Ротор електричної машини

Ротор електричної машини, який має активний шар, що формується з магнітом'яких полюсів і призматичних магнітів, немагнітну внутрішню втул ку, елементи кріплення магнітів і полюсів на торцях ротора, який виконаний в вигляді двох Сподібних в розрізі немагнітних стаканів, який відрізняється тим, що активний шар на довжині ротора виконаний в вигляді n послідовно розміщених блоків однакової довжини, між якими розміщені немагнітні шайби з двосторонніми коловими виступами на зовнішній поверхні, а подовжні осі магнітом'яких полюсів кожного наступного блока зміщені відносно подовжніх осей магнітом'яких полюсів попереднього блока на величину, яка на активній поверхні ротора вирахована по формулі: p ×D Dt = , z1 × n Винахід відноситься до галузі електротехніки і може бути використаний для спеціальних електричних машин, в т. ч. син хронних. Відомий ротор електричної машини зі збудженням від постійних магнітів, який має активний шар, що формується з магнітом'яких полюсів у вигляді сегментів, між якими розміщені призматичні магніти, що намагнічені в тангенціальному напрямку. Магніти встановлюються внутрішніми торцями на немагнітну втулк у таким чином, щоб полярність суміжних магнітів була однаковою. Для забезпечення механічної міцності конструкції на магніт накладаються вставки із немагнітного матеріалу, що приварюються до полюсів [1]. Недоліками аналога є складність кріплення магнітів, необхідність зварювання немагнітних і феромагнітних матеріалів поблизу магнітів. Це негативно відбивається на параметрах останніх. При цьому конструкція втрачає ремонтопридатність. Крім того, така конструкція зумовлює виникнення зубцевих гармонік магнітного поля, які сприяють появі синхронних моментів. Останні, при цілому співвідношенні пазів статора і полюсів ротора, можуть досягти значної величини, що при зводить до значного початкового гальмівного моменту при пуску, а при роботі електричної машини - зумовлюють появу вібрацій і шумів, і як результат їх дії - зменшення надійності електричної машини. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого винаходу за функціональним призначенням і технічною сутністю є ротор електричної машини, який має активний шар, що формується з магнітом'яких полюсів і призматичних магнітів, немагнітну вн утрішню втулку, елементи кріплення магнітів і полюсів [2]. В такому роторі елементи кріплення виконані в вигляді двох Сподібних в розрізі немагнітних стаканів, розміщених по торцям ротора і повернути х порожнинами один до другого, в середини яких змонтовано торцеві частини полюсів і магнітів. В такому роторі спрощено конструкцію, вирішено питання ремонтопридатності. Але, як і в аналогу, можуть виникати при вищезгаданих випадках синхронні моменти і їх негативні наслідки. В основу винаходу поставлена мета підвищення надійності електричної машини. Поставлена мета вирішується тим, що в роторі електричної машини, який має активний шар, що (19) UA (11) 85463 (13) C2 де D - діаметр ротора, z1 - число зубців статора, n - число послідовно розміщених блоків. 3 85463 формується з магнітом'яких полюсів і призматичних магнітів, немагнітну внутрішню втулку, елементи кріплення магнітів і полюсів на торцях ротора, який виконаний в вигляді двох С-подібних в розрізі немагнітних стаканів, активний шар на довжині ротора виконаний в вигляді η послідовно розміщених блоків однакової довжини, між якими розміщені немагнітні шайби з двохсторонніми коловими виступами на зовнішньому діаметрі, а подовжні осі магнітом'яких полюсів кожного наступного блоку зміщені відносно подовжніх осей магнітом'яких полюсів попереднього блоку на величину, яка на активній поверхні ротора вираховується з виразу p ×D Dt = , z1 × n де D - діаметр ротора, z1 - число зубців статора, т - число послідовно розміщених блоків. В порівнянні з прототипом запропонований ротор електричної машини відрізняється наявністю таких ознак: - активний шар ротора виконаний в вигляді n послідовно розміщених блоків; - блоки мають однакову довжину; - між блоками розміщені шайби; - шайби виконані з немагнітного матеріалу; - шайби мають виступи; - виступи виконані з обох сторін шайби; - виступи виконані коловими; - подовжні осі магнітом'яких полюсів кожного наступного блоку - зміщені відносно поздовжніх осей магнітом'яких полюсів - попереднього блоку; - величина зміщення визначається на активній поверхні ротора; - величина зміщення вираховується із виразу: p ×D Dt = , z1 × n де D - діаметр ротора, z1 - число зубців статора, n - число послідовно розміщених блоків. