RU2477916C2

RU2477916C2 - Electric machine

Info

Publication number: RU2477916C2
Application number: RU2011120753/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Дидов; Виктор Дмитриевич Сергеев
Original assignee: Владимир Викторович Дидов; Виктор Дмитриевич Сергеев
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-03-20
Also published as: RU2011120753A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: electric machine contains a sealed housing the cavity whereof accommodates a laminated stator core made of electrical steel; along the outer diameter, the laminated stator core relying on the electric machine housing; the stator core has open slots wherein winding coils are placed while the stator cylindrical cavity accommodates the electric machine rotor installed so that to enable rotation. According to this invention, the laminated stator core has radial inter-pack ventilation channels, the aerodynamically communicating housing longitudinal channels with inlet holes, communicating with environments via a filter; the conductors of each stator slot winding are fixed with a wedge and a spline insert contacting it, the said insert cross section designed so that to enable fixation of the spline insert back under the slot wedge while the projection cross section matches that of the slot; the spline insert back surface, along the whole of its length, has a longitudinal groove communicating with the stator core inter-pack ventilation channels; the spline inserts volumes projecting above the stator core cavity surface are joined to form a tubular sleeve, preferably - composed of segments, with a cylindrical-shaped inner surface formation; installed inside the housing cavity, coaxial to the stator core cavity, are cylindrical sleeves made of an insulation material such as glass-cloth-base laminate, the sleeves butt-ends attached to those of the stator utmost packs; additionally, the rotor contains an inducer with a cylindrical external surface consisting of poles, permanent magnets, non-magnetic wedges and a shaft; the rotor length exceeds that of the inducer; rigidly attached to the inducer butt-ends are end cylindrical sleeves made of a non-magnetic material, installed flush relative to the inducer external surface and placed inside the stator cylindrical sleeves cavities representing journals of radial gasodynamic petal bearings.

EFFECT: reduction of weight and overall dimensions, increase of life margin of electric machines, in particular - those operating at higher and high rotation rates, combined with ensuring the rotor bow minimisation, improvement of the stator winding cooling and extension of the rotor stability region due to deformation of the said radial gasodynamic petal bearings and prevention of the rotor jams at high circular velocities within the gasodynamic petal bearings positioning area.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical engineering.

Известна высокооборотная электромашина, содержащая корпус, выполненный с возможностью подвода в его полость охлаждающего газа, снабженный торцевыми щитами и средствами подвода охлаждающего газа к узлам, размещенным в полости корпуса, сердечник статора, снабженный обмоткой, в цилиндрической полости которого с зазором размещен ротор, содержащий индуктор и подшипниковый узел (см. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.).A high-speed electric machine is known, comprising a housing configured to supply cooling gas into its cavity, equipped with end shields and means for supplying cooling gas to the nodes located in the housing cavity, a stator core equipped with a winding, in the cylindrical cavity of which a rotor containing an inductor is placed with a gap and a bearing assembly (see Balagurov V.A., Galteev F.F. Electric generators with permanent magnets. - M.: Energoatomizdat, 1988. - 280 p.).

Недостатком данного устройства является невозможность существенного уменьшения массогабаритных характеристик устройства за счет повышения скорости вращения ротора, поскольку нагрузочные характеристики подшипниковых узлов не допускают высокие скорости вращения ротора при уменьшении его радиального размера.The disadvantage of this device is the inability to significantly reduce the weight and size characteristics of the device by increasing the speed of rotation of the rotor, since the load characteristics of the bearing units do not allow high speeds of rotation of the rotor while reducing its radial size.

Наиболее близким к данному изобретению устройством является электромашина, содержащая корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный открытыми пазами, в которых размещены катушки обмотки, причем в цилиндрической полости статора с возможностью вращения размещен ротор, подшипниковый узел которого выполнен с возможностью газодинамического поддержания (см. патент РФ №2385523, МПК Н02К 5/16, 2010 г.).Closest to this invention, the device is an electric machine containing a housing in the cavity of which a stator core is placed, provided with open grooves in which the winding coils are placed, and a rotor is placed in the cylindrical stator cavity for rotation, the bearing assembly of which is capable of gas-dynamic support ( see RF patent No. 2385523, IPC Н02К 5/16, 2010).

