EA201890646A1 20180731 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2018\PDF/201890646 Полный текст описания [**] EA201890646 20161004 Регистрационный номер и дата заявки FR1559529 20151007 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок FR2016/052541 Номер международной заявки (PCT) WO2017/060607 20170413 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21807 Номер бюллетеня [**] СНАБЖЕННЫЙ МАГНИТАМИ РОТОР С МОНОЛИТНЫМ КОРПУСОМ ДЛЯ КОЛЕСНОГО ДВИГАТЕЛЯ Название документа [8] H02K 1/30, [8] H02K 15/03, [8] H02K 1/27, [8] H02K 5/08, [8] H02K 7/18 Индексы МПК [FR] Шеер Даниель, [FR] Дюма Пьер, [FR] Вердье Лоран Сведения об авторах [FR] ЛОР ЭЛЕКТРОМЕКАНИК Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201890646a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Изобретение относится к ротору (1), содержащему монолитный металлический корпус (2), содержащий цилиндрическую часть (4), закрытую с одной стороны замыкающей частью (5), образующей ступицу. Параллельные в осевом направлении ряды (14) постоянных магнитов (12) механически и непосредственно прикреплены к внутренней поверхности (13) цилиндрической части корпуса полосами (20), которые предпочтительно являются немагнитными, механически прикреплены к корпусу и размещены в продольном направлении между каждым рядом магнитов. Эти полосы содержат основание, которое опирается на корпус и продолжается двумя наклонными наружу гранями, расходящимися в стороны, при этом они зацепляются с наклонными внутрь поверхностями, форма которых дополняет их форму и которые находятся на соответствующих боковых сторонах смежных магнитов, так что эти магниты фиксируются в вертикальном и боковом направлениях.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к ротору (1), содержащему монолитный металлический корпус (2), содержащий цилиндрическую часть (4), закрытую с одной стороны замыкающей частью (5), образующей ступицу. Параллельные в осевом направлении ряды (14) постоянных магнитов (12) механически и непосредственно прикреплены к внутренней поверхности (13) цилиндрической части корпуса полосами (20), которые предпочтительно являются немагнитными, механически прикреплены к корпусу и размещены в продольном направлении между каждым рядом магнитов. Эти полосы содержат основание, которое опирается на корпус и продолжается двумя наклонными наружу гранями, расходящимися в стороны, при этом они зацепляются с наклонными внутрь поверхностями, форма которых дополняет их форму и которые находятся на соответствующих боковых сторонах смежных магнитов, так что эти магниты фиксируются в вертикальном и боковом направлениях.


(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201890646 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2018.07.31
(22) Дата подачи заявки 2016.10.04
(51) Int. Cl.
H02K1/30 (2006.01) H02K15/03 (2006.01) H02K1/27 (2006.01) H02K 5/08 (2006.01) H02K 7/18 (2006.01)
(54)
СНАБЖЕННЫЙ МАГНИТАМИ РОТОР С МОНОЛИТНЫМ КОРПУСОМ ДЛЯ КОЛЕСНОГО ДВИГАТЕЛЯ
(31) (32)
1559529 2015.10.07
(33) FR
(86) PCT/FR2016/052541
(87) WO 2017/060607 2017.04.13
(71) Заявитель:
ЛОР ЭЛЕКТРОМЕКАНИК (FR)
(72) Изобретатель:
Шеер Даниель, Дюма Пьер, Вердье Лоран (FR)
(74) Представитель:
Носырева Е.Л. (RU) (57) Изобретение относится к ротору (1), содержащему монолитный металлический корпус (2), содержащий цилиндрическую часть (4), закрытую с одной стороны замыкающей частью (5), образующей ступицу. Параллельные в осевом направлении ряды (14) постоянных магнитов (12) механически и непосредственно прикреплены к внутренней поверхности (13) цилиндрической части корпуса полосами (20), которые предпочтительно являются немагнитными, механически прикреплены к корпусу и размещены в продольном направлении между каждым рядом магнитов. Эти полосы содержат основание, которое опирается на корпус и продолжается двумя наклонными наружу гранями, расходящимися в стороны, при этом они зацепляются с наклонными внутрь поверхностями, форма которых дополняет их форму и которые находятся на соответствующих боковых сторонах смежных магнитов, так что эти магниты фиксируются в вертикальном и боковом направлениях.
P12357320EA
СНАБЖЕННЫЙ МАГНИТАМИ РОТОР С МОНОЛИТНЫМ КОРПУСОМ
ДЛЯ КОЛЕСНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Область техники
5 Настоящее изобретение в целом относится к области техники синхронных вращающихся машин с постоянными магнитами, машин, например, типа двигателя или генератора и, в частности, к области техники колесных двигателей.
