Электрическая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая корпус, подшипниковые щиты, многопакётиый статор, ротор с магнитопроводом и полюсами, и источник магнитного потока системы возбуждения, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и улучшения условий охлаждения, корпус выполнен из чередующихся между собой в аксиальном направлении немагнитных и магнитопроводящих участков, в последних из которых закреплены пакеты статора, а источник магнитного потока системы возбуждения установлен снаружи корпуса. 2.Машина по п. 1 отличающаяся тем, что источник магнитного потока выполнен в ви-де катушки, установленной на корпусе и охваченной магкитопроводом, с участками, сопряженными с магнитопроводящими участками корпуса. 3.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что источник магнитного потока выполнен в виде охваченных магнитопроводом постоянных магнитов, каждый из которых расположен на корпусе в зоне по меньшей мере § одного из магнитопроводящих участков 6 13 j to / -т

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3220667/24-07; 3222047/07 (22) 24.12.80 (46) 07.09.84. Бюл. № 33 (72) Н. П. Адволоткин, С. А. Беляева, H И. Лебедев, И. Е. Овчинников и А. Ю. Янковский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (53) 621.313.713 (088.8) (56) 1. Паластин Л. М. Синхронные машины автономных источников питания. М, «Энергия», 1980, с. 19, 20.

2. Lustenader Е. 1., Guess R. Н., Richter Е., Turnbull F. G. Development of a

hybrid Fluwheel Battary Drive System for Е)ес(11с Vehicle Applications.— IEEE

Transactions on vehicular Technology, vol.

Ч Т вЂ” 26, № 2; Мау, 1977..

3. Исследование возможности создания высокоскоростных управляемых двигателей для трубокомпрессоров криогенных установок. Отчет ВНИИэлектромаш № 78070366..

„;SU„, 112487 (54) (57) 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая корпус, подшипниковые щиты, многопакетный статор, ротор с магнитопроводом и полюсами, и источник магнитного потока системы возбуждения, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и улучшения условий охлаждения, корпус выполнен из чередующихся между собой в аксиальном направлении немагнитных и магнитопроводящих участков, в последних из которых закреплены пакеты статора, а источник магнитного потока системы возбуждения установлен снаружи корпуса.

2. Машина по п. 1 отличающаяся тем, что источник магнитного потока выполнен в виде катушки, установленной на корпусе и охваченной магнитопроводом, с участками, сопряженными с магнитопроводящими участ- Я ками корпуса.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что источник магнитного потока выполнен в виде охваченных магнитопроводом постоянных магнитов, каждый из которых расположен на корпусе в зоне по меньшей мере Я одного из магнитопроводящих участков. ч 6 И

1 12487

30

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно, к синхронным двигателям и генераторам, а также вентнльным двигателем и может быть использовано в приводах высокооборотных механизмов, например, центробежных компрессоров, насосов, проволочных прокатных станов, обрабатывающих центров, станков.

Известна электрическая машина, содержащая магннтопроводящнй корпус, двухпакетный створ, ротор в виде насаженного на вал магнитопровода с двумя шнхтованными пакетами, имеющими большое число полюсных выступов,. и систему возбуждения, источник магнитного потока которой выполнен в виде катушки, расположенной между пакетами статора. Магнитная цепь системы возбуждения описанной машины включает в себя корпус, пакеты статора, пакеты ротора н магннтопровод ротора (! ) .

Недостаток указанной конструкции заключается в ее сложности н в плохих условиях охлаждения.

Известна также электрическая машина, содержащая ротор, выполненный целиком нз магннтомягкой стали в виде двух систем полюсных выступов, соединенных магннтопроводом (2(.

Известна также электрическая машина, содержащая многопакетный статор, магннтопроводящнй корпус, ротор н источник магнитного потока системы возбуждения {3) .

Недостаток известной конструкции заключается в ее сложности н объясняется размещением катушки возбуждения внутри корпуса между пакетами. Этим же объясняются трудности, связанные с охлаждением машины, поскольку наличие катушки затрудняет выполнение акснальных отверстий в статорных пакетах, через которые продувается хлада гент. Недостатком известной машины является н большая длина ротора, также обусловленная межпакетным расположением катушки возбуждения. Наличие в машине источника магнитного потока в виде постоянных магнитов, концентрнчно расположенных относительно корпуса магнитов, магннтопроводов, статорных пакетов н ротора, осложняет изготовление н сборку машины с требуемой точностью, а также затрудняет охлаждение ее активных частей.

