Радиальноупорный мотор-подшипник Советский патент 1991 года по МПК H02K7/08 H02K19/10 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электродвигателям для привода высокоскоростных рабочих органов разнообразных машин.

Цель изобретения - увеличение осевой жесткости газомагнитного подвеса ротора.

На фиг.1 изображен радиально-упор- ный мотор-подшипник, продольный разрез; на фиг.2 - статор, продольный разрез; на фиг.З - участок, примыкающий к рабочему зазору, поперечное сечение.

Радиа льно-упорный мотор-подшипник содержит магнитопровод 1 статора с внутренней конусной расточкой, уложенную в пазы магнитопровода m-фазную распределенную обмотку 2 и выполненные в магни- топроводе статора каналы 3 для подачи сжатого газа в рабочий зазор, которые соединяются через кольцевую канавку 4 со штуцером 5 подачи сжатого газа. В конусной расточке статора расположен ферромагнитный ротор 6, выполненный в виде усеченного конуса. На рабочей поверхности ротора

выполнены многозаходные непрерывные зубцы 7 в виде спиралей, лежащих на конусной поверхности. Промежутки между зубцами заполнены немагнитным материалом 8 для образования гладкой поверхности. На рабочей поверхности статора выполнен непрерывный зубец 9 в виде спирали, лежащей на конусной поверхности, угол подъема которого равен углу подъема зубцов ротора, расположенный подслоем 10 немагнитного антифрикционного материала (не показан). Профиль зубца выполнен в виде прямоугольной трапеции, сторона которой, нормальная основаниям, прилегает к рабочей поверхности статора. Магнитопровод статора размещен в корпусе 11, снабженном торцовыми щитами 12.

Радиально-упорный мотор-подшипник работает следующим образом.

При подаче сжатого газа через штуцер 5, кольцевую канавку 4 и каналы 3 в рабочий зазор между статором и ротором упомянутый ротор всплывает в слое газовой смазки.

со

с

sl

О О (X

ю

ю

При этом удержание ротора б в расточке статора при произвольном положении машины в пространстве может быть осуществлено подключением обмогок 2 статора к источнику постоянного тока.

После подключения обмоток 2 статора к m-фазному источнику тока регулируемой частоты в статоре возникает вращающееся электромагнитное поле, приводящее во вращение массивный ферромагнитный ротор 6. При этом газомагнитный подвес ротора б обеспечивается взаимодействием подъемной силы слоя газовой смазки и силы электромагнитного притяжения ротора к статору, создаваемой электромагнитным полем. Немагнитный слой 10 на рабочей поверхности статора, разделяя по величине газовый и магнитный зазоры (последний равен сумме величины газового зазора и толщины немагнитного слоя), обеспечивает высокую устойчивость газомагнитного подвеса ротора 6.

Наличие на рабочих поверхностях статора и ротора зубцов, выполненных в виде спирали, лежащей на конусной поверхности, заставляет ротор 6 при его вращении ввинчиваться в конусную расточку статора, что приводит к появлению осевой силы, совпадающей по направлению с силой электромагнитного притяжения ротора к статору и обеспечивает увеличение жесткости газомагнитного подвеса ротора 6 Выполнение зубцов 7 на рабочей поверхности ротора многозаходными и выполнение зубца 9 на рабочей поверхности статора равным по ширине промежутку между двумя соседними зубцами 7 на рабочей поверхности ротора 6 приводит к тому, что независимо от углового положения ротора 6 относительно зубца 9 на поверхности статора по крайней мере один из зубцов 7 ротора находится против зубца 9 статора, обеспечивая постоянство по величине осевой силы, увеличивающей жесткость газомагнитного подвеса. Выполнение зубца 9 на поверхности с профилем в виде прямоугольной трапеции обеспечивает превышение силы магнитного взаимодействия между зубцом 9 статора и приближающимся к нему (по ходу вращения) зубцом 7 ротора над силой магнитного взаимодействия между зубцом 9 статора и

удаляющимся от него зубцом 7 ротора, что обеспечивает равномерность вращения ротора. Частота вращения ротора 6 регулируется изменением частоты источника

питания. Торможение ротора 6 осуществляется подключением обмоток 2 статора к источнику постоянного тока.

Введение предложенных усовершенствований обеспечивает появление дополнительной осевой силы, совпадающей по направлению с силой электромагнитного притяжения ротора к статору, увеличивающей жесткость газомагнитного подвеса ротора при повышении равномерности

движения, чем обеспечивается положительный эффект изобретения.

Формула изобретения 1. Радиально-упорный мотор-подшипник, содержащий ферромагнитный ротор в

виде усеченного конуса, статор, магнито- провод которого снабжен m-фазной распределенной обмоткой и конусной расточкой, в которой установлен ротор, а в теле магнито- провода выполнены каналы для подачи сжатого воздуха в зазор между ротором и статором и слой немагнитного антифрикционного материала на рабочей поверхности статора, отличающийся тем, что, с целью увеличения осевой жесткости газомагнитного подвеса ротора, на конусных поверхностях ротора и статора выполнены непрерывные зубцы в виде спирали, с равными углами подъема по отношению к образующей.

2. Мотор-подшипник по п.1, отл ича ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения равномерности вращения ротора, на рабочей поверхности статора выполнен один зубец, а на рабочей поверхности ротора зубцы

выполнены многозаходными.

3.Мотор-подшипник по п.1, отл ича ю- щ и и с я тем, что ширина зубца на рабочей поверхности статора равна ширине промежутка между соседними зубцами на рабочей

поверхности ротора.

4.Мотор-подшипник по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что профиль зубца на рабочей поверхности статора выполнен в виде прямоугольной трапеции, у которой сторона, нормальная ее основаниям, прилегает к рабочей поверхности статора.

СН

12

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электродвигателям для привода высокоскоростных рабочих органов разнообразных машин. Мотор-подшипник содержит массивный ферромагнитный ротор 6 в виде усеченного конуса и статор, у которого магнитопровод 1 снабжен обмоткой 2. В теле магнитопровода 1 выполнены каналы 3 для подачи сжатого газа в зазор между статором и ротором. Рабочие поверхности статора и ротора покрыты антифрикционным немагнитным материалом. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

nv2

Фиг. I

фие.З