РОТОР ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ С ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНЫМИ ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
ROTOR FOR HIGH-SPEED ELECTROMECHANICAL ENERGY CONVERTERS WITH HIGH-COEFFICIENT CONSTANT MAGNETS

Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах.
Известен ротор электрической машины [патент РФ №2516440 C1, H02K 21/14, 08.02.2013], в котором содержится вал, магнитопровод, выполненный из равномерно чередующихся магнитных и немагнитных кольцевых пластин, постоянные магниты с полюсными наконечниками и охватывающую их по наружной поверхности цилиндрическую обойму. Постоянные магниты с полюсными наконечниками установлены в окнах указанной обоймы. Механические напряжения, возникающие в роторе такой конструкции при работе электрической машины, распределяются равномерно по сечению указанной немагнитной обоймы над каждым постоянным магнитом с полюсным наконечником от продольной оси магнита к его боковым сторонам.
Недостатком аналога являются сложность изготовления цилиндрической немагнитной обоймы и технологической сборки ротора, а также наличие больших омических потерь и намагничивания вала.
Известен ротор на постоянных магнитах [патент РФ №2406209 С2, H02K 1/27, 10.12.2010], в котором постоянные магниты во внутренней части ротора расположены параллельно оси вращения ротора, и в области радиально внешних продольных кромок постоянных магнитов на внешнем периметре ротора выполнены открытые наружу пазы, которые соответственно проходят наклонно или с изгибом к продольным кромкам смежных постоянных магнитов в направлении периметра или, по меньшей мере, один раз пересекают; пазы на внешней стороне ротора в направлении периметра имеют меньшую ширину, чем в лежащей радиально ближе к центру области паза, и форма поперечного сечения паза по длине ротора постоянна.
Недостатками аналога являются сложность конструкции, а также наличие больших добавочных потерь на поверхностном слое ротора, вызванных пульсациями магнитного поля вследствие зубчатой поверхности статора и ротора, и также связанные с полями рассеяниями магнитного поля.
Известен ротор высокоскоростной электрической машины [патент РФ №2505908 C1, H02K 21/14, 10.08.2012], в котором вал имеет сечение в форме правильного многоугольника, на месте вершин которого выполнены прямоугольные пазы, стенки пазов параллельны плоскостям их симметрии, проходящим через ось вращения ротора. Немагнитная обойма имеет выступы на внутренней цилиндрической поверхности, которые располагаются на пазах вала без зазоров.
Недостатками данной конструкции являются сложность изготовления ротора в форме правильного многоугольника и немагнитной обоймы, а также низкий энергетический показатель из-за больших добавочных потерь, связанных с рассеянием магнитного поля.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является ротор для электромеханического преобразователя энергии с постоянными магнитами [патент US 6661145 B1, H02K 1/27; H02K 1/28; 09.12.2003], содержащий вал, магнитную систему ротора, включающую дисковые постоянные магниты, которые зажаты в осевом направлении и изолированы друг от друга изоляционным материалом.
Недостатками ближайшего аналога являются сложность конструкции и технологической сборки ротора, а также низкий энергетический показатель из-за больших добавочных потерь, связанных с рассеянием магнитного поля.
Задача изобретения - упрощение конструкции и технологической сборки ротора, а также повышение энергетических показателей электромеханического преобразователя с высококоэрцитивными постоянными магнитами благодаря минимизации рассеяния магнитного поля и намагничивания постоянным магнитом вала.
Техническим результатом является повышение надежности ротора, снижение добавочных потерь, высших гармоник высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии.
Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что в роторе электромеханического преобразователя энергии с постоянными магнитами, содержащем вал, магнитную систему ротора, включающую дисковые постоянные магниты, которые зажаты в осевом направлении и изолированы друг от друга изоляционным материалом, согласно изобретению, магнитная система ротора, набранная из дисковых постоянных магнитов, намагниченных в диаметральном направлении, запрессована в вал, выполненный в виде бандажной оболочки из немагнитного материала, на торцах которой запрессованы втулки с воздушной прослойкой.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен продольный разрез ротора электромеханического преобразователя энергии с дисковыми постоянными магнитами. На фиг. 2 изображен поперечный разрез электромеханического преобразователя энергии с дисковыми постоянными магнитами.
Ротор для высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии с высококоэрцитивными постоянными магнитами содержит (фиг. 1, фиг. 2) вал, выполненный в виде бандажной оболочки 1 из немагнитного материала, с напрессованными дисковыми постоянными магнитами 2 с диаметральной намагниченностью, на торцах которых запрессованы втулки 3 с воздушной прослойкой.
Ротор для высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии с высококоэрцитивными постоянными магнитами работает следующим образом: при вращении ротора высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии с дисковыми постоянными магнитами 2, намагниченными в радиальном направлении N-S, появляются добавочные потери, вызванные полями рассеяния. Для уменьшения поля рассеяния на торцах ротора запрессованы втулки 3 с воздушной прослойкой.
Таким образом, упрощается конструкция ротора, а также повышаются энергетические показатели электромеханического преобразователя с постоянными магнитами и уменьшаются добавочные потери благодаря минимизации рассеяния магнитного поля и намагничивания постоянным магнитом вала.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность ротора, а также уменьшить магнитное поле рассеяния и высших гармоник в электромеханическом преобразователе энергии.