В частности, предпочтительным является применение изобретения для внешнего 10 ротора тягового электродвигателя, относящегося к типу колесных двигателей, например железнодорожного тягового электродвигателя, или для дорожного транспортного средства любого типа.
Уровень техники
Синхронные вращающиеся машины с постоянными магнитами обычно состоят 15 из подвижной части, называемой ротором, содержащей несколько постоянных магнитов переменной полярности, и неподвижной части, называемой статором, содержащей обмотку.
Чтобы вызывать явление индукции, за счет которого в случае двигателя приводится в движение ротор или в случае генератора генерируется 20 электрический ток, указанный ротор выполнен в виде цилиндрической части, на которой устанавливают идущие друг за другом ряды постоянных магнитов, параллельные друг другу и обычно ориентированные в осевом направлении ротора, т. е. перпендикулярно вращательному движению указанного ротора.
Указанные магниты, которые должны быть обращены к обмотке статора, имеют 25 одинаковую полярность в пределах одного ряда, но от одного ряда к другому обычно имеют переменную полярность. Переменную полярность также можно
реализовать, например, разместив магниты одинаковой полярности в два или три идущих друг за другом ряда и затем установив над идущими друг за другом двумя или тремя рядами магниты противоположной полярности.
Обычно ротор данного типа содержит открытый с обоих торцов цилиндрический 5 металлический корпус, к которому крепятся магниты. Затем этот цилиндрический корпус закрывают с одного из торцов замыкающей частью, которую помещают на корпус, а затем приваривают или прикручивают. В своей центральной части указанная замыкающая часть преимущественно изготовлена в виде ступицы, что позволяет устанавливать ротор на ось, а в случае колесного 10 двигателя - навал.
Таким образом, в традиционных колесных двигателях цилиндрический корпус ротора и часть, образующая ступицу, представляют собой две отдельные детали, которые вставляют друг в друга и соединяют сваркой или болтами. Эта двусоставная конструкция характеризуется многочисленными проблемами.
15 Действительно, когда замыкающую часть приваривают к цилиндрическому корпусу ротора, процесс сварки приводит к деформации узла, из-за чего потом возникает необходимость в повторной механической обработке полученного узла после его сварки, чтобы гарантировать геометрические характеристики, необходимые для нормальной работы ротора (правильную круглую форму). Эта
20 деформация имеет даже большее значение, если постоянные магниты устанавливают на ротор еще до выполнения сварки.
Если замыкающую часть требуется соединять с корпусом винтами/болтами, то нужно обеспечить, чтобы стенка корпуса была толстой, чтобы количество материала было достаточным для обеспечения прочного соединения путем 25 привинчивания. Ввиду использования большего количества сырья повышается стоимость ротора. Кроме того, указанное увеличение толщины стенки подразумевает уменьшение диаметра внутреннего свободного пространства ротора и, следовательно, поверхности, на которой можно разместить постоянные магниты. Таким образом, поверхность намагничивания становится более
ограниченной, что ведет к понижению общей эффективности колесного двигателя.
Наконец, эта конструкция, образованная из двух независимых частей, которые собирают в один узел, получается не совсем жесткой, и механическая обработка, 5 которую затем проводят, может привести к искажениям, изменяющим геометрические характеристики ротора, который теряет правильную цилиндрическую форму, и к деформации, которая создает проблемы в работе вращающейся машины.
Кроме того, в традиционных роторах магниты обычно прикрепляют к корпусу 10 путем приклеивания. Однако ввиду весьма значительных сил, воздействующих на магниты во время работы ротора, и высоких температур, до которых разогреваются внутренние части этих машин, используемые клеящие вещества должны быть очень эффективными, чтобы гарантировать удовлетворительный уровень надежности, чего трудно добиться. Отмечается все больше случаев 15 сбоев, обусловленных существующей тенденцией изготавливать все более и более мощные синхронные машины, которые помещают во все меньшее пространство, из-за чего увеличивается внутренняя температура. Стремление к повышению производительности плохо согласуется с креплением магнитов путем приклеивания.
20 С целью преодоления недостатков приклеивания в аналогах, известных из уровня техники, было предложено несколько альтернативных способов прикрепления магнитов.
Так, например, известна заявка на патент ЕР 2348612, в которой раскрыт ротор синхронной машины, в котором каждый из постоянных магнитов клеится к 25 промежуточному опорному элементу, который входит в зацепление с пазом в корпусе и, таким образом, механически удерживается на корпусе. Описанные магниты имеют поверхность, которая меньше поверхности промежуточных опорных элементов, чтобы между смежными магнитами оставалось свободное
пространство и между каждым рядом магнитов образовывался вентиляционный канал, за счет чего ограничивается общее повышение температуры устройства.
