RU2610305C1 - Electric machine rotor - Google Patents
Electric machine rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610305C1 RU2610305C1 RU2016110865A RU2016110865A RU2610305C1 RU 2610305 C1 RU2610305 C1 RU 2610305C1 RU 2016110865 A RU2016110865 A RU 2016110865A RU 2016110865 A RU2016110865 A RU 2016110865A RU 2610305 C1 RU2610305 C1 RU 2610305C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- channels
- magnetic strips
- magnetic
- electric machine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при проектировании электрогенераторов и электродвигателей с высокой частотой вращения.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical engineering, and can be used in the design of electric generators and electric motors with high speed.
Известен ротор электромашины, содержащий полый вал из немагнитного материала и надетый на него цилиндр, выполненный из магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, в продольных радиальных пазах которого размещены постоянные магниты, зафиксированные немагнитными металлическими клиньями, внешняя поверхность которых соответствует кривизне внешней поверхности цилиндра (см. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. – М.: Энергоатомиздат, 1988, с.30, рис.1.27).A rotor of an electric machine is known, containing a hollow shaft of non-magnetic material and a cylinder worn on it, made of soft magnetic material with high magnetic permeability, in the longitudinal radial grooves of which are placed permanent magnets fixed by non-magnetic metal wedges, the outer surface of which corresponds to the curvature of the outer surface of the cylinder (see Balagurov V.A., Galteev F.F. Electric Generators with Permanent Magnets. - M.: Energoatomizdat, 1988, p.30, Fig. 1.27).
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения высокой мощности при ограниченных массогабаритных параметрах устройства, которую можно было бы получить за счет повышения частоты вращения ротора, в связи с недостаточной механической прочностью ротора, приводящей к возможности его разрушения при эксплуатации в режиме повышенных частот вращения.A disadvantage of the known device is the inability to provide high power with limited weight and size parameters of the device, which could be obtained by increasing the rotor speed, due to the insufficient mechanical strength of the rotor, leading to the possibility of its destruction during operation in the mode of increased speed.
Известен также ротор электрогенератора, содержащий втулку из немагнитного материала и надетый на нее цилиндр, составленный полюсами, выполненными из магнитомягкого материала, чередующимися с постоянными магнитами, радиальные наружные торцы которых перекрыты немагнитными металлическими клиньями, внешняя поверхность которых соответствует кривизне внешней поверхности цилиндра. При этом немагнитная втулка, цилиндр и немагнитные клинья скреплены вакуумно-диффузионной сваркой (см. RU 2386200, 2010).The rotor of an electric generator is also known, containing a sleeve of non-magnetic material and a cylinder worn on it, composed of poles made of soft magnetic material, alternating with permanent magnets, the radial outer ends of which are overlapped by non-magnetic metal wedges, the outer surface of which corresponds to the curvature of the outer surface of the cylinder. In this case, the non-magnetic sleeve, cylinder and non-magnetic wedges are fastened by vacuum diffusion welding (see RU 2386200, 2010).
Недостатком известного устройства является невозможность использования ротора значительной осевой длины из-за прогиба для создания высокооборотной электромашины большой мощности.A disadvantage of the known device is the inability to use a rotor of significant axial length due to deflection to create a high-speed electric machine of high power.
Известен также ротор электромашины, выполненный в виде цилиндрического вала из немагнитного материала, содержащего продольные радиальные полости для размещения магнитных планок, параллельные оси вращения ротора, и цапфы по торцам (см. RU 2385524, 2010). Краевые участки ротора выполнены в виде полых цилиндрических немагнитных втулок, внешний диаметр которых равен диаметру ротора, при этом длина опорной поверхности этих втулок и ротора превышает длину индуктора.Also known is the rotor of an electric machine, made in the form of a cylindrical shaft of non-magnetic material containing longitudinal radial cavities for placing magnetic strips parallel to the axis of rotation of the rotor, and trunnions at the ends (see RU 2385524, 2010). The edge sections of the rotor are made in the form of hollow cylindrical non-magnetic bushings, the outer diameter of which is equal to the diameter of the rotor, while the length of the supporting surface of these bushings and the rotor exceeds the length of the inductor.
