Электрическая машина Советский патент 1993 года по МПК H02K5/16 H02K1/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различного рода электродвигателях, электрогенераторах, вращающихся трансформаторах и т.п. изделиях.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия электрической машины.

На фиг. 1 представлен главный вид гибридной электрической машины (разрез А-А); на фиг. 2 - вид на машину со стороны выходного вала; на фиг. 3 - положение сцентрированного ротора для запрессовки упора с шариком; на фиг. 4 - электрическая машина с цельным статором; на фиг. 5 - положение сцентрированного ротора в машине с цельным статором.

Машина (см. фиг. 1, 2) содержит статор, состоящий из магнитопроводов 1, 2, 3, обмоток 4, постоянных магнитов 5, 6 и подшипниковых щитов 7 8 стянутых шпильками 9 с гайками 10

Внутренние рабочие поверхности магнитопроводов 1, 2, 3 выполнены коническими, а коаксиально к ним находится коническая рабочая поверхность ротора 11, концы вала 12 которого расположены в подшипниках 13 щитов 7 и 8.

Со стороны сужения конических поверхностей в подшипниковом щите закреплен упор 14 с шариком 15, местонахождение которого определяет величину рабочего зазора д между коническими поверхностями статора и ротора.

Сборка машины производится следующим образом. На шпильках 9, установлен-е ных в подшипниковом щите 7 с завальцованными подшипниками 13, но без упора 14, набирается пакет статора (из магнитопроводов 1,2,3, обмоток 4, магнитов 5, 6), внутрь которого вставляется ротор 11 с запрессованным валом 12 до полного прилегания своей конической поверхностью с коническими поверхностями магнитопроводов статора. Для лучшего центрирования к

со

с

00

ю со

о

00

о

ротору прилагается осевое усилие, вызывающее боковые составляющие усилия, раздвигающие магнитопроводы в концентрические положения относительно ротора. После чего устанавливается второй подшипниковый щит 8 и затягиваются гайки 10. При необходимости производится дополнительная фиксация.

Завершающий операцией сборки является запрессовка (или завинчивание) упора 14 с шариком 15 в подшипниковый щит 7 (см. фиг. 3). При этом упор через шарик оказывает давление на торец вала ротора и вместе с ним перемещается в осевом направлении, образуя заданный зазор между обращенными друг к другу коническими поверхностями ротора и статора.

В дальнейшем этот зазор сохраняет постоянную величину, поскольку магнитные (от постоянных магнитов) и электромагнитные (при подключении обмоток) составляющие силы притяжения направлены в сторону сужения конических поверхностей, где они уравновешиваются шариковым упором, оказыоающим при вращении ротора минимальный момент трения.

Для еще большего уменьшения момента сопротивления может быть установлено несколько шариков, а торцу вала в этом случае должна быть придана коническая форма. Допускается также использование стандартных упорных или радиально-упор- ных шарикоподшипников.

Работа электрической машины происходит в соответствии с функцией предназначенной для данного типа (электродвигатель, генератор и т.п.).

Аналогичная электрическая машина с цельным статором, представлена на фиг. А и фиг. 5. Здесь цифровые обозначения одинаковых частей и деталей совпадают с предыдущими фигурами.

Машина (см. фиг. 4) содержит статор 1 с обмоткой 4 и подшипниковые щиты 7, 8 с крепежными деталями 9. Внутренняя рабочая поверхность статора 1 выполнена конической, а коаксиально к ней расположена коническая поверхность ротора 11 с валом 12. С обеих сторон вала напрессованы подшипники 13, имеющие возможность совместно с ротором перемещаться в осевом направлении, однако в конечном виде этому препятствует упор 14 с шариком 15 закрепленный в подшипниковом щите 7.

Положение сцентрированного ротора 11 относительно статора 1 перед установкой упора 14 с шариком 15 представлено на фиг. 5.

Величина угла конусности рабочих поверхностей статора и ротора определяется из конструктивных соображений и как правило составляет несколько угловых градусов.

Такая конструкция позволяет использовать ротор с запрессованным валом как оправку, на которой без зазора центрируются статор и подшипниковые щиты по скользящей посадке. После чего они фиксируются

затяжкой резьбовых соединений (при необходимости - дополнительной штифтовкой или деформацией), а с тыльной стороны, где сужаются конические поверхности, запрессовывается (или завинчивается) упор с шариком, который в осевом направлении продвигает вал с ротором в рабочее положение относительно статора с подшипниковыми щитами, образуя тем самым допустимо минимальный зазор между коническими поверхностями ротора и статора. Достигнутая ранее центровка при этом не нарушается.

Сравнивая предлагаемую машину с электрическими машинами известных конструкций можно заметить, что из суммы

трех основных несоосностей исключаются два последних слагаемых, причем больших значений,чем первое. Таким образом несоосность в предлагаемой конструкции уменьшается более чем в 3 раза, следовательно по

крайней мере в 2 раза оозможно уменьшение рабочего зазора, что в конечном итоге приведет к повышению КПД всей машины.

40

Формула изобретения

Электрическая машина, содержащая ротор и статор с закрепленными на торцах подшипниковыми щитами, в которых посредством подшипников установлен вал, от1

личающаяся тем, что, с целью повышения КПД машины путем улучшения центрирования ротора относительно статора, позволяющего уменьшить рабочий зазор, обращенные одна к другой поверхности ротора и статора выполнены коническими, а со стороны сужения ротора установлен шариковый упор, определяющий величину рабочего зазора, нз который опирается вал ротора.

ы

i г 5 it s

i / /

1823080

Фиг.2

Использование изобретения: в различного рода электродвигателях, электрогенераторах, вращающихся трансформаторов и других изделиях. Сущность изобретения: устройство содержит ротор и статор с закреп- ленными на торцах подшипниковыми щитами (7, 8), которые являются опорами для концов вала (2), Рабочие поверхности ротора и статора выполнены коаксиально коническими. А со стороны их сужения установлен шариковый упор (14, 15), на который опирается вал (12) ротора. 5 ил.

Фиг. 7

12 5 5 If 6

1514

Фиг.З

Фиг А

8

7

/4