Хотя создание этих каналов обеспечивает улучшение циркуляции воздуха и тем самым несколько уменьшает степень нагревания, это не решает проблемы 5 приклеивания магнитов. Действительно, магниты по-прежнему приклеиваются к промежуточным опорным элементам, и используемое клеящее вещество должно выдерживать большие нагрузки, которым оно подвергается при эксплуатации, как было объяснено ранее.
Кроме того, ввиду наличия этих промежуточных опорных элементов, с одной 10 стороны, и пространства, оставленного свободным для каналов циркуляции воздуха, с другой стороны, объем, в котором можно размещать магниты, значительно уменьшается. Все это ведет к резкому снижению производительности ротора ввиду малых размеров используемых магнитов.
Кроме того, известна заявка на патент FR 3002378, также опубликованная под 15 номером WO 2014/128410, в которой раскрывается ротор, на котором постоянные магниты удерживаются при помощи крепежных полос, которые входят в зацепление между параллельными рядами магнитов и прикручиваются к корпусу. Эти крепежные полосы имеют особую форму с округлыми сторонами, из-за чего стоимость этих полос получается относительно высокой. 20 Кроме того, постоянные магниты, которые соединяют с ними, должны иметь соответствующую округлую вогнутую форму, которой добиваются посредством особой механической обработки, которую трудно выполнять и которая значительно повышает стоимость этих магнитов.
Кроме того, хотя магниты механически удерживаются этими крепежными 25 полосами, их нужно сначала предварительно приклеивать к корпусу ротора перед вставкой крепежных полос. Следовательно, это не совсем механическое прикрепление.
Более того, ротор, описываемый в данном документе, является обычным. Он содержит сквозной цилиндрический корпус, который открыт с обоих его торцов и который затем нужно закрывать с одной стороны при помощи вставляемой замыкающей части.
5 Также известны устройства, раскрытые в заявках на патент WO 2014/199039 и ЕР 2267868, в которых описывается ротор, в котором ряды постоянных магнитов механически удерживаются посредством ребер, выполненных в пределах толщины корпуса. Хотя в данном случае удерживание полностью механическое, требуется сложная и дорогая механическая обработка цилиндрического корпуса 10 ротора, чтобы получить принимающие пазы в рядах постоянных магнитов и привести ребра в соответствие с этой поверхностью. Этот этап механической обработки обходится настолько дорого, что на практике он затрудняет изготовление и реализацию этих решений по экономически приемлемой стоимости.
15 Кроме того, чтобы инструменты, необходимые для выполнения данной механической обработки, можно было вставлять и приводить в действие, корпус ротора в обязательном порядке должен быть выполнен в виде сквозного корпуса, т. е. открытого с обеих сторон его цилиндрической части. Следовательно, с одного из его торцов нужно затем вставлять замыкающую часть, которая
20 является отдельной от корпуса и изготавливается независимо от него и которая крепится к корпусу болтами или сваркой с указанными выше проблемами.
В остальных упомянутых документах речь тоже идет только о роторах, в которых цилиндрический корпус является открытым и сквозным с обоих своих торцов.
25 Описание изобретения
Целью изобретения является предоставление ротора для синхронной вращающейся машины, который лишен вышеупомянутых недостатков и в котором цилиндрический корпус, служащий опорой для магнитов, изготовлен
монолитным и неотделимым от замыкающей части, образующей ступицу, которая закрывает одну из его сторон.
Монолитная конструкция корпуса особенно выгодна, потому что она придает узлу повышенную жесткость, что гарантирует гораздо более высокую 5 стабильность геометрических характеристик ротора в случае последующей механической обработки и в ходе использования.
Другой целью изобретения является предоставление ротора, в котором постоянные магниты крепятся на цилиндрическую часть корпуса путем прямого прикрепления, т. е. без промежуточной детали или установочной опоры, и 10 полностью механически, т. е. без необходимости в каком-либо приклеивании или предварительном приклеивании.
С учетом того, что приклеивание магнитов заменяется полностью механическим прикреплением, то, следовательно, гарантируется идеальная фиксация этих магнитов, какой бы ни была внутренняя температура ротора в ходе 15 эксплуатации.
Кроме того, средства, используемые для этого прикрепления, отлично сочетаются с изготовлением ротора с монолитным корпусом, содержащим выполненные за одно целое цилиндрическую часть и замыкающую часть, образующую ступицу.
20 Наконец, ввиду чрезвычайной простоты используемых средств и их формы решение, предлагаемое изобретением, очень экономично, особенно по сравнению с описанными системами, известными из уровня техники.
В контексте настоящей заявки термин "магниты" будет удобно рассматривать в широком смысле, т. е., с одной стороны, как обозначающий элементы, 25 изготовленные с использованием обычных магнитных материалов, а с другой стороны - обозначающий элементы, изготовленные с использованием намагничиваемых материалов. Эти намагничиваемые материалы изготовлены,
например, с использованием материалов, выполненных из феррита или сплавов типа SmCo, AINiCo или NdFeB.