Цель изобретения — упрощение конструкцнн. и улучшение условий охлаждения машины.

Указанная цель достигается тем, что корпус выполнен нз чередующихся между собой в акснальном направлении немагннтных н магннтопроводящнх участков, в, пос, ледних нз которых закреплены пакеты статора, а источник магнитного потока системы возбуждения установлен снаружи корпуса.

Источник магнитного потока выполнен в виде катушки, установленной на корпусе и охваченной магннтопроводом, с участ!

О !

5 !

55 камн, сопряженными с магнитопроводящями участками корпуса.

Источник магнитного потока выполнен в виде охваченных магнитопроводом постоянных магнитов, каждый нз которых расположен на корпусе в зоне по меньшей мере одного нз магнитопроводящнх участков.

На фиг. н 2 приведены соответственно двух- н четырехпакетная конструкции предлагаемых машин с электромагнитным возбуждением; на фнг. 3 н 4 — конструкции двух-н трехпакетных машин с постоянными магнита ми.

Электрическая машина (фнг. 1) .со. держит корпус 1, состоящий нэ магннтопроводящнх участков 2 и 3 н нема гннтного участка 4. В магнятопроводящне участки

2 н 3 корпуса 1 запрессованы статорные пакеты 5 н 6. Ротор 7 включает в себя полюсные системы 8 н 9 и магннтопровод

10. Полюсные системы 8 н 9 расположены в зонах статорных пакетов, причем либо полюсные системы, либо статорные пакеты сдвинуты относительно друг друга на 180 эл. град. Снаружи корпуса расположена катушка 1! возбуждения, охваченная магннтопроводом 12 выполненным нз частей

13 — 15, замкнутым в магнитную цепь, содержащую магннтопроводящне участки

2 н 3 корпуса l, статорные пакеты 5 н 6, полюсные системы 8 н 9 н магннтопровод 10.

Конструкция четырехпакетной машины (фиг. 2) содержит корпус .1, который состоит нз магннтопроводящих участков 16—

19 н немагннтных 20 — 22. Снаружи корпуса размещены трн катушки возбуждения

23 — 25, охваченные магннтопроводамн .26 — М. В зонах магннтопроводящнх участков корпуса размещены статорные пакеты

29 — 32. Крайние пакеты, например пакет

29 в два раза короче средних, например пакета 30,так как пакет 30 проводит магнитный поток, создаваемый двумя катушками (23 и 24), а пакет 29 только магнитный поток,создаваемый одной катушкой (23). Соответственно числу статорных пакетов увеличено число полюсных систем ротора 7.

В остальном четырехпакетная машина аналогична двухпакетной.

Магннтопроводящне н немагннтные участки корпуса соединяются между собой с помощью болтов (фланцевое соединение) нлн путем сварки. Чтобы исключить шунтнрованне магнитного потока подшнпннковые щиты нли участки корпуса, прилегающие к подшнпннковым щитам, выполняются нз немагннтных материалов.

Двухпакетная машина с постоянными магнитами (фнг. 3) содержит корпус 1, статор с пакетами 5 н 6,ротор 7 с системами полюсных выступов 8 н 9 н магнитопроводом 10,постоянные магниты 33 н 34 системы возбуждения и охватывающий их магннтопровод 35. Корпус 1 выполнен состоя1 1.12487 щим из магнитопроводящих участков 36 и 37 и немагнитного участка 38. Постоянные магниты 33 обращены к магнитопровою дящей части 36 корпуса своим южным полюсом,а магниты 34 обращены к магнито- 5 проводящей части 37 корпуса своим северным полюсом. Магнитный поток системы возбуждения замыкается. таким образом, через магнитопровод 35 магнитопроводящие участки 36 и 37 корпуса 1,статорные пакеты 5 и 6, воздушные зазоры, системы полюсных выступов 8 и 9 и магнитопровод 10 ротора.

