Электрическая машина "радиальный мотор-подшипник

 

Изобретение относится к электрическим машинам. Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения осевой устойчивости газомагнитного подвеса ротора. Электрическая машина содержит ферромагнитный ротор 1, магнитопровод 2 статора с обмоткой 3. На рабочей поверхности статора выполнены непрерывные шевронные винтовые зубцы 7, на поверхности ротора - аналогичные зубцы 9. Введение непрерывных шевронных зубцов на рабочих поверхностях обеспечивает осевую устойчивость газомагнитного подвеса ротора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичЕских

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 02 К5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР с.: I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) Газ (21) 4679696/07 (22) 27.03.89 (46) 30.08.91. Бюл. ЬЬ 32 (71) Научно-производственное объединение

"Химтекстильмаш" (72) В.M. Сокол, А.Г. Шнайдер и И,Г. Кисель (53) 621.313.713(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1298271, кл, О 01 Н 1724, 1985.

Шнайдер А.Г. и др. Силовые характеристики радиального мотор-подшипника.—

Техническая термодинамика, 1986, N 5, с 66-69. (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА "РАДИАЛЬНЫЙ ЫЙ МОТОР-ПОДШИПНИК"

{57) Изобретение относится к электрическим машинам, Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения осевой устойчивости газомагнитного подвеса ротора. Электрическая машина содержит ферромагнитный ротор 1, магнитопровод 2 статора с обмоткой 3. На рабочей поверхности статора выполнены непрерывные шевронные винтовые зубцы 7, на поверхности ротора — аналогичные зубцы 9. Введение непрерывных шевронных зубцов на рабочих поверхностях обеспечивает осевую устойчивость гаэомагнитного подвеса ротора.

1 э,п.ф-лы, 4 ил.

1674310

30

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в станкостроении, робототехнике, текстильном машиностроении, Цель изобретения — повышение надежности путем увеличения осевой устойчивости газомагнитнога подвеса ротора.

На фиг, 1 представлена электрическая машина, продольный разрез; на фиг, 2— ротор электри е кой машины; на фиг. 3— статор электрической машины; на фиг. 4— взаимное располо>кение зубцов ротора и статора, Электрическая машина "Радиальный мотор-подшипник" содержит массивный ферромагнитный ротор 1, магнитопровод 2 статора с уложенной в его пазы m-фазной распределенной обмоткой 3 и выполненные в магнитопроводе 2 статора радиальные каналы 4 для псдачи сжатого газа в рабочий зазор между ротором и статором, соединенные через кольцевую канавку 5 со штуцером 6 подачи rasa. На рабочей поверхности статора выполнены непрерывные шеаронные винтовые зубцы 7, причем ширина зубца равна промежутку между двумя соседними зубцами (ширине паза). На рабочую поверхность статора нанесен слой 8 нема«нитного материала, причем зубцы 7 расположены под слоем 9 немагнитного материала, На рабочей поверхности ротора 1 выг олнены непрерывные шевронные винтовые зубцы 9, ширина которых равна суммарной ширине зубца 7 и паза статора, а промежутки между зубцами ротора(ширина паза ротора) равны ширине паза статора.

Промежутки между зубцами ротора заполнены немагнитным материалом 10 для образования гладкой рабочей поверхности.

Длина зубцовой зоны статора (вдоль оси вращения) превышает длину эубцовой эоны по крайней мере на двойную длину шага зубцового деления статора, На одной половине длины рабочих поверхностей ротора и статора зубцы 9 и 7 ссответственно располо>кены по винтовым линиям с углом подъема+,В, на второй 1полс вине длины ротора и статора — по винтовым линиям с углом гюдьема - j3, т.е, винтовые шевронные зубцы на роторе и статоре симметричны относительно плоскости, прохо,вящей через геометрический центр ротора и статора перпендикулярно оси вращения ротора. Углы наклона к образующей зубцов статора и ротора одинаковы. Магнитопровод 2 сгатора запрессован в корпус 11, снабженный боковыми крышками 12.

Электрическая машина работает следующим образом, При подаче сжатого газа через штуцер

6, кольцевую канавку 5 и радиальные каналы 4 в рабочий зазор между ротором и статором ротор всплывает в слое газовой смазки, При этом удержание ротора i в расточке статора может быть осуществлено подключением m-фазной распределенной обмотки 3 статора к источнику постоянного тока.