Недостатком известного устройства является радиальная деформация краевых полых цилиндрических втулок ротора при высоких частотах вращения и, как следствие, возможность заклинивания ротора.A disadvantage of the known device is the radial deformation of the marginal hollow cylindrical bushings of the rotor at high speeds and, as a consequence, the possibility of jamming of the rotor.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение прочности при высоких окружных скоростях и уменьшение дополнительных потерь и паразитных моментов, вызванных высшими гармониками магнитного поля индуктора.The problem to which the invention is directed, is to increase strength at high peripheral speeds and reduce additional losses and spurious moments caused by higher harmonics of the magnetic field of the inductor.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении механической прочности ротора, обеспечивающей возможность его использования в режиме повышенной окружной скорости мощных электромашин без увеличения массогабаритных параметров, и в обеспечении приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности поверхности индуктора, что позволяет уменьшить дополнительные потери и паразитные моменты, вызванные высшими гармониками магнитного поля индуктора.The technical result, which is achieved by solving the problem, is expressed in increasing the mechanical strength of the rotor, which makes it possible to use it in the mode of increased peripheral speed of powerful electric machines without increasing mass and size parameters, and in ensuring approximation to the sinusoidality of the graph of the distribution of magnetic field induction around the circumference of the inductor surface, which allows you to reduce additional losses and spurious moments caused by higher harmonics of the magnetic field of the inductor.
Для решения поставленной задачи ротор электромашины, выполненный в виде цилиндрического вала из немагнитного материала, содержащего продольные радиальные полости для размещения магнитных планок, параллельные оси вращения ротора, и цапфы по торцам, отличается тем, что вал выполнен монолитным, предпочтительно из титанового сплава, при этом продольные радиальные полости выполнены в виде каналов, предпочтительно сквозных, не имеющих сообщения с наружной поверхностью ротора, при этом участки поверхности каналов, обращенные к ней и к оси вращения ротора, выполнены со скруглением, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности ротора, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности, причем участки магнитных планок, обращенные к наружной поверхности ротора, конгруэнтны поверхности каналов, а их противоположные участки выполнены уплощенными, кроме того, магнитные планки намагничены радиально.To solve the problem, the rotor of the electric machine, made in the form of a cylindrical shaft made of non-magnetic material, containing longitudinal radial cavities for placing magnetic strips parallel to the axis of rotation of the rotor and trunnion at the ends, is characterized in that the shaft is made monolithic, preferably from a titanium alloy, while longitudinal radial cavities are made in the form of channels, preferably through, not communicating with the outer surface of the rotor, while portions of the surface of the channels facing it and to the axis of the BP rotor rotations are made with rounding, the radius of curvature of which is less than the radius of curvature of the outer surface of the rotor, ensuring approximation to the sinusoidality of the distribution diagram of the magnetic field induction around the circle, and the sections of the magnetic strips facing the outer surface of the rotor are congruent to the surface of the channels, and their opposite sections are made flattened, in addition, the magnetic strips are magnetized radially.
Кроме того, торцы сквозных каналов перекрыты, предпочтительно, юбками цапф, скрепленных с торцами ротора.In addition, the ends of the through channels are closed, preferably, with skirts of pins fastened to the ends of the rotor.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the set of essential features of the proposed technical solution and the set of essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".
При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the essential features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.
Признак «…вал выполнен монолитным, предпочтительно из титанового сплава…» формирует жесткую и прочную конструкцию ротора и предотвращает его деформацию от действия центробежных сил при высоких окружных скоростях.The sign "... the shaft is made monolithic, preferably from a titanium alloy ..." forms a rigid and durable rotor structure and prevents its deformation from the action of centrifugal forces at high peripheral speeds.
Признаки «…продольные радиальные полости выполнены в виде каналов, предпочтительно сквозных, не имеющих сообщения с наружной поверхностью ротора…» обеспечивают прочность перемычек каналов для размещения постоянных магнитов при высоких окружных скоростях,The signs "... longitudinal radial cavities are made in the form of channels, preferably end-to-end, not communicating with the outer surface of the rotor ..." provide the strength of the channel jumpers to accommodate permanent magnets at high peripheral speeds,
Признаки «…при этом участки поверхности каналов, обращенные к ней и к оси вращения ротора, выполнены со скруглением, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности ротора, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности…» снижают концентрацию напряжений и обеспечивают синусоидальность графика распределения индукции магнитного поля по окружности.The signs "... while the portions of the surface of the channels facing it and the axis of rotation of the rotor are made with rounding, the radius of curvature of which is less than the radius of curvature of the outer surface of the rotor, while ensuring approximation to the sinusoidality of the distribution curve of the magnetic field around the circle ..." reduce the stress concentration and provide a sinusoidal graph of the distribution of magnetic field induction around the circle.
Признак «…участки магнитных планок, обращенные к наружной поверхности ротора, конгруэнтны поверхности каналов…» формирует соединение между магнитными планками и каналом и тем самым обеспечивает равномерное контактное давление от действия центробежных сил между магнитными планками и перемычкой канала.The sign "... the sections of the magnetic strips facing the outer surface of the rotor are congruent to the surface of the channels ..." forms a connection between the magnetic strips and the channel and thereby ensures uniform contact pressure from the action of centrifugal forces between the magnetic strips and the jumper of the channel.
