RU2817342C1 - Машина с парамагнитной оболочкой и магнитом - Google Patents
Машина с парамагнитной оболочкой и магнитом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817342C1 RU2817342C1 RU2023100351A RU2023100351A RU2817342C1 RU 2817342 C1 RU2817342 C1 RU 2817342C1 RU 2023100351 A RU2023100351 A RU 2023100351A RU 2023100351 A RU2023100351 A RU 2023100351A RU 2817342 C1 RU2817342 C1 RU 2817342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnet
- cavity
- rotor
- paramagnetic
- shell
- Prior art date
Links
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 12
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- UQMRAFJOBWOFNS-UHFFFAOYSA-N butyl 2-(2,4-dichlorophenoxy)acetate Chemical compound CCCCOC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl UQMRAFJOBWOFNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности и обеспечение технологичности изготовления ротора. Машина (20) включает в себя статор (24) и ротор (26), который выполнен с возможностью вращения относительно статора (24). Ротор (26) включает в себя вал (28), имеющий парамагнитную оболочку (36) с образованной в ней полостью (40), и магнит (30), по меньшей мере частично расположенный в указанной полости (40). Особенностью изобретения является выполнение магнита (30) свободно плавающим в полости (40) и имеющим форму, комплементарную указанной полости (40), так что магнит (30) и парамагнитная оболочка (36) вращательно сблокированы друг с другом. Колпак (38) закрывает магнит (30) в полости (40). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Уровень техники
[0001] Турбомашины хорошо известны и используются в различных областях применения, например - в насосах. Один тип турбомашин включает в себя статор, на который может подаваться электрический ток для приведения во вращение ротора.
Сущность изобретения
[0002] Машина согласно примерному аспекту настоящего изобретения включает в себя статор и ротор, выполненный с возможностью вращения относительно статора. Ротор включает в себя вал, имеющий парамагнитную оболочку с образованной в ней полостью, и магнит, по меньшей мере частично расположенный в указанной полости. Магнит имеет форму, комплементарную полости, так что магнит и парамагнитная оболочка вращательно сблокированы друг с другом.
[0003] В еще одном варианте осуществления вышеуказанной машины парамагнитная оболочка выбрана из сплава на основе титана или из сплава на основе алюминия.
[0004] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин вал включает в себя удлиненную штоковую часть, проходящую от парамагнитной оболочки. Парамагнитная оболочка определяет первый наружный диаметр, а удлиненная штоковая часть определяет второй наружный диаметр, который меньше первого наружного диаметра.
[0005] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин удлиненный шток и парамагнитная оболочка выполнены как цельная конструкция.
[0006] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин, вал дополнительно включает в себя колпак, закрывающий магнит в полости.
[0007] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин магнит включает в себя по меньшей мере одну плоскую сторону.
[0008] В еще одном варианте осуществления любой из вышеупомянутых машин магнит включает в себя первую и вторую параллельные плоские стороны.
[0009] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин магнит и полость имеют сопрягаемые формы поперечных сечений.
[0010] В дополнительном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин магнит и полость имеют сопрягаемые стадионные формы поперечных сечений.
[0011] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин магнит включает в себя центральное отверстие.
[0012] В еще одном варианте осуществления любой из вышеуказанных машин машина включает в себя корпус, в котором расположены ротор и рабочее колесо, соединенное с валом.
[0013] Ротор для машины согласно другому примерному аспекту настоящего изобретения включает в себя вал, имеющий парамагнитную оболочку с образованной в ней полостью и магнит, расположенный в полости. Магнит имеет форму, комплементарную полости, так что магнит и парамагнитная оболочка вращательно сблокированы друг с другом.
[0014] В еще одном варианте осуществления вышеуказанного ротора парамагнитная оболочка выбрана из сплава на основе титана или из сплава на основе алюминия.
