RU2542327C1

RU2542327C1 - Electric machine

Info

Publication number: RU2542327C1
Application number: RU2013137120/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Дидов; Виктор Дмитриевич Сергеев
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2015-02-20
Also published as: RU2013137120A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention pertains to electrical engineering and can be used in high voltage electrical machines. The electric machine is made constructively as specified in the patent claim.

EFFECT: effective cooling of the stator winding and core, reduced weight and dimensions and increased service life of electrical machines, including the machines operating at increased and high rates of rotation.

8 cl, 3 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 assemblies 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 с торцевыми щитами, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки, зафиксированные клиньями пазов, причем в полости статора с возможностью вращения размещен ротор, содержащий индуктор с внешней цилиндрической поверхностью, включающий полюса, постоянные магниты, немагнитные клинья и вал, при этом длина ротора превышает длину индуктора, причем концевые участки ротора выполнены в виде цилиндрических втулок из немагнитного материала, установленных заподлицо с внешней поверхностью индуктора, причем подшипниковый узел ротора выполнен с возможностью газостатического поддержания, для чего наружной поверхности ротора придана цилиндрическая форма и он размещен в цилиндрической полости втулки, зафиксированной в полости статора с возможностью подвода газа для охлаждения поверхности статора, при этом полость корпуса выполнена с возможностью подвода в нее охлаждающего газа и отвода последнего, для чего внутренняя поверхность корпуса снабжена продольными каналами, сообщенными с радиальными вентиляционными каналами, выполненными между пакетами сердечника статора (см. патент РФ №2385523, МПК H02K 5/16, 2010 г.).Closest to this invention, the device is an electric machine containing a housing with end shields, in the cavity of which is placed a stator core lined with grooves, in which winding coils are fixed, fixed by wedge grooves, and a rotor containing an inductor with an external a cylindrical surface, including poles, permanent magnets, non-magnetic wedges and a shaft, while the length of the rotor exceeds the length of the inductor, and the end sections of the rotor are made in the form of cylindrical bushings made of non-magnetic material mounted flush with the outer surface of the inductor, the rotor bearing unit being configured for gas-static support, for which the outer surface of the rotor is cylindrical and placed in a cylindrical cavity of the bush fixed in the stator cavity with the possibility of gas supply for cooling the surface of the stator, while the cavity of the housing is configured to supply cooling gas to it and discharge the latter, for which the internal the housing surface is provided with longitudinal channels communicated with radial ventilation channels made between the stator core packets (see RF patent No. 2385523, IPC H02K 5/16, 2010).

Недостатками данного устройства являются малоэффективное охлаждение обмотки и сердечника статора, 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, невысокая несущая способность радиальных газовых подшипников при повышенных динамических нагрузках. Кроме того, не предусмотрено охлаждение постоянных магнитов.The disadvantages of this device are ineffective cooling of the stator winding and core, increased non-magnetic clearance 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, worsens the overall dimensions of the machine, low bearing capacity of radial gas bearings with high dynamic loads. In addition, cooling of permanent magnets is not provided.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение эффективности охлаждения обмотки и сердечника статора и постоянных магнитов, уменьшение нагрева втулки газостатического подшипника и сердечника статора от трения в газостатических подшипниках, уменьшение трения в подшипниках, улучшение массогабаритных показателей, надежности работы и повышение ресурса электромашины.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the cooling efficiency of the stator winding and core and permanent magnets, reduce the heating of the sleeve of the gas-static bearing and stator core from friction in gas-static bearings, reduce friction in bearings, improve overall dimensions, improve reliability and increase resource electric cars.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в эффективном охлаждении обмотки и сердечника статора, уменьшении массы и габаритов и повышении ресурса электромашин, в том числе работающих при повышенных и высоких частотах вращения. Одновременно обеспечивается минимальный прогиб ротора, эффективное охлаждение постоянных магнитов, расширяется область устойчивости ротора за счет повышения жесткости радиальных подшипников, за счет установки радиальных магнитных подшипников и уменьшения потерь на трение в них.The technical result that is achieved when solving the problem is expressed in the effective cooling of the stator winding and core, reducing the mass and dimensions and increasing the life of electric machines, including those operating at high and high speeds. At the same time, minimum rotor deflection, effective cooling of permanent magnets is ensured, the rotor stability region expands due to increased stiffness of radial bearings, due to the installation of radial magnetic bearings and reduced friction losses in them.