Чтобы решить эти технические проблемы, изобретение предоставляет снабженный магнитами ротор для синхронной вращающейся машины с 5 постоянными магнитами. Этот ротор в целом имеет форму цилиндра, ограничивающего внутреннее приемное пространство, в котором должен размещаться закрепленный статор, содержащий обмотку. Указанный ротор содержит металлический корпус, множество постоянных магнитов, расположенных параллельными рядами, ориентированными в осевом 10 направлении цилиндра, и набор крепежных полос, каждая из которых проходит в продольном направлении между двумя соседними рядами постоянных магнитов и механически закреплена на корпусе.
Согласно изобретению металлический корпус представляет собой монолитную конструкцию, содержащую две части, изготовленные как одно целое, а именно 15 цилиндрическую часть, стенка которой служит опорой для постоянных магнитов и крепежных полос, и замыкающую часть, образующую ступицу, которая закрывает одну из сторон цилиндрической части.
Указанные крепежные полосы обеспечивают непосредственное механическое прикрепление постоянных магнитов к внутренней поверхности стенки 20 цилиндрической части корпуса. Каждая из них содержит основание, опирающееся на внутреннюю поверхность стенки цилиндрической части корпуса, и две наклонные наружу грани, которые продолжают указанное основание расхождением в стороны.
Указанные постоянные магниты на каждой из своих боковых сторон содержат 25 наклонную внутрь поверхность, форма которой дополняет форму соответствующей наклонной наружу грани смежной крепежной полосы, при этом указанная наклонная внутрь поверхность введена в зацепление с указанной соответствующей наклонной наружу гранью смежной крепежной полосы, так
что указанные крепежные полосы обеспечивают фиксацию указанных постоянных магнитов в вертикальном и боковом направлениях.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения наклонные наружу грани крепежных полос продолжены вертикальными или наклонными 5 внутрь гранями.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения крепежные полосы имеют поперечное сечение в форме шестиугольника или трапеции.
Согласно одному варианту осуществления изобретения крепежные полосы являются немагнитными или составляют меньше половины высоты постоянных 10 магнитов.
Согласно одному варианту осуществления изобретения постоянные магниты на своих боковых сторонах содержат вертикальную поверхность, или наклонную наружу поверхность, или выгнутую наружу поверхность, которая проходит за их наклонными внутрь поверхностями.
15 Согласно одному варианту осуществления изобретения ротор содержит механические стопоры, которые обеспечивают фиксацию рядов постоянных магнитов в продольном направлении.
Согласно предпочтительному варианту осуществления механические стопоры представляют собой выступы, заплечики или стенки корпуса или даже съемные 20 упорные части.
Согласно другому варианту осуществления изобретения ротор может также содержать слой антикоррозийной смолы.
Предпочтительно, ротором согласно изобретению может быть ротор тягового электродвигателя.
25 Изобретение также предлагает колесный двигатель, который содержит представленный выше ротор согласно изобретению.
Изобретение также предлагает способ прикрепления постоянных магнитов к ротору согласно изобретению.
Указанный способ включает следующие этапы:
размещение крепежных полос на внутренней поверхности стенки 5 цилиндрической части корпуса параллельно друг другу и в осевом направлении цилиндра с промежутками между ними, соответствующими ширине ряда постоянных магнитов, и предварительную установку указанных крепежных полос путем механического прикрепления к корпусу с зазором между крепежными полосами и корпусом;
10 - ввод в зацепление намагничиваемых элементов или постоянных
магнитов между указанными крепежными полосами и обеспечение их плавного скольжения в продольном направлении за счет зазора между крепежными полосами и корпусом с получением параллельных рядов намагничиваемых элементов или постоянных магнитов;
15 - завершение механического прикрепления крепежных полос к корпусу с
устранением зазора между крепежными полосами и корпусом и, следовательно, фиксацию намагничиваемых элементов или постоянных магнитов в вертикальном и боковом направлениях путем зацепления их наклонных внутрь поверхностей с наклонными наружу гранями смежных крепежных полос; и
20 - намагничивание этих намагничиваемых элементов в случае
использования намагничиваемых элементов с получением из них постоянных магнитов.
Краткое описание графических материалов
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны после 25 прочтения следующего подробного описания, выполненного со ссылками на прилагаемые графические материалы, в которых:
фиг. 1 представляет собой вид спереди в перспективе примера ротора согласно изобретению;
фиг. 2 представляет собой вид сзади в перспективе ротора, изображенного на фиг. 1;
5 - фиг. 3 представляет собой покомпонентное изображение в перспективе
различных составляющих ротора, изображенного на фиг. 1, показанного разобранном состоянии;
фиг. 4 представляет собой вид в продольном разрезе ротора, изображенного на фиг. 1;
10 - фиг. 5 представляет собой вид в поперечном разрезе части ротора,
изображенного на фиг. 1;
фиг. 6 представляет собой увеличенное изображение области, обведенной кругом на фиг. 5;
фиг. 7 и 8 представляют собой вид в перспективе и в поперечном разрезе 15 соответственно примера крепежной полосы согласно изобретению, показанной отдельно;
фиг. 9 и 10 представляют собой вид в перспективе и в поперечном разрезе соответственно примера магнита согласно изобретению, показанного отдельно.
