Электрическая машина с магнитной стабилизацией ротора Советский патент 1979 года по МПК H02K5/00 

Постоянный магнит может быть выполнен в виде цельного кольца или набран нз отдельных сегментов. Кольцо, выполненное из отдельных сегментов, может быть нецельным, т. е. между сегментами может быть зазор. Чтобы устранить неравномерность магнитной нндукцнн между пакетом статора и постоянным магнитом установлена ферромагнитная прокладка.

На чертеже показана электрическая машина, общий вид. Электрическая машина содержит два иакета / и 2 статора, ротор 3, с закреиленными на нем пакетами 4 и 5. На активных поверхностях пакетов / и 2 статора и 4 п 5 ротора выиолнены концентрично расиоложенные относительно оси враш,ения ц друг друга зубцы 6-9. 11ежду пакетом 2 статора и магнитопроводяшим корпусом JO расиоложеи кольцеобразиый постоянный магнит 11. Между иакетом 2 статора и ностоянным магнитом // установлено ферромагнитное кольцо 12. Обмотка 13 статора имеет устройство /4 для регулирования тока, выполненное в виде; конденсаторов, включенных последовательно в параллельные ветви обмотки. Опорами ротора при цусках в остановках служат кольца 15-18, выполненные из антифрикционного материала.

Магнитная стабилизация ротора осундествляется следуюндим образом.

Осевая стабилизация и стабилизация ротора 5 три перекосах относительно радиальных осей симметрии осуществляется рабочим полем обмотки 13 статора по резонансиой схеме с иомощыо устройства 14 для регулирования тока. Нри емещении ротора 3 из центрального положения, например вниз магнитный иоток со стороиы верхнего пакета / статора будет возрастать, а со стороиы нижиего 2 - иадать. Возиикающая пр.и этом центрирующая сила, равиая :)азцости сил притяжения к верхнему и нижнему пакетам статоров, будет наираслепа вверх, стремясь возвратить ротор и 1,ентральное положение, тем самы.м компенсвруя вес и вертикальные нагрузки. Униио.1яриый магнитный поток Ф от постоянного магнита // «а стабилизацию ротора 3 по этим степеням свободы не оказывает существенного влияния, так как при осевом неремещении ротора 3 и при перекосах не происходит изменения интегральной магяитиой проводимости воздушного зазора для постоянного магнита // (при пренебреж;ении краевыми эффектами).

Радиальная стабилизация ротора 3 осуществляется за счет смещения зубцов / и 8 пакетов 4 и 5 ротора относительно зубцов 6 W 9 пакетов 1 и 2 статора в результирующем магнитном поле воздушного зазора. Возникающая при этом центрирующая сила стремится совместить оси зубцов статора и ротора, тем самым компенсируя радиальные на|-рузки. Результирующее магиитное поле складывается цз рабочего магнитного потока обмотки статора н потока Ф постоянного магнита 11, который, замыкаясь по магнитопроводу, образованному ферромагнитными корпусом 10, пакетами / и 2 статора и ротором 3, ироходит через рабочий воздушный зазор машины в одном направлении. Ферромагнитное кольцо 12 уменьшает неравномерность магнитной индукции но кольцевому воздушиому зазору.

Центрирующая сила, воз);икающая ирц радиальном смещении ротора за счет изменения магнитной проводимости воздущного зазора, пропорциональна квадрату магнитной индукции результирующего поля воздущного зазора. Увеличение магнитной индукции в воздушном зазоре за счет установки иостоянного магнита //, например от 0,2 Т до 0,4 Т, приведет к увеличению центрирующей силы, а следовательно, и радиальной жесткости магнитной стабилизации примерно в 3 раза.

Как показывают расчеты, потребление электроэнергии при этом уменьшится примерио в 2-3 раза по сравнению с прототипом при равной жесткости радиальной магнитной стабилизации.

Таким образом, нрнмеиение описанного устройства поз 5оляет повысить надежность магнитной стабилизации ротора.

Форм у л а изобретения

1.Электрическая .мащина с магнитной стабилизацией ротора, содержаи1ая магнитоцроводящий корпус, пакеты статора и ротора, на активных поверхностях которых выполнены зубцы, расположенные друг напротив друга и концентрично оси вращения, отличающаяся тем, что с целью повыщения надежности стабилизации путе.м создания дополнительного униполярного потока в зазоре, в магнитопроводяшем корпусе размещен постоянный магнит.

2.Маши а по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что постоянный магнит выполнен в виде кольца.

3.Машина по и. 1, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что поетоянный магнит выполнен из отдельных сегментов.

4.Мащина по пп. 1 и 3, о т л и ч а ющ а я е я тем, что между сегментами постоянного магнита имеется зазор.

5.Мащина по пп. 1, 2, 3 и 4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что между пакетом статора и постоянным магнитом установлена ферромагнитная прокладка.

Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе:

1.Натент США М 3865442, кл. 308-10, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР N° 454639, кл. Н 02 К 5/00, 1974.