Магнитопровод 35 может быть выполнен как цельным кольцеобразным,- так и состоящим из отдельных дугообразных пластин, которые, например, крепятся с помощью винтов (не показаны) к иемагнитной части 38. Чтобы исключить шунтирование магнитного потока, подшипниковые щиты или участки корпуса; прилегающие к щитам, выполняются из немагнитных материалов.

Трехпакетная конструкция предлагаемой машины (фиг. 4) содержит. корпус 1, включающий в себя три магнитопроводящие участки 39 — 41 и два немагнитных 42 и 43. Постоянные магниты 44 расположены на магнитопроводящем участке 40. Магнитная цепь системы возбуждения образо- вана с помощью кольцеобразных магнитопроводов 45 и 46 и магнитопровода 47. Такое выполнение системы возбуждения в 3б сравнении с конструкцией по фиг. 3 предполагает увеличение толщины магнита примерно в два трн раза при уменьшении ее длины в сравнении с длиной статора.

В качестве материала магнитов предпочтительно использование фервитов, об- 35 ладающих высокой коэрцитивной силой, сравнительно высокой энергией и низкой стоимостью.

Поскольку пути магнитного потока возбуждения в активных частях (статорных 4О пакетах и роторе) остались неизменны, в сравнении с известной машиной, работа машины осуществляется аналогично работе известной машины.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого решения заключается в следующемм.

Для машин с электромагнитным возбуждением упрощение конструкции достигается расположением каждой из катушек возбуждения снаружи корпуса, поскольку при этом упрощается изготовление и сбор- 50 ка машины, а также самих катушек и повышается технологичность их изготовления.

Улучшение условий охлаждения активных частей машины осуществляется благодаря отсутствию между статорнымн пакетами катушек возбуждения. Выполнение системы. охлаждения облегчается за счет продува хладагента через аксиальные каналы, выполненные в статорных пакетах (не показаны). Кроме того, уменьшается количество тепла, которое необходимо отвести путем продува хладагента через внутреннюю часть машины. Расположение катушек возбуждння снаружи корпуса сущест, венно облегчает их жидкостное охлаждение, например водяное, что в свою очередь позволяет повысить плотность тока в проводниках катушек и уменьшить площадь их пбперечного сечения.

Увеличение жесткости ротора достигается уменьшением его длины за счет сближения статорных пакетов,и, следовательно систем полюсных выступов.

В конструкции известной машины с постоянными ми ма гнита ми требовалась высокая точность изготовления таких узлов машины, как статорные пакеты (несоосность наружного. диаметра относительно внутреннего), магнитопроводы и магниты (или обойма,в которой они располагаются), поскольку при сборке машины ошибка в точности изготовления каждого из узлов суммировалась и сказывалась на величине эксцентриситета между статором и ротором. При запрессовке статорных пакетов непосредственно в корпус, как это делается в предлагаемой машине (фиг. 3 и 4), величина эксцентриситета между статором и ротором существенно уменьшается. Кроме того, существенно снижаются требования к точности изготовления магнитов и магнитопроводов.располагаемых снаружи корпуса, так как наличие небольших зазоров практически не оказывает влияния на величину магнитного потока системы возбуждения. Система возбуждения не является несущей конструктивно для щитов и ротора,что также снижает требования к их прочности.

Условия охла ждения машины улучшаются благодаря уменьшению теплового сопротивления между. статором и корпусом при естественном охлаждении и благодаря уменьшению аэродинамического сопротивления,если аксиальные каналы выполнены в пакетах статора, при принудительном охла жде н ни.

В,конструкции с постоянными магнитами достигается уменьшение металлоемкости машины, вследствие того.что при прочих равных условиях уменьшается диаметр под. шипниковых щитов и корпуса на величину, равную удвоенной толщине магнитов и магнитопроводов, в которые запрессовывались статорные пакеты.

ОЮ26ЛЯ 1750 Z721 ЕЧ Л 18 52

I)12487

Фиг.2

Я 36 И

5О 55 37

1 l l2487

ЧЗ 96

Составитель Н. Сухоярская

Редактор Н. Данкулич Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 6072/40 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва. Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Уя<город, ул. Проектная, 4