ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК H02K5/124 F16J15/43 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических машин.

Известен электродвигатель вентиляторов градирен с установленным на нем в месте выхода вала магнитожидкостным герметизатором (МЖГ) описанный в книге Радионова В.А. и др. Конструкции магнитожидкостных устройств и их применение в народном хозяйстве. К.: УкрНИИНТИ Госплана УССР, 1991 г.

Недостатком известного электродвигателя с МЖГ является технологическая сложность изготовления отдельного самостоятельного узла, специально приспособленного для монтажа, и проведение работ, связанных с установкой данного узла на электродвигатель.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является электрическая машина по а.с. СССР N 951565, МКИ H 02 К 5/174, содержащая магнитопровод статора с кольцевыми частями, якорной обмоткой и обмоткой возбуждения, безобмоточный ротор с полюсами, имеющий кольцевые части, по крайней мере одна из которых имеет поверхность, расположенную с зазором относительно обращенной к ней поверхности кольцевой части магнитопровода статора, и подшипниковые опоры с уплотняющими элементами. Уплотняющие элементы выполнены с магнитной жидкостью и обращенный к зазору участок магнитопровода статора выполнен из магнитотвердого материала и имеет аксиально расположенные полюса, обеспечивающие создание добавочного униполярного магнитного поля в зазоре для удержания магнитной жидкости.

Недостатком известной электрической машины является сложность изготовления кольцевого участка магнитопровода статора, выполненного из магнитотвердого материала (кольцевого магнита), особенно большого диаметра, высокие потери магнитного потока аксиально-намагниченного участка из магнитотвердого материала, связанные с его размещением непосредственно вблизи зазора с ротором, и низкая эксплуатационная надежность, связанная с потерями магнитной жидкости. Это вызвано тем, что некоторое количество магнитной жидкости при выключенной обмотке возбуждения (неподвижном роторе) будет удерживаться в зазоре только вблизи участка магнитопровода статора, выполненного из магнитотвердого материала, в области добавочного магнитного поля. При включении обмотки возбуждения магнитное поле будет проходить по всему сечению зазора между кольцевыми частями магнитопровода статора и ротора; возможно вытягивание и перемещение магнитной жидкости по зазору из области слабого дополнительного магнитного поля и выбрасывание ее при вращении. При снятии питания с обмотки возбуждения магнитная жидкость в область дополнительного магнитного поля возвратится не в полном объеме, что связано с адгезией жидкости по стенкам зазора.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электрической машины путем установки наборного участка кольцевой части статора, выполненного из магнитотвердого материала, и более эффективной организации магнитного поля в зазоре-установке магнитопроводящего полюсного наконечника на обращенный к зазору полюс наборного участка из магнитотвердого материала, нарезке концентраторов магнитного потока на поверхностях полюсного наконечника и магнитопроводящего участка кольцевой части статора, образующих зазор с кольцевой частью ротора, установке немагнитных накладок с внешних сторон полюсного наконечника и магнитопроводящего участка кольцевой части статора, ограничивающих зазор, и немагнитных обоймы и проставки с внешней и внутренней стороны участка кольцевой части статора, выполненного из магнитотвердого материала, что обеспечит повышение технологичности изготовления и надежности электрической машины.

