Ротор електричної машини

Корисна модель відноситься до галузі електротехніки і може бути використаний для синхронних електричних машин. Відомий ротор електричної машини зі збудженням від постійних магнітів, в якому призматичні магніти встановлені на внутрішню втулку. Для підвищення міцності ротора його зовнішня частина виготовлена в вигляді збірного зварного циліндра [1]. Недоліком аналога є складність конструкції елемента кріплення. Необхідність чіткого дотримання, ліній розділу магнітних і немагнітних частин і точність прилягання магнітних частин елемента до самих магнітів впливає на параметри електричної машини, в тому числі і на надійність її роботи. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованої корисної моделі за функціональним призначенням і технічною сутністю є ротор електричної машини, який має магнітом'які полюси, призматичні магніти, елементи кріплення полюсів та магнітів [2]. Недоліками ротора електричної машини, вибраного за прототип, як і попереднього аналога, є складність конструкції елемента кріплення. В такому роторі магнітні складові циліндричного бандажу необхідно чітко приєднати до магнітом'яких полюсів, а немагнітні - до призматичних магнітів. Наявність вала з магнітом'якого матеріалу зменшує основний магнітний потік, так як частина потоку відгалужується через немагнітну втулку на вал. Це спричиняє можливість проходження магнітного потоку через підшипники електричної машини, що значно знижує надійність машини в цілому. В основу корисної моделі поставлена мета по спрощенню конструкції та підвищенні надійності електричної машини. Поставлена задача вирішується тим, що в роторі електричної машини, який має магнітом'які полюси, призматичні магніти, немагнітну внутрішню втулку і елементи кріплення полюсів та магнітів, згідно корисної моделі елемент кріплення виконаний в вигляді двох С-подібних в розрізі немагнітних стаканів, розміщених по торцям ротора і повернутих порожнинами один до другого, в середині яких змонтовано торцеві частини полюсів і магнітів, при цьому стакани жорстко з'єднані як мінімум з одним із полюсів, а також з внутрішньою втулкою. Немагнітна внутрішня втулка може бути виконана в вигляді вала електричної машини. В порівнянні з прототипом запропонований ротор електричної машини відрізняється наявністю таких ознак: - елемент кріплення виконаний в вигляді двох С-подібних в розрізі немагнітних стаканів; - стакани розміщені по торцям ротора і повернуті порожнинами один до другого; - в порожнинах стаканів змонтовані торцеві частини полюсів і магнітів; - стакани жорстко з'єднані як мінімум з одним із полюсів, а також з внутрішньою втулкою; - немагнітна внутрішня втулка може бути виконана в вигляді вала електричної машини. Всі вище згадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано загальний вигляд ротора електричної машини; на фіг. 2 - поперечний розріз ротора; на фіг. 3 - поздовжній розріз ротора по магнітом'яким полюсам, на фіг. 4 - поздовжній розріз ротора по призматичним магнітам; на фіг. 5 - загальний вид немагнітного стакана; на фіг. 6 загальний вид полюса. Ротор складається з магнітом'яких полюсів 1 у вигляді сегментів, між якими розміщені призматичні магніти 2, намагнічені в тангенціальному напрямі. Магніти 2 встановлені на магнітну втулку 3 таким чином, щоб полярність суміжних магнітів була однаковою. По торцям ротора на втулку 3, яка водночас виконує функції і вала ротора, змонтовано двома стаканами 4. Стакани 4 виконані з немагнітного матеріалу і мають С-подібну форму у розрізі. Стакани 4 змонтовані на втулку 3 ротора таким чином, що їхні порожнини 5 повернуті одна до другої. В порожнинах 5 стаканів 4 змонтовано торцеві частини 6 полюсів 1 і магнітів 2. Торцеві частини 6 полюсів 1 мають заточки d рівні товщинам в стаканів 4. Це дозволяє зробити ротор рівновеликим по всій його активній довжині. Стакани 4 жорстко з'єднані як мінімум з одним полюсом 1 (за допомогою кріпильних елементів 7), так і з втулкою 3 (кріпильний елемент 8 до виступу 9 втулки З, а також стяжна самофіксуюча гайка 10). Збирання ротора електричної машини виконується наступним чином. На втулку 3 монтують правий стакан 4 і кріплять його до виступу 9 за допомогою кріпильного елемента 8. В порожнину 5 стакана 4 вставляють торцеву частину 6 полюса 1 і закріпляють його кріпильним елементом 7. Далі в порожнину 5 стакана 4 направлену вліво вставляють по черзі призматичний магніт 2, далі полюс 1 і т.д. При цьому дотримуються вищезгаданого: полярність суміжних магнітів повинна бути однаковою. Після повного набору елементів ротора: полюс 1, магніт 2, полюс 1 і т.д., монтують на втулку 3 лівий стакан 4. При цьому в порожнину 5 лівого стакана 4, яка направлена вправо, вставляють торцеві частини 6 полюсів 1 і торцеві частини магнітів 2. Лівий стакан 4 піджимають стяжною гайкою 10, яка само фіксується від розкручування, і кріплять до полюса 1 кріпильним елементом 7. Таким чином виконання елементів кріплення в вищезазначеному виді значно спрощує конструкцію ротора електричної машини, виконання немагнітної внутрішньої втулки в вигляді вала значно зменшує відгалуження основного магнітного потоку, в тому числі і через підшипники, що підвищує надійність електричної машини. Авторами виготовлено декілька дослідних зразків електричних машин з запропонованим ротором, які в даний час проходять випробування і найдуть широке впровадження в народному господарстві. Джерела інформації: 1. Специальные электрические машины: (Источники и преобразование энергии). Учеб. пособие для вузов / А.И. Бертинов, Д.А. Бут, С.Р. Мизюрин и др.; Под ред. А.И. Бертинова. - М., Энергоиздат, 1982, - 552с., ил. с.253. 2. Неисчерпаемая энергия. Ки.1. Ветроэлектрогенераторы / B.C. Кривцов, A.M. Олейников, А.И. Яковлев. Учебник. - Харьков: Нац. аерокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т", Севастополь: Севаст. нац. техн. ун-т. 2003. - 400с., с.148.