[0015] В еще одном варианте осуществления любого из вышеуказанных роторов вал включает в себя удлиненную штоковую часть, проходящую от парамагнитной оболочки. Парамагнитная оболочка определяет первый наружный диаметр, а удлиненная штоковая часть определяет второй наружный диаметр, который меньше первого наружного диаметра.
[0016] В еще одном варианте осуществления любого из вышеуказанных роторов магнит и полость имеют сопрягаемые формы поперечного сечения.
[0017] В еще одном варианте осуществления любого из вышеуказанных роторов удлиненный шток и парамагнитная оболочка выполнены как цельная конструкция.
[0018] В еще одном варианте осуществления любого из вышеуказанных роторов ротор включает в себя колпак, закрывающий магнит в полости.
[0019] В еще одном варианте осуществления любого из вышеуказанных роторов магнит включает в себя первую и вторую параллельные плоские стороны.
[0020] Машина согласно другому примерному аспекту настоящего изобретения включает в себя статор и ротор, включающий в себя вал, имеющий оболочку из парамагнитного металлического сплава с образованной в ней полостью, и магнит, расположенный в полости. Магнит вращательно сблокирован с парамагнитной оболочкой так, что при возбуждении статором магнита вращательная энергия магнита передается на парамагнитную оболочку и вращает ротор.
[0021] В еще одном варианте осуществления вышеуказанной машины магнит и полость имеют сопрягаемые формы поперечного сечения, а оболочка из парамагнитного металлического сплава выбрана из сплава на основе титана или из сплава на основе алюминия.
Краткое описание чертежей
[0022] Различные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания. Чертежи, сопровождающие подробное описание, можно кратко описать следующим образом.
[0023] На фиг. 1 показана турбомашина.
[0024] На фиг. 2А показан вид в разрезе вала турбомашины.
[0025] На фиг. 2 В показан вал в разобранном виде.
[0026] На фиг. 3 вид по оси на полость вала.
Осуществление изобретения
[0027] На фиг. 1 схематично показан пример машины 20. В этом примере машина 20 представляет собой насос, однако следует понимать, что, кроме насосов, приведенные здесь примеры также применимы к другим типам машин.
[0028] В общем, машина 20 включает в себя наружный корпус 22, в котором установлены статор 24 и ротор 26. Статор 24 закреплен вокруг оси А, которая является осью вращения ротора 26. Ротор 26 состоит из вала 28 и магнита 30. Вал может опираться на подшипники (не показаны). Магнит 30 является постоянным магнитом, таким как редкоземельный магнит. Рабочее колесо 32 соединено с валом 30 для совместного вращения с ним. Статор 24 включает в себя катушку, которая может запитываться электрическим током для вращательного возбуждения магнита 30 и, таким образом, для вращения вала 28 и рабочего колеса 32. Система может быть реверсирована так, чтобы рабочее колесо заменялось турбиной, а магнит мог возбуждать катушку в статоре для генерирования электрического тока.
[0029] На фиг. 2А показан вид в разрезе примера ротора 26, а на фиг. 2В показан ротора 26 в разобранном виде. Вал 28 ротора 26 включает в себя удлиненную штоковую часть 34, парамагнитную оболочку 36 и колпак 38. Как показано, вал 28 включает в себя центральное отверстие, которое можно использовать для транспортировки охладителя, хотя также рассматриваются сплошные конструкции и конструкции с затяжным болтом. Штоковая часть 34 относительно невелика в диаметре по сравнению с парамагнитной оболочкой 36. Парамагнитная оболочка 36 определяет первый наружный диаметр D1, а удлиненная штоковая часть 34 определяет второй наружный диаметр D2, который меньше первого наружного диаметра D1.