Поставленная задача решается тем, что электромашина, содержащая корпус с торцевыми щитами, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки, зафиксированные клиньями пазов, причем в полости статора с возможностью вращения размещен ротор, содержащий индуктор с внешней цилиндрической поверхностью, включающий полюса, постоянные магниты, немагнитные клинья и вал, при этом длина ротора превышает длину индуктора, причем концевые участки ротора выполнены в виде торцевых цилиндрических втулок из немагнитного материала, жестко скрепленных с торцами индуктора, заподлицо с его внешней поверхностью, при этом полость корпуса выполнена с возможностью подвода в нее охлаждающего газа и отвода последнего, для чего внутренняя поверхность корпуса снабжена продольными каналами, сообщенными с радиальными вентиляционными каналами, выполненными между пакетами сердечника статора, отличающаяся тем, что статор выполнен с возможностью независимого проветривания, для чего корпус снабжен, по меньшей мере, двумя патрубками, выполненными с возможностью подвода-отвода охлаждающего газа в объем корпуса, занятый статором, при этом втулка снабжена продольными выступами, число, местоположение и поперечное сечение которых соответствует числу, местоположению и поперечному сечению пазов сердечника статора, в которых выступы втулки размещены, причем между поверхностью выступа и клином паза оставлен пазовый вентиляционный канал, 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 сердечника статора, при этом контакт их внешней поверхности с торцевыми щитами снабжен уплотнением, кроме того, стык торцевого щита с корпусом выполнен герметичным, кроме того, электромашина снабжена, по крайней мере, двумя радиальными и одним упорным магнитными подшипниками, для чего, на внутренней поверхности торцевых цилиндрических втулок жестко закреплены друг за другом составные постоянные магниты, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайних, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с радиальным намагничиванием, причем между крайними магнитами и обращенными к ним торцами ротора оставлены немагнитные зазоры, кроме того, поверхности торцевых щитов, выполненных из немагнитного материала, контактирующие с торцами корпуса электромашины, снабжены кольцевыми выступами, выполненными с возможностью их размещения в полостях торцевых цилиндрических втулок, при этом на их внешних поверхностях жестко закреплены друг за другом, как минимум, три кольцевых постоянных магнита, причем число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенных к ним поверхностях торцевых цилиндрических втулок, кроме того, упорный магнитный подшипник содержит пяту и два подпятника, при этом пята выполнена из немагнитного материала, в виде диска, надетого на вал ротора, зафиксированного на нем, например гайкой, размещенной на снабженном соответствующей резьбой конце вала ротора, при этом на противоположных поверхностях пяты выполнены кольцевые выточки с плоским дном, причем в качестве первого подпятника использована свободная поверхность торцового щита, на которой соосно с осью вращения ротора жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, считая с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием, кроме того, на обращенной к ним поверхности пяты жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, при этом число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенной к ним поверхности первого подпятника, при этом второй подпятник выполнен в виде цилиндрического диска из немагнитного материала, выполненного с возможностью его закрепления на кольцевом выступе торцевого щита, кроме того, на поверхности диска, обращенной к пяте, жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, при этом число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенной к ним поверхности пяты.The problem is solved in that the electric machine, comprising a housing with end shields, in the cavity of which is placed a stator core, provided with grooves, in which winding coils are fixed, fixed by wedges of the grooves, and a rotor containing an inductor with an external cylindrical is placed in the stator cavity with the possibility of rotation surface, including poles, permanent magnets, non-magnetic wedges and shaft, while the length of the rotor exceeds the length of the inductor, and the end sections of the rotor are made in the form of end cylinders spigots of non-magnetic material rigidly fastened to the ends of the inductor flush with its outer surface, while the cavity of the housing is made with the possibility of supplying cooling gas to it and venting the latter, for which the inner surface of the housing is provided with longitudinal channels communicated with radial ventilation channels made between packages of the stator core, characterized in that the stator is made with the possibility of independent ventilation, for which the housing is equipped with at least two nozzles, with the possibility of supplying and discharging cooling gas into the volume of the housing occupied by the stator, the sleeve being provided with longitudinal protrusions, the number, location and cross section of which corresponds to the number, location and cross section of the grooves of the stator core in which the protrusions of the sleeve are located, between the surface of the protrusion a groove ventilation channel is left and the groove wedge, in addition, cylindrical bushings made of insulating material are installed coaxially with the cavity of the stator core in the cavity of the housing and, for example, fiberglass, bonded with their ends to the ends of the extreme packages of the stator core, while the contact of their outer surface with the end shields is provided with a seal, in addition, the joint of the end shield with the body is sealed, in addition, the electric machine is equipped with at least two radial and one persistent magnetic bearings, for which, on the inner surface of the end cylindrical bushings, composite permanent magnets are rigidly fixed to each other, each of which contains at least three rings permanent magnets, the odd of which, starting from the extreme, are magnetized along the axis of the rotor and facing each other by the same poles, and the even are made with radial magnetization, and non-magnetic gaps are left between the extreme magnets and the ends of the rotor facing them, in addition, the end surfaces shields made of non-magnetic material in contact with the ends of the body of the electric machine are equipped with annular protrusions made with the possibility of their placement in the cavities of the end cylindrical bushings, while on their at least three annular permanent magnets are rigidly fixed to each other, and the number, size, location and direction of magnetization of these annular permanent magnets are similar to the number, size, location and direction of magnetization of the permanent magnets mounted on the surfaces of the end cylindrical bushings facing them in addition, the thrust magnetic bearing contains a heel and two thrust bearings, while the heel is made of non-magnetic material, in the form of a disk worn on the rotor shaft, fixed on it, for example by a nut, located on the end of the rotor shaft provided with a corresponding thread, while on the opposite surfaces of the heel ring grooves with a flat bottom are made, and as the first thrust bearing, the free surface of the end shield is used, on which the integral with the rotor axis of rotation is rigidly fixed a permanent magnet containing at least three annular coaxial permanent magnets, the odd of which, counting from the extreme, are magnetized radially and face each other of the same name poles, while even poles are made with axial magnetization, in addition, on the surface of the heel facing them, a composite permanent magnet is rigidly fixed, containing at least three ring coaxial permanent magnets, the number, size, location and direction of magnetization of these ring permanent magnets are similar to the number, size, location and direction of magnetization of the permanent magnets mounted on the surface of the first thrust bearing facing them, while the second thrust bearing is made in the form of a cylinder a disk made of non-magnetic material, made with the possibility of its fastening on the annular protrusion of the end shield, in addition, on the surface of the disk facing the heel, a composite permanent magnet is rigidly fixed, containing at least three annular coaxial permanent magnets, the number, dimensions , the location and direction of magnetization of these ring permanent magnets are similar to the number, size, location and direction of magnetization of permanent magnets mounted on the surface facing them heels.