20 Подробное описание изобретения
Ниже настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на фиг. 1-10. Эквивалентные элементы, показанные на разных фигурах, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций.
На этих фигурах показан предпочтительный вариант осуществления ротора 1 25 согласно изобретению. Разумеется, это всего лишь один конкретный вариант осуществления; специалист в данной области техники может без труда
представить и реализовать множество разновидностей или модификаций данного ротора, не выходя за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.
Показанный ротор 1 представляет собой так называемый "внешний" ротор, 5 который содержит корпус 2, предпочтительно металлический, в целом цилиндрической формы, который в пределах своей полой внутренней части определяет границы приемного пространства 3, предусмотренного для приема статора с обмоткой (не показано).
Корпус 2 представляет собой моноблочную конструкцию, изготовленную 10 цельной и монолитной, например, в литейной. Эта монолитная конструкция содержит две неразъемные части, а именно цилиндрическую часть 4 и замыкающую часть 5.
Цилиндрическая часть 4 содержит цилиндрическую стенку 6, ограничивающую приемное пространство 3, и является открытой с одного из своих торцов 7, 15 благодаря чему возможен полный доступ к приемному пространству 3 для установки статора.
С другого своего торца 8 цилиндрическая часть 4 закрыта замыкающей частью 5, которая выполнена за одно целое с цилиндрической стенкой 6.
В своей центральной части замыкающая часть 5 имеет отверстие 9, 20 предпочтительно ограниченное выступающей стенкой 10, по существу цилиндрической и проходящей центрально внутрь цилиндрической части 4 корпуса 2.
Указанная выступающая стенка 10, диаметр которой значительно меньше диаметра стенки 6 цилиндрической части 4 корпуса 2, преимущественно 25 изготовлена в виде ступицы и, таким образом, позволяет устанавливать ротор 1 на ось, например на вал в представленном предпочтительном случае колесного двигателя.
В показанном примере также изображен набор болтов 11, расположенных по кругу по периферии замыкающей части 5 корпуса 2 и поперечно ей, чтобы к ротору 1 можно было прикрепить колесный диск и шину колесного двигателя.
Чтобы получить желательное явление индукции, ротор 1 дополнительно 5 содержит множество постоянных магнитов 12, которые устанавливаются на цилиндрическую часть 4 корпуса 2 и механически крепятся к ней на внутренней поверхности 13 стенки 6 таким образом, что в ходе эксплуатации они находятся рядом с обмоткой статора, расположенного внутри приемного пространства 3, и обращены к ней.
10 Указанные постоянные магниты 12 размещены рядами 14, параллельными друг другу и ориентированными в осевом направлении цилиндра (в направлении, которое перпендикулярно вращательному движению ротора 1).
Магниты 12 предпочтительно плоские и в целом имеют форму параллелепипеда уменьшенной высоты и с по существу прямоугольными или квадратными 15 основаниями 15, составляющими магнитные полюса указанных магнитов 12. Предпочтительный пример магнита 12 представлен отдельно на фиг. 9 и 10.
Указанные магниты 12 содержат две боковые стороны 16, которые, когда магниты установлены на роторе 1, ориентированы, как и ряды 14, в осевом направлении цилиндра, и две торцевые стороны 17, которые проходят поперечно 20 рядам 14 в направлении по касательной к движению ротора.
Согласно изобретению постоянные магниты 12 содержат на своих боковых сторонах 16 наклонную внутрь поверхность 18, т. е. толщина магнита постепенно уменьшается от основания 15, которое должно опираться на стенку 6 корпуса 2, к центру наклонной внутрь поверхности 18.
25 Хотя указанная наклонная внутрь поверхность 18 может продолжаться вдоль всей высоты боковой стороны 16 магнита 12, она предпочтительно ограничена высотой, составляющей меньше половины общей высоты боковой стороны 16
магнита 12, чтобы увеличить размеры имеющегося магнита и, таким образом, общую площадь намагничивания.
По тем же причинам указанную наклонную внутрь поверхность 18 предпочтительно продлевает вертикальная поверхность, или выпуклая наружу 5 поверхность, или предпочтительно наклонная наружу поверхность 19, которая придает боковой стороне 16 в целом вогнутую форму.
