Ротор электрической машины

 

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и касается выполнения электрических машин с постоянными магнитами, в частности к жидкозаполненным электрическим машинам, погружным электродвигателям. Технический результат - повышение эффективности охлаждения ротора и всей электрической машины в целом, повышение механической прочности ротора. Это достигается за счет особой системы каналов для прохождения хладагента и крепления элементов ротора специальным бандажом. Сущность изобретения: ротор содержит постоянные магниты, между которыми имеются немагнитные промежутки, заполненные электропроводящим материалом, замкнутым на обоих торцах с помощью немагнитных электропроводящих короткозамыкающих колец. При этом под немагнитным электропроводящим материалом и/или постоянными магнитами в валу имеются каналы для хладагента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения, к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторах, в частности - к жидкозаполненным электрическим машинам, погружным электродвигателям.

Известны роторы синхронных машин с постоянными магнитами различных конструктивных исполнений (А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 687 - 691).

Известны различные системы жидкостного охлаждения электрических машин (Г. Г. Счастливый и др. Электрические машины с жидкостным охлаждением. - Киев: Наукова Думка, 1989, с. 16-30).

Известны также роторы с полюсными наконечниками, с магнитами призматической формы, примыкающими в центральной части к магнитомягкой втулке, а пространство между магнитами заливается немагнитным легким сплавом (Специальные электрические машины. Под ред. А.И. Бертинова. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 252-253). Эта конструкция принята за прототип. Основные недостатки прототипа; низкая эффективность охлаждения ротора, его малая механическая прочность.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения ротора и всей электрической машины в целом, повышение механической прочности ротора.

Указанная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, в валу под немагнитными промежутками имеются пазы, в которых закрепляется электропроводящий материал, а под этим материалом и (или) магнитами имеются каналы в валу для хладагента (жидкости или газа); кроме того, каналы под немагнитными промежутками и (или) магнитами соединены с центральным отверстием в валу радиальными и (или) радиально-наклонными каналами; кроме того, с наружной стороны магниты, материал немагнитных промежутков и короткозамыкающие кольца закреплены с помощью немагнитного бандажа, выполненного, например, из титана, немагнитной стали, стеклянных или углеродных нитей, стеклобандажной ленты или ткани.

На фиг. 1 дано поперечное сечение ротора предлагаемой конструкции, на фиг. 2 - продольное сечение ротора по А-А фиг. 1, на фиг. 3 - продольное сечение ротора по Б-Б фиг. 1, а также изображены статор, подшипниковые щиты и показана система охлаждения всей электрической машины.

На валу 1, выполненном из магнитомягкой стали, размещены постоянные магниты 2 цилиндрической формы, образующие полюса различной полярности (S-N и N-S). Промежутки между магнитами заполнены немагнитным электропроводящим материалом 3 (например, медь, алюминий). Этот материал по обоим торцам соединяется (при помощи пайки или сварки) немагнитными электропроводящими короткозамыкающими кольцами 4. Материал 3 механически закрепляется на валу 1 в пазах 5, а каналы 6 и 7 предназначены для прохождения хладагента (жидкости или газа). Снаружи ротора в качестве механического крепления его деталей устанавливается бандаж 8, выполненный из немагнитного материала (титан, немагнитная сталь, стеклянные или углеродные нити, стеклобандажная лента или ткань).

Система охлаждения электрической машины с предложенным ротором работает следующим образом. При вращении ротора за счет напора, создаваемого радиальными 9 и радиально-наклонными 10 каналами, хладагент из центрального отверстия 11 подается в каналы 6 и 7. На выходе из каналов 6 и 7 могут быть установлены лопатки 12, повышающие напор, создаваемый ротором. Торцовые кольца 13 и 14 обеспечивают требуемое направление движения хладагента в роторе. Далее хладагент охлаждает лобовые части 15 статора 16 с одной стороны и поступает в зазор 17 между статором и ротором и каналы 18 между сердечником статора и корпусом 19. После выхода из зазора 17 и каналов 18 хладагент охлаждает лобовые части 20 статора с другой стороны и через отверстия 21 в подшипниковом щите 22 поступает в теплообменник 23, из которого охлажденный вновь поступает в центральное отверстие ротора 11. На подшипниковых щитах 22 и 24 расположены подшипники 25 и 26 (радиальные и упорные).

Предложенная конструкция ротора обеспечивает проход охлаждающего агента вблизи активных частей ротора (магниты 2, материал 3) и их интенсивное охлаждение, а также создает необходимые напоры для прохождения хладагента по всей электрической машине, включая теплообменник.

Формула изобретения

1. Ротор электрической машины, содержащий вал из магнитомягкой стали, на котором размещены постоянные магниты, образующие полюса различной полярности, между которыми имеются немагнитные промежутки, заполненные немагнитным электропроводящим материалом, замкнутым на обоих торцах с помощью немагнитных электропроводящих короткозамыкающих колец, отличающийся тем, что под немагнитным электропроводящим материалом и/или постоянными магнитами в валу имеются каналы для хладагента.

2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что немагнитный электропроводящий материал закреплен в пазах, имеющихся в валу под немагнитными промежутками.

3. Ротор по п.1, отличающийся тем, что каналы под немагнитными промежутками и/или постоянными магнитами соединены с центральным отверстием вала радиальными и/или радиально-наклонными каналами.

4. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что с наружной стороны постоянные магниты, немагнитный электропроводящий материал немагнитных промежутков и короткозамыкающие кольца закреплены с помощью немагнитного бандажа, выполненного, например, из титана, немагнитной стали, стеклянных или углеродных нитей, стеклобандажной ленты или ткани.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3