Ротор электрической машины

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1098070, кл, Н 02 К 21/08, 1984.Отчет по ОКР "Шлюз", Многопомагнитоэлектрический датчик момвышенной точности. Государственнстрационный номер Я 26087, 1978,(54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШ(57) Использование: относится к элским машинам с постоянными магнкоторым предъявляются жесткие тния по стабильности электромагни рактеристик. Сущност содержит вал 1 с раз новной магнитной сис клиновидных участков ющихся с ними танген ных постоянных магн магнитной энергией. ния, выполненные из териала, удерживают (полюса) 3 и магниты жимных шайбах 6. На крепления выполнен женные вне основной за немагнитными наж Ротор снабжен ферро 9, закрепленными на крепления. 1 з,п. ф-лы юл. %32й агрегатный завод "Дзер юсный нта пой региИНЫ ктриче тами, к ребова ных ха-А ГО С УДАР СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНК АВТОРСКОМ ь изобретения; ротор мещенной на нем остемой 2, состоящей из (полюсов) 3 и чередуциально намагниченитов 4 с избыточной Элементы 5 креплеферромагнитного маклиновидные участки 4 в немагнитных наторцах элементов 5 ы выступы, располомагнитной системы 2 имными шайбами 6. магнитными кольцами выступах элементов 5 5 ил,5 10 15 20 Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам спостоянными магнитами на роторе, и можетиспользоваться в генераторах и двигателях,к которым предъявляются жесткие требования к стабильности электромагнитных характеристик.Известен ротор электрической машины,содержащий вал с расположенными на немшихтованным магнитопроводом в виде дис.кообразных пластин с прямоугольными пазами, в которых размещены постоянныемагниты, и шихтованные пакеты из клиновидных пластин, размещенные по оси в чередующемся порядке с дискообразнымлпластинами и скрепленные с ними.Недостатком лзвестной конструкцииявляется технологическая сложность регулировки магнитного потока ротора при разбросе свойств и размеров материалов, изкоторь 1 х собираются узлы электрическоймашины,Известен также многополюсный магнитоэлектрический датчик момента повышенной точности, содержащий вал срасположенными на нем постоянными магнитами, клиновидными участками междуними, немагнитными нэжимными шайбамии термомагнитными шунтами, установленными на внутреннем магнитопроводе симметрично с обеих сторон от магнитов,Недостатком конструкции является необходимость технологической операциикомплектования магнитов с минимальнымразбросом по магнитным свойствам дляобеспечения симметрии магнитной системы датчика,Для осуществления регулировки магнитного потока датчика за счет подбора иустановки необходимого количества и необходимой толщины шунтов необходима многократная разброска-сборка узла, так какшунты закрыты немагнитными нажимнымишайбами. Кроме того, в датчике отсутствуютэлементы крепления постоянных магнитови клиновидных участков, что не позволяетиспользовать такое устройство для высокооборотных роторов.Цель изобретения - упрощение технологии изготовления ротора электрическоймашины путем регулировки магнитного потока установкой ферромагнитных колец безразборки основной магнитной системы,Указанная цель достигается тем, чтоэлектрическая машина с постоянными магнитами проектируется на минимально допустимое напряжение. при возможнонаихудших магнитных свойствах постоянных магнитов и материалов магнитопроводов с учетом предельных допусков на 25 30 31 40 45 50 55 размеры ее деталей и узлов, а ее ротор, содержащий вал с расположенными на нем постоянными магнитами и клиновидными участками между ними, немагнитными нажимными шайбами и ферромагнитными кольцами снабжен элементами крепления, постоянные магниты, клиновидные участки и немагнитные нажимные шайбы закреплены элементами крепления, на торцах последних выполнены выступы, расположенные за немагнитными нажимными шайбами и на выступах закреплены ферромагнитные кольца, при этом элементы крепления могут быть выполнены заодно с клиновидными участками.