[0030] В этом примере парамагнитная оболочка 36 и штоковая часть 34 выполнены как цельная конструкция, что может способствовать повышению прочности и уменьшению отклонений функционирования по сравнению с многокомпонентными конфигурациями. Например, парамагнитная оболочка 36 и штоковая часть 34 являются монолитным телом. Монолитное тело представляет собой единую сплошную деталь, в отличие от набора функциональных частей, которые соединены, скреплены или сплавлены вместе в местах соединений. Например, монолитный корпус может быть сформирован путем литья, аддитивной технологии и/или механической обработки. Парамагнитная оболочка 36 и штоковая часть 34 выполнены из парамагнитного сплава, такого как, но не ограничиваясь этим, сплавы на основе титана или сплавы на основе алюминия.
[0031] Парамагнитная оболочка 36 определяет полость 40 в ней. Полость 40 ограничена осевой стенкой 40а и радиальной стенкой 40b. Противоположная осевая сторона ограничена колпаком 38. Вместе осевая стенка 40а, радиальная стенка 40b и колпак 38 определяют форму полости 40. Опционально, если инфильтрация рабочей текучей среды в полость 40 нежелательна, по периметру колпака 38 может быть предусмотрено уплотнение для герметизации полости 40.
[0032] Обратимся также к фиг. 3, на которой показан вид по оси на полость 40. В полости 40 расположен магнит 30. Магнит 30 имеет форму, комплементарную полости 40, так что магнит 30 и парамагнитная оболочка 40 вращательно сблокированы друг с другом. Термин «комплементарный» означает, что магнит 30 имеет такую форму, что он плотно входит в полость 40 с ограничением свободного движения. Например, форма магнита 30 может сопрягаться с формой полости 40 так, что, по существу, все наружные поверхности магнита 30 примыкают к стенкам 40а/40b и колпаку 38. Могут быть предусмотрены относительно небольшие зазоры для допусков и посадки. В показанном примере магнит 30 является «свободно плавающим» в полости 40, закрепленным на месте только границами, обеспеченными стенками 40а/40b и колпаком 38. При этом колпак 38 служит для осевого удержания при захвате магнита 30 после его установки в полость 40. В других примерах для облегчения удержания магнита 30 в полости 40 используют один или более крепежных механизмов. Например, для крепления магнита 30 можно использовать отдельный стяжной болт, и/или парамагнитная оболочка 40 может иметь крепежные признаки, такие как резьба, но не ограничиваются этим.
[0033] Как показано, полость 40 и магнит 30 имеют сопрягаемые стадионные формы поперечных сечений, обозначенные 44а и 44b, соответственно. Стадионная форма поперечного сечения имеет две плоские параллельные или, по существу, параллельные стороны, которые соединены изогнутыми торцами, например, полукруглыми. В альтернативных примерах магнит 30 имеет по меньшей мере одну плоскую сторону. Форму полости 40 и магнита 30 можно модифицировать, пока они остаются имеющими комплементарную форму и вращательно сблокированными друг с другом. Другие примеры геометрических форм включают в себя, но не ограничиваются этим, овал и прямоугольник.
[0034] Во время работы машины 20 статор 24 находится под напряжением для возбуждения магнита 30. В ответ магнит 30 вращается вокруг оси А. Из-за вращательной взаимной блокировки магнита 30 с парамагнитной оболочкой 36 вращательная энергия магнита 30 сообщает крутящий момент парамагнитной оболочке 36, вызывая вращение ротора 26 (и рабочего колеса 32). Например, парамагнитная оболочка 36 воспринимает изгибающие нагрузки вала 28 и передает крутящий момент магнита 30 благодаря взаимодействию с электрическим полем статора 24 и воспринимает изгибающие нагрузки вращающегося узла, так что магнит 30, в основном, воспринимает только контактную нагрузку крутящего момента, передаваемую на парамагнитную оболочку 36.