Недостатком данного устройства является повышенный немагнитный зазор из-за наличия втулки достаточно большой толщины, что уменьшает индукцию в зазоре между статором и ротором и, следовательно, ухудшает массогабаритные показатели машины.The disadvantage of this device is the increased non-magnetic gap due to the presence of a sleeve of sufficiently large thickness, which reduces the induction in the gap between the stator and the rotor and, therefore, affects the overall dimensions of the machine.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является улучшение массогабаритных показателей электромашины за счет уменьшения толщины втулки вплоть до нуля за счет использования специально организованного газового подшипника в зоне немагнитного зазора между сердечником статора и ротором и двух радиальных лепестковых газодинамических подшипников в районе лобовых частей обмотки статора, длительно обеспечивающих высокую надежность работы электромашины.The task to which the proposed technical solution is aimed is to improve the overall dimensions of the electric machine by reducing the thickness of the sleeve down to zero by using a specially organized gas bearing in the non-magnetic gap between the stator core and the rotor and two radial gasdynamic bearings in the area of the frontal parts of the winding stator for a long time providing high reliability of the electric machine.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в уменьшении массы и габаритов и повышении ресурса электромашин, в том числе работающих при повышенных и высоких частотах вращения. Одновременно обеспечивается минимальный прогиб ротора, охлаждение ротора и обмотки статора, расширяется область устойчивости ротора за счет демпфирования радиальных лепестковых газодинамических подшипников (ЛТП) и предотвращается заклинивание ротора при высоких окружных скоростях в районе расположения ЛТП.The technical result, which is achieved when solving the problem, is expressed in reducing the weight and dimensions and increasing the resource of electric machines, including those operating at high and high speeds. At the same time, minimum rotor deflection, cooling of the rotor and stator winding are ensured, the region of rotor stability is expanded due to damping of radial blade gas-dynamic bearings (LTP) and jamming of the rotor at high peripheral speeds in the region of the LTP is prevented.