Признак «…противоположные участки выполнены уплощенными…» уменьшает поток рассеивания магнитов.The sign "... opposite sections are made flattened ..." reduces the flux of the dispersion of the magnets.
Признак «…магнитные планки намагничены радиально…» формирует направление магнитного потока индуктора, обеспечивает возможность работы электрической машины. The sign "... the magnetic strips are magnetized radially ..." forms the direction of the magnetic flux of the inductor, provides the possibility of operation of an electric machine.
Признак «…торцы сквозных каналов перекрыты предпочтительно юбками цапф, скрепленных с торцами ротора…» обеспечивает формирование прочной конструкции цапф и вала ротора и предотвращает осевое смещение магнитов при вращении ротора.The sign "... the ends of the through channels are preferably overlapped with skirts of pins fastened to the ends of the rotor ..." ensures the formation of a solid structure of the pins and the rotor shaft and prevents axial displacement of the magnets during rotation of the rotor.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез ротора электромашины и на фиг. 2 - его поперечное сечение.The claimed device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section through the rotor of an electric machine, and FIG. 2 - its cross section.
На чертежах показаны цилиндрический вал 1, продольные каналы 2, магнитные планки 3, бандаж 4, скругления 5 каналов 2, цапфы 6 и 7, винты 8, юбки 9 цапф 6 и 7.The drawings show a
Ротор электромашины выполнен монолитным в виде цилиндрического вала 1 из немагнитного материала, например, из высокопрочного титанового сплава ВТ22. В периферийной части цилиндрического вала 1 по всей длине формируют продольные радиальные полости для размещения магнитных планок 3, параллельные оси вращения ротора.The rotor of the electric machine is made monolithic in the form of a
Радиальные полости выполнены в виде продольных каналов 2, предпочтительно сквозных, не имеющих сообщения с наружной поверхностью ротора. Участки поверхности продольных каналов 2, обращенные к наружной поверхности ротора и к оси вращения ротора, выполнены со скруглением 5, радиус кривизны которого меньше радиуса кривизны наружной поверхности ротора, с обеспечением приближения к синусоидальности графика распределения индукции магнитного поля по окружности.Radial cavities are made in the form of
Параллельно оси вращения ротора в продольных каналах 2 размещены магнитные планки 3, выполненные из постоянных магнитов, которые образуют полюса с возможностью образования магнитной схемы с радиальным направлением намагниченности. Участки магнитных планок 3, обращенные к наружной поверхности ротора, конгруэнтны поверхности продольных каналов 2, а их противоположные участки выполнены уплощенными. При этом внутренние поверхности каналов 2, где размещены магнитные планки 3, скруглены с меньшим радиусом, чем радиус участков магнитных планок 3, обращенных к наружной поверхности ротора, чтобы сформировать синусоидальное распределение индукции магнитного поля по окружности и уменьшить напряжения от центробежных сил. Кроме того, магнитные планки 3 с радиальным направлением намагниченности уперты в обращенные к ним внутренние поверхности каналов 2 цилиндрического вала 1, имеющих существенно меньший радиус закругления, чем наружный радиус участков магнитных планок 3, обращенных к наружной поверхности ротора, с целью получения распределения магнитного поля по окружности поверхности магнитных планок 3, близкого к синусоидальному.Parallel to the axis of rotation of the rotor in the
Наружные торцевые поверхности цилиндрического вала 1 жестко скреплены с днищами цилиндрических торцевых цапф 6, 7 из немагнитного материала, при этом торцы сквозных продольных каналов 2 перекрыты предпочтительно юбками 9 цапф 6 и 7. Торцевая цапфа 6 соединена с приводным валом (не показан). На наружную поверхность цилиндрического вала 1 намотан бандаж 4 из углеволокна.The outer end surfaces of the
Ротор изготавливают в следующем порядке (фиг.1, фиг.2). Цилиндрический вал 1 изготавливают из высокопрочного титанового сплава ВТ-22. В цилиндрическом вале 1 фрезеруют продольные каналы 2. Из немагнитного материала, например, титанового сплава ВТ-22, изготавливают цилиндрические цапфы 6 и 7. К торцу цилиндрического вала 1 соосно устанавливают и приваривают торцевую цапфу 7. Нагревают сваренную конструкцию цилиндрического вала 1, цапфы 7 до температуры, не превышающей точку Кюри постоянных магнитов. В продольные каналы 2 вставляют предварительно намагниченные магнитные планки 3 из постоянных магнитов. На наружную поверхность цилиндрического вала 1 наматывают бандаж 4 из углеволокна и пропитывают его твердеющими синтетическими смолами. К торцу цилиндрического вала 1 устанавливают цапфу 6 и закрепляют ее винтами 8 с цилиндрическим валом 1. Ротор подвергают динамической балансировке.The rotor is made in the following order (figure 1, figure 2). The
