Электрическая машина с газомагнитным подвесом Советский патент 1991 года по МПК H02K5/18 

Изобретение относится кэлектротехни- ке, в частности к конструкции электродвигателей, которые могут использоваться в качестве электроприводной части высокоскоростных рабочих органов разнообразных машин

Цель изобретения - повышение КПД при неизменных габаритах машины.

На фиг.1 представлена электрическая машина, общий вид; на фиг.2 - зубцовая зона.

Электрическая машина содержит шихтованный магнитопровод статора 1, установленный в корпусе 2, содержащем торцовые крышки - верхнюю 3 и нижнюю 4. В пазах статора уложена трехфазная распределенная обмотка 5. В цилиндрической расточке магнитопровода установлен цилиндрический ротор 6, закрепленный на полой части 7 составного вала. Ротор.6 может быть выполнен шихтованным с короткозам- кнутой обмоткой 8 типа беличьей клетки или массивным. Полая часть 7 вала установлена в корпусе свободно, снабжена конической

полостью, в которой расположен конический участок неподвижной части вала. Она выполнена в виде конической консоли 9, жестко закрепленной на корпусе, а в ее теле выполнен осевой канала 10 со штуцером 11 и капилляры (питатели) 12, обеспечивающие подачу сжатого воздуха в рабочий зазор между ротором 6 и консолью 9. Сброс отработанного газа производится через отверстия 13. Цилиндрический хвостовик консоли 9 установлен в расточке нижней крышки корпуса 2 с возможностью регулируемого осевого перемещения, обеспечиваемого гайкой 14. Кинематическая связь консоли 9 и крышки 4 обеспечивается упругим элементом 15, обеспечивающим предварительный натяг. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях ротора 6 и магнитопровода статора выполнены кольцевые зубцы 16 (фиг.2).

Работает электрическая машина следующим образом.

Газ, в частности воздух, через штуцер 11 и питатели 12 подается в рабочий зазор

сл С

о ю о о ю ю

между ротором и консолью 9. При этом ротор 6 всплывает на слое газовой смазки. После подачи питания в обмотку 5 статора 1 ротор б начинает вращаться в поле газо-, вых и электромагнитных сил, обеспечивая рабочее движение вала 7.

Радиальный газомагнитный подвес ротора обеспечивается взаимодействием радиальных составляющих подъемных сил слоя газовой смазки, подаваемой в зазор между ротором и консолью, и электромагнитных сил одностороннего притяжения ротора к статору, создаваемых рабочим электромагнитным полем статора.

В осевом направлении газомагнитный подвес ротора обеспечивается взаимодействием осевых составляющих подъемных сил слоя газовой смазки, подаваемой в зазор между ротором и консолью, а электромагнитных сил, создаваемых рабочим электромагнитным полем статора, обусловленных взаимодействием кольцевых зубцов, выполненных на рабочих поверхностях ротора и статора.

Осуществляется упомянутое электромагнитное воздействие следующим образом. Примем, что проводимость стали бесконечно велика и отсутствуют токи на поверхности зубцовой зоны. Тогда, если оси зубцов ротора и статора совпадают, то на боковых поверхностях зубцов одинаковые распределение и величина индукции, в результате чего возникают две одинаковые силы, нормально приложенные к поверхности зубца. Тангенциальные составляющие этих сил равны и противоположно направлены, т.е. магнитная удерживающая сила, равная разности этих сил, равна нулю. При смещении зубцов относительно друг друга распределение магнитной индукции и ее величина на боковых поверхностях зубцов неодинаковые, Тангенциальные составляющие магнитной силы боковых поверхностей зубца уже не равны. В результате возникает тангенциальная составляющая, стремящаяся возвратить ротор в прежнее положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии системы. Учитывая, что величина такого смещения ротора относительно статора определяется шириной зубцов,выполненных на рабочих поверхностях ротора и статора, и может достигать нескольких миллиметров, а величина оптимального газового зазора между ротором и вкладышем составляет 10-25 мкм, регулировка жесткости и устойчивости газомагнитного подвеса и получение оптимальных силовых характеристик механизма достигаются осевым смещение вкладыша относительно статора.

Применение упругого элемента 15 с

рассчитанной нагрузочной характеристикой позволяет обеспечить оптимальные режимы работы предлагаемой электрической машины при воздействии на ротор внешней

нагрузки, а также повысить устойчивость газомагнитного подвеса ротора путем сохранения оптимальной величины рабочего газового зазора между ротором и вкладышем.

Предлагаемая электрическая машина большой мощное ги обеспечивает по сравнению с прототипом и аналогами значительное улучшение энер етических характеристик, в том числе повышение КПД

привода, повышение технологичности и ремонтопригодности конструкции, а также позволяет осуществлять регулирование, а если необходимо - сохранять постоянной величину рабочего зазора между ротором и

подпружиненным вкладышем при различных внешних нагрузках.

Формула изобретения

1.Электрическая машина с газомагнитным подвесом ротора, содержащая корпус

с установленными в нем шихтованным магнитопроводом статора и торцовыми крышками, трехфазную распределенную обмотку, цилиндрический ротор, подвешенный в поле магнитных м газовых сил, и имеющая на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях ротора и статора зубцы равного шага, отличаю щая- с я тем, что, с целью повышения КПД при неизменных габаритах машины, ротор закреплен на полом валу, имеющем конусную расточку этой полости, внутри ко горой установлен вкладыш гззомагнитной опоры, выполненной в виде усеченного конуса с цилиндрическим хвостовиком на большем

основании конуса и с каналами для подвода газовой смазки в зазор между ротором и вкладышем.

2.Электрическая машина по п. 1, от л и- чающаяся тем, что, с цельги повышения

устойчивости газомагнитного подвеса ротора, вкладыш, установленный в расточке нижней торцовой крышки корпуса, выполнен подпружиненным для обеспечения оптимального рабочего зазора между ротором

и вкладышем.

е./

фиг 2

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в повышении КПД при неизменных габаритах машины, Электрическая машина с газомагнитным подвесом ротора содержит корпус с крышками и статором и ротор, подвешенный в поле магнитных и газовых сил. Благодаря тому, что полый вал имеет конус ную расточку с коническим вкладышем газо- магиитной опоры и на нем закреплен ротор, обеспечивается достижение поставленной цели. 1 з п.ф-лы, 2 ил.