Поставленная задача решается тем, что электромашина, содержащая корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный открытыми пазами, в которых размещены катушки обмотки, причем в цилиндрической полости статора с возможностью вращения размещен ротор, подшипниковый узел которого выполнен с возможностью газодинамического поддержания, отличается тем, что шихтованный сердечник статора снабжен радиальными межпакетными вентиляционными каналами, аэродинамически сообщенными продольными каналами корпуса с приемной воздушной камерой, сообщенной через фильтр с внешней средой, при этом проводники обмотки каждого паза статора зафиксированы клином и контактирующей с ним шпоночной вставкой, поперечное сечение которой выполнено с возможностью фиксации спинки шпоночной вставки под клином паза, а сечение выступа соответствует сечению паза, причем поверхность спинки шпоночной вставки по всей ее длине снабжена продольным желобом, сообщенным с межпакетными вентиляционными каналами сердечника статора, при этом объемы шпоночных вставок, выступающие над поверхностью полости сердечника статора, объединены в трубчатую втулку, предпочтительно составленную из сегментов, с образованием внутренней поверхности цилиндрической формы, кроме того, в полости корпуса соосно с полостью сердечника статора установлены цилиндрические втулки, выполненные из изоляционного материала, например, стеклотекстолита, скрепленные своими торцами с торцами крайних пакетов статора, при этом цилиндрические втулки служат внешними обоймами радиальных лепестковых газодинамических подшипников, кроме того, ротор содержит индуктор с внешней цилиндрической поверхностью, выполненный из полюсов, постоянных магнитов, немагнитных клиньев, вала, при этом длина ротора превышает длину индуктора, причем с торцами индуктора жестко скреплены концевые цилиндрические втулки, выполненные из немагнитного материала, установленные заподлицо с внешней поверхностью индуктора, являющиеся цапфами радиальных лепестковых газодинамических подшипников. Кроме того, индуктор снабжен бандажом, внешней поверхности которого придана цилиндрическая форма, соответствующая по диаметру и шероховатости внешней поверхности концевых цилиндрических втулок, при этом бандаж выполнен из высокопрочного немагнитного, термостойкого материала, предпочтительно намоткой углеродного волокна, пропитанного термостойкими синтетическими смолами. Кроме того, вал выполнен полым с возможностью соединения с валом турбины и/или компрессора.The problem is solved in that the electric machine containing the housing, in the cavity of which the lined stator core is placed, provided with open grooves in which the winding coils are placed, moreover, a rotor is placed in the cylindrical stator cavity with the possibility of rotation, the bearing unit of which is made with the possibility of gas-dynamic maintenance, differs the fact that the stator core is equipped with radial interpackage ventilation channels, aerodynamically connected longitudinal channels of the housing from the receiver the air chamber communicated through the filter with the external environment, while the conductors of the windings of each stator groove are fixed by a wedge and a key insert in contact with it, the cross section of which is made with the possibility of fixing the back of the key insert under the groove wedge, and the protrusion section corresponds to the groove section, and the surface the backs of the key insert along its entire length is provided with a longitudinal groove communicated with the inter-packet ventilation channels of the stator core, while the volumes of the key inserts protruding above the surface of the cavity of the stator core, combined into a tubular sleeve, preferably composed of segments, with the formation of the inner surface of a cylindrical shape, in addition, in the cavity of the housing coaxially with the cavity of the stator core are installed cylindrical bushings made of insulating material, for example, fiberglass, fastened with their ends to the ends of the outer stator packs, while the cylindrical bushings serve as external cages of radial blade gas-dynamic bearings, in addition, the rotor with holds an inductor with an external cylindrical surface made of poles, permanent magnets, non-magnetic wedges, a shaft, while the length of the rotor exceeds the length of the inductor, and the ends of the inductor are rigidly fixed to the end cylindrical bushings made of non-magnetic material, mounted flush with the outer surface of the inductor, which are trunnions of radial blade gas-dynamic bearings. In addition, the inductor is equipped with a bandage, the outer surface of which is given a cylindrical shape corresponding in diameter and roughness to the outer surface of the end cylindrical bushings, while the bandage is made of high strength non-magnetic, heat-resistant material, preferably winding carbon fiber impregnated with heat-resistant synthetic resins. In addition, the shaft is made hollow with the possibility of connection with the shaft of the turbine and / or compressor.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the set of essential features of the proposed technical solution and the set of essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the essential features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признаки «шихтованный сердечник статора снабжен радиальными межпакетными вентиляционными каналами, аэродинамически сообщенными продольными каналами корпуса с приемной воздушной камерой, сообщенной через фильтр с внешней средой» обеспечивают эффективный отвод тепла от обмотки и сердечника статора.The signs “lined stator core is equipped with radial inter-package ventilation channels, aerodynamically communicated longitudinal channels of the housing with a receiving air chamber communicated through a filter with the external environment” provide efficient heat removal from the stator winding and core.

Признаки «…проводники обмотки каждого паза статора зафиксированы клином и контактирующей с ним шпоночной вставкой…» обеспечивают удержание проводников обмотки каждого паза в его полости и возможность монтажа обмотки статора.The signs "... the conductors of the winding of each groove of the stator are fixed by the wedge and the keyway in contact with it ..." ensure the retention of the conductors of the winding of each groove in its cavity and the possibility of mounting the stator winding.

Признаки, указывающие, что поперечное сечение шпоночной вставки «выполнено с возможностью фиксации спинки шпоночной вставки под клином паза…», обеспечивают надежное удержание шпоночной вставки в пазу, исключающее возможность ее произвольного радиального смещения в направлении поверхности ротора.Signs indicating that the cross-section of the keyway "is made with the possibility of fixing the back of the keyway under the groove wedge ..." provide reliable retention of the keyway in the groove, eliminating the possibility of its arbitrary radial displacement in the direction of the rotor surface.