Заявленное устройство работает следующим образом (см. фиг.1). При вращении ротора в цилиндрическом вале 1, магнитных планках 3, цапфах 6, 7 возникают напряжения от действия центробежных сил и они тем больше, чем выше частота вращения ротора. Для предотвращения разрушения цилиндрического вала 1 на его наружную поверхность намотан бандаж 4 из высокомодульного материала, например, углеволокна. При отсутствии центрального отверстия в цилиндрическом вале 1 напряжения минимальны (отсутствует эффект «булавочного укола»). Крутящий момент от приводного двигателя на ротор передается от приводного вала, через цапфу 5, цилиндрический вал 1.The claimed device operates as follows (see figure 1). When the rotor rotates in a
Работа электромашины не отличается от работы известных устройств аналогичного назначения.The operation of an electric machine does not differ from the operation of known devices of a similar purpose.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016110865A RU2610305C1 (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Electric machine rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016110865A RU2610305C1 (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Electric machine rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610305C1 true RU2610305C1 (en) | 2017-02-09 |
Family
ID=58457452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016110865A RU2610305C1 (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Electric machine rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610305C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002084690A (en) * | 2000-02-09 | 2002-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electric motor |
RU2284624C1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-09-27 | Николай Иванович Максимов | Permanent-magnet machine rotor |
RU2385524C1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-03-27 | Владимир Викторович Дидов | High-speed electric machine |
RU2543606C1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Electrical machine rotor magnetic system |
RU2554119C1 (en) * | 2011-06-09 | 2015-06-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Rotor for rotating electrical machine, rotating electrical machine and method for production of rotor for rotating electrical machine |
WO2015156044A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-15 | 三菱電機株式会社 | Interior permanent magnet rotating electric machine |
-
2016
- 2016-03-25 RU RU2016110865A patent/RU2610305C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002084690A (en) * | 2000-02-09 | 2002-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electric motor |
RU2284624C1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-09-27 | Николай Иванович Максимов | Permanent-magnet machine rotor |
RU2385524C1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-03-27 | Владимир Викторович Дидов | High-speed electric machine |
RU2554119C1 (en) * | 2011-06-09 | 2015-06-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Rotor for rotating electrical machine, rotating electrical machine and method for production of rotor for rotating electrical machine |
RU2543606C1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Electrical machine rotor magnetic system |
WO2015156044A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-15 | 三菱電機株式会社 | Interior permanent magnet rotating electric machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104104166B (en) | Rotor component, the rotor for possessing rotor component and its manufacturing method and electric rotating machine | |
KR20180071159A (en) | A generator using two rotors which can use a rotary shaft or a fixed shaft | |
US10491062B2 (en) | Electric machine rotor | |
CN108696019B (en) | End plate for rotor of switched reluctance motor | |
US20170179801A1 (en) | Reluctance rotor with mechanical stabilizing | |
WO2013032353A1 (en) | Permanent magent rotor having a combined laminated stack and method of assembly | |
CN107231822A (en) | The rotor part of the rotor of electric rotating machine, electric rotating machine and electric rotating machine | |
CN107528396A (en) | Rotor component, rotor and motor | |
CN106787316A (en) | A kind of lamination structure of magneto | |
CN105210268B (en) | Permanent magnet submerged formula rotating electric machine and its manufacturing method | |
JP2021057537A (en) | Magnetization device, magnetization method and magnet-driven pump | |
CN108123585B (en) | Synchronous reluctance motor with magnetic leakage path saturated by permanent magnets | |
RU2610305C1 (en) | Electric machine rotor | |
RU2541356C1 (en) | Electric machine | |
RU2610158C1 (en) | Electric machine rotor | |
RU2624821C1 (en) | Electric machine rotor | |
RU2610157C1 (en) | Electric machine rotor | |
RU2610455C1 (en) | Electric machine rotor | |
RU2618217C1 (en) | Rotor of electric machine | |
EP3097631A2 (en) | Flywheel assembly | |
RU2659796C1 (en) | Flexible rotor with constant magnets | |
RU2580676C1 (en) | Electric machine rotor | |
JP4957891B2 (en) | Synchronous motor | |
RU154541U1 (en) | ROTOR OF SYNCHRONOUS ELECTROMECHANICAL ENERGY CONVERTER | |
RU2580931C1 (en) | Electric machine rotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210326 |