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На Фіг.1 показано загальний вигляд ротора електричної машини з подовжнім перерізом, на Фіг.2 - поперечний перетин ротора (Фіг.1) по: А-А - Фіг.2а, ББ - Фіг.26, В-В - Фіг.2в (для наочності елементи конструкції на штриховані). Ротор електричної машини має активний шар 1, виконаний в вигляді n послідовно розміщених блоків 2, які мають однакову довжину l. Блоки 2 встановлені на немагнітну втулку 3, виконану в вигляді вала ротора. В нашому випадку кількість блоків рівна трьом. Кожен блок 2 складається з магнітом'яких полюсів 4 у вигляді сегментів, між якими розміщені призматичні магніти 5, намагнічені в тангенціальному напрямі. Магніти 5 встановлені на немагнітну втулку 3 таким чином, щоб полярність суміжних магнітів була однаковою. Між блоками 2 встановлені немагнітні шайби 6 з двохсторонніми коловими виступами 7. Колові виступи 7 розміщені на зовнішньому діаметрі шайби 6. По торцям немагнітної втулки 3 змонтовані два нема 4 гнітні стакани 8, які мають С-подібну форму у розрізі. Стакани 8 встановлені таким чином, що їхні порожнини повернуті одна до другої. За рахунок порожнин^ стаканів 8λ порожнин, утворених коловими виступами 7 шайб 6, а також притискної самофіксуючої гайки 9 виконується складання ротора в єдину конструкцію. Складання ротора електричної машини виконується наступним чином. На втулку 3 монтують лівий стакан 8 і кріплять його до виступ у 10. В порожнину стакана 8 вставляють ліву торцеву частину першого блока 2, після чого монтують шайбу 6, вставляючи праву торцеву частину блока 2 в порожнину, утворену лівим коловим виступом 7. В такому положенні блок 2 кріплять відомими методами як до стакана 8, так і до шайби 6. При цьому на активній поверхні 11 ротора фіксують положення подовжніх осей 12 магнітом'яких полюсів 4 першого блока 2. Для наочності показано лише подовжню вісь 12, яка спільна для верхнього і нижнього магнітом'яких полюсів 4. Далі монтують наступний блок 2. Ліву торцеву частин у другого блоку 2 вставляють в порожнину, утворену правим коловим виступом 7 шайби 6. Праву торцеву частину другого блоку 2 вставляють в порожнину, утворену лівим коловим виступом 7 наступної шайби 6. Блок 2 в порожнинах шайб 6 встановлюють таким чином, щоб подовжня вісь 13 на активній поверхні 11 ротора була зміщена відносно подовжньої вісі 12 першого блоку 2 на величину ∆t, яка вираховується із виразу: p ×D Dt = , z1 × n де D - діаметр ротора, z1 - число зубців статора, n - число послідовно розміщених блоків. В такому положенні другий блок 2 кріплять відомими методами до шайб 6. Третій блок 2 встановлюється в порожнинах шайби 6 і правого стакана 8. При цьому подовжня вісь 14 третього блоку 2 зміщена на активній поверхні 11 ротора відносно осі 13 попереднього (тобто другого) блоку 2 на величину Δt, а відносно першого блоку 2 - на величину 2Δt. В такому положенні третій блок 2 кріпиться до шайби 6 і стакана 8. Весь набір фіксується в єдину конструкцію притискною гайкою 9. За рахунок розміщення між блоками 2 немагнітних шайб 6 з двохсторонніми коловими виступами 7 і немагнітних стаканів 8 утворюється єдина монолітна конструкція ротора, а зміщення подовжніх осей магнітом'яких полюсів 4 кожного наступного блоку 2 відносно подовжніх осей магнітом'я ких полюсів 4 попереднього блоку 2 приводить до того, що при обертанні ротора під зубець статора підходить одночасно не вся активна бокова частина магнітом'якого полюса h, & поступово на величину зміщення блоків. Таким чином, пульсація магнітного потоку зменшується, знижуються при цьому і синхронні моменти, зумовлені зубчатістю. Це призводить до зменшення початкового гальмівного моменту при пуску, вібрації і шумів при роботі і в сук упності - до підвищення надійності роботи електричної машини. Авторами виготовлено декілька дослідних зразків генераторів з запропонованим ротором, 5 85463 випробування яких підтвердило доцільність використання даного технічного рішення. Бібліографічні дані джерел інформації: 1. Неисчерпаемая энергия. Кн. 1. Ветроэлектрогенераторы / B.C. Кривцов, A.M. Олейников, А. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 И. Яковлев. - Учебник. -Харьков: Нац. аэрокосм, ун-т « Харьков, авиац. ин-т», Севастополь: Севаст. Нац. техн. ун-т, 2003. - 400 с, с 148-149. 2. Деклараційний патент на корисну модель. Україна. №8076, Бюл. №7, 2005р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601