Ротор электрической машины с постоянными магнитами (варианты)

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к устройствам, предназначенным для электрических двигателей возможность использования одной магнитной системы с различными типами подшипников, и обратное, использование одних подшипников с различными магнитными системами и касается выполнения магнитных систем роторов с постоянными магнитами.

Известен «Ротор высокооборотной электрической машины»

1. Ротор высокооборотной электрической машины, содержащий вал, на котором установлено ярмо с размещенными на нем постоянными магнитами, наружная цилиндрическая поверхность которых охвачена удерживающим бандажом, выполненным из немагнитного материала, отличающийся тем, что торцевые поверхности постоянных магнитов также охвачены упомянутым удерживающим бандажом, который выполнен с боковыми фланцами, напрессованными на ярмо, длина которого больше длины постоянных магнитов.

2. Ротор высокооборотной электрической машины, содержащий вал, на котором установлено ярмо с размещенными на нем постоянными магнитами, наружная цилиндрическая поверхность которых охвачена удерживающим бандажом, выполненным из немагнитного материала, отличающийся тем, что ярмо состоит из трех выполненных заодно цилиндрических частей: первой, граничащей с валом, второй, имеющей наибольшую длину, и третьей, длина которой равна длине граничащих с нею постоянных магнитов, причем торцевые поверхности постоянных магнитов и третьей цилиндрической части ярма также охвачены упомянутым удерживающим бандажом, который выполнен с боковыми фланцами, напрессованными на вторую цилиндрическую часть ярма, а удерживающий бандаж разделен на две части плоскостью, перпендикулярной оси вращения ротора.

3. Ротор высокооборотной электрической машины, содержащий вал, ярмо, на котором установлены постоянные магниты, наружная цилиндрическая поверхность которых охвачена удерживающим бандажом, выполненным из немагнитного материала, отличающийся тем, что торцевые поверхности постоянных магнитов также охвачены удерживающим бандажом, который выполнен с боковыми фланцами, напрессованными на ярмо, длина которого больше длины постоянных магнитов, при этом вал выполнен заодно с одним из боковых фланцев удерживающего бандажа.

Патент РФ на изобретение №2270512, МПК: H02K 1/27, д. публ. 10.10.2005 г.

Известен «Ротор электромеханического преобразователя энергии с постоянными магнитами (варианты)»

1. Ротор электромеханического преобразователя энергии, содержащий вал, ярмо, постоянные магниты, бандажную оболочку, выполненную из множества тонких колец, отделенных друг от друга изоляционным материалом, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме двояковыпуклой линзы, при этом форма ярма профилирует форму постоянных магнитов, причем безразмерное отношение радиуса внутренней выпуклости линзы к радиусу внешней выпуклости линзы не менее пяти сотых и не более двадцати пяти сотых.

2. Ротор электромеханического преобразователя энергии, содержащий вал, ярмо, постоянные магниты, бандажную оболочку, выполненную из множества тонких колец, отделенных друг от друга изоляционным материалом, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме фигуры, образуемой полукругом и равнобедренным треугольником, при этом форма ярма профилирует форму постоянных магнитов, причем безразмерное отношение медианы треугольника к радиусу полукруга не менее пяти сотых и не более двадцати пяти сотых.

3. Ротор электромеханического преобразователя энергии, содержащий вал, ярмо, постоянные магниты, бандажную оболочку, выполненную из множества тонких колец, отделенных друг от друга изоляционным материалом, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме фигуры, образуемой полукругом и равнобедренной трапецией, при этом форма ярма профилирует форму постоянных магнитов, причем безразмерное отношение высоты трапеции к радиусу полукруга не менее пяти сотых и не более двадцати пяти сотых.

Патент РФ на изобретение №2578131. МПК: H02K 1/27, д. публ. 20.03.2016 г.

