ТОРЦОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АСИНХРОННАЯ МАШИНА Российский патент 2004 года по МПК H02K5/173 H02K5/16 H02K17/16 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к торцовым электрическим асинхронным машинам с одним статором и одним ротором.

Цель изобретения - уменьшение материалоемкости электрической машины при одновременном увеличении эффективности самовентиляции.

Известна торцовая электрическая асинхронная машина [1], содержащая ротор, который базирован консольно в опорном щите. Подшипники размещены на внутренней консоли опорного щита. Один подшипник расположен внутри стакана, его внутреннее кольцо охватывает вал ротора. Другой подшипник своим внутренним кольцом установлен снаружи стакана на его кольцевом выступе. К недостаткам этой машины относится увеличенная материалоемкость, которая определяется, главным образом, сплошными, массивными щитами, на которых базируются магнитопроводы статора и ротора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является торцовая электрическая асинхронная машина [2], в которой упорный подшипник расположен на нагрузочной поверхности опорного стакана базового щита статора. При этом подшипники вала ротора, один из которых радиальный, а другой радиально-упорный размещены внутри стакана. Недостатками этого электродвигателя является увеличенная масса базового щита и щита ротора, а также невысокая эффективность охлаждения лобовых частей обмотки возбуждения, расположенных ближе к валу машины.

Заявляемое изобретение решает задачу создания торцового асинхронного электродвигателя малой массы с повышенной эффективностью самовентиляции.

Это достигается тем, что в торцовой электрической асинхронной машине, содержащей кольцевые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, опорный стакан, вал, подшипниковый узел, имеющий подшипники вала ротора для восприятия радиальной нагрузки и упорный подшипник для восприятия осевой нагрузки, регулировочное устройство, в отличие от прототипа на магнитопроводах статора и ротора закреплены стойки в виде многолучевых звезд, одна из которых со стороны статора жестко соединена с опорным стаканом, а другая со стороны ротора жестко соединена с диском ротора, напрессованным на вал машины.

Упорный подшипник установлен на рабочей поверхности опорного стакана, и своим неподвижным кольцом непосредственно поджат к диску опорного стакана посредством установочных винтов регулировочного устройства, которое служит для изменения величины воздушного зазора.

Внутри кольцевой полости помещено колесо вентилятора, которое с одной стороны прилегает к стойкам ротора, а с другой стороны упирается в подвижное кольцо упорного подшипника, а также в упругое звено в виде, например, тарельчатой пружины и удерживается установочными винтами регулировочного устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 дан поперечный разрез предлагаемой машины; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - сечение с видом на ротор.

Электродвигатель содержит витой кольцевой магнитопровод статора 1 с m-фазной обмоткой возбуждения 2 и витой кольцевой магнитопровод ротора 3 с короткозамкнутой обмоткой 4, которые отделены друг от друга воздушным зазором А.

К магнитопроводу статора при помощи винтов прикреплены стойки 6 в виде многолучевой звезды, которые жестко соединены с опорным стаканом 7.

В опорном стакане установлены два подшипника 8 и 9 для восприятия радиальной нагрузки от исполнительного механизма.

Упорный подшипник 10 установлен на наружной поверхности опорного стакана 7 и своим неподвижным кольцом непосредственно поджат к диску опорного стакана.

К магнитопроводу ротора при помощи винтов прикреплены стойки 11 в виде многолучевой звезды, которые жестко связаны с диском ротора 12. Диск ротора жестко насажен на вал 19. В диск 12 ротора ввернуты установочные винты 13, имеющие контргайки 14 и опирающиеся на подвижное кольцо упорного подшипника 10.

Установочные винты 13 с контргайками 14 и упругим звеном 15 являются элементами устройства для регулировки величины воздушного зазора.

Внутри кольцевой полости машины помещено колесо вентилятора 16 с лопатками, которое, с одной стороны, упирается в стойки ротора 11 и диск ротора 12, а с другой стороны упирается на подвижное кольцо упорного подшипника и упругое звено 15, удерживается установочными винтами 13, проходящими через отверстия 18 в корпусе колеса вентилятора 16.

Кожух 5 выполняет защитную функцию. На одной из стоек статора размещена клеммная коробка 20.

