CS232100B1

CS232100B1 - Gear rotor of high speed homopolar electric machine

Info

Publication number: CS232100B1
Application number: CS833367A
Authority: CS
Inventors: Hugo Pavlovsky; Vaclav Liska; Rudolf Haas
Original assignee: Hugo Pavlovsky; Vaclav Liska; Rudolf Haas
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1985-01-16
Also published as: CS336783A1

Abstract

Zubový rotor má v mezerách mezi zuby, u obvodové části, uspořádány výplně z nemagnetického materiálu. Tím se docílí snížení aerodynamických ztrát, vznikajících při otáčeni rotoru třením a vířením okolního prostřed! v prostorách mezi zuby rotoru a vnitřním průměrem statoru, což umožňuje, z hlediska elektromagnetického, zachovat optimální vzduchovou mezeru.The toothed rotor has fillings made of non-magnetic material arranged in the gaps between the teeth, at the peripheral part. This reduces aerodynamic losses arising during rotor rotation due to friction and swirling of the surrounding medium in the spaces between the rotor teeth and the inner diameter of the stator, which allows, from an electromagnetic point of view, to maintain an optimal air gap.

Description

Vynález se týká zubového rotoru vysokootáčkového homopolárního elektrického stroje»The invention relates to a gear rotor of a high-speed homopolar electric machine »

Rotory vysokootáčkových hcmopolárních elektrických strojů mívají příčný průřez ve tvaru hvězdice, jejíž jednotlivé zuby jsou odděleny mezerami. Tento tvar, potřebný z hlediska elektromagnetické funkce stroje, má však nevýhodné aerodynamické vlastnosti. Výkon homopolárního stroje se zvyšuje s frekvencí otáčení rotoru. Z hlediska mechanické pevnosti jsou v současné době realizovatelné rotory s obvodovou rychlostí blížící se hodnotě 400 ms“\ Při vysoké obvodové rychlosti se vířením a třením v okolním plynném prostředí mění značná část energie v teplo, představující ztrátový výkon. V rotoru a jeho okolí dochází přitom k nežádoucímu nárůstů teploty. Z důvodu snížení těchto ztrát se proto někdy povrch rotoru překrývá pláštěm ve tvaru tenkostěnné trubky, která je provedena z nemagnetického materiálu, a to buá kovového nebo nekovového. Nemagnetický kovový plást, umístěný vně rotorových zubů,vyplňuje částečně mezeru mezi aktivním rotorovým télesem a statorem. Malá mezera mezi pláštěm a statorem a střídavá složka magnetického pole v mezeře jsou příčinou vysokých ztrát, vyvolaných vířivými proudy v plášti rotoru. Dostatečně velká mezera mezi pláštěm a statorem opět znamená nepřijatelné zvětšení aktivní mezery stroje z hlediska budicího vinutí. Tenké pláště z nekovových materiálů vykazují při vysokých otáčkách nedostatečnou mechanickou odolnost a jsou technologicky náročné. S vThe rotors of high-speed high-voltage electric machines have a star-shaped cross-section whose teeth are separated by gaps. However, this shape, required for the electromagnetic function of the machine, has disadvantageous aerodynamic properties. The power of the homopolar machine increases with the rotational speed of the rotor. In terms of mechanical strength, rotors with a peripheral velocity approaching 400 ms are currently feasible. At high peripheral velocities, vortexing and friction in the surrounding gaseous environment convert a significant amount of energy into heat, representing power dissipation. Undesirable temperature increases occur in and around the rotor. Therefore, in order to reduce these losses, the rotor surface is sometimes covered by a thin-walled tube jacket made of a non-magnetic material, either metal or non-metallic. A non-magnetic metal sheath located outside the rotor teeth partially fills the gap between the active rotor body and the stator. The small gap between the housing and the stator and the alternating component of the magnetic field in the gap cause high losses due to eddy currents in the rotor housing. Again, a sufficiently large gap between the housing and the stator means an unacceptable increase in the active gap of the machine in terms of the field winding. Thin sheaths of non-metallic materials exhibit insufficient mechanical resistance at high speeds and are technologically demanding. St

ohledem na tlouštku pláště je rovněž nutno dimenzovat vzduchovou mezeruothe air gap must also be dimensioned with regard to the thickness of the jacket

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u provedení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v mezerách mezi zuby jsou uspořádány výplně ž nemagnetického materiálu, přičemžThe above-mentioned drawbacks are eliminated in the embodiment according to the invention, characterized in that fillings of non-magnetic material are arranged in the gaps between the teeth,