Регулировка магнитного потока ротора осуществляется установкой необходимого количества и толщины ферромагнитных колец на выступах элементов крепления, шунтирующих избыточный магнитный поток,Нэ фиг. 1 представлен продольный разрез ротора с клиновидными участками в виде шихтованных полюсов, скрепленными стержнями; нэ фиг. 2 - поперечный разрез ротора (верхняя половина) и внешний вид торца ротора (нижняя половина); на фиг. 3 - продольный разрез ротора, в котором элементы крепления выполнены заодно с клиновидными участками в виде массивных полюсов, на фиг. 4 - ферромагнитное кольцо; на фиг. 5 - ферромагнитный сегмент.Ротор электрической машины содержит вал (или ступицу) 1, нэ котором расположена основная магнитная система 2, состоящая из клиновидных участков полюсов) 3 ичередующихся с ними постоянных мзгнитов 4 призмэтическоЙ формы, намагниченных в тангенциэльном направлении и расположеннь.х одноименными полюсами друг к другу. Магнитная система 2 удерживается на валу 1 элементами крепления 5, соединяющими клиновидные участки (полюса) 3 с немагнитными нажимными шэлбами 6, размещенными с обоих торцов магнитной системы 2, Элементы крепления 5 выполнены из магнитного материала, Нэ торцах элементов крепления 5 выполнены плоские поверхности 7 и центральные резьбовые шпильки 8, расположенные зэ немагнитными нажимными шайбами 6, Магнитная система 2 скреплена с немагнитными нажимными шайбами 6, пропитана компаундом и представляет из себя монолитный работоспособный узел ротора,На выступающих элементах крепления 5 установлены ферромагнитные кольца 9, плотно прилегающие к плоским поверхностям 7 элементов крепления 5 и закрепленные гайками 10, Вместо ферромагнитныхколец 9 (фиг, 4) возможна установка ферромагнитных сегментов 11 (фиг. 5).При выполнении клиновидных участков (полюсов) 3 шихтованными (фиг. 1) элементы крепления 5 целесообразно выполнять в виде стержней, состоящих из цилиндрических частей 12, буртиков 13 с плоскими поверхностями 7 и центральных резьбоеых шпилек 8. При такой конструкции совместная обработка отверстий под цилиндрические части 12 стержней в клиновидных участках (полюсах) 3 и немагнитных нажимных шайбах 6 в приспособлении, имитирующем геометрические размеры магнитов и обеспечивающем плотное прилегание клиновидных участков (полюсов) к имитаторам магнитов, позволяет обеспечить минимальный зазор стыков магнитов и клиновидных участков (полюсов), следовательно, обеспечить более высокий коэффициент использования магнитной энергии,При выполнении клиновидных участков (полюсов) 3 массивными (фиг, 3) элементы крепления 5 можно выполнять заодно с клиновидными участками (пол юсами), нап ример, методом точного литья. В этом случае элементы крепления 5 представляют собой цилиндрические выступы на торцах клиновидных участков (полюсов) 3. Возможны конструктивные варианты закрепления ферромагнитных колец 9 на выступах клиновидных участков (полюсов) 3, Например, цилиндрические выступы клиновидных участков (полюсов) 3 снабжены центральными резьбовыми шпильками 8, Ферромагнитные кольца 9 поджимаются к плоским поверхностям 7 выступов гайками 10 (фиг, 3 слева) или цилиндрические выступы снабжены центральными резьбовыми отверстиями, Ферромагнитные кольца 9 поджимаются к плоским поверхностям 7 выступов винтами 14 (фиг, 3 справа).При работе ротора электрической машины рабочий магнитный поток, создаваемый тангенциально намагниченными постоянными магнитами 4, направленными друг к другу одноименными полюсами, проходит через клиновидн ые участки (полюса) 3, обеспечивая внешнее переменно-полюсное магнитное поле, используемое для наведения ЗДС в обмотках электрической машины, В процессе регулировки характеристик электрической машины, а именно получения минимального разброса выходного напряжения магнитоэлектрического генератора, заданное переменно-полюсное магнитное поле ротора обеспечивается шунтированием избыточного магнитного потока за счет подбора и установки необходимого количества и необходимой толщины 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ферромагнитных колец 9 и размещения их на выступах элементов крепления 5, При этом шунтирующий магнитный поток от постоянных магнитов 4 