Поставленная задача решается тем, что в электрической машине, содержащей статор с обмоткой и магнитопроводящими кольцевыми частями, подшипниковые опоры, ротор с кольцевыми частями, по крайней мере одна из которых имеет поверхность, расположенную с зазором относительно обращенной к ней поверхности магнитопроводящей кольцевой части статора и магнитную жидкость в зазоре в качестве уплотняющего элемента, причем некоторый участок данной магнитопроводящей кольцевой части статора выполнен из магнитотвердого материала и имеет полюса, обеспечивающие создание магнитного поля в зазоре для удержания магнитной жидкости, одним из полюсов непосредственно примыкающий к магнитопроводящей кольцевой части, согласно изобретению на магнитопроводящем участке кольцевой части статора, непосредственно образующем зазор с кольцевой частью ротора, нарезаны концентраторы магнитного потока, а участок из магнитотвердого материала кольцевой части статора выполнен наборным и заключен с внешней стороны в обойму из немагнитного материала, на обращенном в сторону зазора полюсе установлен магнитопроводящий полюсный наконечник с нарезанными концентраторами магнитного потока, также образующий зазор с кольцевой частью ротора, при этом с внешних сторон зазора на полюсном наконечнике и магнитопроводящем участке кольцевой части статора установлены немагнитные накладки, продолжающие зазор с кольцевой частью ротора и препятствующие распространению магнитной жидкости вдоль зазора, причем между собой полюсный наконечник и магнитопроводящий участок кольцевой части статора в районе участка кольцевой части статора, выполненного из магнитотвердого материала, разделены между собой немагнитной проставкой.

Выполнение участка из магнитотвердого материала магнитопроводящей у кольцевой части статора наборным повышает технологичность изготовления электрической машины в целом в связи со сложностью изготовления кольцевого магнита, особенно большого диаметра.

Установка на полюс участка из магнитотвердого материала, магнитопроводящей кольцевой части статора, обращенный к зазору, магнитопроводящего полюсного наконечника, образующего зазор с кольцевой частью ротора, нарезка концентраторов магнитного потока на образующих зазор поверхностях полюсного наконечника и магнитопроводящей кольцевой части статора, установка на полюсный наконечник и мaгнитoпpoводящую кольцевую часть статора с внешней стороны зазора немагнитных накладок, продолжающих зазор с кольцевой частью ротора, установка немагнитной обоймы с внешней стороны участка из магнитотвердого материала кольцевой части статора, немагнитной проставки между полюсным наконечником к магнитопроводящей кольцевой частью статора в районе зазора позволяет сконцентрировать магнитное поле в зазоре, обеспечить гарантированное удержание в зазоре магнитной жидкости и за счет этого повысить надежность электрической машины.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1,2 изображена предлагаемая электрическая машина.

Электрическая машина состоит из статора 1 с обмоткой, магнитопроводящих кольцевых частей 2 с подшипниковыми опорами 3, Ротора 4 с кольцевыми частями 5, образующими зазор 6 с кольцевыми частями статора 2. Участок 7 кольцевой части статора выполнен из магнитотвердого материала и имеет полюса, одним из полюсов непосредственно примыкает, к магнитопроводящей кольцевой части 2, а на другой установлен магнитопроводящий полюсный наконечник 8, также образующий зазор с кольцевой частью 5 ротора 4. В зазоре находится магнитная жидкость 9. На поверхностях полюсного наконечника и магнитопроводящей кольцевой части статора, образующих зазор 6, нарезаны концентраторы магнитного потока 10, позволяющие лучше удерживать магнитную жидкость 9. С внешних сторон зазора на полюсном наконечнике 8 и магнитопроводящей кольцевой части 2 статора с нарезанными концентраторами магнитного потока 10 установлены немагнитные накладки 11, продолжающие зазор и не допускающие растекания магнитной жидкости по кольцевой части ротора 4. С внешней стороны участок 7 из магнитотвердого материала кольцевой части статора заключен в обойму из немагнитного материала, со стороны зазора полюсный наконечник 8 и магнитопроводящая кольцевая часть 2 разделены немагнитной проставкой 13.

Электрическая машина работает следующим образом.

Магнитное поле, создаваемое участком 7 кольцевой части статора, выполненным из магнитотвердого материала, через магнитопроводящую кольцевую часть статора, полюсный наконечник 8 и зазор 6, заполненный магнитной жидкостью 9, замыкается на кольцевую часть 5 ротора 4.

