РОТОР СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

РОТОР СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
Полезная модель относится к электротехнике, а именно электрическим машинам и может найти применение в конструкции быстроходной электрической машины.
Общеизвестен ротор электрической машины, имеющий сердечник, на котором установлен магнитопровод Большой энциклонедический словарь Политехнический. - М.: БРЭ, 1998 г. стр. 460.
В качестве нрототина выбран ротор синхронного двигателя J. Nerg, М. Niemela, J. Pyrhonen and J. Partanen. Numerical Calculation of Rotor Losses in a Medium Speed Direct Torque Controlled PM Synchronous Motor. ICEM 2002 proceedings, 25-28 August 2002. Brugge-Belgium p 261. Ротор имеет магнитную систему - сегменты из постоянных магнитов, выполненные из сплава NbFeB, расположенные на стальном сердечнике. Вставки между полюсами выполнены из нержавеющей стали. Целостность конструкции обеспечивается бандажом, выполненным из композита на основе углеродных волокон. Монолитная конструкция делает ротор устойчивым при больших скоростях вращения. Однако композитный бандаж делает ротор неремонтопригодным, то есть делает невозможным замену элементов. Кроме того, ротор-прототип при изготовлении рассчитывается на определенную мощность, и его конструкция не позволяет изменять магнитную систему, а, следовательно, наращивать мощность электрической машины.
В основу полезной модели поставлена задача создание ротора, унифицированной конструкции, для номенклатурного ряда электрических машин
20 О - г, 1
Н02К21/02
в большом диапазоне значений мощности, а также новышение ремонтонригодности ротора.
Поставленная задача решается тем, что в роторе синхронной электрической машины, имеющем магнитную систему с нолюсами, образованными постоянными магнитами с межполюсными вставками, новым, согласно полезной модели, является то, что магнитная система выполнена в виде набора соосно установленных модулей, каждый из которых имеет пилиндрический корпус с торцевыми крышками и перегородкой, перпендикулярной оси корпуса модуля, с образованием полостей, в которых размещены постоянные магниты, группы которых, образующие полюсы, разделены межполюсными ставками, модули установлены на стяжке и зафиксированы при помощи торпевых элементов.
В модулях могут быть дополнительно установлено вставки из магнитного материала, расположенные между полюсами.
По меньщей мере, один из торцевых элементов может быть выполнен с обеспечением осевого перемещения вдоль стяжки и фиксации модулей на стяжке.
Полезная модель иллюстрируется примером реализации с чертежами, на которых представлено:
Фиг. 1 - Ротор - продольный разрез. Фиг. 2- поперечное сечение ротора. Фиг. 3- модуль.
Магнитная система ротора выполнена в виде набора соосно установленных модулей 1, каждый из которых имеет цилиндрический корпус 2 с торцевыми крыщками 3. Каждая крышки 3 выполнена в форме плоского кольца с осевым отверстием. Внутри модуля имеется перегородка 4, перпендикулярная оси ротора и делящая внутренний объем модуля на две полости. Элементы корпуса
ICC.)%.
выполнены из немагнитного материала, например из титанового сплава. В каждой полости модуля размещены постоянные магниты 5. Магниты 5 имеют форму сектора плоского кольца и радиально намагничены. Группа магнитов, состоящая, например, из четырех магнитов, образуют магнитный полюс. Ротор имеет два полюса, отделенные друг от друга межполюсными немагнитными вставками 6, которые также имеют форму сектора плоского кольца. Для увеличения магнитной индукции в полостях также установлены две вставки 7 из магнитного материала, расположенные между полюсами. Вставки 7 выполнены из того же материала, что магниты, образующд1е полюсы.
Модули последовательно установлены на стержне - стяжке 8. Стяжка 8, имеет, например, форму круглого стержня с двумя диаметрально противоположными плоскими гранями. Вставки 7 расположены между гранями стяжки 8 и межполюсными вставками 6. Форма отверстия в перегородке 4 совпадает с формой поперечного сечения стяжки. Межполюсные вставки 6 закреплены на перегородке 7. Это, а также форма сечения стяжки и форма отверстия в перегородке 7 позволяет удерживать от проворота модули и магниты. Как минимум на одном конце стяжки 8 имеется резьба, на которую навинчивается хвостовик 9, который при помощи шайбы 10 позволяет поджать модули вдоль оси и фиксировать положение модулей на стяжке 8. На противоположном конце стяжки 8 закреплен второй торцевой элемент идентичная пара : хвостовик с шайбой, - или закреплен второй торцевой элемент (упор), который может быть выполнен любым иным приемлемым способом. Фиксация хвостовика 9 и шайбы 10 осуществляется при помощи болтов 11. В стяжке имеется осевое отверстие, в которое в процессе сборки вводится ТЭН для
..l 7/3
разогрева стяжки. После того, как на стяжку надевают модули, навинчивают до упора хвостовину и скрепляют ее с шайбой при помощи болтов, ТЭН вынимают. При охлаждении стяжки ее продольный размер несколько уменьшается, что позволяет увеличить плотность прилегания модулей друг к другу. Ротор готов к работе.
Ротор генератора, имеюший в своем составе восемь модулей позволяет развивать мошность до 1500 кВт при скорости врашения 15000 об/мин. При выполнении генератора на одном модуле мошность составляет 250 кВт.
Таким образом, модульное исполнение ротора позволяет унифицировать конструкцию ротора для номенклатурного ряда электрических машин в большом диапазоне значений мощности.
В процессе эксплуатации ротора роль бандажа выполняет корпус модулей. В отличие от прототипа, в котором бандаж выполнен из композитного материала на основе углеродного волокна, корпуса модулей выполнены из металла. Элементы корпуса модулей (перегородки и крышки) воспринимают центробежные нагрузки, возникаюшие при вращении ротора. Такая конструкция позволяет минимизировать толщину боковой (цилиндрической) стенки модулей, что, в свою очередь, позволяет уменьшить зазор между магнитами ротора и активным железом статора. Кроме того, применение корпусов из титанового сплава, обладающего существенно более высокой теплопроводностью, чем упомянутый композитный материал бандажей прототипа, позволяет улучшить условия охлаждения магнитов вентиляционным потоком.
Модульное исполнение ротора и разборная конструкция позволяет при необходимости производить замену его элементов.