Электрическая машина работает следующим образом. В результате подключения обмоток статора к сети создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с токами обмотки ротора, создает вращающий момент на валу 19.

Самовентиляционная система охлаждения действует так. Охлаждающие газовые (воздушные) потоки поступают внутрь машины с двух сторон.

С левой стороны, со стороны статора, фиг.2 - через вентиляционные окна 21-24, образованные стойками 6, опорным стаканом 7, магнитопроводом статора 1, а также через окна 25-28, образованные стойками 6, магнитопроводом статора 1 и кожухом 5.

С правой стороны, со стороны ротора, фиг.3 - через вентиляционные окна 29-34, образованные стойками 11, диском ротора 12 и магнитопроводом ротора 3, а также через окна 35-40, образованные стойками 11, магнитопроводом ротора 12 и кожухом 5.

Газовые (воздушные) потоки, поступающие в машину, захватываются лопастями вентилятора 16 и вовлекаются во вращательное движение. При этом за счет центробежных сил инерции воздушные струи продвигаются от оси вращения к периферии и далее выбрасываются в отверстие кожуха 5.

Кроме этого, воздух поступающий в машину со стороны ротора, частично захватывается стойками ротора 11, выполняющими роль лопаток дополнительного вентилятора, и также вовлекаются во вращательное движение.

Наружные части магнитопроводов статора и ротора обдуваются за счет внешнего самообдува.

Совместное действие вентилирующих элементов, в сочетании с созданием густой сети радиальных вентиляционных каналов, значительно развитые вентиляционные окна, непосредственное контактирование наружных поверхностей магнитопроводов статора и ротора с воздухом позволяют существенно повысить эффективность вентиляции электрической машины за счет увеличения производительности вентиляционной системы и улучшения условий охлаждения нагревающихся элементов, особенно лобовых частей обмотки возбуждения, расположенных ближе к оси вращения машины, что будет способствовать повышению надежности машины и ее ресурса.

Предложенная конструкция торцовой электрической машины компактна, малогабаритна, обладает малой массой, технологична в изготовлении и имеет лучшие условия охлаждения.

Источники информации

1. Патент RU №2058655, 6 Н 02 К 5/16, 17/00, 1996, БИ 11.

2. Патент RU №2140700, 6 Н 02 К 5/173, 5/16, 17/16, 1999, БИ 30.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к торцовым электрическим асинхронным машинам с одним статором и одним ротором. Торцовая асинхронная электрическая машина содержит кольцевой магнитопровод статора с обмоткой возбуждения и кольцевой магнитопровод ротора с короткозамкнутой обмоткой, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Кроме того, машина содержит опорный стакан, вал, подшипниковый узел, имеющий подшипники вала ротора для восприятия радиальной нагрузки и упорный подшипник для восприятия осевой нагрузки, а также регулировочное устройство. Согласно изобретению на магнитопроводах статора и ротора закреплены стойки в виде многолучевых звезд, одна из которых со стороны статора жестко соединена с опорным стаканом, а другая со стороны ротора жестко соединена с диском ротора. Технический результат состоит в том, что предлагаемая торцовая электрическая асинхронная машина компактна, малогабаритна, обладает малой массой, технологична в изготовлении и имеет лучшие условия охлаждения. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Торцовая электрическая асинхронная машина, содержащая кольцевые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, опорный стакан, вал, подшипниковый узел, имеющий подшипники вала ротора для восприятия радиальной нагрузки и упорный подшипник для восприятия осевой нагрузки, регулировочное устройство, отличающаяся тем, что на магнитопроводах статора и ротора закреплены стойки в виде многолучевых звезд, одна из которых со стороны статора жестко соединена с опорным стаканом, а другая со стороны ротора жестко соединена с диском ротора, напрессованным на вал машины.2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что упорный подшипник поджат непосредственно к диску опорного стакана посредством установочных винтов.3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что внутри кольцевой полости помещено колесо вентилятора с лопатками, которое с одной стороны упирается в стойки ротора, а с другой стороны опирается на подвижное кольцо упорного подшипника, а также на упругое звено в виде, например, тарельчатой пружины и удерживается установочными винтами регулировочного устройства, которые проходят через отверстия в колесе вентилятора.