Электрическая машина Советский патент 1992 года по МПК H02K5/24 F16C32/04 

Я-

Изобретение относится к электрическим машинам малошумного исполнения Цель - повышение эффективности снижения вибраций Электрическая машина содержит корпус 1, магнитные подшипники 2 и систему управления магнитным подвесом ротора 5, включающую формирователь компенсирующего сигнала 6. Благодаря тому что магнитные подшипники размещены в корпусе симметрично относительно поперечной оси машины 7 на определенном рас- стоянии, повышается эффективность снижения вибраций магнитным подвесом за счет исключения искажения компенсирующего сигнала при проявлении в корпусе машины отраженной волны 1 ил

::Г

7

4

Т

. L

1

«7

kLJ}:4 vi

О 4

Изобретение относится к области электрических машин малошумного исполнения.

Для снижения вибраций при проектировании электрических машин применяются различные методы, в частности снижение частоты вращения, изменение электромагнитных нагрузок, введение управляемой внутренней амортизации, виброизоляция с помощью, специальных амортизаторов и другие ,

Известна электрическая машина 1, используемая для снижения вибраций и обес- печения ударостойкости. Машина выполнена с промежуточным элементом в виде двух колец, охг.атывающих по краям корпус машины и снабженных лапами, имеет две группы упругих элеменотов, первая из которых размещена между корпусом и промежуточным элементом, а вторая - между фундаментом и промежуточным элементом.

В качестве прототипа принята электрическая машина, содержащая магнитные подшипники, закрепленные в корпусе, систему управления магнитным подвесом ротора, включающую формирователь компенсирующего сигнала и датчики ускорения корпуса, расположенные на корпусе в плоскости магнитных опор 2.

В такой электрической машине эффективность компенсации вибровозмущений магнитным подвесом снижается из-за искажения сигнала датчиков ускорения корпуса за счет проявления отраженных волн в корпусе машины, а также из-за недостаточной жесткости корпуса, которая при несовпадении мест контроля виброакустических характеристик с плоскостью магнитных опор не обеспечивает соответствия виброускоре- н, й датчиков управления и датчиков контроля,

Целью изобретения является повышение эффективности снижения вибраций электрической машин-ы магнитным подвесом.

Поставленная цель достигается тем что в известной электрической машине, содержащей корпус, магнитные подшипники, систему управления магнитным подвесом ротора, включающую формирователь компенсирующего сигнала, магнитные подшипники размещены в корпусе симметрично относительно поперечной оси машины на

расстоянии I -jj- друг от друга где V скорость распространения звуковой волны в материале корпуса; f - частота компенсирующего сигнала при этом частота собственных колебаний корпуса fk должна соответствовать условию ,41f.

Действительно, расположение магнитных подшипников на расстоянии меньшем

1 /4 длины волны компенсирующего сигнала позволяет избежать искажения сигнала датчиков ускорения за счет того, что в местах их установки на корпусе (над магнитными опорами) практически будут исключены колеба0 ния корпуса с частотами, меньшими частоты компенсирующего сигнала Симметричное расположение магнитных подшипников относительно поперечной оси машины способствует исключению различных форм

5 колебаний, связанных с несовпадением центра масс с центром жесткости

Кроме того, выполнение корпуса с частотой собственных колебаний ,41f позволяет исключить возможность работы

0 магнитного подвеса в районе резонанса, что . обеспечивает точное формирование компенсирующего сигнала по фазе.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемой электрической ма5 шины, где 1 - корпус, 2 - магнитные подшипники, 3 - датчики ускорения корпуса, 4 - датчики контроля вибраций, 5 - система управления магнитным подвесом ротора, 6 - формирователь компенсирую0 щего сигнала, 7 - поперечная ось машины

Вибровозмущения, возбуждаемые в широком диапазоне частот при работе электрической машины, передаются на корпус 1 Формирователь компенсирующего сигнала

5 6 по сигналу датчиков ускорения корпуса 3 формирует компенсирующий сигнал, вводимый в систему управления магнитным подвесом 5. Таким образом, корпус 1 является звеном в цепи обратной связи и жесткость

0 его, равно как и длина является функцией, характеризующей на определенном участке спектра эффект гашения вибраций.

Вибровозмущения создают колебания различного вида, при этом волны могут рас5 пространяться по оболочке конструкции, а также в поперечном и продольном направлениях Следовательно, в конструкции могут иметь место отраженные продольные волны, заметные перемещения от которых

0 достигаются уже на 1/4 длине волны Поэтому длина корпуса, т е. расстояние I между магнитными подшипниками 2 должно быть менее 1/4 длины волны при распространении ее вдоль корпуса машины 1. Это позво5 ляет избежать искажения сигнала датчиков ускорения 3. Расстояние между магнитными подшипниками практически определяется частотой вибровозмущения, которые должны быть погашены магнитным подвесом, т.е. в каждом конкретном случае I определяется частотой компенсирующего сигнала f, а значит ч -готой вращения и кратной. Изложенное позволяет регламентировать расстояние между магнитными подшипниV

ками 2 соотношением I

4f

Расположение магнитных подшипников симметрично относительно поперечной оси 7 машины обеспечивает приближение центра жесткости к центру масс машины, и следовательно, снижает колебания, возбуждаемые небалансом.

При определенных условиях в машине могут возбуждаться резонансы элементов конструкции, приводящие к возрастанию амплитуды колебаний. Для исключения ре- зонансов, частоты собственных колебаний элементов конструкции, в частности корпуса 1, должны быть выше частот вибровозму- щающей силы, а значит, частоты компенсирующего сигнала (at У).

Поскольку амплитуда колебаний возрастает при условии

2

то -4г- 2 т.е. (ас 1,41 ш.

или ,41f,

где со- частота вибровозмущающей силы;

We - частота собственных колебаний корпуса.

Следовательно, частота собственных колебаний корпуса fk должна быть выше

частот f вибровозмущающей силы в соотношении

,41 f.

Использование предлагаемой электрической машины позволяет за счет исключения искажения компенсирующего сигнала при проявлении отраженной волны в корпусе машины и увеличения его жесткости повысить по сравнению с прототипом

эффективность гашения вибраций магнитным подвесом и снизить уровень вибраций корпуса машины, обеспечив при этом выполнение требований, в частности, уровень вибраций электрической машины на частоте

вращения и двойной снижается на 8-12 о.е.

Формула изобретения

Электрическая машина, содержащая

корпус, магнитные подшипники, систему управления магнитными подшипниками, включающую формирователь компенсирующего сигнала и ротор, установленный в подшипниках, отличающаяся тем, что, с

целью повышения эффективности снижения вибраций, магнитные подшипники размещены симметрично относительно поперечной оси машины на расстоянии I V/4f друг от друга, где V - скорость

распространения звуковой волны в материале корпуса, f - частота компенсирующего сигнала, при этом частота собственных колебаний корпуса fk выбрана из условий ,41f.