Признаки, указывающие, что «поверхность спинки шпоночной вставки по всей ее длине снабжена продольным желобом, сообщенным с межпакетными вентиляционными каналами сердечника статора», обеспечивают возможность охлаждения обмотки.Signs indicating that "the surface of the back of the key insert along its entire length is provided with a longitudinal groove communicated with the inter-packet ventilation channels of the stator core", provide the possibility of cooling the winding.

Признаки, указывающие, что «объемы шпоночных вставок, выступающие над поверхностью полости сердечника статора, объединены в трубчатую втулку, предпочтительно составленную из сегментов, с образованием внутренней поверхности цилиндрической формы», обеспечивают «цилиндричность» «рабочей» полости статора (в которой непосредственно размещен ротор) и, тем самым, обеспечивают условия для использования газового слоя в зазоре между внутренней поверхностью трубчатой втулки и ротором для организации газодинамического подшипника.Signs indicating that “the volumes of the key inserts protruding above the surface of the cavity of the stator core are combined into a tubular sleeve, preferably composed of segments, with the formation of the inner surface of a cylindrical shape”, provide “cylindricality” of the “working” stator cavity (in which the rotor is directly located ) and, thereby, provide conditions for the use of the gas layer in the gap between the inner surface of the tubular sleeve and the rotor for organizing a gas-dynamic bearing.

Признаки, указывающие, что «в полости корпуса соосно с полостью сердечника статора установлены цилиндрические втулки, выполненные из изоляционного материала, например, стеклотекстолита, скрепленные своими торцами с торцами крайних пакетов статора, при этом цилиндрические втулки служат внешними обоймами радиальных лепестковых газодинамических подшипников», обеспечивают возможность использования полости этих втулок для монтажа подложек и лепестков радиальных газодинамических подшипников.Signs indicating that "in the cavity of the housing coaxially with the cavity of the stator core are installed cylindrical bushings made of insulating material, for example fiberglass, fastened with their ends to the ends of the extreme stator packets, while the cylindrical bushings serve as external cages of radial lobe gas-dynamic bearings", provide the possibility of using the cavity of these bushings for mounting substrates and petals of radial gas-dynamic bearings.

Признаки, указывающие, что «ротор содержит индуктор с внешней цилиндрической поверхностью», обеспечивают возможность его газодинамического поддержания.Signs indicating that "the rotor contains an inductor with an external cylindrical surface", provide the possibility of its gas-dynamic maintenance.

Признаки, указывающие, что длина вала «превышает длину индуктора» и «с торцами индуктора жестко скреплены концевые цилиндрические втулки, выполненные из немагнитного материала, установленные заподлицо с внешней поверхностью индуктора, обеспечивают соответствие друг другу длин внешней обоймы и цапфы радиальных лепестковых газодинамических подшипников», позволяют увеличить несущую способность газодинамических подшипников и расширить область устойчивости ротора.Signs indicating that the shaft length “exceeds the length of the inductor” and “with the ends of the inductor are rigidly fixed end cylindrical bushings made of non-magnetic material, mounted flush with the outer surface of the inductor, ensure that the lengths of the outer cage and the journal of the radial lobe gas-dynamic bearings correspond to each other,” allow to increase the bearing capacity of gas-dynamic bearings and expand the stability region of the rotor.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают повышение прочности ротора и сохраняют возможность использования его внешней поверхности как одной из опорных поверхностей газодинамического подшипника.The features of the second claim provide an increase in the strength of the rotor and retain the ability to use its outer surface as one of the supporting surfaces of the gas-dynamic bearing.

Признаки третьего пункта формулы изобретения способствуют уменьшению массы и массовых моментов инерции ротора и, тем самым, расширяют диапазон устойчивости ротора в форме «полускоростного вихря» и повышают запас статической несущей способности газодинамического подшипника при незначительном снижении прочности ротора по сравнению со сплошным цельнокованым, кроме того, такая конструкция препятствует значительной деформации ротора в радиальном направлении от центробежных сил и тем самым предотвращает заклинивание газового подшипника.The features of the third claim contribute to the reduction of the mass and mass moments of inertia of the rotor and, thereby, expand the stability range of the rotor in the form of a “half-speed vortex” and increase the static bearing capacity of the gas-dynamic bearing with a slight decrease in the strength of the rotor compared to a solid all-forged one, in addition this design prevents significant rotor deformation in the radial direction from centrifugal forces and thereby prevents jamming of the gas bearing ka.

