СПОСОБ ПОВОРОТА СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК H02K15/00 H02K15/02 H02K15/03 

Группа изобретений относится к области электромашиностроения и может быть использована при создании электрических машин преимущественно с возбуждением от постоянных магнитов.

Известен способ поворота сердечника статора электрической машины (рекламный проспект фирмы SIEMENS "PERMASYN Motors for Submarine Propulsion", FRG), в котором для поворота сердечника статора используют устройство с ручным приводом. Электрическая машина (там же) включает сердечник статора, установленный в расточке разъемного корпуса статора и смонтированный на скользящих (рельсовых) опорах внутри массивного корпуса статора таким образом, что его можно вращать вокруг его горизонтальной оси при помощи устройства с ручным приводом, а также ротор с размещенными на нем постоянными магнитами, установленный концами вала в подшипниках, жестко связанных с нижней половиной корпуса статора.

Техническим результатом заявляемых в качестве изобретений способов поворота сердечника статора электрической машины является упрощение ее конструкции и способа поворота сердечника статора вокруг его горизонтальной оси при его техническом обслуживании.

Технический результат в способе поворота сердечника статора электрической машины, установленного в расточке разъемного по горизонтали корпуса статора электрической машины, достигается тем, что осуществляют поворот сердечника статора при заторможенном роторе за счет взаимодействия магнитных полей ротора с магнитными полями токов обмотки статора.

Технический результат в способе поворота сердечника статора электрической машины преимущественно с постоянными магнитами, установленного в расточке разъемного по горизонтали корпуса статора электрической машины, достигается тем, что при операции поворота силу веса сердечника статора частично компенсируют силой магнитного тяжения, создаваемой за счет эксцентричного положения сердечника статора относительно ротора. Эксцентричное положение сердечника статора может быть создано за счет подъемных устройств, которые поднимают сердечник статора при отжиме верхней половины корпуса статора от нижней.

На фиг. 1 показана принципиальная схема электродвигателя с постоянными магнитами, где 1 - разъемный по горизонтали корпус статора электрической машины, 2 - сердечник статора с обмотками, 3 - нажимные кольца, 4 - ротор, 5 - вал, 6 - подшипники, 7 - поперечные кольцевые ребра корпуса статора, 14 - полюса с постоянными магнитами.

На фиг.2 показан поперечный разрез электродвигателя с постоянными магнитами и подъемного механизма, где 1 - разъемный по горизонтали корпус статора электрической машины, 2 - сердечник статора с обмотками, 4 - ротор, 5 - вал, 8 - подъемный механизм, 9 - установочная втулка, 10 - пружина, 11 - подвижная втулка, 12 - штифт, 14 - полюса с постоянными магнитами.

На фиг.3 показан продольный разрез корпуса статора с подъемными механизмами, где 1 - разъемный по горизонтали корпус статора электрической машины, 2 - сердечник статора с обмотками, 3 - нажимные кольца, 7 - поперечные кольцевые ребра корпуса статора, 8 - подъемный механизм, 14 - полюса с постоянными магнитами.

Конструкция электрической машины состоит:
1. Из разъемного по горизонтали корпуса статора (1).

2. Сердечника статора (2) с обмотками, установленного в расточках корпуса статора. Сердечник статора набран из изолированных листов электротехнической стали и удерживается в запрессованном состоянии нажимными кольцами (3).

3. Ротора (4), зафиксированного, при осуществлении поворота сердечника статора, концами вала (5) в подшипниках (6), жестко связанных с нижней половиной корпуса статора.

4. Подъемных устройств (8), смонтированных в поперечных кольцевых ребрах корпуса статора (7). По опорным поверхностям устройства в случае необходимости проведения осмотра и технического обслуживания происходит проворот сердечника статора. Подъемное устройство состоит из установочной втулки (9), пружины (10), подвижной втулки (11) и штифта (12). Установочная втулка имеет в верхней своей части резьбу, что позволяет плавно регулировать подъемную силу пружины, и резьбовое отверстие для штифта, который предохраняет подвижную втулку от выпадения при размещении подъемного устройства в верхней части корпуса статора машины. Пружина расположена между установочной и подвижной втулками и служит для создания подъемного усилия и автоматического подъема сердечника статора. Подвижная втулка предназначена для передачи подъемного усилия, создаваемого пружиной, и одновременно служит опорой скольжения. Подъемное устройство представляет собой конечную сборную конструкцию. Опорные поверхности подъемных устройств в рабочем положении, при стянутых половинках корпуса статора утоплены в предназначенные для них гнезда, в результате чего сердечник статора опирается на поверхность кольцевых ребер.

Для осуществления способа поворота сердечника статора электрической машины, установленного в расточке разъемного по горизонтали корпуса статора электрической машины, для его технического обслуживания (осмотра и ремонта) поворот сердечника статора выполняют при заторможенном роторе, на котором размещены полюса с постоянными магнитами, за счет взаимодействия магнитных полей ротора с магнитными полями токов обмотки статора. Для этого в обмотку статора подают электрический ток, создающий магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем постоянных магнитов ротора, создает момент, который проворачивает сердечник статора относительно его оси.