Известен «Ротор электромашины, содержащий полый вал из немагнитного материала и надетый на него магнитный индуктор цилиндрической формы, содержащий постоянные магниты, полюса из материала с высокой магнитной проницаемостью и немагнитные металлические клинья, отличающийся тем, что полый вал сформирован из дисков равного сопротивления, с одинаковым внешним диаметром, выполненных из немагнитного материала, жестко скрепленных торцевыми поверхностями друг с другом, при этом индуктор содержит планки, ориентированные вдоль продольной оси ротора, выполненные из постоянных магнитов, с образованием составной магнитной втулки, при этом планки намагничены так, что между магнитами, намагниченными в радиальном направлении, размещены магниты, намагниченные в тангенциальном направлении, с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха, при этом полюса и клинья выполнены в виде желобообразных планок, контактирующих друг с другом своими продольными кромками, при этом их внутренние поверхности конгруэнтны обращенной к ним поверхности соответствующих участков составной магнитной втулки, а внешние составляют цилиндрическую поверхность, кроме того, радиально намагниченные магниты уперты в обращенные к ним внутренние поверхности полюсов, а тангенциально намагниченные магниты уперты в обращенные к ним внутренние поверхности клиньев, кроме того, один торец ротора снабжен торцевым стаканом, а другой снабжен торцевой втулкой, причем диски равного сопротивления, торцевой стакан, торцевая втулка, полюса и немагнитные клинья жестко скреплены друг с другом, например вакуумно-диффузионной сваркой, а магнитные планки жестко связаны с упомянутой сборкой, например, установлены с натягом между обращенными друг к другу поверхностью дисков равного сопротивления и кольца, образованного полюсами и клиньями, кроме того, один торец ротора жестко скреплен, предпочтительно сварен, с днищем торцевого стакана, выполненного из немагнитного материала, внешняя поверхность которого соответствует поверхности ротора, причем обращенная наружу поверхность его днища жестко скреплена с валом, соосным продольной оси ротора, при этом второй торец ротора жестко скреплен, предпочтительно сварен, с торцевой втулкой, выполненной из немагнитного материала, внешняя поверхность которой соответствует поверхности ротора, кроме того, этот торец ротора и внутренняя поверхность втулки жестко скреплены, предпочтительно склеены, соответственно, с дном и стенками фиксирующего стакана, предпочтительно алюминиевого.

Патент РФ на изобретение №2580932, МПК: H02K 1/27, д. публ. 10.04.2016 г

Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Пакет ротора погружного электродвигателя», содержащий многополюсную магнитную систему с магнитопроводом и размещенными на его активной части радиально намагниченными постоянными магнитами, наружная цилиндрическая поверхность которых охвачена удерживающим бандажом, и торцевые фланцы, расположенные с двух сторон на неактивных участках магнитопровода, выступающих за его активную часть, отличающийся тем, что каждый полюс магнитной системы по длине содержит по крайней мере два секторных постоянных магнита, бандаж и торцевые фланцы выполнены в виде отдельных деталей, диаметр неактивных участков магнитопровода больше диаметра его активной части, а фланцы соединены с соответствующими неактивными участками магнитопровода при помощи резьбового соединения.

Патент РФ на изобретение №2633959, МПК: H02K 1/27, д. публ. 20.10.2017 г.

К техническому результату относится расширение функциональности устройства за счет унификации узлов устройства, и использования в конструкции элементов, ускоряющих процесс сборки и обеспечивающим быструю и экономную замену узлов и деталей устройства при ремонте.

Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что «Ротор электрической машины с постоянными магнитами» (варианты) выполнен в трех вариантах.

1. Ротор электрической машины с постоянными магнитами содержит магнитную систему, снабженную постоянными магнитами с чередующейся полярностью. При этом наружная цилиндрическая поверхность магнитной системы охвачена бандажом, выполненным из немагнитного материала, снабженного боковыми фланцами, и удерживающие элементы. Причем постоянные магниты выполнены в виде цилиндрических дисков, жестко закрепленных между собой. В боковых фланцах бандажа выполнены кольцевые вырезы для установки в них цилиндрических подшипниковых втулок для лепестковых подшипников. В свою очередь магнитная система, закреплена с торцов удерживающими элементами, в качестве которых используют диски, по центру снабженные отверстиями с резьбой, служащие для установки также снабженных резьбой шпилек. А внешний диаметр дисков для крепления шпилек совпадает с диаметром цилиндрических дисков постоянных магнитов. Кроме того, одна из цилиндрических подшипниковых втулок снабжена дополнительной втулкой для установки еще одного подшипника, служащего для ограничения осевого смещения ротора.

2. Ротор электрической машины с постоянными магнитами, содержит магнитную систему, снабженную постоянными магнитами с чередующейся полярностью. Наружная цилиндрическая поверхность магнитной системы охвачена бандажом, выполненным из немагнитного материала, Ротор также снабжен удерживающими элементами При этом ротор снабжен магнитопроводом с магнитной системой, повторяющей форму магнитопровода, и снабженную постоянными магнитами. Постоянные магниты в осевом сечении выполнены трапецеидальной формы и жестко закреплены между собой. Боковые фланцы магнитопровода снабжены в свою очередь фигурными вырезами для установки в них фигурных подшипниковых втулок, служащих одновременно для установки шариковых подшипников, и в качестве удерживающих элементов. Кроме того магнитопровод по оси снабжен цилиндрической полостью, в торцах которой в магнитопроводе выполнена резьба для установки в ней также снабженных резьбой шпилек.

