Электрическая машина Советский патент 1982 года по МПК H02K19/36 

Изобретение относится к электрома шиностроению, а именно к электрическ машинам с датчиками контроля минимальной величины воздушного зазора меж статором и ротором во время работы электрической машины. В современных мощных тихоходных синхронных машинах с малой частотой вращения (8-12 об/мин) и большим числом полюсов диаметры внутренней расточки стали статоров достигают 9-11 м. Статоры таких машин выполнены из отдельных, сбалчиваемых на месте установки, сегментов, го исключает возможность придания этим статорам достаточной жесткости. В то же время вращающий момент в таких машинах достигает величины 10 кНм, а при перегрузках - 210 кНм, усилие одностороннего магнитного тяжения достигает величины 50 кН, Под действием указанных нагрузок, возникающих на работающей машине, статор может деформироваться на сравнительно большую величину (2-3 мм), Ротор такого двигателя имеет значительно большую жесткость и,.следовательно, значительно меньшую деформацию. Деформация статора приводит к соответствующему изменению воздушного зазора во время работы машины. Во время остановки эта деформация исчезает. Поэтому даже идеальная установка при монтаже машины ротора относительно статора может оказаться недостаточной. Отсюда вытекает необходимость контроля величины минимального зазора на работающей машине, причем устанавливать датчики системы контроля желательно на роторе, как более жестком элементе, что обеспечивает непрерывный контроля зазора по всей окружности статора. В низковольтных электрических машинах, питаемых от преобразовате3ля частоты, форма кривой напряжения несинусоидальна во времени и ме няется в зависимости от режима нагрузки , что отражается на работе дат чиков, базирующихся на принципах из мерения и сравнения параметров элек тромагнитного поля. Поэтому для повышения эксплуатационной надежности работа системы контроля не должна зависеть от воздействия магнитного поля в зазоре. Известные системы непрерывного контроля воздушного зазора располаг ются на статоре и основываются- на регистрации изменений магнитного по ля в воздушном зазоре. Известна электрическая машина, в которой датчики контроля величины воздушного зазора,омическое сопротивление которых изменяется в зависимости от индукции, крепятся непосредственно на статоре 1. В случае применения датчика Холл в известной тихоходной машине контроль зазора проводится лишь только в той точке статора, где установлен датчик Холла. Поэтомутакой контрол может оказаться неэффективным и при вести к аварии, так как из-за дефор мации станины в каких-то точках величина воздушного зазора досТ| гает минимальной величины, а защита своевременно не срабатывает. Применение таких датчиков установленных на статоре, в явнополюсны синхронных машинах затруднено еще и потому, что в них воздушный зазор по окружности полюсной дуги непосто янен и имеет на середине полюсного, башмака минимальное значение, а на краях - максимальное, которое в 1,5 раза превышает минимальное. Наиболее близкой к предлагаемой является электрическая машина, содержащая статор, явнополюсный ротор и датчики для контроля величины воз душного зазора ежду статором и ротором . Недостаток данного устройства трудоемкость изготовления и монтажа измерительных катушек (датчиков), содержащих большое число витков. Кроме того, при малой частоте-и относительно большьм воздушном зазо ре чувствительность измерительных катушек падает, что приводит к увеличению погрешности измерений. Указанные недостатки присущи уст ройству для измерения воздушного за 74 зора с применением измерительных индуктивных контуров, заложенных на статоре и включенных на измерительный прибор. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности машины. Поставленная цель достигается тем, что в явнополюсной частотнорегулируемой электрической машине, содержащей статор, явнополюсный ротор и систему датчиков для контроля величины воздушного зазора между статором и ротором, каждый датчик системы контроля размещен в междуполюсном окне ротора и выполнен в виде ролика, снабженного выступающим в зазор пальцем, регулируемым по длине, причем ролик установлен с возможностью поворота на оснований датчика, закрепленном в полюсных башмаках соседних полюсов. Концы ролика охвачены скобами, прикрепленными к основанию датчика. Выполнение датчика в виде ролика с .пальцем и расположение их в межполюсном окне позволяет исключить влияние магнитного поля на устройство и тем самым повысить надежность контроля величины воздушного зазора. На фиг.1 изображена предлагаемая машина с системой датчиков; на фиг.2 - межполюсное окно ротора с предлагаемым датчиком; на фиг.З датчик, разрез/ на фиг.4 - вид А на фиг.З. Предлагаемая электрическая машина содержит статор 1 и ротор 2 с явновыраженными полюсами 3 В межполюсных окнах ротора в зоне башмаков Ц полюсов 3 установлены датчики 5.Каждый из них состоит из ролика 6,концевые части которого охвачены скобами 7, прикрепленными к основанию 8, т.е. ролик установлен с возможностью поворота. Основание 8 изготовлено из немагнитного материала и закреплено в башмаках k полюсов 3. Ролик снабжен регулируемым по длине пальцем 9, изготовленным из изоляционного материала, выступающим в воздушный зазор 10 между статором 1 и ротором 2. Концевая часть 11 пальца 9 выполйена шаровой или цилиндрической, причем центр шаровой или цилиндрической поверхности расположен между этой поверхностью и осью ролика 6 в радиальной плоскости ролика.

Расстояние a между концевой частью 11 пальца 9 и внутренней поверхностью статора 1 может регулироваться за счет выполненной на пальце реэьбы. Величина воздушного зазора меж ру пальцем 9 и статором 1 устанавливется меньше, чем между статором 1 и вершиной полюсного башмака , что составляет 10-15% от среднего значения воздушного зазора. На pci лике 6 расположено разрезное кольцо 12, изготовленное из проводникового материала.

На основании 8 размещены контакты 13 и примкнуты к поверхности ролика. Контакты 13 подключены к цепи источника питания и индикатора (не обозначены).

Устройство работает следующим образом.

При уменьшении воздушного зазора между статором и ротором на величину а относительно первоначального значения палец 9 начинает задевать своей концевой частью 11 за внутреннюю поверхность статора 1. При этом он вместе с роликом 6 поворачивается на определенный угол относитель оси ролика.

При уменьшении воздушного зазоpa 10 до критической величины замыкается цепь источника питания посредством кольца 12 и контактов 13 и включается индикатор (загорается лампочка).

Предлагаемая машина проще известной по устройству, точнее и чувствительнее в работе и не подвержено влиянию магнитных полей машины.

За счет установки устройства имеИно на роторе повышается надежность работы машины.

Поскольку в устройстве применяются датчики механического типа, то на их работу не оказывает влияния интенсивность магнитного поля в зазоре, а также гармонический состав напряжения и тока в обмотке статора .

Формула изобретения

1.Электрическая машина, содержащая статор, явнополюсный ротор и датчики для контроля величины воздушного зазора между статором и ротором, отличающаяся

тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, каждый датчи размещен в междуполюсном окне ротора и выполнен в виде установленного С возможностью поворота на основании ролика с выступающим в зазор между статором и ротором регулируемым по длине пальцем, а основание датчика закреплено в полюсных башмаках соседних полюсов.

2,Машина по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что концевые части ролика охвачены скобами, прикрепленными к основанию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР tf. 56725, кл. G 01 В 7/1«, 19ЙО.

2.erown Boveri Mitte lungen, 1970, т. 57, с. 130-13.