[0035] Парамагнитная оболочка 36 расположена между статором 24 и магнитом 30 и, следовательно, находится в магнитном поле, генерируемом статором 24. Однако парамагнитный характер оболочки 36 способствует ограничению магнитных помех и потерь из-за вихревых токов. Кроме того, парамагнитная оболочка 36 может быть относительно тонкой для дальнейшего уменьшения интерференции. Например, самая тонкая парамагнитная оболочка 36 имеет толщину стенки, составляющую от менее, чем приблизительно 0,5 мм до приблизительно 7 миллиметров. Фактическая выбранная толщина может учитывать материал, требования к применению, механические напряжения, возникающие в результате скоростей и размера, а также напряженность поля. Кроме того, сплавы на основе титана, такие как Ti-6AI-4V, но не ограничиваясь этим, могут также обеспечивать хорошую прочность в широком диапазоне рабочих температур, устойчивость к водородному охрупчиванию и хорошие показатели при криогенных температурах с воздействием жидкого водорода или жидкого кислорода.
[0036] Хотя в проиллюстрированных примерах показана комбинация признаков, не все из них необходимо комбинировать для реализации преимуществ различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Иначе говоря, система, выполненная в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, не будет обязательно включать в себя все признаки, показанные на каком-либо из чертежей, или все части, схематически показанные на чертежах. Кроме того, избранные признаки из одного примерного варианта осуществления могут быть скомбинированы с избранными признаками из других примерных вариантов осуществления.
[0037] Предыдущее описание носит иллюстративный, а не ограничивающий характер. Специалистам в данной области техники могут стать очевидными варианты и модификации раскрытых примеров, которые не обязательно отклоняются от настоящего изобретения. Объем правовой охраны, предоставляемой этому изобретению, может быть определен только путем изучения нижеследующей формулы изобретения.
Claims (22)
1. Ротор (26) для машины (20), содержащий:
вал (28), имеющий:
парамагнитную оболочку (36) с образованной в ней полостью (40),
магнит (30), по меньшей мере частично расположенный в указанной полости (40), при этом магнит (30) выполнен свободно плавающим в полости (40) и имеет форму, комплементарную указанной полости (40), так что магнит (30) и парамагнитная оболочка (36) вращательно сблокированы друг с другом,
и колпак (38), закрывающий магнит (30) в полости (40).
2. Ротор по п.1, в котором парамагнитная оболочка (36) выбрана из сплава на основе титана или из сплава на основе алюминия.
3. Ротор по п.1 или 2, в котором вал (28) включает в себя удлиненную штоковую часть (34), проходящую от парамагнитной оболочки (36), при этом парамагнитная оболочка (36) определяет первый наружный диаметр (D1), а удлиненная штоковая часть (34) определяет второй наружный диаметр (D2), который меньше первого наружного диаметра (D1).
4. Ротор по п.3, в котором удлиненная штоковая часть (34) и парамагнитная оболочка (36) выполнены как цельная конструкция.
5. Ротор по любому из пп.1-4, в котором магнит (30) включает в себя по меньшей мере одну плоскую сторону.
6. Ротор по любому из пп.1-5, в котором магнит (30) включает в себя первую и вторую параллельные плоские стороны.
7. Ротор по любому из пп.1-6, в котором магнит (30) и полость (40) имеют сопрягаемые формы поперечных сечений.
8. Ротор по любому из пп.1-7, в котором магнит (30) и полость (40) имеют сопрягаемые формы поперечных сечений, представляющие собой две плоские параллельные стороны, которые соединены изогнутыми торцами.
9. Ротор по любому из пп.1-8, в котором магнит (30) включает в себя центральное отверстие.
10. Машина (20), содержащая:
статор (24);
и ротор (26) по любому из пп.1-9, причем ротор (26) выполнен с возможностью вращения относительно статора (24).
11. Машина по п.10, дополнительно содержащая корпус, в котором расположены ротор (26) и рабочее колесо (32), соединенное с валом (28).