3. Ротор электрической машины с постоянными магнитами, содержит магнитную систему, снабженную постоянными магнитами с чередующейся полярностью. Наружная цилиндрическая поверхность магнитной системы охвачена бандажом, выполненным из немагнитного материала. Ротор также снабжен удерживающими элементами При этом постоянные магниты выполнены в виде цилиндрических дисков, жестко закрепленными между собой. Магнитная система, закреплена с торцов удерживающими элементами, которыми служат диски, по центру снабженные отверстиями с резьбой, служащими для установки также снабженных резьбой шпилек, кроме того в дисках выполнены фигурные вырезы для установки в них фигурных подшипниковых втулок для активных магнитных подвесов, при этом внешний диаметр дисков для крепления шпилек совпадает с диаметром дисков постоянных магнитов.

Ротор электрической машины с постоянными магнитами (варианты) поясняется чертежами на Фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6.

Фиг. 1 - Ротор электрической машины с постоянными магнитами (цилиндрические диски) - продольный разрез-первый-вариант;

Фиг. 2 - Ротор электрической машины с постоянными магнитами (цилиндрические диски) - поперечный разрез ротора по сечению А-А на фиг. 1. - первый вариант;

Фиг. 3 - Ротор электрической машины с постоянными магнитами (трапецеидальной формы) - продольный разрез-второй вариант;

Фиг. 4 - Ротор электрической машины с постоянными магнитами (трапецеидальной формы) - поперечный разрез ротора по сечению Б-Б на фиг. 3 - второй вариант;

Фиг. 5 - Ротор электрической машины с постоянными магнитами (цилиндрические диски)-продольный разрез-третий вариант;

Фиг. 6 - Ротор электрической машины с постоянными магнитами (цилиндрические диски) - поперечный разрез ротора по сечению Е-Е на фиг. 5 - третий вариант.

Ротор электрической машины с постоянными магнитами (варианты) содержит:

первый вариант Фиг 1 и 2 - соответственно: магнитную систему с постоянными магнитами в форме цилидрических дисков 1, бандаж 2 в виде полого цилиндра, диски 3, служащие для крепления шпилек 4, подшипниковые втулки 5 и 6, втулка 5, снабжена дополнительной втулкой 7 для установки еще одного подшипника, служащего для компенсации осевого смещения ротора.

второй вариант Фиг 3 и 4 - соответственно: магнитопровод 8 и магнитную систему, снабженную постоянными магнитами-трапецеидальной формы 9, расположенными с чередующейся полярностью, при этом наружная цилиндрическая поверхность магнитной системы охвачена бандажом в виде полого цилиндра 10, магнитопровод 8 выполнен с боковыми фланцами 11, снабженными кольцевыми вырезами 12, в которые вставлены фигурные подшипниковые втулки 13, при этом магнитопровод 8 по оси снабжен цилиндрической полостью 14, в торцах которой в магнитопроводе 8 выполнена резьба для установки в ней также снабженных резьбой шпилек 15.

третий вариант Фиг 5 и 6 - соответственно: постоянные магниты в форме цилиндрических дисков 16, бандаж 17, диски 18 для установки в них фигурных подшипниковых втулок 19, кроме того диски 18 для крепления шпилек 20 по центру снабжены отверстиями с резьбой, служащими для установки также снабженных резьбой шпилек 20, при этом внешний диаметр дисков 18 совпадает с диаметром цилиндрических дисков постоянных магнитов 16.

Сборку ротора по фиг. 1 производить в следующей последовательности: магниты 1 склеить между собой, приклеить к ним диски для шпилек 3 и установить с натягом в бандаж 2. Далее установить с натягом подшипниковые втулки 5 и 6 в бандаж 2, установить шпильку 4 в отверстие в дисках, установить с натягом подшипниковую втулку 7 в подшипниковую втулку 5, притянуть гайкой.

Сборку ротора по фиг. 3 производят в следующей последовательности: магниты 9 приклеивают к магнитопроводу 8, затем устанавливаются с натягом в бандаж 10. Далее устанавливают с натягом подшипниковые втулки 5 и 6 в магнитопровод 8, затем устанавливают шпильки 15, и притягивают их гайкой.

Сборку ротора по фиг. 5 производят в следующей последовательности: магниты 16 склеивают между собой, приклеивают к ним диски для шпилек 18 и устанавливают с натягом в бандаж 17. Далее устанавливают с натягом подшипниковые втулки 19 в диски для шпилек 18, устанавливают шпильку 20 в отверстие в дисках 18, и притягивают их гайкой.

Предложенное в качестве изобретения техническое решение «Ротор электрической машины с постоянными магнитами (варианты)» позволяет добиться повышения функциональности устройства за счет унификации узлов устройства, и использования в конструкции элементов, ускоряющих процесс сборки и обеспечивающим быструю и экономную ремонтнозаменяемость, а именно добиться уменьшения общей массы ротора за счет внутренних полостей, то есть облегчить конструкцию, при повреждении подшипниковых втулок в случае аварии их замена возможна без замены магнитной системы, и добиться возможность использования одной магнитной системы с различными типами подшипников, и обратное, использование одних подшипников с различными магнитными системами.