Электрическая машина
Использование: высокоскоростные электрические машины с вертикальным расположением вала. Сущность изобретения: на наружной поверхности ротора и внутренней поверхности статора магнитопровода выполнены несколько одинаковых кольцевых пазов прямоугольного сечения, причем кольцевые пазы ротора смещены вниз относительно пазов статора. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к конструкции высокоскоростных электрических машин (6000-10000 тыс. об/мин) с вертикальным расположением вала ротора, например, для привода центрифуг, а точнее электрическим машинам с устранением осевой и радиальной нагрузки на подшипники и за счет этого повышения их предельной скорости вращения или долговечности (срока службы).
Известна электрическая машина, в которой для уменьшения вертикальной осевой нагрузки на подшипники при вертикальном расположении их, на валу и статоре установлен кольцевой магнит (электромагнит), который обеспечивает частную для радиально-упорных подшипников) от веса ротора за счет сил магнитного притяжения или отталкивания. Прототип (см. например, Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Ю.М.Пятина. 2-к изд. перераб. и доп. М. Энергия, 1980, р. 2-7, с. 156-164, рис. 2-23, 2-24, Справочник Д.В.Дистанционные передачи, изд. 2-е, перераб. и доп. М. Л. Энергия, 1966, с. 437-462, р. 5-5, рис. 5-30 5-36). Указанное устройство имеет ряд недостатков, заключающихся в том, что оно является самостоятельным дополнительным устройством, увеличивающим габариты и вес ротора и всей машины, требует нападки, настройки, ухода за механизмом, увеличивает момент сопротивления на высокой скорости вращения и потребляемую мощность, имеет высокие удельные показатели в связи с малой индукцией в зазоре (не выше 0,2-0,3 Тп). Цель изобретения устранение указанных недостатков, обеспечение магнитного подвешивания вала ротора относительно статора и за счет этого устранения осевой и радиальной сил на подшипники от веса ротора без применения дополнительных устройств на валу двигателя путем использования тангенциальных (осевых) сил магнитного тяжения между статором и ротором двигателя. Цель достигается тем, что на внутренней шихтованной части магнитопровода статора и наружной части ротора выполнены по одной или несколько одинаковых кольцевых канавок (пазов) прямоугольного сечения, размеры которых удовлетворяют следующим условиям: tz=(20-50) Z, где tz шаг между пазами; Z воздушный зазор в двигателе, tp hz 0,6 tz, где tр ширина паза; hz высота паза; N +1 где N число кольцевых пазов; Mr масса ротора двигателя; Dr диаметр ротора, пазы ротора смещены вниз относительно пазов статора, причем величина смещения Н определяется как H=(1/5-1/6) tz. На фиг. 1 двигатель (асинхронного типа) с разрезом; на фиг. 2 геометрические размеры пазов. Электрическая машины состоит из корпуса 1, щитов 2 и 3, подшипников 4 и 5, на которых вращается вал 6 с шихтованным магнитопроводом ротора 7, имеющим короткозамкнутую обмотку 8. В корпусе 1 машины установлен шихтованный магнитопровод статора 9 с трехфазной обмоткой 10. На наружной поверхности шихтованного ротора 7 и внутренней поверхности шихтованного статора 9 имеются одинаковые кольцевые канавки (пазы) прямоугольного сечения (на чертежах две). Эти кольцевые пазы образованы при сборке машины двумя технологическими приемами: установкой пакетов пластин из электротехнической стали той же толщины, что и весь магнитопровод, нестандартного размера с меньшим наружным диаметром для ротора и большим внутренним диаметром для статора; установкой прокладок-пластины стандартного размера и формы с толщиной, равной ширине паза tp, из немагнитного материала, например гетинакса или текстолита. Последнее предотвращает "распушение" пластин у краев пазов, вибрации на высоких скоростях, сохраняет геометрию пазов, снижает массу ротора и расход электротехнической стали. Физический механизм работы такой зубцовой зоны следующий. При работе машины и наличии поперечного магнитного потока в зазоре между зубцами возникает сила магнитного тяжения, направленная нормально вектору индукции в зазоре параллельно оси двигателя и величина которой зависит от индукции в зазоре или напряжения, площади и величины зазора Z, величины и направления смещения. Именно это свойство зубчатых систем с поперечным магнитным потоком используется для уравновешивания веса ротора и разгрузки подшипников от осевых и радиальных сил. Более подробно физика работы зубчатых систем описана, например, в книге Г.Штелтинг, А.Байссе. Электрические микромашины: Пер. с нем. М. Энергоатомиздат, 1991, с 211-213, р. 7.5.2 или вышеприведенной книге Свечарника Д.В. Снятие осевых и радиальных сил на подшипник приводит к значительному увеличению их срока службы и надежности. Предлагаемая конструкция машины не требует разработки новых технологических процессов, дополнительного расхода материалов, увеличения габаритов и веса машины, ухода в эксплуатации, расхода электроэнергии.
