Электрическая машина с магнитными подшипниками
Иллюстрации
Реферат
(i 11 725 I55
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Севе Советокил
Сеиделнстнчеокик
Реснублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.06.78 (21) 2635016/24-07 (51) М. К .
Н 02 К 19/00
F 16 С 39/06 с присоединением заявки №вЂ”
Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (53) УДК 621.313. .322 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения
Н. Ф. Кузнецов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С МАГНИТНЫМИ
ПОДШИПНИКАМИ
Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к машинам с устройствами электромагнитного поддержания ротора, т. е. с магнитными подшипниками.
Известны электрические машины с маг- 5 нитными подшипниками и аксиальным возбуждением (1), содержащие статор с обмоткой якоря и магнитопроводом, который отделен от полюсов магнитопровода ротора главным воздушным зазором. Тороидаль- 10 ные обмотки возбуждения размещены на статоре машины и создают униполярное аксиальное намагничивание ее магнитопровода. Помимо главного зазора в машине имеются также кольцевые дополнительные 15 воздушные зазоры, образованные поверхностями магнитопроводов статора и ротора. Участки магнитопровода статора, прилегающие к дополнительным зазорам, выполнены асимметричными относительно 20 продольной плоскости машины. Благодаря этому при возбуждении рабочего магнитного потока между ротором и статором создается необходимая по величине и направлению радиальная магнитная сила, 25 поддерживающая ротор и разгружающая подшипниковые опоры.
Недостатком такой конструкции является отсутствие возможности регулирования магнитной поддерживающей силы. 30
Известны также электрические машины с магнитными подшипниками (2), содержащие статор с обмоткой якоря, кольцевым магнитопроводом и аксиальным магнитопроводом, на котором размещены обмотка возбуждения и обмотки магнитного поддержания, ротор с магнитопроводом, установленным с воздушными зазорами по отношению к кольцевому и аксиальному магнитопроводам. Данное техническое решение наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту.
Недостатками этой конструкции являются значительная масса, габариты и низкий
КПД из-за того, что для обеспечения независимого регулирования магнитного потока в элементах аксиального магнитопровода статора они удалены друг от друга, имеют увеличенные по всей длине поперечные сечения с целью обеспечения необходимой форсировки потока при регулировании.
Каждая из обмоток магнитного подшипника рассчитана на полный ток, имеет значительное число витков и индуктивность.
Вследствие пульсации магнитного потока в элементах аксиального магнитопровода статора выделяются значительные потери.
Цель изобретения — снижение массы и габаритов, а также повышение КПД машины.
725155
15
25
45
3
Указанная цель достигается тем, что обмотки магнитного поддержания размещены по ортогональным осям машины на элементах аксиального магнитопровода статора, прилегающих к дополнительным зазорам, например, в его продольных пазах.
На фиг. 1 представлен продольный разрез машины, имеющей внутреннее расположение аксиального магнитопровода статора; на фиг. 2 — поперечное сечение А — А на фиг. 1 прилегающего к дополнительному зазору элемента аксиального магнитопровода статора с обмотками; на фиг. 3 — продольный разрез машины, имеющей внешнее расположение аксиального магнитопровода статора; на фиг. 4 — поперечное сечение
Б — Б на фиг. 3 прилегающего к дополнительному зазору элемента аксиального магнитопровода статора с обмотками.
Машина (фиг. 1) содержит аксиальный магнитопровод 1 с обмоткой якоря 2, кольцевой магнитопровод 3 статора 4 которого отделен от полюсов 5 магнитопровода 6 ротора 7 главным воздушным зазором 8.