12. Машина, содержащая:
статор;
и ротор по любому из пп.1 - 9,
при этом парамагнитная оболочка выполнена из металлического сплава,
причем магнит вращательно сблокирован с парамагнитной оболочкой так, чтобы при возбуждении статором магнита вращательная энергия магнита передавалась на парамагнитную оболочку и вращала ротор.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817342C1 true RU2817342C1 (ru) | 2024-04-15 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2274766C2 (ru) * | 2004-03-29 | 2006-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Прана" | Насос для подачи топлива из бака к двс автомобиля, вентильный электродвигатель насоса для подачи топлива из бака к двс автомобиля, статор вентильного электродвигателя насоса для подачи топлива из бака двс автомобиля (варианты) |
| RU73562U1 (ru) * | 2008-02-20 | 2008-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | Ротор высокооборотной электрической машины |
| US8569920B2 (en) * | 2010-06-15 | 2013-10-29 | Maxon Motor Ag | Small electric motor |
| RU2540320C9 (ru) * | 2011-11-07 | 2015-08-20 | Ассома Инк. | Герметичный электронасос с приводом на постоянных магнитах с корпусом, защищенным от коррозии |
| RU2665673C2 (ru) * | 2016-02-10 | 2018-09-03 | Валерий Михайлович Михайлов | Блок магнитов |
| WO2019141035A1 (zh) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 转子轴组件、转子及电机 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2274766C2 (ru) * | 2004-03-29 | 2006-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Прана" | Насос для подачи топлива из бака к двс автомобиля, вентильный электродвигатель насоса для подачи топлива из бака к двс автомобиля, статор вентильного электродвигателя насоса для подачи топлива из бака двс автомобиля (варианты) |
| RU73562U1 (ru) * | 2008-02-20 | 2008-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | Ротор высокооборотной электрической машины |
| US8569920B2 (en) * | 2010-06-15 | 2013-10-29 | Maxon Motor Ag | Small electric motor |
| RU2540320C9 (ru) * | 2011-11-07 | 2015-08-20 | Ассома Инк. | Герметичный электронасос с приводом на постоянных магнитах с корпусом, защищенным от коррозии |
| RU2665673C2 (ru) * | 2016-02-10 | 2018-09-03 | Валерий Михайлович Михайлов | Блок магнитов |
| WO2019141035A1 (zh) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 转子轴组件、转子及电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7296409B2 (en) | Electric motor assisted turbocharger | |
| US8344576B2 (en) | Electric motor rotor | |
| CN113812064B (zh) | 电动机 | |
| CA2894788A1 (en) | Permanent magnet machine with segmented sleeve for magnets | |
| JP2003508689A (ja) | 磁気的に駆動されるポンプ | |
| RU2817342C1 (ru) | Машина с парамагнитной оболочкой и магнитом | |
| US6057619A (en) | Stress relief in a magnetic thrust bearing | |
| JP5061576B2 (ja) | アキシャルギャップ型モータおよびそれを用いた圧縮機 | |
| US5065063A (en) | Rotating apparatus | |
| EP3919769B1 (en) | Thrust magnetic bearing and turbo compressor equipped with same | |
| JP2010007516A (ja) | 電動オイルポンプ | |
| JP2014062483A (ja) | 電動ポンプ | |
| KR100303958B1 (ko) | 동기기회전자 | |
| CN115380167A (zh) | 离心式压缩机 | |
| CN103872846A (zh) | 包含具有直流线圈的电力机械的涡轮增压器 | |
| JP2023532643A (ja) | 常磁性シェルと磁石を備えた機械 | |
| US9140262B2 (en) | Turbocharger embedding an electrical machine with permanent magnets | |
| EP1585210A2 (en) | Rotor structure | |
| JP3144272U (ja) | ターボ分子ポンプ | |
| US20020135258A1 (en) | Laminated rotor for eddy-current brake and device including such a rotor | |
| TW202011672A (zh) | 籠形轉子及旋轉電機 | |
| RU2802343C1 (ru) | Короткозамкнутый ротор с опорным элементом | |
| CN113224874B (zh) | 转子、转子的制造方法及旋转电机 | |
| JP7413990B2 (ja) | 回転電機のロータ | |
| CN112152353B (zh) | 永磁机 |