На фиг.1 показан продольный разрез электромашины, на фиг.2 - поперечный разрез.Figure 1 shows a longitudinal section of an electric machine, figure 2 is a transverse section.

На чертежах показаны корпус 1, сердечник статора 2, пазы 3, обмотка 4, межпакетные вентиляционные каналы 5, продольные каналы 6 корпуса 1 с входными отверстиями 7, фильтр 8, клинья 9, шпоночные вставки 10, желоб 11, цилиндрические втулки 12, 13 на статоре, торцевые щиты 14 и 15, уплотнительные кольца 16, 17, подложки ЛТП 18, 19, лепестки 20, 21 радиальных лепестковых газодинамических подшипников (ЛПГ), полюса 22, постоянные магниты 23, немагнитные клинья 24, вал 25, концевые цилиндрические втулки 26, 27 на роторе, бандаж 28, зазор 29, упорный диск 30, вентилятор 31, нажимные листы 32, 33, бурт 34, ветреницы 35, разрезное кольцо 36, дистанционное кольцо 37, крышка 38, отверстия 39, 40, кольцевые каналы 41 и радиальные отверстия 42, осевые ЛТП 43, 44.The drawings show the housing 1, the stator core 2, the grooves 3, the winding 4, the inter-package ventilation ducts 5, the longitudinal channels 6 of the housing 1 with inlets 7, a filter 8, wedges 9, key inserts 10, a groove 11, cylindrical bushings 12, 13 on stator, end shields 14 and 15, O-rings 16, 17, LTP substrates 18, 19, petals 20, 21 of radial blade gas-dynamic bearings (LPG), poles 22, permanent magnets 23, non-magnetic wedges 24, shaft 25, end cylindrical bushings 26 , 27 on the rotor, bandage 28, clearance 29, thrust plate 30, fan 31, pressure sheet 32, 33, shoulder 34, anemone 35, snap ring 36, spacer ring 37, cover 38, holes 39, 40, the annular channels 41 and radial holes 42, axial LTP 43, 44.

Электромашина содержит герметичный корпус 1, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора 2 из электротехнической стали (см. фиг.1, фиг.2). По внешнему диаметру шихтованный сердечник статора 2 опирается на корпус 1 электромашины. Сердечник статора 2 снабжен открытыми пазами 3, в которых размещена обмотка 4. Шихтованный сердечник статора 2 снабжен радиальными межпакетными вентиляционными каналами 5, аэродинамически сообщенными продольными каналами 6 корпуса 1 с входными отверстиями 7, сообщенными через фильтр 8 с внешней средой.The electric machine contains a sealed housing 1, in the cavity of which is placed the lined core of the stator 2 from electrical steel (see figure 1, figure 2). The outer diameter of the lined core of the stator 2 is based on the housing 1 of the electric machine. The stator core 2 is provided with open grooves 3 in which the winding 4 is placed. The lined stator core 2 is equipped with radial inter-packet ventilation channels 5, aerodynamically communicated longitudinal channels 6 of the housing 1 with inlet openings 7 communicated through the filter 8 with the external environment.

