектом памяти формы. Корпус снабжен экраном с окном. В качестве привода экрана служит шарнирно закрепленный на корпусе и кинематически соединенный с экраном и штангой рычаг, применяемый для периодического закрытия экраном открытой стороны корпуса над той или иной пружиной при линейных перемещениях магнита. 2 ил.