Кроме того, в качестве охлаждающего газа обмоток и сердечника статора использован водород или гелий.In addition, hydrogen or helium was used as the cooling gas of the stator windings and core.

Кроме того, газ, охлаждающий постоянные магниты, использован после его охлаждения, предпочтительно до температуры ниже 123 K.In addition, the gas cooling the permanent magnets is used after cooling, preferably to a temperature below 123 K.

Кроме того, ротор выполнен с возможностью его газостатического поддержания, для чего наружной поверхности ротора придана цилиндрическая форма, и он размещен в цилиндрической полости втулки, зафиксированной в полости статора с возможностью подвода газа, для чего в объеме продольных выступов втулки выполнены сквозные продольные отверстия, сообщенные с радиальными питающими отверстиями, открытыми во внутреннюю полость втулки.In addition, the rotor is made with the possibility of its gas-static maintenance, for which the outer surface of the rotor is cylindrical, and it is placed in a cylindrical cavity of the sleeve fixed in the cavity of the stator with the possibility of gas supply, for which through the longitudinal protrusions of the sleeve are made through longitudinal openings, communicated with radial feed holes open into the inner cavity of the sleeve.

Кроме того, внешние поверхности торцевых втулок на концах, обращенных к торцевым щитам, снабжены парными уплотнительными кольцами, кроме того, в торцевых щитах выполнены радиальные отверстия, вход которых сообщен с источником смазывающего газа, а выход сообщен с кольцевой канавкой, размещенной между парными уплотнительными кольцами, которая, в свою очередь, сообщена со сквозными продольными отверстиями цилиндрической втулки.In addition, the outer surfaces of the end sleeves at the ends facing the end shields are provided with paired sealing rings, in addition, radial holes are made in the end shields, the inlet of which is in communication with the lubricating gas source, and the outlet is communicated with an annular groove located between the pair of sealing rings , which, in turn, is in communication with through longitudinal holes of the cylindrical sleeve.

Кроме того, смазывающий газ использован после его охлаждения, предпочтительно до температуры ниже 123 K.In addition, the lubricating gas is used after cooling, preferably to a temperature below 123 K.