Проводники катушек 4 каждого паза 3 статора 2 зафиксированы клином 9 и контактирующей с ним шпоночной вставкой 10 из изоляционного материала, например, из стеклотекстолита, поперечное сечение которой выполнено с возможностью фиксации спинки шпоночной вставки 10 под клином 9 паза 3. При этом объемы шпоночных вставок 10, выступающие над поверхностью полости сердечника статора 2, могут быть объединены в сегменты. Причем внутренней поверхности сегментов шпоночных вставок 10 придана цилиндрическая форма, обеспечивающая возможность «работы» сегментов как втулки газодинамического подшипника. Поверхность спинки шпоночной вставки 10 по всей ее длине снабжена продольным желобом 11, сообщенным с межпакетными вентиляционными каналами 5 сердечника статора 2.The conductors of the coils 4 of each groove 3 of the stator 2 are fixed with a wedge 9 and a key insert 10 in contact with it made of insulating material, for example, fiberglass, the cross section of which is made with the possibility of fixing the back of the key insert 10 under the wedge 9 of the groove 3. The volume of the key inserts 10 protruding above the surface of the cavity of the core of the stator 2, can be combined into segments. Moreover, the inner surface of the segments of the key inserts 10 is given a cylindrical shape, which enables the "work" of the segments as a sleeve of a gas-dynamic bearing. The surface of the back of the key insert 10 along its entire length is provided with a longitudinal groove 11 in communication with the inter-packet ventilation channels 5 of the stator core 2.

В полости корпуса 1, соосно с полостью сердечника статора 2, установлены цилиндрические втулки 12, 13, приклеенные к торцам крайних пакетов сердечника статора 2 непосредственно под нажимные листы 32, 33. Контакты противоположных концов цилиндрических втулок 12, 13 с торцевыми щитами 14, 15 снабжены уплотнительными кольцами 16, 17 (например, резиновыми). В полость цилиндрических втулок 12, 13 установлены подложки 18, 19 и лепестки 20, 21 радиальных лепестковых газодинамических подшипников.In the cavity of the housing 1, coaxially with the cavity of the stator core 2, cylindrical bushings 12, 13 are installed, glued to the ends of the extreme packages of the stator core 2 directly under the pressure sheets 32, 33. The contacts of the opposite ends of the cylindrical bushings 12, 13 with the end shields 14, 15 are provided O-rings 16, 17 (for example, rubber). In the cavity of the cylindrical bushings 12, 13, substrates 18, 19 and petals 20, 21 of radial gas-dynamic gas-dynamic bearings are installed.

В цилиндрической полости сегментов шпоночных вставок 10 и радиальных ЛТП размещен ротор с возможностью вращения.In the cylindrical cavity of the segments of the key inserts 10 and radial LTP rotor is placed with the possibility of rotation.

Ротор содержит индуктор, выполненный из полюсов 22, постоянных магнитов 23, немагнитных клиньев 24, вала 25, длина которого превышает длину индуктора. С торцами индуктора жестко скреплены концевые цилиндрические втулки 26, 27, выполненные из немагнитного материала, размещенные заподлицо с внешней поверхностью индуктора. Для обеспечения механической прочности индуктор снабжен бандажом 28, внешней поверхности которого придана цилиндрическая форма, соответствующая по диаметру и шероховатости внешней поверхности концевых цилиндрических втулок 26, 27, при этом бандаж 28 изготовлен из высокопрочного немагнитного, термостойкого материала, выполненного предпочтительно намоткой углеродного волокна, пропитанного термостойкими синтетическими смолами. Вал 25 выполнен полым с возможностью соединения с валом турбины и/или компрессора.The rotor contains an inductor made of poles 22, permanent magnets 23, non-magnetic wedges 24, shaft 25, the length of which exceeds the length of the inductor. The end cylindrical bushings 26, 27, made of non-magnetic material, flush with the outer surface of the inductor are rigidly fastened to the ends of the inductor. To ensure mechanical strength, the inductor is provided with a bandage 28, the outer surface of which is given a cylindrical shape corresponding in diameter and roughness to the outer surface of the end cylindrical bushings 26, 27, while the bandage 28 is made of high strength non-magnetic, heat-resistant material, preferably made by winding carbon fiber impregnated with heat-resistant synthetic resins. The shaft 25 is made hollow with the possibility of connection with the shaft of the turbine and / or compressor.

