Электрическая машина Советский патент 1982 года по МПК H02K19/20 H02K19/24 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции синхронных электрических машин с аксиальным возбуждением и безобмоточным ротором.

Известно электромагнитное устройство, в котором в качестве уплотняющих элементов используются магнитные жидкости. Магнитная жидкость устройства удерживается в зоне уплотнения ,Q между неподвижным магнитопроводом и магнитным валом униполярным ма1- нитным полем, созданным кольцевой обмоткой, питаемой соответствующей схемой устройства Ст.is

Однако указанные уплотняющие устройства не могут быть использованы в электрической.машине.

Известна синхронная электрическая машина с аксиальным возбуждением,20 содержащие магнитопровод статора с кольцевыми мастями якорной обмоткой и обмоткой возбуждения, безобмоточный ротор с глзгнитными полюсами.

имеющими кольцевые части, поверхнос.ти которых обращены к поверхностям магнитопровода статора и отделены от них дополнительными воздушными зазорами. Уплотняющие устройства подшипниковых опор ротора содержат внутренние и наружные крышки и расположенные между ними и валом ротора уплотняющие элементы,выполненные в виде кольцевых проточек, нарезан.ных на обращенных к валу ротора поверхностях крышек подшипников и обеспечивающих герметизацию опор как от внутренней полости машины, так и от внешней среды i2j.

Используются в указанных машинах в качестве уплотняющих элементов опор и контактные кольца, размещенные между прилегающими поверхностями крышек подшипников и вращающихся элементов ротора.

