Ротор высокоскоростной электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Совет сник

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () 943993 (6l ) Дополнительное н авт. саид-ву (22) За в с о 14. 11. 80 (21) 3004935/24-аУ с присоединением заявки М(23) Приоритет (51) М. Кл. з

Н 02 К 1/32

3ЪвуАврственкый комитет

СССР (53) УДК 621. 3..043.3. (088,8) по делам иэабретеиий и открытий

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень ¹26

- Дата опубликования описания 15. 07. 82

1

)3 (72) Автор изобретения

Н.П.Адволоткин (7 l ) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский ин электромашиностроения (,54) РОТОР ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ °

Изобретение относится к высокоскоростным электрическим машинам с относительно большим немагнитным зазором, например синхронным и вентильным машинам с постоянными маг5 нитами на роторе, и может быть использовано в приводах трубокомпрессоров, устройств развертки световых лучей и других высокооборотных приводах. то

Известен ротор, содержащий иvдуктор в виде постоянного магнита, насаженного на вал 1 .

Недостаток этой конструкции заключается в относительно низкой окружной скорости.

Известен также ротор высокоско-. ростной электрической машины, содержащий вал, закрепленную на нем гладкую бочку, включающую в себя актив- ?о ную часть машины, например постоянный магнит-индуктор, и тонкостенный диэлектрический цилиндр, расположенный концентрично бочке ротора и связанный механически с валом посредством как минимум одного подшипникового узла.

Наличие диэлектрического цилиндра, вращающегося с частотой вращения равной примерно половине частоты враще-. ния активной части, позволяет существенно уменьшить аэродинамические потери от вращения ротора (2 j.

Недостатком известной конструкции является сравнительно большая величина немагнитного зазора, обусловленная наличием существенного зазора между активной частью и диэлектрическим цилиндром, а также относительно большой толщиной диэлектрического цилиндра. Кроме того, этому ротору. присуща низкая ударная прочность из-за наличия диэлектрического цилиндра, расположенного с зазором при неподвижном роторе.

Цель изобретения - увеличение удельной мощности путем уменьшения немагнитного зазора и увеличение ударной прочности,ротбра.

3 94

Поставленная цель достигается тем, что на бочку ротора нанесен антиадге" зионный по отношению к материалу диэлектрического цилиндра слой, диэлектрический цилиндр установлен на указанном слое, причем диэлектрический цилиндр выполнен иэ материала с модулем упругости меньшим, чем модуль упругости материала бочки. ротора.

На чертеже схематически показан предлагаемый ротор.

Ротор содержит вал 1 с гладкой бочкой 2, концентрично которой расположен диэлектрический цилиндр 3, связанный с валом 1 с помощью подшипников 4 и щитов 5. Диэлектрический цилиндр 3 выполнен из композиционного материала путем намотки нити или ленты, пропитанной связующим.

Для уменьшения величины воздушного зазора между диэлектрическим цилиндром 3 и гладкой бочкой 2 и уменьшения толщину цилиндра 3 выполнение его осуществляется непосредственно на гладкой бочке 2, на которую предварительно нанесен антиадгезион ный в отношении связующего материала слой 6. Наличие антиадгезионного слоя исключает склеивание связующего материала диэлектрического цилиндра при его полимеризации с бочкой ротора . Для изготовления диэлектрического цилиндра используется стекловолокно, стеклолента или стеклоткань с модулем упругости на растяжение, лежащим в пределах 2000-3000 кгс/мм

Полости 7 при намотке цилиндра 3 заполняются дисками 1,не показаны ) с диаметром равным диаметру бочки 2 ротора, которые после полимеризации связующего извлекаются из цилиндра 3. Щиты 5 склеиваются с цилиндром 3 эпоксидной смолой или клеем. За счет выполнения диэлектрического цилиндра 3 непосредственно на бочке 2 ротора уменьшается до минимума величина зазорз между ними.

В нерабочем состоянии ротора эта величина близка к нулю, а зазор появляется только при вращении ротора. Также уменьшается толщина ди-электрического цилиндра и существенно упрощается его -изготовление.

При вращении ротора в его элементах - гладкой бочке 2 и диэлектрическом цилиндре 3 возникают растягивающие напряжения, которые приводят к увеличению их диаметров. Величина

3993

4 приращения диаметра прямо пропорциональна величине плотности материала и обратно пропорциональна вначению

его модуля упругости. Плотность материала диэлектрического цилиндра примерно равна 2 г/смЗ т.е. примерно в 4 раза ниже плотности бочки ротора, выполненной из стали и магнита

У а модуль упругости (2000-3000 кгс/мм ) примерно в 10-7 раз ниже модуля упру--. гости материала бочки ротора. Таким образом, приращение диаметра диэлектрического цилиндра в 2,5 - 1,7 раза больше приращения диаметра бочки ротора в случае, если бочка ротора представляет собой цилиндр, в котором отсутствуют предварительные оастягивающие напряжения. Однако элементы бочки ротора находятся -.в предварительно напряженном состоянии (с натягом относительно друг друга, благодаря чему величина при.ращения диаметра бочки ротора при его вращении уменьшается. С учетом величины предварительного натяга бочки ротора величина приращения диаметра диэлектрического цилиндра в 3-4 раза больше величины приращения диаметра бочки ротора. Если теперь учесть и то, что отношение скоростей бочки ротора и диэлектри-, ческого цилиндра примерно равно двум, величина приращения диаметра цилиндра в рабочем (при вращении ротора ) состоянии в 1,$-2 раза больше таковой для бочки ротора. Благодаря разности в приращении диаметров цилиндра и бочки между ними имеет место воздушный зазор, за счет чего обеспечивается разность скоростей вращения цилиндра и бочки ротора ° Разница в приращении диаметров бочки и цилиндра должна быть такой, чтобы компенсироваь эксцентриситет бочки ротора и цилиндра, обусловленной погрешностями при изготовлении бочки и наличием радиального зазора в подшипниках 4.

Поскольку точность изготовления роторов высокоскоростных машин весьма велика и высок класс точности используемых в них подшипников, величина эксцентриситета составляет не более 10-153 от величины разности в приращении диаметров цилиндра и бочки ротора при окружных скоростях ротора свыше 100 м/с.

Применение изобретения позволяет уменьшить величину немагнитного зазора, что способствует уменьшению

943993

6 посредством по меньшей мере одного подшипникового узла, о т л и ч а ю-. шийся тем, что, с целью повышения удельной мощности и ударной прочности, на бочку ротора нанесен антиадгеэионный по отношению к материалу диэлектрического цилиндра слой, диэлектрический цилиндр установлен на укаэанном слое, причем

16 диэлектрический цилиндр. выполнен иэ материала с модулем упругости мень,шим, чем модуль упргости материала бочки ротора °

Формула изобретения

Ротор высокоскоростной электрической машины, содержащий вал, закрепленыую на нем гладкую бочку,вклю- >s чающую в себя активную часть, например постоянный магнит-индуктор, и тонкостенный диэлектрический цилиндр; расположенный концентрично бочке ротора и связанный механически с валом

Составитель А.Кецарис

Редактор Л.Алексеенко Техред®.Кастелевич Корректор, У.Пономаренко, Заказ 5145/70 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 е филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 сопротивления магнитной цепи, увеличить ударную прочность ротора благодаря прилеганию цилиндра к бочке в нерабочем состоянии, что уменьшает воэможность повреждения цилиндра при сборке машины, упростить изготовление диэлектрического цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

М . 985210, кл. H 2 А, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР 773779, кл. H 02 K 1/22, 1979.