В пределах одного ряда 14 все постоянные магниты 12 имеют одинаковую полярность, т. е. они размещены таким образом, что у всех основание 15 имеет одинаковый полюс (северный или южный) на одной стороне. Таким образом, у 10 всех у них, например, основания северной полярности направлены к стенке 6 корпуса 2, а основания южной полярности обращены к статору, и, таким образом, образуется так называемый "южный ряд" или, наоборот, образуется так называемый "северный ряд".
Указанные ряды 14 распределены в следующие одна за другой смежные группы, 15 каждая из которых содержит один или более рядов 14 магнитов 12 и в пределах каждой из которых все магниты 12 имеют одинаковую полярность. С другой стороны, их полярность поочередно меняется на противоположную от одной группы к другой, при этом южные группы и северные группы последовательно сменяют друг друга по существу по всей поверхности стенки 6 корпуса 2.
20 За счет такого расположения магниты 12 отталкивают друг друга в пределах одного ряда 14 и одной группы, но притягиваются друг к другу от одной группы к другой.
Постоянные магниты 12 также могут состоять из элементов из намагничиваемого материала, которые устанавливаются на корпус 2 в 25 ненамагниченном состоянии, а затем намагничиваются, чтобы стать постоянными магнитами 12, как описанные выше. Таким образом, это способствует сборке, так как намагничивание указанных элементов происходит только после их установки на корпус 2.
Согласно изобретению указанные постоянные магниты 12 непосредственно и полностью механически крепятся к внутренней поверхности 13 стенки 6 при помощи набора крепежных полос 20, которые проходят в осевом направлении цилиндрического ротора 1 и вставляются между рядами 14 постоянных 5 магнитов 12. Таким образом, каждый ряд 14 постоянных магнитов 12 преимущественно ограничен двумя крепежными полосами 20, расположенными по одной с каждой стороны ряда 14, и их длина по существу соответствует длине ряда 14 магнитов 12.
Эти крепежные полосы 20 предпочтительно изготовлены из немагнитного 10 материала, например из немагнитной нержавеющей стали, так что они не взаимодействуют с магнитным полем, вырабатываемым смежными магнитами 12.
В случае, когда они не изготовлены из немагнитного материала, их высота предпочтительно составляет меньше половины высоты постоянных магнитов 12, 15 с которыми они входят в зацепление. Таким образом, указанные крепежные полосы 20 не доходят до центральной плоскости между двумя полюсами магнитов 12, благодаря чему можно избежать магнитных коротких замыканий между магнитами, которые не будут участвовать в получении необходимой электромагнитной связи.
20 Крепежные полосы 20 механически соединяются с цилиндрической частью 4 корпуса 2, предпочтительно, посредством набора винтов 21, которые проходят сквозь цилиндрическую стенку 6 корпуса через множество перфорационных отверстий 22, перед тем как войти в зацепление с резьбовыми отверстиями 23 крепежных полос 20, с которыми они входят в зацепление.
25 Каждая из указанных крепежных полос 20 содержит основание 24, которое должно опираться на внутреннюю поверхность 13 стенки 6 цилиндрической части 4 корпуса 2 и которое увеличивается расхождением по его боковым сторонам 25 двух наклонных наружу граней 26.
Используемый выше термин "расхождение" понимается в том смысле, что крепежная полоса постепенно расширяется от своего основания 24, размещенного на уровне корпуса 2, к верхней части наклонных наружу граней 26.
5 Верхней части крепежных полос 20 можно в одинаковой мере придавать разную форму в зависимости от формы, выбранной для постоянных магнитов 12.
Полосы могут быть выполнены, например, с формой трапеции в поперечном сечении, при этом наклонные наружу грани 26 непосредственно переходят в по существу плоскую верхнюю поверхность.
10 Наклонные наружу грани 26 также могут продолжаться, например, вертикальными, округлыми или наклонными внутрь гранями 27 перед переходом в предпочтительно плоскую верхнюю поверхность 28.
Таким образом, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения можно получить крепежную полосу 20 с шестиугольным 15 поперечным сечением. Такая крепежная полоса 20 показана отдельно на фиг. 7 и 8.
Преимущество показанной полосы, помимо тех преимуществ, о которых уже было сказано, состоит в том, что стержни с шестиугольным поперечным сечением, выполненные из подходящего материала и с подходящими размерами,
20 доступны для приобретения по невысоким ценам. Следовательно, чтобы изготовить крепежные полосы 20, достаточно разрезать эти стержни на отрезки нужной длины и получить резьбовые отверстия 23 механической обработкой. В отличие от крепежных полос, известных из предшествующего уровня техники и упомянутых во вступительной части, полосы согласно изобретению особенно
25 экономичны.
