Электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K1/06 

Изобретение относится к электромашиностро ению. Известен электродвигатель, содержащий якорь, выполненный в виде полого изоляционного цилиндра с обмоткой, закрепленного с одной стороны на конце вала, и расположенный в зазоре между несущим подшипниковые .опоры стаканом из магнитомягкого материала и статором 1. В известном устройстве тонкостенный изоляционный цилиндр является оболочкой, теряющей устойчивость при нагрузке значительным крутящим моментом. Кроме того, при малой толщине стенок трудно обеспечить необходимую точность геометрической формы цилиндра. Увеличение толщины стенок влечет за собой увеличение ВОЗДУ1ШЮГО зазора в магнитном поле двигателя, а следовательно, снижение его мощности. Таким образом, нагрузочная способность известного устройства ограничена. Кроме того, ввиду относительно большого наружного диаметра стакана наружное кольцо подщшшика, поддерживающего изоляционный цилиндр, также имеет больщие габариты и мяс су. Будучи закреплено на конце тонкостенного нежесткого ци.пиндра, оно при вращении последнего становится источником вибрадай. При использов нии подшипников качения к ним добавляются вибрации, обусловленные движением тел качения. Это препятствует использованию известного устройства в случаях, когда к точности и плавности вращения вала предъявляются особо высокие требования. Цель изобретения - повьГсить нагрузочную способность и точность вращения электродвигателя. Это достигается тем, что в теле стакана из магнитомягкого материала выполнен канал, в средней части стакана со стороны, обращенной к якорю, выполнен кольцевой паз, причем канал одним концом выходит в кольцевой паз, а другой конец канала служит для подсоединения к источнику сжатого воздуха; зазор между изоляционным цилиндром и стаканом может быть выполнен сужающимся в направлении от середины к торцам. На чертеже изображен предлагаемый электродвигатель, разрез.

Вал 1 смонтирован в опорах 2 и 3, установлеинь Х в стакане 4 из магнитомягкого материала. На конце вала на ступице 5 закреплен якорь 6 электродвигателя, вьшолненный в ввде тон к о: теп но го полого изоля шо1шого Щ1линдра, армированного обмоткой якоря. Стакан 4 соединен с корпусом статора 7. в котором устатювлены полюсы 8.

Цилиндр якоря 6 расположен в зазоре между тюпюслмн 8 и стаканогу 4. Между внутрекней iTOBepxi OCTi Jo циляндра и стаканом также выпо;шен зазор 6. В средней части стакана, со стороны, обращевдой к якорю, выпола-ген кольи.евой паз 9.. В теле стакана вьитол} ен капал 10 одним концом выходящий в кольцевой паз 9, а другой конец канала предназначен для подсоед1« е}шя к источнику сжатого воздуха.

Длюи и расположение участка с зазором 5, как и зазора, зависят от размеров и стакана. Зазор может быть вьщержа как н.д всей длине их сопряжения, так и на части ее. Величюю зазора определяется из условия обеспечения необходимого давления воздуха в нем в следующей последоштельности.

В зависимости от физико-механических CBOUC материала одлкндра вь бираются напряжения растяжения в нем.

Для конкретных геометрических характеристик сечения цилиндров рассчитывается величш-ia давления воздуха внутри него, л 1зывающая

указанные isanpnJKeraw.

Задаваясь нелишна1 зидавления ваздуха, постуггаюшего в зазор, и его расхода, определяют величину сопротивления на выходе из зазора, обеспе-твагошую необходимое давление разжимаюи его цилжщр воздуха. Затем рассчитывают велич шу зазора, создающего это сопротивление. Эта велич1ша может колебаться в пределах от одной до нескольких десять1х долей миллиметра . и примерно на порядок превышает зазоры в аэростатических подшишиках.

Для предупрежде1& Я резкого падения давления по зазор выполнен сужающимся в Направлении осевьк потоков воздуха.

Устройство р.аботает следу105цим образом

Перед включение у1 электродвигателя в стакан 4 подается сжатый воздух, который поступает в кольцевой лаз 9, а оттуда в зазор 6, При этом щшршдр якоря под действием давления воздуха разжимается, и его внутренняя поверхность располагается концентрично стакану. Зазор 5 при этом увел,и швается, однако неравномерно, по краям участка, где дав.пение воздуха практически равно атмосферному, изменение зазора незначительно.

Таким образом, между стаканом 4 и щинетдром якоря б образуется камера, заполненшя сжатым воздухом, пош ерж-ивающим цилиндр в напряженном состоянии. Благодаря этому

обеспечиваете я ра 1номерный зазор по окружности между ним и стаканом.

Схсатый воздух, поступая в зазор, разжимает тонкий изоляционный дилиндр. Благодаря возникающим в последнем внутрен1гим напряжениям его жесткость существенно повышается и оказывается достаточной для сохранения устойчивости цилиндра при нагружении крутящим моментами, значительно превьплающими моменты, передаваемые им в неразжатом состоянии.

В отличие от аэростатических подшипников сам воздушный слой почти не обладает нагрузочной способностью ввиду С13оей очень малой жесткости, обусловленной больщими зазорами, отсутствием входных дросселей и нежесткостью цилиндра.

Затем подают напряжение на обмотки якоря и полюсов и приводят якорь 6, а вместе с ним и вал I во вращение. При этом воздух, поддаваемый Б зазор 5, двигаясь в направлении, показанном на чертеже стрелками, охлаждает стакан и якорь.

Использование предлагаемого устройства повышает нагрузочную способность электродвигателя по сравнению с указанным прототипом примерно на .40-60%, позволяет повысить мощность двигателя без увеличения его габаритов за счет уменьше шя толщины стенки изолящтонного цилиндра. Снижаются требования к точности изготовления изоляционного цилиндра, так как, будучи некрутлым, он под действием давления воздуха приобретает форму стакана.

Повышается плавность вращения вала по сравнению с известным устройством благодаря устранегшю вибращ1Й, вызываемых на.иичием подшипника на свободном конце якоря электродвигателя. Вследствие этого, появляется возможность использования электродвигателя в прещ1зионных машинах.

Формула изобретения

1. Электродвигатель, содержащий якорь, выполненный в виде полого изоляционного цилиндра с обмоткой, закрепленного с одной стороны на конце вала, и расположенный в зазоре между несущим подщипниковые опоры стаканом из магнитомягкого материала и статором, отличающичся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и точности вращения, в теле стакана из магнитомягкого материала .вьшодшен канал, в средней части стакана со стороны, обращенной к якорю, вьшолнен кольцевой паз, причем канал концом выходит в кольцевой паз, а другой конец канала служит для-подсоединения к источнику сжатого воздуха. 2. Электродвигатель по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что зазор меясду изоляционным щииндром и стаканом вь полнен сужающимся в направлении от середины к торцам. Источники инфйрмавди, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 470744, кл. G 01 р.21/00, 1973.