РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
ROTOR OF ELECTRIC MACHINE

Изобретение относится к электротехнике, а именно - к области электромашиностроения и может быть использовано при проектировании электрических машин различного назначения.
Известен ряд сборных конструкций роторов электрических машин с постоянными магнитами. Эти конструкции содержат вал, магнитную систему из постоянных магнитов, ферромагнитные детали магнитопровода для замыкания магнитного потока (при необходимости), пусковые и демпферные обмотки (при необходимости) [Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: «Высшая школа», 1990, стр.77, рис.2.20, 2.22]. Известные конструкции роторов с постоянными магнитами обеспечивают высокие энергетические характеристики электрических машин, в особенности при использовании редкоземельных постоянных магнитов, и обладают достаточной надежностью при невысоких скоростях вращения. Однако для работы на повышенных частотах вращения в большинстве конструкций роторов требуется применение крепежных деталей из немагнитного, как правило, материала, предохраняющих ротор от разрушения центробежными силами при вращении.
Наиболее близким к изобретению устройством является ротор [Ротор электрической машины. Патент №2211517 Н02К 1/27 Н02К 1/28 Н02К 21/14 от 27.08.03 г.], который содержит магнитопровод, постоянные магниты с полюсными наконечниками и охватывающую их по наружной поверхности обойму. Обойма, выполненная в виде концентричных колец, соединенных через перемычки, удерживает постоянные магниты с полюсными наконечниками от радиальных перемещений под действием центробежных сил при вращении ротора. Данная конструкция ротора является простой, технологичной и надежной при повышенных частотах вращения, однако при работе на высоких частотах вращения надежность конструкции снижается ввиду того, что центробежные усилия, действующие на постоянные магниты и полюсные наконечники, вызывают в месте соединения колец с перемычкой концентрацию механических напряжений и приводят к разрушению обоймы.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является повышение надежности и мощности электрической машины за счет дальнейшего повышения ее частоты вращения.
Технический результат достигается за счет того, что центр радиуса наружной цилиндрической поверхности каждого из магнитов смещен вдоль продольной оси магнита в сторону наружной поверхности немагнитной обоймы с образованием плавного увеличения сечения обоймы над магнитом и полюсным наконечником от продольной оси магнита к его боковым сторонам (фиг.1). При работе конструкции возникающие механические напряжения распределяются равномерно по сечению обоймы над магнитом с полюсным наконечником, от продольной оси магнита к его боковым сторонам, при этом отсутствуют концентраторы механических напряжений, а максимальные напряжения приближаются по модулю к средним, что ведет к наилучшему использованию материала обоймы и дает возможность дальнейшего повышения частоты вращения ротора при неизменных размерах электрической машины.
Ротор (фиг.1) содержит вал 1, магнитопровод 2, выполненный из равномерно чередующихся магнитных и немагнитных кольцевых пластин с размещенными на нем постоянными магнитами 5 с полюсными наконечниками 4. На наружной поверхности полюсных наконечников 4 имеются кольцевые канавки, которыми они вместе с магнитами 5 размещаются в окнах обоймы 3, выполненной в виде кольцевых пластин из немагнитного материала. Магниты 5 выполнены таким образом, что центр радиуса наружной цилиндрической поверхности каждого из магнитов смещен вдоль продольной оси магнита в сторону наружной поверхности немагнитной обоймы 3 с образованием плавного увеличения сечения обоймы над магнитом 5 и полюсным наконечником 4 от продольной оси магнита к его боковым сторонам.
Магнитопровод и обойма могут быть выполнены как массивными, так и шихтованными.
Устройство может быть использовано в электрических машинах различного назначения.