Электрическая машина Советский патент 1981 года по МПК H02K5/16 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использо вано, в частности, в высокоскоростных асинхронных микродвигателях с массивным ротором и короткоэамкнутой обмоткой ротора, устанавливаемых, например, на транспортных средствах. Известна конструкция электрической машины, содержащая статор, ротор, установленный в подшипниках сухого , подвяипниковые щиты и корпус, имеющие каналы для подачи воздуха в зазоры машины. Сжатый воздух от внешнего источника через штуцер в верхней части корпуса и радиальные кана.лы в пакете статора подается в зазор между ротором и статором, создавая воздушную опору ро тора и одновременно охлтаждая машину Осевые воздушные опоры образованы в зазорах между торцами ротора и под шипниковыми щитами 1. Недостатком такой машины является необходимость наличияiвнешнего источника сжатого воздуха, обеспечи вающего необходимое давление, что ограничивает применение таких машин особенно на гранспортных; средствах Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является электрическая машина, родержащая корпус с подшипниковыми щитёми, в котором расположен статор и ротор с валом, установленным в подшипниках скольжения сухого трения. На торцовых поверхностях ротора выполнены кольцевые выемки полукруглого сечения, в которых установлены лопатки. В подшипниковых щитах напротив выемок ротора расположены каналы, имеющие -форму незамкнутого кольца. Каналы с одной стороны сообщаются с атмосферой через отверстия подшипниковых щитов, а с другой - с радиальными каналами в пакете статора, выходящими в воздушный зазор между статором и ротором, образующим радиальную воздушную опору. Осевые воздушные опоры образованы в зазорах между торцами ротора и поверхностью щитов корпуса. Преимещуством известной конструкции машины является наличие автономной системы подачи воздуха в воздушную опору в зазоре между ротором и статором 2. Однако наличие каналов в статоре, корпусе и подшипниковых щитах, а также кольцевых выемок на торцах ротора с установленными в них лопатками усложняет конструкцию машины и не позволяет использовать автономную подачу воздуха в зазор между ротором и статором в высоко- и сверхвысокоскоростных микродвигателях.

Цель изобретения - упрощение конструкции машины.

Указанная цель достигается тем, что в электрической машине, включающей корпус, статор, ротор с валом,, установленным в поддаипниках сухого трения, и каналы для подачи воздуха в воздушную опору в зазоре между ротором и статором, упомянутые каналы выполнены в роторе расходящимися от оси вала и соединяют зазор между ротором и статором с атмосферой через осевой канал, предусмотренньзй в валу ротора,

С целью повышения несущей способности воздушной опоры расходящиеся каналы в роторе наклонены в направлении его вращения.

Такое техническое решение наряду с обеспечением подачи воздуха в зазор между ротором и статором позволяет значительно упростить конструкцию машины/ поскольку исключает необходимость выполнения ..в корпусе статора и подшипниковых щитах каналов , а также кольцевых выемок с лопатками на торцах ротора, что позво ляет использовать воздушные опоры с самоподдувом в высокоскоростных микродвигателях, где реализация известного решения ввиду, малогабаритности конструктивных элементов либо вообще невозможна, либо -чрезвычайно затруднена.

На фиг.1 показана электрическая машина, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (ротор с радиальными каналами); на фиг.З - то же (ротор с наклоненными каналами) j,

Электрическая машина содержит корпус 1 с подшипниковыми ,щита:/1и 2, в котором расположен статор 3 и массивный ротор 4 с валом 5j. установленным в подшипниках 6 скольжения сухого трения. Непосредственно в роторе 4 выполнены расходящиес от оси вала 5 каналы 7, которые соединяют зазор 8 между ротором 4 и статором 3 с атмосферой через осево канал 9 в валу 5. Осевые воздушные . опоры образованы в зазорах 10 между торцами ротора 4 и поверхностью щиточ 2 корпуса 1.

Ротор 4 может быть выполнен как массивным, так и шихтованным с короткозамкнутой обмоткой и закрытыми пазами. Подшипники б скольжения сухого трения целесообразно выполнить например, графитовыми или мeтaл o керамическими с пропиткой фторопластом.

Радиальный зазор в подшипнике 6, разумеется/ по величине должен быть

меньше радиального зазора 8 между ротором 4 и статором 3.

При включении машины ротор 4 с валом 5 начинает вращаться -IB подшипниках б сухого трения. При этом воздух с торца вала 5 через осевой канал 9 за счет центробежных сил .поступает в радиальные каналы 7.« ротора, а затем в радиальный зазор 8 между ротором 4 и статором 3. От вращения радиальных каналов с большой скоростью в зазоре 8 создается статическое давление, образуется несущая воздушная подушка, в результате чего ротор 4 с валом 5 всплывает. При этом в подшипниках б создается равномерный воздушный зазор, нагрузка с них полностью снимается.

Радиальная воздушная подушка, образованная в зазоре 8, работает как газостатическая опора. Несущая способность такой газостатической опо.ры может быть также повышена за счет выполнения радиальных каналов 7 наклоненными в сторону вращения (фиг.з). При больших частотах вращения ее несущая способность возрастает также за счет появления газодинамического эффекта в зазоре 8 и подашпниках 6.

Осевые воздушные опоры образуются при истечении воздуха под давлением в зазорах 10 между торцовыми поверхностями ротора 4 и щитов 2 корпуса 1.

Охлаждение машины обеспечивается при прохождении воздуха под давлением через зазоры 8 и 10 с выходом его через зазоры в подшипниках 6 в окружающее пространство.

Предлагаемая конструкция обеспечивает не только поддержание ротора электродвигателя, но и дает возможность навешивать дополнительную нагрузку на его вал. Учет газодинамического эффекта еще больше увеличит величину этой дополнительной нагрузки.

Предлагаемая электрическая машина с самоподдувом более проста в ..

конструктивном отношении по сравнению с известной. Она не требует наличия на торцовых поверхностях ротора кольцевых выемок с установленны- , ми в них лопатками, а в статоре, корпусе и подшипниковых .:щитах - развитой сети сообщающихся каналов, сложность выполнения которых, наряду с необходимостью обеспечения плавности переходов, строгого совмещения и герметичности в местах их стыковки при сборке .машины, обусловлена значительными трудностями технологического характера. При этом нельзя не учитывать также связанную с этим трудность обслуживания.

Кроме того, диапазон использования предлагаемого изобретения расширяется за счет возможности его