Независимо от формы, выбранной для их поперечного сечения, у крепежных полос 20 наклонные наружу грани 26 имеют форму, которая дополняет форму наклонных внутрь поверхностей 18 постоянных магнитов 12. Таким образом,
когда постоянные магниты 12 размещаются между двумя крепежными полосами 20, наклонные внутрь поверхности 18 магнитов 12 входят в зацепление с наклонными наружу гранями 26 крепежных полос 20, в результате чего блокируются боковое и вертикальное смещения магнитов 12.
5 Как подробнее показано на фиг. 5 и 6, крепежные полосы 20, за счет своей особой геометрической формы, обеспечивают фиксацию постоянных магнитов 12 в вертикальном (или радиальном) и боковом (т. е. в направлении по касательной к круговому движению ротора) направлениях.
Фиксация постоянных магнитов 12 в продольном направлении, т. е. в осевом 10 направлении цилиндра, обеспечивается за счет механических стопоров 29, которые препятствуют перемещению постоянных магнитов 12 в направлении, параллельном рядам 14 магнитов.
В показанном иллюстративном варианте осуществления указанные механические стопоры 29 выполнены с каждой стороны в виде выступа 30, или 15 заплечика, на корпусе 2, в который упираются постоянные магниты 12, когда они установлены на цилиндрической стенке 6, и который оказывает давление на постоянные магниты 12, которые ввиду одинаковой полярности в пределах ряда 14 отталкивают друг друга.
Согласно другим возможным вариантам указанные выступы 30 на одной 20 стороне или на обеих сторонах могут быть заменены стенкой корпуса или даже съемными упорными частями.
Кроме того, до или после установки постоянных магнитов 12 на корпус 2 ротор 1 преимущественно может быть пропитан смолой (не показано), чтобы защитить от коррозии металлические части, которые она покрывает.
25 Кроме обеспечения непосредственного и полностью механического присоединения постоянных магнитов 12, благодаря которому можно полностью исключить проблематичное приклеивание, крепежные полосы 20 согласно
изобретению обладают еще одним преимуществом над устройствами, известными из уровня техники.
Действительно, поскольку они своим основанием 24 контактируют со стенкой 6 корпуса и проходят между рядами 14 магнитов 12, попадая своей верхней 5 поверхностью 28 в приемное пространство 3, они составляют множество теплопроводных мостов, которые сообщают внутреннюю часть приемного пространства 3 с наружной стороной корпуса 2. Таким образом, крепежные полосы 20 способствуют лучшему рассеиванию тепла, генерируемого внутри ротора 1, в направлении наружу, что снижает внутреннюю температуру при 10 эксплуатации. Следовательно, они участвуют в повышении общей эффективности ротора, снижая его нагрев при эксплуатации.
Изобретение также относится к способу прикрепления постоянных магнитов 12 к ротору 1, описанному выше.
Указанный способ осуществляется при помощи следующих этапов.
15 Крепежные полосы 20 размещают поверх внутренней поверхности 13 стенки 6 цилиндрической части 4 корпуса 2. Для этого их располагают параллельно друг другу и в осевом направлении цилиндра с промежутками между ними, соответствующими ширине ряда 14 постоянных магнитов 12 или намагничиваемых элементов, подлежащих установке.
20 Указанные крепежные полосы 20 предварительно устанавливают путем механического прикрепления к корпусу 2 с зазором между крепежными полосами 20 и корпусом 2. Для этого, например, винты 21 вводят через перфорационные отверстия 22 стенки 6 в зацепление с резьбовыми отверстиями 23 крепежных полос 20, но полностью их не затягивают.
25 Намагничиваемые элементы 12 или постоянные магниты вводят в зацепление между крепежными полосами 20 путем небольшого приподнимания крепежных полос 20 за счет зазора, оставленного между крепежными полосами 20 и
корпусом 2, и обеспечения их плавного скольжения в продольном направлении до их упора в выступы 30.
Тогда постоянные магниты 12 или намагничиваемые элементы образуют параллельные ряды 14 постоянных магнитов 12 или намагничиваемых 5 элементов, размещенные между крепежными полосами 20.
Механическое прикрепление крепежных полос 20 завершают на корпусе 2, например, путем затягивания винтов 21, чтобы устранить зазор, оставленный между крепежными полосами 20 и корпусом 2. В результате наклонные внутрь поверхности 18 постоянных магнитов 12 или намагничиваемых элементов 10 входят в соприкосновение и зацепление с наклонными наружу гранями 26 смежных крепежных полос, и это обеспечивает фиксацию постоянных магнитов 12 или намагничиваемых элементов в вертикальном и боковом направлениях.
В случае намагничиваемых элементов выполняют дополнительный этап намагничивания этих намагничиваемых элементов, чтобы они становились 15 постоянными магнитами 12 одинаковой полярности в пределах каждого из рядов 14.
Разумеется, настоящее изобретение не ограничено предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше и показанными на различных фигурах, и специалист в данной области техники сможет предложить множество 20 изменений и представить другие варианты осуществления, не выходящие за пределы сущности и объема настоящего изобретения, определенного формулой изобретения.
