ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Советский патент 1967 года по МПК F16F15/03 

При вращении высокоскоростных роторов на опорах скольжения с газовой смазкой вследствие неустойчивого состояния вала, занимающего центральное положение в onoipax, и упругости несущей газовой подушки возникают радиальные вибрации, при которых теряется несущая способность опор.

Для устранения радиальных вибраций ротора применяется принудительное смещение вала посредством какой-либо внещней силы из центрального положения в опорах в зону, где газовая нодушка обладает повыщенной жесткостью.

В известных высокоскоростных электродвигателях подавление радиальной вибрации производится поддувом в подшипники газа повьииенного давления. Одновременно подаваемый в опоры газ создает осевое усилие, прижимающее ротор к опорной поверхности подпятника.

Фиксация ротора в определенном осевом положении осуществляется также за счет разности давлений подводимого газа повышенного давления на торцы ротора или вала.

Подача газа повыщенного давления повышает несущую способность опор скольжения с газовой смазкой. Однако во многих случаях их несущая способность достаточна и без поддува газа и только необходимость осевой фиксации и стабилизации осевой и радиальНОИ виорации вынуждает подводить к опорам газ повышенного давления, что усложняет конструкцию и обслуживание, уменьшает надежность работы машины и повыщает эксплуатационные расходы.

Высокоскоростные роторы на опорах качония, как правило, монтируются на радиальноупорных шарикоподшипниках, причем радиальные и осевые зазоры в них устраняются путем осевого натяга подшипников под действием тарированных пружин, что также приводит к усложиению конструкции.

Известны и высокоскоростные электрические машины, в которых на статоре установлены постоянные магниты для фиксации радиального и осевого положения ротора в подшипниках, взаимодействующие с элементами ротора. Однако в известных машинах под действием магнитных сил ротор устанавливается в подшипниках в центральное положение.

В предлагаемой высокоскоростной электрической машине для эксцентричной установки ротора в подшипниках и устранения тем самым вибрации ротора постоянные магниты размещены на статоре со стороны одного из торцов ротора и взаимодействуют с элементами ротора в радиальном направлении по дуге окружности не более 180 угловых градусов.

Для регулирования тягового усилия постоянных магнитов может быть применен винт, жестко связанный с одним из элементов магнитопровода магнитной цепи постоянного магнита, перемещением которого изменяется величина магнитного сопротивления цепи.

На фиг. 1 показан двигатель с магнитным прижимом с нерегулируемым радиальным усилием; на фиг. 2, 3 - конструктивные варианты двигателя с магнитным прижимом, обеспечивающие одновременно осевую фиксацию и радиальный прижим ротора, с регулированием величины осевого и радиального усилия.

В корпусе / установлен статор с обмоткой 2. В отверстиях щитов 3 закреплены подшипниковые втулки 4 из антифрикционного немагнитного материала, например из бронзографита, в которых вращается вал 5 с напрессованным на нем ротором 6 и упорной пятой 7.

Радиальный прижим ротора осуществляется следующим образом. В закрепленной на щите обойме 8 из немагнитного материала установлен магнит 9 с полюсными наконечниками 10. Наиболее целесообразно использовать металлокерамические магниты, у которых межполюсиое расстояние может быть взято минимальным. Замыкаясь через вал, магнитный поток (на чертеже обозначен пунктиром) создает радиальное усилие, под действием которого вал занимает эксцентричное положение в подшипнике, что препятствует возникновению радиальной вибрации в опорах с газовой смазкой.

На фиг. 2 показан вариант конструкции двигателя, в котором на выступающую из щита нарулсную поверхность подшипниковой втулки 4 Насажен кольцевой магнит 11 с полюсными наконечниками 12, отделенный от щита 3 немагнитной прокладкой 13. С одним из полюсных наконечников соединен подвижной сегмент 14, через который магнитный лоток проходит в вал, замыкаясь далее через упорную пяту 7 с другим полюсом. Торец подшипника служит подпятником.

Передвижением сегмента 14 посредством регулировочного винта (на фиг. 2 не показан) изменяется воздушный зазор между сегментом и валом и, следовательно, регулируется величина осевого и радиального усилия притяжения ротора.

Регулирование можно также осуществлять, изменяя расстояние, на которое выступает торец подшипниковой втулки 4 относительно полюсного наконечника 12.

В показанном на фиг. 3 конструктивном варианте двигателя в немагнитной крышке 15 закреплен постоянный магнит 16 -с полюсами /7 и 18. В выточке полюса 18 установлен подпятник 19 с аэростатической или аэродинамической несущей газовой подушкой. Подпятник обеспечивает зазор между торцом вала и полюсами магнита, величину которого можно изменять новоротом ,регулировочного винта 20, передзигающего подпятник в осевом Направлении. Изменение величины торцового зазора обеспечивает регулирование

осевого усилия притяжения ротора к подпятнику.

Вместо осевого перемещения подпятника можно последний закрепить в выточке неподвижно, а с регулировочным винтом 20 соединить магнитный шунт. При повороте винта часть магнитного потока магнита 16 будет замыкаться через шунт, минуя вал. Величина магнитного потока, проходящего через вал, определяет осевое усилие притяжения вала.

С полюсом П соединен регулировочный винт 21 с лыской, находящийся цод валом. При его повороте изменяется величина воздушного зазора между винтом и валом и, следовательно, регулируется величина радиального усилия притяжения вала к подпятнику.

Предмет изобретения

1.Высокоскоростная электрическая машина, содержащая установленные на статоре постоянные магниты для фиксации радиального и осевого положения ротора в подшипниках, взаимодействующие с элементами ротора, отличающаяся тем, что, с целью устранения

вибрации ротора путем его эксцентричной установки в подшипниках, постоянные магниты размещены на статоре со стороны одного из торцов ротора и взаимодействуют с элементами ротора в радиальном направлении по

дуге окружности не более 180 угловых градусов.

2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью регулирования тягового усилия постоянного магнита, применен винт, жестко

связанный с одним из элементов магнитопровода магнитной цепи постоянного магнита, перемещением которого изменяется величина воздушного зазора.

3 13 12 i4fiiS 7

ae2

to 187J6J520

.3