Газодинамический подшипник включает опорную поверхность (составленную внутренними цилиндрическими поверхностями сегментов шпоночных вставок 10 и лепестками радиальных ЛТП 20, 21), цапфу (составленную наружной поверхностью бандажа 28 ротора и цилиндрических втулок 26 и 27), а также зазор 29 между ними.The gas-dynamic bearing includes a supporting surface (composed of the inner cylindrical surfaces of the segments of the key inserts 10 and the petals of the radial LTPs 20, 21), a pin (made up of the outer surface of the rotor brace 28 and the cylindrical bushings 26 and 27), as well as the gap 29 between them.

Осевой подшипниковый узел шпинделя составляют: осевые лепестковые газодинамические подшипники (ЛТП) 43, 44, упорный диск 30 с лопатками вентилятора 31.The axial bearing unit of the spindle are: axial lobe gas-dynamic bearings (LTP) 43, 44, thrust disk 30 with fan blades 31.

Статор собирается в следующем порядке. Из штампованных листов электротехнической стали собирают пакеты сердечника статора 2 и скрепляют их сваркой по канавкам на наружной цилиндрической поверхности пакета. В корпус 1 электромашины вставляют нажимной лист 33 до упора в бурт 34. Затем в корпус 1 устанавливают пакеты сердечника статора 2 с ветреницами 35, нажимной лист 32 и фиксируют собранный комплект пакетов и ветрениц 35 с помощью разрезного кольца 36. Далее в пазы 3 пакета сердечника статора 2 устанавливают пазовую изоляцию (на чертеже не показана), укладывают обмотку 4 статора 2 и заклинивают ее пазовыми клиньями 9. Обмотку 4 статора 2 подвергают пропитке и сушке. Внутрь пазов 3 статора 2 под клинья 9 плотно устанавливают на клей сегменты шпоночных вставок 10 газодинамического подшипника. Затем шлифуют внутреннюю цилиндрическую поверхность сегментов шпоночных вставок 10 газодинамического подшипника. Далее внутреннюю цилиндрическую поверхность сегментов шпоночных вставок 10 газодинамического подшипника, цилиндрических втулок 12, 13 покрывают антифрикционным материалом, например, ВАП-3. Цилиндрические втулки 12, 13 приклеивают к торцам крайних пакетов сердечника статора 2 непосредственно под нажимные листы 32, 33. В полости, образованные внутренними поверхностями цилиндрических втулок 12, 13, вставляют подложки 18, 19 и лепестки 20, 21 радиальных лепестковых газодинамических подшипников (ЛПГ). В полость статора 2, образованную лепестками радиальных ЛТП 20, 21 и сегментами шпоночных вставок 10, вставляют ротор. На крайние торцы цилиндрических втулок 12, 13 надевают уплотнительные кольца 16, 17 и устанавливают торцевые щиты 14, 15. В торцевой щит 15 устанавливают осевой ЛТП 43, дистанционное кольцо 37, надевают упорный диск 30, фиксируют его гайкой, устанавливают ЛТП 44 и прижимают крышкой 38 полученный комплект осевого подшипникового узла.The stator is assembled in the following order. Packages of stator core 2 are assembled from stamped sheets of electrical steel and fastened by welding along grooves on the outer cylindrical surface of the stack. In the housing 1 of the electric machine, the pressure sheet 33 is inserted all the way into the shoulder 34. Then, the packages of the stator core 2 with anemones 35, the pressure sheet 32 are installed in the housing 1 and the assembled set of packages and anemones 35 are fixed using a split ring 36. Then, in the grooves 3 of the core package the stator 2 set the groove insulation (not shown), lay the winding 4 of the stator 2 and wedge it with slot wedges 9. The winding 4 of the stator 2 is subjected to impregnation and drying. Inside the grooves 3 of the stator 2 under the wedges 9, the segments of the key inserts 10 of the gas-dynamic bearing are tightly mounted on the adhesive. Then grind the inner cylindrical surface of the segments of the key inserts 10 of the gas-dynamic bearing. Next, the inner cylindrical surface of the segments of the key inserts 10 of the gas-dynamic bearing, the cylindrical bushings 12, 13 are coated with antifriction material, for example, VAP-3. The cylindrical bushings 12, 13 are glued to the ends of the outermost packages of the stator core 2 directly under the pressure plates 32, 33. In the cavities formed by the inner surfaces of the cylindrical bushings 12, 13, the substrates 18, 19 and the petals 20, 21 of the radial gas-dynamic gas bearing (LPG) are inserted . A rotor is inserted into the stator cavity 2, formed by the petals of the radial LTPs 20, 21 and the segments of the key inserts 10. On the extreme ends of the cylindrical bushings 12, 13 put on the sealing rings 16, 17 and install the end shields 14, 15. In the end shield 15 install the axial LTP 43, the distance ring 37, put on the thrust disk 30, fix it with a nut, install the LTP 44 and press the cover 38 received set of axial bearing assembly.