В машине имеются также кольцевые дополнительные воздушные зазоры 9, образованные поверхностями аксиального магнитопровода 1 статора 4 и магнитопровода 6 ротора 7. Кольцевая обмотка 10 возбуждения установлена на аксиальном магнитопроводе 1 статора 4. Четыре обмотки 11 магнитного поддержания ротора 7 размещены в прилегающих к дополнительным зазорам 9 элементах 12 аксиального магнитопровода 1 статора 4, например, в его продольных пазах 13 (фиг. 2), При этом оси обмоток 11 расположены по ортогональным осям машины и подключены к источнику 14 питания. В устройство поддержания ротора
7 входят датчики 15 положения индукционного или другого типа, установленные по ортогональным осям машины вблизи зазоров 9 и подключенные к источнику 14 питания. Машина может иметь опорные узлы 16, выполненные на подшипниках скольжения или качения.
Оптимальным (с точки зрения) экономичности и эффективности работы устройства поддержания ротора) примером использования изобретения является машина (фиг. 3 и 4), имеющая внешнее расположение аксиального магнитопровода 1 статора
4, у которой прилегающие к дополнительным зазорам 9 элементы 12 магнитопровода
1 статора 4 и полюса 5 магнитопровода 6 ротора 7 выполнены шихтованными.
При работе машины, например, в режиме двигателя обмотка якоря 2 питается от сети переменного тока, обмотка 10 возбуждения — от системы возбуждения (не показана) . Рабочий магнитный поток машины (обозначен линией со стрелками) создается обмоткой 10. Под действием возмущающих сил ротор 7 может сместиться вниз по вер4 тикальной оси машины от исходного рабочего положения. В зависимости от величины его радиального смещения, замеренного датчиками 15 вертикального положения, верхние обмотки 11 магнитного поддержания ротора 7 получают соответствующие величины токов от источника 14 питания.
Возбужденные ими магнитные потоки проходят через зазоры 9 и замыкаются в пределах прилегающих к ним элементов 12 магнитопровода 1 статора 4 и полюсов 5 магнитопровода 6 ротора. Восстанавливающие магнитные силы от указанных потоков возвращают ротор 7 в исходное положение.
Аналогично осуществляется регулирование поддержания ротора 7 в магнитном поле машины и при иных направлениях его смещения, при этом в работу включаются соответствующие обмотки 11 устройства поддержания ротора 7.
Изобретение может быть применено и в других конструкциях электрических машин с аксиальным возбуждением, в частности униполярных, индукторных, причем возбуждение их может осуществляться как от обмоток, так и от постоянных магнитов, установленных на магнитопроводе ротора или статора машины.
В машине по изобретению может быть обеспечен полный магнитный подвес ротора 7. При этом опорные узлы 16 обеспечивают работоспособность машины в режимах пуска, остановки или аварийных ситуациях при повреждении системы магнитного поддержания ротора.
Предложенная машина обладает меньшей массой и габаритами за счет упрощения конструкции магнитопровода статора и повышенным КПД благодаря снижению расхода меди и уменьшению потерь от пульсации магнитного потока при регулирова ии. Повышается также быстродействие и эффективность системы поддержания ротора за счет снижения индуктив ности обмоток магнитного подшипника.
Формула изобретения
Электрическая машина с магнитными подшипниками, содержащая статор с обмоткой якоря, кольцевым магнитопроводом и аксиальным магнитопроводом, на котором размещены обмотка возбуждения и обмотки магнитного поддержания, ротор с магнитопроводом, установленным с основным воздушным зазором по отношению к кольцевому магнитопроводу и с дополнительным зазором к аксиальному магнитопроводу, отличающаяся тем, что, с целью снижения массы, габаритов и повышения КПД машины, обмотки магнитного поддержания размещены по ортогональным осям машины на элементах аксиального магнитопровода, прилегающих к дополнительным зазорам, например, в его продольных пазах.
725155
Рог. 1
Рыг. 2
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Авторское свидетельство по заявке
6 № 1938624/24-07, кл. Н 02k 19/00, 1973.
2. Патент США № 3694041, кл. 308 — 10, 1972.
Риг, .т
Рог. Е
Составитель В, Трегубов
Техред В. Серякова
Корректор В. Дод
Редактор И. Грузова
Заказ 530/4 Изд. № 236 Тираж 798 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2