Многополюсная магнитная система ротора электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике и касается особенностей конструктивного выполнения магнитных систем на постоянных магнитах. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в повышении надежности роторов на постоянных магнитах при сохранении их магнитных параметров. Сущность изобретения заключается в том, что многополюсная магнитная система ротора электрической машины, содержащая полюсные магниты с радиальной намагниченностью, межполюсные магниты с тангенциальной намагниченностью, расположенные на валу из магнитомягкого материала и немагнитные области, образованные межполюсными магнитами и магнитомягким валом, отличается тем, что между боковыми поверхностями полюсных и межполюсных магнитов расположены магнитомягкие области в форме части кольца, ширина которых по наружному диаметру магнитной системы ограничена углом α, а их ширина по внешнему диаметру вала ограничена углом β, при этом α≅β. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к магнитным системам (МС) на постоянных магнитах (ПМ), используемым в электротехнике.

Известен ротор электрической машины с ПМ, в которой местоположение магнитов определяется торцевыми кольцами, имеющими профильные выступы, в которые вклеиваются ПМ [1].

Недостатками указанной конструкции являются сложности в изготовлении и сборке. Режимы напрессовки торцевых колец на вал ограничены из-за хрупкости магнитотвердых материалов. Кроме того, требуется высокая геометрическая точность изготовления как магнитов, так и торцевых колец с целью исключения зазоров между соседними магнитами и возможностью проворота магнитной системы относительно вала.

Известен ротор электрической машины, в котором фиксация ПМ на валу осуществляется клеем с магнитопроводящим наполнителем [2].

Однако при рабочих температурах двигателя прочность клеевого соединения и, следовательно, надежность МС ухудшается.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является МС индуктора синхронной электрической машины, которая содержит магнитомягкий вал, выполненные из ПМ полюса с радиальной намагниченностью и межполюсные элементы с тангенциальной намагниченностью. При этом между валом и межполюсными магнитами образованы немагнитные области [3].

Недостатком конструкции является низкая надежность в процессе эксплуатации. Это связано с тем, что прочность клеевого соединения магнитов с валом невысокая и значительно снижается при повышении температуры до 70-120^oC (обычный режим работы, например, вентильного двигателя).

Целью изобретения является повышение надежности ротора при сохранении его магнитных параметров. Указанная цель достигается введением магнитомягких областей между полюсными и межполюсными магнитами.

На чертеже представлена заявляемая магнитная система. Она содержит полюсные магниты 1 с радиальной намагниченностью, межполюсные магниты 2 с тангенциальной намагниченностью, расположенные на валу 3 из магнитомягкого материала, и имеет немагнитные области 4 между внутренней поверхностью межполюсного магнита и наружной - вала. Дополнительно в магнитной системе сформированы магнитные области 5, которые имеют форму части кольца и расположены между полюсными и межполюсными магнитами. С внешней стороны они ограничены наружным диаметром МС, а с внутренней - внешним диаметром вала. По внешнему диаметру ширина магнитомягкой области ограничена углом α, который изменяется в пределах 0 ≅ α ≅ 0,1γ, а по наружному диаметру вала она ограничена углом β, который изменяется в пределах 0,1 ≅ β ≅ 0,25γ, где γ - угловой размер межполюсного магнита. Как видно из чертежа, магнитомягкие области 5 формируются за счет уменьшения угловых размеров полюсных и межполюсных магнитов, при дальнейшем увеличении угла β магнитный поток МС (рабочая характеристика) уменьшается, что недопустимо для работы МС.

В таблице приведены результаты расчетов измерения магнитного потока в зазоре МС в зависимости от изменения угловых размеров магнитомягких областей.

Изменение потока не должно превышать 5%, что укладывается в погрешность измерения.

Магнитомягкие области 5 могут формироваться как одно целое с валом ротора или отдельно. В последнем случае пластины из магнитомягкого материала необходимого профиля помещаются в пазы вала ротора - 6.

Предлагаемая конструкция магнитной системы повышает эксплуатационную надежность ротора за счет магнитомягких областей, которые препятствуют провороту магнитов относительно вала, а также за счет увеличения площади склеиваемых поверхностей у полюсного и межполюсного магнитов, которые прилегают к магнитомягким областям, жестко связанным с валом ротора.

Предложенная геометрия магнитных областей обеспечивает сохранение магнитных параметров изделия.

Источники информации 1. Патент США N 4433261.

2. SU 1245268, кл. H 02 K 21/14, 1986.

3. SU 1788554, кл. H 02 K 1/27, 1993.

Формула изобретения

1. Многополюсная магнитная система ротора электрической машины, содержащая полюсные магниты с радиальной намагниченностью, межполюсные магниты с тангенциальной намагниченностью, расположенные на валу из магнитомягкого материала, и немагнитные области, образованные межполюсными магнитами и магнитомягким валом, отличающаяся тем, что между боковыми поверхностями полюсных и межполюсных магнитов расположены магнитомягкие области в форме части кольца, ширина которых по наружному диаметру магнитной системы ограничена углом α, а их ширина по внешнему диаметру вала ограничена углом β, при этом α ≅ β. 2. Магнитная система по п.1, отличающаяся тем, что магнитомягкие области формируются пластинами, расположенными в пазах вала ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2