При подключении гп-фаэной распределенной обмотки 3 статора к m-фазному источнику тока регулируемой частоты в статоре возникает вращающееся электромагнитное поле, приводящее во вращение массивный ферромагнитный ротор 1. При этом газомагнитный подвес ротора 1 обеспечивается взаимодействием подъемной силы газовой смазки и силы электромагнитного притяжения ротора 1 к статору, создаваемой рабочим электромагнитным полем статора, Немагнитный слой 8 на рабочей поверхности статора, разделяя по величине . газовый и магнитный зазоры (последний равен сумме величины газового зазора и толщины немагнитного слоя), обеспечивает высокую радиальную устойчивость газомагнитного подвеса ротора.

Магнитное сцепление распределенных на роторе и статоре винтовых зубцов при вращении ротора обуславливает появление осевой сипы, стремящейся сдвинуть ротор в осевом направлении (ротор стремится

"ввинчиваться" в статор), Выполнение винтовых зубцов на роторе и статоре шевронными с равной длиной ветвей и с углом наклона одной ветви + ф а второй ветви—

j3 обуславливает появление при вращении ротора двух противоположно направленных осевых сил. обеспечивающих высокую осевую устойчивость ротора. При этом величина каждой иэ осевых сил пропорциональна количеству зубцов и длине зубцовой зоны с соответствующим углом подъе: .а, При равновесном положении ротора длина взаимодействующих зубцовых зон статора и ротора с углом подъема +фи длина взаимодействующих зубцовых зон статора и ротора с углом подъема зубцов — P одинаковы, что приводит к равенству приложенных к ротору осевых противоположно направленных сил.

При осевом смещении ротора под действием приложенной внешней нагрузки длина взаимодействующих зубцовых эон статора и ротора с одним направлением угла подъема зубцов укорачивается на величину смещения, а длина взаимодействующих зубцовых зон статора и ротора с противоположным направлением у«ла подъема остает1674310 ся неизменной за счет выполнения эубцовой эоны статора превышающей по длине зубцовую зону ротора. Возникающий при этом дисбаланс приложенных к ротору осВвых сил обуславливает появление равно- 5 действующей силы, равной по величине разности осевых сил при осевом смещении, направленной противоположно смещающей ротор внешней нагрузке и возвращающей ротор в равновесное положение. Чем 10 . больше осевое смещение ротора, тем большей оказывается разница в длине взаимодействующих эубцовых зон с углами подъема + P и — P, тем больше дисбаланс осевых сил и тем больше величина равно- 15 действующей, возвращающей ротор в состояние равновесия.

Выполнение на статоре зубцов, ширина которых равна ширине паза статора, а на роторе зубцов, ширина которых равна сум- 20 марной ширине зубца и паза статора при ширине паза ротора, равной ширине паза статора, приводит к тому, что по крайней мере 2/3 зубцов статора находятся в магнитном сцеплении с зубцами ротора неэа- 25 висимо от углового положения последнего, что обеспечивает постоянство осевых удерживающих сил. . Частота вращения ротора регулируется при регулировании частоты m-фазного ис- 30 точника тока. Торможение ротора осуществляется подключением в-фазной распределенной обмотки статора к источнику постоянного тока.

Таким образом, введение непрерывных 35 шеврбнных винтовых зубцов на рабочих поверхностях ротора и статора, выполнение эубцовой зоны статора превышающей по длине эубцовую зону ротора по крайней ме-

40 ре на двойную длину шага эубцового деления статора, выполнение зубцов статора равными по ширине пазу статора. а зубцов ротора равными суммарной ширине зубца и паза статора при ширине паза ротора, равной ширине паза статора, обеспечивают высокую осевую устойчивость гаэомагнитнсго подвеса ротора, что повышает надежность электрической машины.

Формула изобретения

1. Электрическая машина, содержащая цилиндрический массивный с газомагнитным подвесом ферромагнитный ротор с пазами и зубцами, статор с а-фаэной размещенной в пазах распределенной обмоткой и магнитопроводом с зубцами, в котором расположены радиальные каналы для подачи сжатого газа в рабочий эазср между ротором и статором, на расточке которого нанесен немагнитный слой. отл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения осевой устойчивости газомагнитного подвеса ротора, зубцы на роторе и статоре выполнены винтовыми непрерывными в виде шеврона, симметричными относительно центральной поперечной плоскости, зубцы на роторе и статоре выполнены с одинаковым углом наклона к образующей, ширина зубца статора равна ширине паза, ширина зубца ротора равна суммарной ширине зубца и паза статора, а ширина паза ротора равна ширине паза статора.

2. Машина по и. 1, отличающаяся тем, что длина зубцовой зоны статора больше длины эубцовой эоны ротора по крайней мере на двойную длину шага зубцового деления статора.

1674310

Составитель А,Воинов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2932 Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5