Бесконтактная синхронная электрическая машина Советский патент 1977 года по МПК H02K19/22 

1

Изобретение относится к электромашиностроению.

Известна бесконтактная синхронная электрическая машнна с внешнезамкнутым магнитным потоком, содержащая ротор с подшипниками качения, расположепным в шнтах, разделенных с рото)ом торцовыми воздушными зазорами. Эта конструкция не обеспечивает высокой надежпостп п долговечпости.

Известна также бесконтактная синхронная электрическая машнна с внешнезамкнутым магнитным нотоком, содержаи1,ая магнптно-реактпвные опоры, образованные копцептрнческимн и коаксиальными зубцами, выполненными соответственно на торцовых и цилиндрическнх поверхностях ротора н на иротнзолежащих новерхностях неиодвижных элементов магннтоировода, имеющих с ротором соответственно торцовые и цнлнндрнческнй воздушные зазоры.

Недостатком этого уст|)ойства являются сложность конструкцин и технологии изготовлення, а также высокая стоимость.

С целью новышения надежности нутем комненсацин сил магнитного притяжения ротора и унрошения технологии изготовления,в предлагаемом устройстве с торцовых сторон ротора размещены иодшипниковые щиты с расположенными в них шариковыми подшипниками с аксиальными люфтами, составляющими

0,2-0,35 от величин:

Di торцового воздушного зазора.

На чертеже показан двигатель, продольный разрез.

Данный генератор является бесконтактной синхронной машиной с внешнезамкнутым нотоком с цилиндрическим статором 1 и с якорной обмоткой 2, торцовыми добавочиыми зазорами Л 11 немагнитной осевой вту.чкой пли

валом. Индукционная линия ос1 овного магннтного нотока, созданного обмоткам н возбуждения 3, обозначсииая силошной линией, ироходит между боковыми сторонами клювов 4 и щитов 5 по торцовым дсбазсчним зазорам,

минуя немагннтную осевую втулку 6 1лн вал 7 н далее через кориус 8 но нутн, аналогнчному в машинах с внешнезамкнутым нотоком. На рабочей поверхности статора 1 выполнены акспально стабилизирующие коаксиальные

зубцы 9 с открытьпп пазами. Аналогнчные зубцы 10, оси которых совпадают с зубцами 9, выполнены на рабочих поверхностях клювов 4. На противолежащих боковых поверхностях клювов 4 п щитов 5 в добавочиых зазоpax выполнены радпальпо стабилизирующпе концентрические зубцы 11 и 12, имеющие идентичную форму и зубцовое деление. Оси этих зубцов в установившемся режиме работы совпадают между собоГи как и осг; аксиальных

стабилизирующих зубцов в расточке якоря.

Основные функции опор ротора выполняет пространственная магнитно-реактивная подвеска, осуш,ествляемая магнитными силами, возникающими в зубцовых зонах 9, 10 и И, 12 возбужденной машины.

При совпадении осей зубцов 9 и 10 картина распределения индукционных линий магнитного поля получается симметричной, при которой имеет место максимальная магнитная проводимость между стабилизирующими зубцами статора и клювов в расточке якоря. Если под действием виещцей возбуждающей силы зубцы 10 смещаются относительно зубцов 9 вдоль оси вращения, то картина магнитного поля получается несимметричной, возникает магнитная сила, пропорциональная производной магнитной проводимости по перемещению, и ротор возвращается в исходное положение. Если под действием внещнего возмущения зубцы И смещаются относительно зубцов 12 в радиальном направлении, то возникают две составляющие результирующей магнитной силы; тангенциальная, комнеисирующая радиальное перемещение ротора, и нормальная составляющая, определяющая магнитное притяжение между соответствующими парами зубцов И и 12. Так как в двух торцовых добавочных воздущных зазорах проходит один и тот же магнитный иоток, то результирующая сила осевого магнитного притяжения между клювами и щитами практически в установивщемся режиме работы равна нулю.

Возникновение результирующей силы осевого притяжения, равной разности двух осевых сил в добавочных зазорах Ai и А2, определяется влиянием магнитной несимметрии нри AI 5 Д2 в результате действия внешнего аксиального возмущения. Так как влияние потоков мел нолюсного рассеяния на величины полных потоков в зазорах AI и АЗ, находящихся вне клювов, несущественно, магнитные сопротивления добавочных зазоров AI и АЗ изменяются для всех клювов практически одинаково и образуют последовательную цепь для иолиого потока возбуждения между клювами и щитами, поэтому даже ири магнитной несимметрии величины индукции в зазорах AI и АЗ практически одинаковы и осевые силы магнитного притяжения в этих добавочных зазорах взаимно уравновешиваются.

Для повыщения надежности работы при ударных механических нагрузках и упрощения режимов пуска и выбега в данной мащине предусмотрены вспомогательные радиальные или радиально-упорные шариковые подщипники 13. В противоположность подшипиика.м высокоскоростных машин данные подщипники выбираются с большими величинами люфтов. Величина аксиального люфта шариковых

подшипников должна соответствовать наибольшей величине осевых перемещений зубцов аксиальной магнитной стабилизации, при которой обеспечивается устойчивая работа магнитно-реактивного подвеса ротора.

Компенсация осевых сил магнитного притяжепия ротора, а также надежность и долговечность работы оиор ротора при воздействии внешних ударных механических нагрузок обеспечиваются, если величина аксиальных

люфтов шариковых подщипииков составляет также определенную часть величины торцового зазора между ротором и нодщипниковым щитом. Данные условия обеспечиваются при величине аксиального люфта шарикового подшипника равной 0,2-0,35 от величины торцового зазора между ротором и подшипниковым щитом машины.

Формула изобретения

Бесконтактная синхронная электрическая машина с внещнезамкнутым магнитным потоком, содержащая магнитно-реактивные опоры, образованные концентрическими и коаксиальными зубцами, выполненными соответственно на торцовых и цилиндрических поверхностях ротора и на противолежащих поверхностях ненодвижных элементов магнитонровода,

имеющих с ротором соответственно торцовые и цилиндрический воздушные зазоры, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем компенсации сил магнитного притяжения ротора и упрощения технологии

изготовлеиия, с торцовых сторон ротора размещены подшипниковые щиты с расположенными в них шариковыми подшипниками с аксиальными люфтами, составляющими 0,2- 0,35 от величины торцового воздушного зазора.