Формула изобретения
1. Снабженный магнитами ротор (1) для синхронной вращающейся машины с постоянными магнитами, в целом имеющий форму цилиндра, определяющего внутреннее приемное пространство (3), предназначенное для размещения 5 закрепленного статора, содержащего обмотку, при этом ротор (1) содержит металлический корпус (2), множество постоянных магнитов (12), расположенных параллельными рядами (14), ориентированными в осевом направлении цилиндра, и набор крепежных полос (20), каждая из которых проходит в продольном направлении между двумя соседними рядами (14) 10 постоянных магнитов (12) и механически закреплена на корпусе (2),
отличающийся тем, что
металлический корпус (2) представляет собой монолитную конструкцию, содержащую две части, изготовленные как одно целое: цилиндрическую часть (4), стенка (6) которой служит опорой для постоянных 15 магнитов (12) и крепежных полос (20), и замыкающую часть (5), образующую ступицу, которая закрывает одну из сторон (8) цилиндрической части (4);
указанные крепежные полосы (20) обеспечивают непосредственное механическое прикрепление постоянных магнитов (12) к внутренней поверхности (13) стенки (6) цилиндрической части (4) корпуса (2), и каждая из 20 них содержит основание (24), опирающееся на внутреннюю поверхность (13) стенки (6) цилиндрической части (4) корпуса (2), и две наклонные наружу грани (26), которые продолжают указанное основание (24) расхождением в стороны; и
указанные постоянные магниты (12) на каждой из своих боковых сторон (16) содержат наклонную внутрь поверхность (18), форма которой 25 дополняет форму соответствующей наклонной наружу грани (26) смежной крепежной полосы (20), при этом указанная наклонная внутрь поверхность (18) введена в зацепление с указанной соответствующей наклонной наружу гранью (26) смежной крепежной полосы (20), так что указанные крепежные полосы (20)
обеспечивают фиксацию указанных постоянных магнитов (12) в вертикальном и боковом направлениях.
2. Ротор (1) по п. 1, отличающийся тем, что наклонные наружу грани (26) крепежных полос (20) продолжены вертикальными или наклонными внутрь
5 гранями (27).
3. Ротор (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что крепежные полосы (20) имеют поперечное сечение в форме шестиугольника или трапеции.
4. Ротор (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
10 крепежные полосы (20) являются немагнитными или составляют меньше
половины высоты постоянных магнитов (12).
5. Ротор (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что постоянные магниты (12) на своих боковых сторонах (16) содержат вертикальную поверхность, или наклонную наружу поверхность (19), или
15 выгнутую наружу поверхность, которая следует за их наклонными внутрь поверхностями (18).
6. Ротор (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержит механические стопоры (29), которые обеспечивают фиксацию рядов (14) постоянных магнитов (12) в продольном направлении.
20 7. Ротор (1) по п. 6, отличающийся тем, что указанные механические стопоры (29) представляют собой выступы (30), заплечики или стенки корпуса (2) или даже съемные упорные части.
8. Ротор (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно содержит слой антикоррозийной смолы.
25 9. Ротор (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что представляет собой ротор тягового электродвигателя.
10. Колесный двигатель, отличающийся тем, что содержит ротор (1) по любому из пп. 1-9.
11. Способ прикрепления постоянных магнитов (12) к ротору (1) по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что включает следующие этапы:
5 - размещение крепежных полос (20) на внутренней поверхности (13)
стенки (6) цилиндрической части (4) корпуса (2) параллельно друг другу и в осевом направлении цилиндра с промежутками между ними, соответствующими ширине ряда (14) постоянных магнитов (12), и предварительную установку указанных крепежных полос (20) путем механического прикрепления к корпусу 10 (2) с зазором между крепежными полосами (20) и корпусом (2);
ввод в зацепление намагничиваемых элементов или постоянных магнитов (12) между указанными крепежными полосами (20) и обеспечение их плавного скольжения в продольном направлении за счет зазора между крепежными полосами (20) и корпусом (2) с получением параллельных рядов 15 (14) намагничиваемых элементов или постоянных магнитов (12);
завершение механического прикрепления крепежных полос (20) к корпусу (2) с устранением зазора между крепежными полосами (20) и корпусом (2) и, следовательно, фиксацию намагничиваемых элементов или постоянных магнитов (12) в вертикальном и боковом направлениях путем зацепления их 20 наклонных внутрь поверхностей (18) с наклонными наружу гранями (26) смежных крепежных полос (20); и
намагничивание указанных намагничиваемых элементов в случае использования намагничиваемых элементов с получением из них постоянных магнитов (12).
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
1/4
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
1/4
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
3/4
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
4/4
PCT/FR2016/052541
WO 2017/060607
4/4
PCT/FR2016/052541