Работает электромашина следующим образом. При вращении ротора лопатки вентилятора 31 создают разрежение, воздух через фильтр 8, отверстия 7 в корпусе 1 электромашины проходит по продольным каналам 6, радиальным межпакетным вентиляционным каналам 5 сердечника статора 2, желобам 11 шпоночных вставок 10 и выходит наружу через отверстия 39, 40. При этом воздух охлаждает сердечник и обмотку статора 2. Воздух, поступающий с торцов подшипников в зазоры газодинамических подшипников, через кольцевые каналы 41 и радиальные отверстия 42 в сегментах шпоночных вставок 10 поступает в желоба 11 и уходит наружу вместе с охлаждающим воздухом.The electric machine operates as follows. When the rotor rotates, the fan blades 31 create a rarefaction, air through the filter 8, openings 7 in the machine body 1 passes through the longitudinal channels 6, the radial inter-package ventilation channels 5 of the stator core 2, the grooves 11 of the key inserts 10 and out through the openings 39, 40. When this air cools the core and the stator winding 2. The air coming from the ends of the bearings into the gaps of the gas-dynamic bearings, through the annular channels 41 and the radial holes 42 in the segments of the key inserts 10 enters the grooves 11 and leaves already with the cooling air.

Claims

1. An electric machine comprising a housing in the cavity of which the stator core is placed, provided with open grooves in which the winding coils are placed, and a rotor is placed in the cylindrical cavity of the stator for rotation, the bearing assembly of which is made with the possibility of gas-dynamic maintenance, characterized in that The stator core is equipped with radial inter-package ventilation channels, aerodynamically connected longitudinal channels of the housing with a receiving air chamber communicated with through a filter with the external environment, while the conductors of the windings of each stator groove are fixed by a wedge and a key insert in contact with it, the cross section of which is made to fix the back of the key insert under the groove wedge, and the protrusion section corresponds to the groove section, the surface of the back of the key insert its length is provided with a longitudinal groove communicated with interpacket ventilation channels of the stator core, while the volumes of key inserts protruding above the surface of the core cavity with ators are combined into a tubular sleeve, preferably composed of segments, with the formation of an inner surface of a cylindrical shape, in addition, cylindrical bushings made of an insulating material, for example fiberglass, fastened with their ends to the ends of the outermost packages are installed coaxially with the cavity of the stator core the stator, while the cylindrical bushings serve as external cages of radial lobe gas-dynamic bearings, in addition, the rotor contains an inductor with an external cylinder with a surface made of poles, permanent magnets, non-magnetic wedges, a shaft, the rotor length exceeding the length of the inductor, and end cylindrical bushings made of non-magnetic material rigidly flush with the outer surface of the inductor and placed in the cavities of cylindrical bushings are rigidly fastened to the ends of the inductor stators, which are trunnions of radial blade gas-dynamic bearings.

2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the inductor is provided with a bandage, the outer surface of which is given a cylindrical shape corresponding to the diameter and roughness of the outer surface of the end cylindrical bushings, while the bandage is made of high strength non-magnetic, heat-resistant material, preferably by winding carbon fiber impregnated with heat-resistant synthetic resins.

3. The electric machine according to claim 1, characterized in that the shaft is made hollow with the possibility of connection with the shaft of the turbine and / or compressor.