ТОРЦОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АСИНХРОННАЯ МАШИНА Российский патент 2005 года по МПК H02K17/16 

Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроению, а именно к торцовым электрическим машинам с одним статором и одним ротором. Такие машины могут быть использованы для привода устройств и механизмов в станкостроении, машиностроении, вентиляторостроении и других отраслях производства.

Изобретение направлено на решение технической задачи, состоящей в получении торцовой асинхронной машины с увеличенными диаметрами магнитопроводов статора и ротора и с уменьшенным воздушным зазором между ними, при одновременном повышении нагрузочной способности и эксплуатационной надежности машины.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является торцовая электрическая асинхронная машина [1], содержащая кольцевые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, базовый щит статора с установленным в нем опорным стаканом, диск ротора, подшипниковый узел, содержащий подшипники вала ротора и упорный подшипник на наружной поверхности опорного стакана.

Однако известная электрическая машина имеет недостатки, а именно диаметр упорного подшипника мал, поэтому при больших диаметральных размерах магнитопроводов статора и ротора и при малом расстоянии воздушного зазора между ними трудно сохранить параллельность рабочих поверхностей статора и ротора. Возникающие значительные осевые силы притяжения создают момент, который вызывает неравномерное притяжение ротора и дальнейшее нарушение величины воздушного зазора, который становится еще более неравномерным. В машине может возникнуть также выворачивающий момент за счет исполнительных механизмов, соединенных с валом торцовой машины. Указанные причины могут вызвать перекосы между рабочими поверхностями магнитопроводов и даже их задевание.

Таким образом, известная электрическая машина может применяться лишь при относительно небольших мощностях и повышенных значениях воздушного зазора.

Заявляемое изобретение решает задачу создания торцовой электрической асинхронной машины с увеличенным диаметром магнитопроводов статора и ротора и с минимальным воздушным зазором при одновременном повышении ее нагрузочной способности и эксплуатационной надежности.

Это достигается тем, что в торцовой электрической асинхронной машине, содержащей кольцевые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, базовый щит статора с установленным в нем опорным стаканом, диск ротора, подшипниковый узел, содержащий подшипники вала ротора и упорный подшипник, в отличие от прототипа базовый щит статора неподвижно охватывается полым цилиндром, а упорный подшипник размещен на внутренней поверхности полого цилиндра и с одной стороны поджат к кольцевому выступу полого цилиндра, а с другой стороны упирается в диск ротора и фиксируется кольцевыми выступами диска.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором дан поперечный разрез предлагаемой машины.

На базовом щите 1 закреплен кольцевой магнитопровод 2 с обмоткой возбуждения 3. В опорном стакане 4, запрессованном в щит 1 и имеющий наружный кольцевой выступ 5 для фиксированного соединения торцовой машины с исполнительным механизмом, установлены два подшипника, один радиальный 6 для восприятия радиальной нагрузки, другой - радиально-упорный 7 для восприятия радиальной и аксиальной нагрузки. Внутренние кольца подшипников 6 и 7 охватывают вал ротора 8, а их наружные кольца упираются во внутренний кольцевой выступ 22 опорного стакана.

Ротор имеет кольцевой магнитопровод 14 с короткозамкнутой обмоткой 16. Кольцевой магнитопровод 14 жестко укреплен на корпусе ротора. Корпус ротора в форме диска 9 напрессован на вал 8 и опирается на подшипники 6 и 7. Диск 9 имеет два кольцевых выступа 10 и 21. Базовый щит статора 1 неподвижно охватывает полый цилиндр 11, на внутренней поверхности которого расположен кольцевой выступ 13. Упорный подшипник 12 установлен на внутренней поверхности полого цилиндра 11. Он своим неподвижным кольцом поджат к кольцевому выступу 13 полого цилиндра 11, а подвижным кольцом упирается в диск ротора 9 и фиксируется двумя кольцевыми выступами диска - 10 и 21.

Расположение упорного подшипника 12 на внутренней поверхности полого цилиндра 11, а подшипников вала 6 и 7 в опорном стакане 4 позволяет увеличить жесткость базирования ротора, сохранить неизменным минимальный воздушный зазор между рабочими поверхностями магнитопроводов статора и ротора при их увеличенных диаметральных размерах, устранить выворачивающее действие поперечных сил.

На внутренней поверхности магнитопровода ротора 14 закреплено рабочее колесо вентилятора 17 с лопатками 18. Направление движения охлаждающего воздуха происходит через вентиляционные отверстия 15. Штампованная деталь корпуса - чашка 19 выполняет защитные функции. На наружной поверхности полого цилиндра 11 размещена клеммная коробка 20.

Электрическая машина работает следующим образом. После подключения обмотки статора к сети, в результате взаимодействия вращающегося поля на проводники короткозамкнутой обмотки ротора, электродвигатель приводится во вращение.

Возникающие при этом силы осевого притяжения магнитопроводов 1 и 14 воспринимаются радиально-упорным подшипником 7 и упорным подшипником 12. Благодаря тому, что диаметр колец упорного подшипника 12 соизмерим с диаметром полого цилиндра 11 и значительно превышает диаметр наружного кольца радиально-упорного подшипника 7, это исключает перекосы магнитопроводов статора и ротора от поперечных сил притяжения магнитопроводов, а также сил, передаваемых на вал ротора исполнительным механизмом. Таким образом достигается повышение нагрузочной способности и эксплуатационной надежности.

Предлагаемая конструкция торцовой асинхронной машины позволяет присоединять до трех исполнительных механизмов: к валу двигателя 8; к наружной плоской поверхности диска ротора 9; к наружной цилиндрической поверхности диска 9 через зубчатый венец, введенный в зацепление с ведомой шестерней. В последнем случае отбор мощности может осуществляться с более высокими числами оборотов по сравнению с оборотами вала 8.

Предлагаемая конструкция торцовой асинхронной электрической машины достаточно проста в обращении и технологична в изготовлении.

Источник информации

1. Патент RU № 2140700 C1, 6 кл. H 12 K 5/173, 5/16, 17/16. Торцовая электрическая асинхронная машина. Загрядцкий В.И., Кабяков Е.Т., Сидоров Е.П., 1999, БИ № 30.

Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроению, а именно к торцовым электрическим асинхронным машинам с одним статором и одним ротором. Торцовая электрическая асинхронная машина содержит кольцевые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, базовый щит статора с установленным в нем опорным стаканом, диск ротора, подшипниковый узел, содержащий подшипники вала ротора, упорный подшипник. Базовый щит статора неподвижно охвачен полым цилиндром, на внутренней поверхности которого размещен упорный подшипник, который с одной стороны поджат к кольцевому выступу полого цилиндра, а с другой стороны упирается в диск ротора. Технический результат - создание машины с увеличенными диаметральными размерами магнитопроводов статора и ротора и с минимально воздушным зазором между ними при одновременном повышении ее нагрузочной способности и эксплуатационной надежности, способность присоединять до трех исполнительных механизмов. 1 ил.

Торцовая электрическая асинхронная машина, содержащая кольцевые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, базовый щит статора с установленным в нем опорным стаканом, диск ротора, подшипниковый узел, содержащий подшипники вала ротора, упорный подшипник, отличающаяся тем, что базовый щит статора неподвижно охвачен полым цилиндром, а упорный подшипник размещен на внутренней поверхности полого цилиндра и с одной стороны поджат к кольцевому выступу полого цилиндра, а с другой стороны уперт в диск ротора и зафиксирован кольцевыми выступами диска.