Недостатком известных синхронных электрических машин с аксиальным возбуждением, имеющих упомянутые 39 уплотняющие устройства, является наличие на опорах ротора со стороны внутренней полости машины отдельно устанавливаемыхконструктивных узлов, электромагнитных устройств с магнитопроводами, обмотками и схема ми их питания, размещенных вдоль вала ротора, что приводит к увеличению расстояния между его опорами, осевого размера и массы машины, усложннет конструкцию. Целью изобретения является умень. шение расстояния между опорами ротора, осевого размера, массы синхронной электрической машины с. аксиальным возбуждением, упрощение ее конструкции. Указанная цель достигается тем, что в синхронной электрической машине с аксиальным возбуждением, содержащей мзгнитопровод статора с якорной обмоткой и обмоткой возбуждения безобмоточный ротор с полюсами, имею щими кольцевые части, поверхности Ко торых обращены к поверхностям магнитопровода статора и отделены от них дополнительными воздушными зазорами подшипниковые опоры с уплотняющими устройствами, предлагается уплотняющие элементы подшипниковых опор со стороны внутренней полости машины разместить между обращенными друг к другу поверхностями кольцевых частей полюсных систем ротора и магнитопровода статора. При использовании в машине в качестве уплотняющего элемента магнитной жидкости прилегающую к дополнительному зазору часть магнитопровода статора выполняют из магнитотвердого материала, намагниченного аксиаль но. Таким образом, для герметизации подшипниковых опор со стороны внутренней полости машины не требуется размещать вдоль вала ротора отдельные конструктивные элементы типа кры шек подшипников или специальные .элек тромагнитные устройства с магнитопроводами, обмотками и схемами их питания в случае использования в уплотнении магнитной жидкости. За счет этого сокращается расстояние между опорами ротора, длина и масса машины, упрощается ее конструкция. При этом герметизация опор машины со CTOpoHj. ее вгнутренней полости осуществляется уплотняющими элементами, расположенными в зоне дополнитель5ного зазора. В случае использовани 1 в качестве уплотняющего элемента магнитной жидкости удержани.е ее в зоне уплотнения осуществляется проходящим через дополнительный зазор рабочим магнитным потоком машины, а при обесточенной обмотке возбуждения - остаточным полем магнитотвердого материала. На фиг. 1 изображена синхронная электрическая машина с аксиальным возбуждением; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (вариант с магнитной жидкостью) . Электрическая машина содержит магнитопровод статора 1 с кольцевыми частями якорной обмоткой 2 и обмоткой возбуждения 3. безобмоточный KOI- теобразный ротор i с полюсами 5 имеющими кольцевые части 6, поверхности которых обращены к поверхностям магнитопровода статора и отделены от них дополнительными воздушными зазорами 7. Зазоры 7 могут состоять из одного или нескольких чередующих-, ся участков, образованных цилиндрическими, коническими, плоскими поверхностями кольцевых частей магнитопровода статора 1 и аналогичными поверхностями кольцевых частей 6 полюсных систем 5 ротора k. Параметры зазоров 7 и обращенных к ним частей магнитопроводов статора и ротора выбираются из соображений работы их как элементов уплотнений, например, лабиринто-вихревого типа или других типов. Уплотняющими элементами могут быть и проточки 8, выполненные в виде кольцевых канавок или одно/многозаходнь1х винтовых нарезок различных профилей.на прилегающих цилиндрических поверхностях магнитопровода статора 1 и кольцевых частей 6 полюсных систем 5 ротора. Подшипниковые опоры 9 можно герметизировать со стороны внутренней полости машины и контактными элементами 10,(левая опора) типа колец, сальников, установленных в канавках, выполненных на прилегающих друг к другу поверхностях магнитопроводов статора и ротора в зоне зазора 7. При использовании в качестве уплотняющего элемента магнитной жидкости 11 удержание ее в зазоре7 осуществляется рабочим магнитным потоком 0 машины, созданным обмоТкой возбуждения 3- Силовая линия поля показана линией со стрелками. С целью повышения надежности рабо ты уплотнения с магнитной жидкостью 11, прилегающую к зазору 7 часть 12 магнитопровода статора 1 выполняют из магнитотвердого материала, намагничейного вдоль оси машины, добавочное униполярное магнитное поле Ф которого замыкается в пределах дополнительного зазора 7 и прилегающих к нему кольцевых мастей 6 полюсных систем 5 ротора k и магнитопровода статора .1 и удерживает жидкость 11 в зоне уплотнения даже при обесточенной обмотке возбуждения 3Изобретение может быть реализовано и в других типах синхронных электрических машин с аксиальным возбужд нием, например одноименнополюсных индукторных. За счет исключения в машине отдел ных конструктивных узлов, типа крышек подшипников, электромагнитных устройств (в случае использования в уплотнении магнитной жидкости) рас стояние между опорами ротора существенно уменьшается, что позволяет увеличить жесткость ротора, уменьшить осевую длину и массу машины. Предложенная машина конструктивно проста, надежна в эксплуатации, в ней обеспечивается необходимая герметичность внутренней полости от зоны подшипниковых узлов при значительных перепадах давления в уплотнении. Предложение рекомендуется использовать в конструкциях высокоиспользованных синхронных электрических ма шин t аксиальным возбуждением, к которым предъявляются жесткие требования по массо-габаритным показателям. Формула изобретеыия 1.Электрическая машина, содержаг щая магнитопровод статора с кольцевыми частями, якорной обмоткой и обмоткой возбуждения, безобмоточный ротор с полюсами, имеющими кольцевые части, по меньшей мере одна из которых имеет поверхность, расположенную с зазором относительно обращенной к ней поверхности кольцевой части магнитопровода статора, и подшипниковые опоры с уплотняющими элементами отличающаяся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных характеристик и упрощения, уплотняющие элементы подшипниковых опор расположены между упомянутыми обращенными друг к другу поверхностями кольцевых частей. 2.Машина по п. 1 , о т л. и ю. щ а я с я тем, что уплотняющий элемент выполнен с магнитной жидкостью, и обращенный к зазору участок магн1гтопровода статора выполнен из магнитотвердого материала и имеет аксиально расположенные полюса, обеспечивающие создание добавочного униполярного магнитного поля в зазоре для удержания магнитной жидкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № , кл. F 16 J , 1975. 2. Патент США № 3319100,310-168, 1967.