Формула изобретения
H ( 1/5 1/6) tz,
при этом размеры и число кольцевых пазов удовлетворяют следующим условиям:
tz (20 50) z,
tp hz 0,6 tz,
N Mр/(1,6 Dр tz) + 1,
где tz шаг между пазами;
z воздушный зазор в машине;
tp ширина паза;
hz высота паза;
N число пазов;
Mр масса ротора двигателя,
Dр диаметр ротора. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью снижения веса ротора, экономии электротехнической стали, предотвращения "распушения" пластин у края пазов, вибрации пазы образуются при сборке магнитопроводов установкой прокладкой-пластин из немагнитного материала стандартного размера и формы с толщиной, равной ширине паза tр.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Статор электрической машины // 2047257
Изобретение относится к электрическим машинам с газовым охлаждением, например, к крупным синхронным машинам и к турбогенераторам
Изобретение относится к электромашиностроению
Статор электрической машины // 2046496
Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к статорам машин переменного тока
Ротор шкилько электрической машины // 2045802
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке и изготовлении электрических машин
Изобретение относится к электромашиностроению, а более конкретно к конструкции ротора двигателя, сердечник которого не имеет радиальных вентиляционных каналов
Изобретение относится к бесколлекторным электродвигателям постоянного тока
Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в различных устройствах, в которых необходимо плавно регулировать рабочий магнитный поток, создаваемый магнитной системой, оснащенной постоянными магнитами, с минимально возможными энергетическими потерями, например в опорных узлах криогенных турбодетандеров и компрессоров, а также в опорных узлах холодильных компрессоров
Изобретение относится к вращающимся электрическим машинам и может быть использовано в вентильных электродвигателях с постоянными магнитами на роторе
Электрическая машина // 2101836
Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроению и позволяет упростить конструкцию и обеспечить высокий уровень коэффициента полезного действия
Изобретение относится к электротехнике и касается особенностей герметичных бесконтактных синхронных генераторов торцового типа
Сердечник статора электрической машины // 2103780
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкциям асинхронных электродвигателей общего назначения, и может быть использовано, например, в электроприводе стиральных машин, в дерево- и металлообрабатывающих станках
Роторный узел электрической машины // 2103781
Статор коллекторной электрической машины // 2104605
Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции коллекторных электрических машин
Массивный ротор электрической машины // 2104608
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано при изготовлении роторов для асинхронных двигателей динамического режима работы, регулируемых, с требованием по ограничению вибраций и шумов
Статор коллекторной электрической машины // 2107375
Изобретение относится к электротехнике и касается создания коллекторных электрических машин
Трехфазный индукторный двигатель // 2118034
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, которые могут быть использованы в качестве электропривода в случае ограничения одного из поперечных размеров двигателя, в частности при работе в системе редуктор - двигатель
Трехфазный индукторный двигатель // 2118034
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, которые могут быть использованы в качестве электропривода в случае ограничения одного из поперечных размеров двигателя, в частности при работе в системе редуктор - двигатель