Поворот статора может быть выполнен также следующим образом: половинки корпуса статора раздвигают при помощи отжимных болтов (13) на величину Δ, в результате чего:
1. Ротор и нижняя половина корпуса статора остаются в первоначальном положении.

2. Сердечник статора благодаря упругим подъемным устройствам автоматически приподнимается, образуя эксцентричное смещение сердечника статора относительно ротора.

3. Вследствие различия зазоров изменяется магнитное равновесие системы и возникает сила одностороннего магнитного тяжения, которая направлена вверх и разгружает подъемные механизмы, по которым скользит проворачиваемый сердечник статора. Полюса с постоянными магнитами (14), расположенные на роторе электрической машины, вступают в магнитное взаимодействие с сердечником статора и приподнимают (притягивают) его, разгружая подъемное устройство и облегчая проворот сердечника статора. Таким образом, значительно уменьшается сила, необходимая для проворота сердечника статора. В данном случае проворот осуществляется благодаря вращающему моменту, который создается взаимодействием полей обмотки статора с полями магнитов возбуждения, однако может быть использован и ручной привод. Проворот сердечника статора осуществляется при заторможенном роторе.

Технический результат достигается благодаря прогрессивному сочетанию элементов конструкции двигателя, таких как разъемный по горизонтали корпус статора, постоянные магниты, подъемные устройства, сердечник статора с обмоткой. Проведенные расчеты показали, что сила, необходимая для поворота сердечника статора в заявляемом изобретении, как минимум в семь раз меньше, чем в прототипе при одних и тех же габаритных размерах.

По сравнению с прототипом в способе по изобретению не требуется дополнительный привод, т.к. сердечник статора проворачивается за счет взаимодействия магнитных полей ротора (полюса с постоянными магнитами) с магнитными полями токов обмотки статора, т.е. самой машиной.

Для реализации заявленного способа поворота электрическая машина, в отличие от прототипа, имеет в корпусе статора подъемные устройства, создающие смещение сердечника статора относительно ротора. Вследствие возникшей магнитной несимметрии изменяется магнитное равновесие системы и возникает сила одностороннего магнитного тяжения, которая направлена вверх и разгружает подъемные механизмы, по которым скользит проворачиваемый сердечник статора. Полюса с постоянными магнитами, расположенные на роторе электрической машины, вступают в магнитное взаимодействие с сердечником статора и приподнимают (притягивают) его, разгружая подъемное устройство и облегчая проворот сердечника статора. Таким образом, значительно уменьшается сила, необходимая для проворота сердечника статора. На фиг.4 проиллюстрирована компенсация силы веса силой магнитного тяжения.

Установленные в верхней половине корпуса статора упругие ограничители, по конструкции выполненные так же, как подъемные механизмы, установленные в нижней половине корпуса статора, ограничивают подъем сердечника статора и предохраняют от соприкосновения с ротором. Регулировка подъемных механизмов и ограничителей позволяет устанавливать сердечник статора в такое положение, при котором его вес будет максимально уравновешен.

Примечание. В тексте описания, как и в научно-технической литературе, термины поворот и проворот используются в одинаковом значении.

Группа изобретений относится к электротехнике и электромашиностроению и касается средств для поворота сердечников статора, предназначенных для проведения осмотра и технического обслуживания статоров преимущественно для синхронных электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов. Сущность изобретения состоит в следующем. Поворот сердечника статора осуществляется без применения дополнительного привода за счет взаимодействия магнитных полей заторможенного ротора с магнитными полями токов обмотки статора, в которые подается соответствующее питание самой электрической машиной. Для уменьшения окружного усилия поворота сердечника статора, установленного в расточке разъемного по горизонтали корпуса статора, согласно изобретению, поворот осуществляют при заторможенном роторе за счет взаимодействия магнитных полей ротора с магнитными полями токов обмотки статора электрической машины. Кроме того, при осуществлении поворота сердечника статора электрической машины преимущественно с постоянными магнитами силу веса сердечника статора частично компенсируют силой магнитного тяжения, создаваемой за счет эксцентрического положения сердечника статора относительно ротора. Технический результат состоит в упрощении способа поворота сердечника статора вокруг горизонтальной оси в процессе его технического обслуживания. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ поворота сердечника статора электрической машины, установленного в расточке разъемного по горизонтали корпуса статора электрической машины, отличающийся тем, что осуществляют поворот сердечника статора при заторможенном роторе за счет взаимодействия магнитных полей ротора с магнитными полями токов обмотки статора.2. Способ поворота сердечника статора электрической машины, преимущественно с постоянными магнитами, установленного в расточке разъемного по горизонтали корпуса статора электрической машины, отличающийся тем, что при операции поворота силу веса сердечника статора частично компенсируют силой магнитного тяжения, создаваемой за счет эксцентричного положения сердечника статора относительно ротора.3. Способ поворота сердечника статора электрической машины по п.2, отличающийся тем, что эксцентричное положение сердечника статора создают за счет подъемных устройств, которые поднимают сердечник статора при отжиме верхней половины корпуса от нижней.