Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СБОРКИ РОТОРА ВЫСОКООБОРОТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при проектировании синхронных высокооборотных двигателей и генераторов.

Известен способ сборки ротора высокооборотной электрической машины, состоящий в том, что на валу закрепляют переменно-полюсную магнитную систему из постоянных магнитов, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними магнитных полюсов, выполненных в виде клиновидных вставок. После установки на валу магнитную систему заключают во внешнюю цилиндрическую обойму, обеспечивающую жесткость конструкции при высоких оборотах ротора (1). Недостатком известного технического решения является сложность и низкая технологичность сборки, что обусловлено трудностью изготовления цилиндрической обоймы, состоящей из чередующихся участков из немагнитного и магнитного материалов.

Наиболее близким к изобретению является способ сборки ротора высокооборотной электрической машины, состоящий в том, что на валу устанавливают переменно-полюсную магнитную систему из постоянных магнитов, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними магнитных полюсов. Полюса выполняют в виде клиновидных вставок, каждая из которых состоит из двух частей, разделенных между собой клиньями. Для сохранения целостности конструкции при вращении ротора предусмотрены подкладки с конусными краями, которые входят в сопряжение с буртиками на краях полюсов. В процессе сборки используют специальное приспособление в виде оправок, сконцентрированных по наружному диаметру вала (2). Недостатком известного способа является трудоемкость сборки и низкая технологичность, обусловленные сложностью конструкции.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании настоящего изобретения, является снижение трудоемкости и повышение технологичности сборки путем упрощения конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что в способе сборки ротора высокооборотной электрической машины, заключающемся в том, что на валу устанавливают переменно-полюсную магнитную систему, состоящую из постоянных магнитов, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними полюсов (2), магнитную систему выполняют в виде равномерно чередующихся магнитных и немагнитных кольцевых пластин с пазами для размещения постоянных магнитов, при этом сначала немагнитные пластины устанавливают на валу, одновременно надевая их на шпильки в чередующейся последовательности с магнитными пластинами, наружный диаметр которых больше наружного диаметра немагнитных пластин, затем все пластины стягивают между собой в осевом направлении и обтачивают до размера наружного диаметра немагнитных пластин, удаляя выступающие кольцевые части магнитных пластин, после чего устанавливают постоянные магниты. Высоту по радиусу пазов в магнитных пластинах выбирают равной наружному радиусу немагнитных пластин либо меньше его на величину от δ до δ/2, где δ - величина рабочего зазора электрической машины. Кроме того, установку на валу немагнитных пластин производят с помощью шлицевого соединения.

В патентных источниках информации имеются сведения об известности способа сборки ротора с постоянными магнитами, намагниченными в радиальном направлении (пат.RU 2223585, Н02К 1/28, 2002 г.), который заключается в том, что на вал поочередно устанавливают чередующиеся магнитные и немагнитные пластины, образующие магнитную систему. Однако принципиальным отличием заявленного способа является то, что магнитные пластины не соприкасаются с валом, а удерживаются только осевыми шпильками, т.е. имеется принципиально необходимая операция нанизывания на осевые шпильки, кроме того, операция совместного обтачивания пластин, одни из которых выбраны заведомо большего диаметра (для удобства сборки), в известном решении отсутствует, что позволяет сделать вывод о соответствии настоящего изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображено продольно-осевое сечение ротора.

На фиг.2 представлено поперечное сечение ротора.

Устройство (фиг.1, 2) содержит вал с укрепленной на нем переменно-полюсной магнитной системой, состоящей из постоянных магнитов 1, намагниченных в тангенциальном направлении, и размещенных между ними полюсов. Магнитная система выполнена в виде установленных на валу равномерно чередующихся магнитных 2 и немагнитных 3 кольцевых пластин с совмещенными пазами для размещения постоянных магнитов. Форма ширины пазов в обеих разновидностях пластин повторяет форму постоянных магнитов. Однако по высоте пазы отличаются: в немагнитных дисках их высота равна (с определенными допусками) высоте магнитов, а в магнитных дисках незначительно ее превышает.

При увеличении оборотов в результате действия центробежных сил постоянных магнитов и магнитных полюсов увеличивается посадочный диаметр магнитных 2 и немагнитных 3 пластин и ослабляется их посадка на диаметре вала. Для повышения надежности работы (путем обеспечения монолитности ротора при повышенных рабочих скоростях вращения), закрепление дисков на валу осуществлено при помощи шлицевого соединения, для чего на поверхности вала выполнены установочные осевые канавки.

В процессе сборки немагнитные кольцевые пластины 3 сначала закрепляют на валу, одновременно надевая через предусмотренные в них отверстия на шпильки 4 в чередующейся последовательности с магнитными пластинами 2, при этом наружный диаметр магнитных пластин больше наружного диаметра немагнитных пластин. После установки на валу пластины стягивают между собой в осевом направлении остальными осевыми шпильками и торцевыми фланцами и совместно обтачивают до размера наружного диаметра немагнитных пластин, удаляя выступающие кольцевые части магнитных пластин, после чего устанавливают постоянные магниты.

После обработки наружной поверхности ротора внешние кольцевые части магнитных пластин сохраняются либо полностью стачиваются. Ширина оставшихся кольцевых частей может составлять от δ до δ/2, где δ - величина рабочего зазора электрической машины. Узкие внешние кольцевые части магнитных пластин снижают поверхностные потери в статоре и роторе, которые возникают под действием высших гармоник электромагнитного поля в зазоре электрической машины.

Для обеспечения возможности выполнения магнитных пластин с внешней кольцевой частью или без нее высоту выполненных в них пазов по радиусу (относительно оси ротора) выбирают равной наружному радиусу немагнитных пластин либо меньше его на величину от δ до δ/2, где δ - ширина рабочего зазора электрической машины.

Магнитные и немагнитные пластины могут быть выполнены в виде пакетов из листовой стали.

Изобретение может быть рекомендовано при создании высокооборотных синхронных электрических машин с постоянными магнитами.

Источники информации, принятые во внимание

1. Д.А.Бут «Бесконтактные электрические машины». - М.: «Высшая школа», 1985 г., с.62.

2. SU 1534640 А2, Н02К 1/28, 1988 г.