РОТОР ВЫСОКООБОРОТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к электромашиностроению, и может быть использована при проектировании синхронных высокооборотных двигателей и генераторов.
Известен ротор высокооборотной электрической машины, содержащий закрепленную на валу переменно-полюсную магнитную систему из постоянных магнитов, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними магнитных полюсов. Полюса выполнены в виде клиновидных вставок из магнитомягкого материала. Наружные поверхности постоянных магнитов и клиновидных вставок примыкают соответственно к немагнитным и магнитным участкам внешней цилиндрической обоймы, обеспечивающей жесткость конструкции при высоких оборотах ротора (1). Недостатком известного устройства является сложность конструкции и низкая технологичность изготовления, а также низкое использование электрической машины, обусловленные наличием охватывающей конструкцию цилиндрической обоймы, состоящей из чередующихся участков из немагнитного и магнитного материала.
Наиболее близким к полезной модели устройством является ротор высокооборотной электрической машины, содержащий закрепленную на валу переменно-полюсную магнитную систему из постоянных магнитов, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними полюсов. Полюса выполнены в виде клиновидных вставок, каждая из которых состоит из двух частей, разделенных между собой клиньями. Для повышения надежности работы путем уменьшения напряжения сжатия магнитов и сохранения целостности конструкции при вращении ротора предусмотрены подкладки с конусными краями, которые входят в сопряжение с буртиками на краях полюсов (2). Недостатком известного устройства является сложность конструкции и низкая технологичность изготовления.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является упрощение конструкции и повышение ее технологичности.
Технический результат достигается за счет того, что в роторе высокооборотной электрической машины, содержащем вал с укрепленной на нем переменно-полюсной магнитной системой, состоящей из постоянных магнитов, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных
между ними полюсов (2), магнитная система выполнена в виде совместно обточенных по наружному диаметру равномерно чередующихся магнитных и немагнитных пластин, в которых выполнены совмещенные друг с другом пазы, предназначенные для размещения постоянных магнитов, причем немагнитные пластины закреплены на валу и стянуты с магнитными пластинами осевыми шпильками, продетыми через отверстия, выполненные во всех пластинах. Высота по радиусу пазов, выполненных в магнитных пластинах, может быть равна наружному радиусу немагнитных пластин либо меньше его на величину от δ до δ/2, где δ - величина рабочего зазора электрической машины. Кроме того, на валу могут быть выполнены равномерно чередующиеся осевые прямоугольные канавки, предназначенные для шлицевого соединения с соответствующими ответными выступами немагнитных пластин.
На Фиг.1 изображено продольно-осевое сечение ротора.
На Фиг.2 представлено поперечное сечение ротора.
Устройство (Фиг.1, Фиг.2) содержит вал с укрепленной на нем переменно-полюсной магнитной, состоящей системой из постоянных магнитов 1, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними полюсов. Магнитная система выполнена в виде равномерно чередующихся магнитных 2 и немагнитных 3 пластин с совмещенными друг с другом пазами, предназначенными для размещения постоянных магнитов. Форма ширины пазов в обеих разновидностях пластин повторяет форму постоянных магнитов. Высота пазов, выполненных в немагнитных пластинах, равна (с определенными допусками) высоте магнитов, а в магнитных пластинах незначительно ее превышает.
При увеличении оборотов в результате действия центробежных сил постоянных магнитов 1 и полюсов увеличивается посадочный диаметр немагнитных 3 пластин и ослабляется их посадка на диаметре вала.
Для повышения надежности работы (путем обеспечения монолитности ротора при повышенных рабочих скоростях вращения), закрепление немагнитных пластин 3 на валу осуществлено при помощи шлицевого соединения, для чего на поверхности вала выполнены установочные осевые прямоугольные канавки, а немагнитные пластины содержат соответствующие ответные выступы.
В процессе сборки немагнитные 3 пластины закрепляют на валу, одновременно надевая на шпильки 4 вместе с чередующимися с ними магнитными пластинами, наружный диаметр которых выбран больше, чем диаметр немагнитных пластин. После установки на вал пластины стягивают друг с другом в осевом направлении остальными шпильками и торцевыми фланцами и затем совместно обтачивают по размеру наружного диаметра немагнитных пластин, удаляя выступающие кольцевые части магнитных пластин. Внешние кольца магнитных пластин 2 могут быть полностью сточены или оставлена только их часть, ширина которой
составляет от δ до δ/2, где δ - величина рабочего зазора электрической машины.
Наружные магнитные кольца дополнительно снижают поверхностные потери в статоре и роторе, возникающие под действием высших гармоник электромагнитного поля в зазоре электрической машины.
Для обеспечения возможности выполнения магнитных пластин без внешнего кольца или с внешним кольцом высоту выполненных в них пазов (по радиусу относительно оси ротора) выбирают соответственно равной наружному радиусу немагнитных пластин либо меньше его на величину от δ до δ/2, где δ-величина рабочего зазора электрической машины.
Магнитные и немагнитные пластины могут быть выполнены в виде пакетов из листовой стали.
Выполнение магнитной системы ротора в виде набора стянутых между собой магнитных и немагнитных пластин, в пазах которых установлены постоянные магниты, позволяет значительно упростить конструкцию и повысить технологичность ее изготовления.
Полезная модель может быть рекомендована при создании высокооборотных синхронных электрических машин с постоянными магнитами.
Составитель описания: Лившиц Э.Я.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Д.А. Бут «Бесконтактные электрические машины» Москва, «Высшая школа», 1985 г., с.62.
2. SU 1534640 A2, H02К 1/28, 1988 г.