Электрическая машина Советский патент 1980 года по МПК H02K5/00 

Изобретение относится к электромашиностроению и мэжет быть использовано, в частности, в высокоскорост ных асинхронных двигателях с коротко замкнутой обмоткой ротора и с массив ным ротором, устанавливаемых на транс портных средствах. Известна конструкция электрошпинделя, в котором короткозамкнутый ротор двигателя установлен.в корпусе на воздушнЕлх опорах 1. Сжатый воздух от внешнего источника через канал в корпусе двигателя подводится к опорам. Для создания несущей воздушной подушки в радиальном зазоре между валом и втулкой опоры во втулке выполнены два ряда радиальных .отверстий, через которые в зазор пос тупает воздух под давлением. Осевую нагрузку на вал воспринимает подпят ник. Через канал в нижней части корпус сжатый воздух из той же магистрали подается для охлаждения двигателя. Воздух проходит через отверстия в крышке одной из опор,омывает лобовые части обмотки статора,затем проходит через зазор между ротором и статором а также через каналы в пазах статора и выходит через отверстия в крышке другой опоры. Таким образом, каналы для подачи воздуха в опоры и оклаждаиощие каналы разобщены. Для обеспечения достаточной несущей способности поверхноЬть опор развита, так что размеры их соизмеримы с размерами ротора. Кроме того, наличие одной осевой опоры (подпятника) не допускает значительные осевые нагрузки на вал. Известна также электрическая машина, содержащяя статор, ротор, установленный в подшипниках сухого трения, подшипниковые щиты и корпус, имеющие каналы для подачи воздуха в зазоры машины 2 . .Сжатый воздух от внешнего источника через штуцер в верхней части корпуса и радиальные каналы в пакете статора подается в зазор, одновременно охлаждая машину. Выполнение воздушной опоры непосредственно в рабочем магнитном зазоре машины позволяет значительно уменьшить габариты машины. Однако необходимость иметь внешний источник сжатого воздуха, обеспечивающий достаточное давление, огранмчивает применение таких машин, особенно на транспортных средствах,

В аварийных Случаях {при прекращении подачи воздуха) они становятся йеработоспособными и могут выйти из строя в результате заклинивания-вала. Кроме того о схема управления машиной должна обеспечивать автоматическое отключение ее при палении давления |воэдуха в магистрали В противном случае будет иметь место интенсивный 43нос поверхностей опор

Цель изобретения - повышение надежности.

; Указанная цель достигается тем, что на торцовых поверхностях ротора выполнены кольцевые выемки, в . кото{ ых установлены лопатки, а часть канала подшипниковых щитов, расположенйая напротив выемки ротора- имеет фо му незамкнутого кольца, сообщающегося через отверстие в подшипниковом щите с атмосферой

На фиг. 1 показана электрическая машина в разрезе, общий вид на фиг 2 -- сечение А-А на фиг. 1;на фиг. 3-. ЭЙД на торец ротора.

Электрич.еская машина содержит кор-vlyc 1 с подшипниковыми щитами 2, в котором расположен статор 3 и массив8Шй ротор 4 с валом 5, установленным ri подшипниках б скольжения сухого прения. На торцовых поверхностях роtopa 4 выполнены кольцевьзе выемки 7 полукруглого сечения, в которых установлены лопатки 8,

В подшипниковых 2 напротив выемок 7 ротора 4 расположены кг.;налы 9, имеющие форму незамкнутого кольца. Каналы 9 сообщаются с атмосферой через отверстия 10 подшипникоafcix щитов 2, Канал 9 имеет собщение 4 каналом 11. Этот канал через полость 12, образованную круговой выемкой в спинке статора, сообщается с радиальными каналами 13 в пакете; статора 3, выходящими в воздушный зазор 14 между статором 3 и ротором 4, образующий радиальную воздушную опору. Осевые воздушные опоры образованы в зазорах 15 между торцами ротора 4 и поверхностью аштов 2 и корпуса 1

Ротор 4 может быть вьзполнен массивным или шихтованным с короткозамкнутой обмоткой и закрытыг и пазами. Подшипники б .скольжения сухого тречия выполнены графитовыж клк металлокерамическими с пропитко фторо-гш астомо

Радиальный зазор в подшипнике б (превышает начальный эксцентриситет ротора 4) по величине меньше рад.иальяого зазора 14 мелсду ротором 4 и: статгором 3.

Устройство работает следующи: 1 образом.

При вклшченик MaJiLUHH ротор 4 с валом 5начг-1нает вращатся в подшипниках б сухого трения. При этом возцух через отверстия 10 поступает на лопатки 8 кольцевых выемок 7 ротора 4 так, что по мере многократного Прохождения его через лопатки происходит приращение давления в каналах 9 щитов 2 и выходит в каналы 11. Воздух гтд давлением из каналов 11 попадэет в сборную полость 12, где, равномерно распределяясь, через радиальные каналы 13 в корпусе статора

3поступает в зазор 14, создавая радиальную воздушную опору. По мере возрастания частоты вращения ротора

4при выходе машины на номинальный режим давление в зазоре 14 также возрастает, в результате в зазоре 14 образуется несущая воздушная подушка и ротор 4 с валом 5 всплывает.

При этом в подшипниках б создается равномерный воздушный зазор и нагрузка с них полностью снимается.

Радиальная воздушная опора, образованная в зазоре 14, работает как газостатическая опора. При больших частотах вращения несущая способност ее возрастает за счет появления газодинамического эффекта как в зазоре 14, так и в подшипниках 6, Осевые воздушные опоры образуются при истечении воздуха под давлением в зазора 15 между торцовыми поверхностями ротора 4 и щитов 2 корпуса 1,

Охлаждение машины обеспечивается при прохождении воздуха под давление через полость 12, охватывающую наружную поверхность пакета статора 3, радиальные канаты 13 в пакете статора, зазоры 14 и 15.

Предварительные расчеты показали, что при частотах ротора 4000 об/мин и более в предлагаемой конструкции давление воздуха в зазор 14, обеспечивающее необходимую несущую способность, достигается при параллельном соединении каналов 1L, К тому же запас давления обеспечит жескость воздушной подушки, предотврадяющую биение ротора. При частоте вршенкя 3000 об/г-с-гк щ:я обеспечения необходимого давления канал. 11 в одном из щитов 2 необходимо соединить с отверстием 10 (который в этом случ не сообщается с атмосферой) в другом щите, какал 11 которого сообщается с полостью 12. Обеспечение в прешагаемой конструкции автономной подачи воздуха в опоры исключает необходимость в источнике сжатого воздуха и в прокладке воздухопровода. При этом исключаются также аварийные ситуаци возникающие при прекращении подачи сжатого воздуха, что повьплает надежность таких машин и расширяет област их применения.

Подшипники сухого трения работают только при запуске машины и при выбеге ротора после ее отключения. Так как время это исчисляется секундами.