232 100 vnězj^í obvodové povrchy výplní a zubů spolu tvoří obalovou válcovitou plochu·232 100 outer circumferential surfaces of fillers and teeth together form a cylindrical envelope surface

Řešením podle vynálezu se docílí zejména snížení aerodynamických ztrát, vznikajících při otáčení rotoru třením a. vířením okolního prostředí v prostoru mezi zuby rotoru a vnitřním průměrem statoru a z hlediska elektromagnetického je možno zachovat optimální vzduchovou mezeru. V případě použití nekovového materiálu na výplně se zamezí vzniku ztrát vířivými proudy v těchto rotujících částech.In particular, the solution according to the invention achieves a reduction in the aerodynamic losses resulting from the rotation of the rotor by friction and the swirling of the surrounding environment in the space between the rotor teeth and the internal diameter of the stator and an optimum air gap can be maintained. If non-metallic material is used on the filler, eddy current losses in the rotating parts are avoided.

Na připojeném výkresu na obr. 1 až 3 jsou znázorněny příklady provedení rotoru podle vynálezu v příčném řezu.1 to 3 show cross-sectional examples of a rotor according to the invention.

Části rotoru na obr. 1, 2 a 3 mají v mezerách mezi zuby 1 uspořádány výplně 2 z nemagnetického materiálu, s výhodou z lehké slitiny nebo z nekovového materiálu· Výplně se opírají o dosedací plochy 3 vytvořené na tělese rotoru a jsou k němu připevněny šrouby £ z nemagnetického materiálu, přičemž na obr. 1 a 2 je použito dvou řad šroubů 4 a na obr_o 3 jedné řady šroubů J.· Hlavy šroubů J. jsou upraveny tak, že splývají s vnějším válcovitým povrchem výplní 2. Rotor na obr<> 2 je opatřen podélnými otvory 2.» ůo nichž ústí v místě šroubů J. příčné otvory já· V podélných otvorech % jsou uspořádány kotevní tyče J, jejichž materiál má s výhodou menší mechanickou pevnost než materiál rotoru₀ Kotevní tyče 2 jsou opatřeny otvory 8 se závity, do nichž jsou zašroubovány šrouby J. spojující výplně 2, s tělesem rotoru.1, 2 and 3 have fillings 2 of non-magnetic material, preferably of light alloy or non-metallic material, in the gaps between the teeth 1. The fillings rest on the bearing surfaces 3 formed on the rotor body and are fastened to it by screws £ of nonmagnetic material, and in FIGS. 1 and 2, the two sets of screws 4 and Figure ₃ of one row of screws · J. J. the screw heads are adapted to coincide with the outer cylindrical surface of the rotor 2 is required in FIGS <> 2 is provided with second oblong holes »CS which results in place of screws traversing holes J. I ·% in the elongate holes are arranged in the anchor rods J, the material preferably has a smaller mechanical strength than the material of the rotor 2 ₀ the anchor rods are provided with holes 8 with threads into which the screws 2 connecting the fillers 2 are screwed to the rotor housing.

Výhoda provedení znázorněného na obr. 2 spočívá v tom, že v tělese rotoru, které bývá vyrobeno 2 oceli s vysokou pevností a tvrdostí jsou vyvrtány pouze průchozí otvory, kdežto otvory 8 se závity pro šrouby 4 jsou provedeny v kotevní tyči2s výhodou vyrobené z materiálu s nižší mechanickou pevností, než je materiál tělesa rotoru· Odpadá tím technologicky náročnější řezání závitů do neprůchozích otvorů·The advantage of the embodiment shown in FIG. 2 is that only through holes are drilled in the rotor body, which is usually made of 2 steels of high strength and hardness, whereas the threaded holes 8 for the screws 4 are preferably made of an anchor rod. Lower mechanical strength than the rotor body material · This eliminates the technologically demanding threading into blind holes ·

Claims

P & E D M S T OF THE INVENTION 232 100

A gear rotor of a high-speed homopolar electric machine, characterized in that fillings (2) of non-magnetic material are arranged in the gaps between the teeth (1), the outer peripheral surfaces of the fillings (2> X and the teeth (1) together forming an envelope cylindrical surface. ·

2. Gear rotor according to claim 1, characterized in that the fillers (2) are connected to the rotor by screws (4).

3 ₀ A claw rotor according to claim 1 or 2, characterized in that in the direction of its longitudinal axis is provided with elongated holes (9) in which the tie rod (7) provided in the place of the screws (4) connecting the panel (2 ) with a rotor, threaded holes (8), transverse holes (6) in the rotor at the screws (4) leading to the longitudinal holes (9) ₀