При этом магнитный поток удерживает в зазоре магнитную жидкость, создавая тем самым герметизирующее действие. Немагнитные накладки 11, продолжающие зазор, предотвращают распространение магнитной жидкости вдоль кольцевой части ротора, сосредотачивая ее в зазоре только в районе полюсного наконечника и магнитопроводящей части статора с нарезанными концентраторами магнитного потока.

Магнитная жидкость удерживается в зазоре как при неподвижном, так и вращающемся роторе.

Данный узел можно размещать как внутри электрической машины, защищая внутреннюю полость, разделяя подшипниковые опоры и внутреннюю полость, так и с внешней стороны, защищая подшипниковые опоры 3 от воздействия внешних факторов.

Расположение полюсов на участке 7 из магнитотвердого материала кольцевой части статора может быть как аксиальным, так и радиальным. Изобретение может быть реализовано в различных типах электрических машин - как асинхронных, так и синхронных.

Преимущество предлагаемой конструкции электрической машины в повышении технологичности и надежности, и следовательно, в увеличенном в несколько раз ресурсе.

Использование: в электрических машинах. Технический результат - повышение технологичности изготовления и надежности электрической машины, что обеспечивает увеличение ее ресурса. Устройство содержит статор с обмоткой и магнитопроводящими кольцевыми частями, подшипниковые опоры. По крайней мере одна из кольцевых частей ротора имеет поверхность, расположенную с зазором относительно обращенной к ней поверхности магнитопроводящей кольцевой части статора. Некоторый участок данной магнитопроводящей кольцевой части статора выполнен из магнитотвердого материала и имеет полюса, обеспечивающие создание магнитного поля в зазоре для удержания магнитной жидкости. А участок из магнитотвердого материала кольцевой части статора выполнен наборным и заключен с внешней стороны в обойму из немагнитного материала. На обращенном в сторону зазора полюсе установлен магнитопроводящий полюсный наконечник с нарезанными концентраторами магнитного потока, образующий зазор с кольцевой частью ротора. С внешних сторон зазора на полюсном наконечнике и магнитопроводящем участке кольцевой части ротора расположены немагнитные накладки, продолжающие зазор с кольцевой частью статора и препятствующие растеканию магнитной жидкости вдоль зазора. Между собой полюсный наконечник и магнитопроводящий участок кольцевой части статора в районе кольцевой части статора, выполненной из магнитотвердого материала, разделены немагнитной проставкой. 2 ил.

Электрическая машина, содержащая статор с обмоткой и магнитопроводящими кольцевыми частями, подшипниковые опоры, ротор с кольцевыми частями, по крайней мере одна из которых имеет поверхность, расположенную с зазором относительно обращенной к ней поверхности магнитопроводящей кольцевой части статора, и магнитную жидкость в зазоре в качестве уплотняющего элемента, причем некоторый участок данной магнитопроводящей кольцевой части статора выполнен из магнитотвердого материала и имеет полюса, обеспечивающие создание магнитного поля в зазоре для удержания магнитной жидкости одним из полюсов непосредственно примыкающий к магнитопроводящей кольцевой части, отличающаяся тем, что на магнитопроводящем участке кольцевой части статора, непосредственно образующем зазор с кольцевой частью ротора, нарезаны концентраторы магнитного потока, а участок из магнитотвердого материала кольцевой части статора выполнен наборным и заключен с внешней стороны в обойму из немагнитного материала, на обращенном в сторону зазора полюсе установлен магнитопроводящий полюсный наконечник с нарезанными концентраторами магнитного потока, также образующий зазор с кольцевой частью ротора, при этом с внешних сторон зазора на полюсном наконечнике и магнитопроводящем участке кольцевой части статора расположены немагнитные накладки, продолжающие зазор с кольцевой частью ротора и препятствующие распространению магнитной жидкости вдоль зазора, причем между собой полюсный наконечник и магнитопроводящий участок кольцевой части статора в районе участка кольцевой части статора, выполненного из магнитопроводного материала, разделены немагнитной проставкой.