проходит через клико- видные участки (полюса) 3, элементы крепления 5 и ферромагнитные кольца 9. Минимальное магнитное сопротивление стыков ферромагнитных колец 9 и плоских поверхностей 7 элементов крепления 5 обеспечивается плотным прижатием колец к элементам крепления и закреплением гайками 10, навернутыми на резьбовые шпильки 8,В случае выполнения ротора с элементами крепления в виде стержней 5 (фиг, 1) минимальное магнитное сопротивление стыков клиновидных участков (полюсов) 3 и стержней 5 обеспечивается плотной посадкой цилиндрических частей 12 стержней 5 в предварительно совместно обработанные отверстия в клиновидных участках (полюсах) 3 и немагнитных нажимных шайбах 6.Возможны варианты технологических процессов подбора и установки ферромагнитных колец 9 для обеспечения необходимого переменно-полюсного магнитного поля ротора, например, путем вращения ротора в эталонном статоре и подбором толщины колец 9 до тех пор, пока снимаемое с обмотки статора напряжение не окажется в заданном интервале допустимых значений. При этом в предлагаемой конструкции ротора электрической машины в процессе регулировки ее характеристик сборке и разборке подвергается только дополнительная, шунтирующая часть магнитной системы, а основная часть магнитной системы 2 с постоянн чми магнитами 4, клиновидными участками (полюсами) 3 и немагнитными иажимными шайбами 6 собирается один разс. что снижает трудоемкость изготовления и процент брака роторов по сравнению с регулировкой характеристик путем установки шунтирующих магнитный поток ферромагнитных колец между магнитами и нажимными шайбами,Для исключечия вращения ротора в процессе регулировки возможно применение технологического измерителя рабочего магнитного потока ротора.Для повышения технологичности процесса регулировки ротора, подбор и установка ферромагнитных колец 9 осуществляются в приспособлении, выполненном из немагнитного материала и обеспечивающем поджатие ферромагнитных колец 9 к плоским поверхностям 7 выступов . элементов крепления 5. При этом не требуется многократная затяжка - отворачивание гаек 10.При использовании предлагаемого ротора в электрических машинах, в которыхнеобходимо обеспечить постоянную массу(момент инерции) роторов, можно устанавливать кроме необходимого количества 5ферромагнитных колец 9 также кольца изнемагнитного материала,Точность стабилизации ротора можетбыть повышена за счет различных вариантов чередования ферромагнитных колец 9 10разной толщины, а также чередованиемферромагнитных и немагнитных колец.Быстрый подбор (выбор) толщины ферромагнитных колец осуществляют по статистическим таблицам соответствия величины 15превышения номинального напряжения инеобходимой толщины кольца,Предложенная конструкция ротора (индуктора) электрической машины с постоянными магнитами позволяет простым 20способом обеспечить необходимые электромагнитные характеристики, расширитьконструкторско-технологические возможности изготовления роторов и снизить требования, предъявляемые к магнитным 25 свойствам используемых материалов, Все это позволяет снизить затраты на изготовление роторов на 10 - 20% за счет уменьшения брака и обьема переработки некондиционных узлов и материалов,Формула изобретения 1. Ротор электрической машины, содержащий вал с расположенными на нем постоянными магнитами и клиновидными участками между ними, немагнитными нажимными шайбами и ферромагнитными кольцами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии изготовления путем регулировки магнитного потока постоянных магнитов, ротор снабжен элементами крепления, которыми скреплены постоянные магниты, клиновидные участки и немагнитные нажимные шайбы, на торцах элементов крепления выполнены выступы, а на выступах закреплены ферромагнитные кольца,2. Роторпоп.1,отличающийся тем, что элементы крепления выполнены заодно с клиновидными участками,1758785 Гунько Техред М,Моргента рек сард едак оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 30 ВНИИ Тираж осударственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушскаяодписноем и открытиям при ГКНТ СССРаб 4/5