Кроме того, щит снабжен патрубком, подключенным к отдельному источнику охлаждающего газа и сообщенным через торцевые участки индуктора с каналами охлаждения его постоянных магнитов, образованными сечением дна пазов и обращенной к ним поверхностью постоянных магнитов, причем у противоположного конца корпуса каналы сообщены с рабочим зазором упорного магнитного подшипника, который, в свою очередь, сообщен со сборником газа.In addition, the shield is equipped with a nozzle connected to a separate source of cooling gas and communicated through the end sections of the inductor with cooling channels for its permanent magnets, formed by a section of the bottom of the grooves and the surface of the permanent magnets facing them, and at the opposite end of the housing the channels are connected with a working clearance of the magnetic thrust bearing, which, in turn, is in communication with the gas collector.

Кроме того, зазор между валом ротора и кольцевым выступом торцевого щита снабжен уплотнением.In addition, the gap between the rotor shaft and the annular protrusion of the end shield is provided with a seal.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and the 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.

Признак, указывающий, что «статор выполнен с возможностью независимого проветривания, для чего корпус снабжен, по меньшей мере, двумя патрубками, выполненными с возможностью подвода-отвода охлаждающего газа в объем корпуса, занятый статором», позволяет обеспечить эффективное охлаждение обмотки и сердечника статора, при этом независимость проветривания статора исключает попадание охлаждающего его газа к другим узлам устройства, например к ротору, или же его подмешивание в смазочный поток газа газовых подшипников. Это, в свою очередь, позволяет использовать в качестве охлаждающего газа водород или гелий, в т.ч. в криогенном состоянии, без опасности потери газа в окружающую среду.A sign indicating that "the stator is made with the possibility of independent ventilation, for which the housing is equipped with at least two nozzles made with the possibility of supplying and discharging cooling gas into the volume of the housing occupied by the stator", allows for effective cooling of the stator winding and core, in this case, the independence of ventilation of the stator eliminates the ingress of cooling gas to other components of the device, for example, to the rotor, or its mixing in the lubricating gas stream of gas bearings. This, in turn, allows the use of hydrogen or helium as a cooling gas, including in a cryogenic state, without the danger of gas loss to the environment.

Признаки, указывающие, что «втулка снабжена продольными выступами, число, местоположение и поперечное сечение которых соответствует числу, местоположению и поперечному сечению пазов сердечника статора, в которых выступы втулки размещены», обеспечивают надежное удержание втулки в пазах, исключающее возможность ее произвольного радиального смещения в направлении поверхности ротора или проворачивание.Signs indicating that "the sleeve is provided with longitudinal protrusions, the number, location and cross section of which corresponds to the number, location and cross section of the grooves of the stator core in which the protrusions of the sleeve are located", ensure reliable retention of the sleeve in the grooves, eliminating the possibility of its arbitrary radial displacement in direction of rotor surface or turning.

Признак, указывающий, что «между поверхностью выступа и клином паза оставлен пазовый вентиляционный канал», позволяет организовать эффективное охлаждение пазовой части обмотки и зубцов сердечника статора.A sign indicating that “a groove ventilation channel is left between the surface of the protrusion and the groove wedge” allows for efficient cooling of the groove part of the winding and the teeth of the stator core.

Признак, указывающий, 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 сердечника статора», обеспечивает работоспособность радиальных магнитных подшипников без ухудшения электромагнитных характеристик обмоток статора и ротора.The sign 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 outermost packages of the stator core", ensures the operability of radial magnetic bearings without compromising the electromagnetic characteristics of the stator and rotor windings .

Признак, указывающий, что «контакт их внешней поверхности с торцевыми щитами, снабжен уплотнением, кроме того, стык торцевого щита с корпусом выполнен герметичным», позволяет обеспечить герметичность объема корпуса, в которой размещен статор.A sign indicating that “the contact of their outer surface with the end shields is provided with a seal, in addition, the joint of the end shield with the body is sealed”, allows to ensure the tightness of the volume of the housing in which the stator is placed.

Признак, указывающий, что «электромашина снабжена, по крайней мере, двумя радиальными и одним упорным магнитными подшипниками», позволяет повысить несущую способность радиальных и упорных подшипников, уменьшить потери трения в них.The sign indicating that "the electric machine is equipped with at least two radial and one thrust magnetic bearings", allows to increase the bearing capacity of the radial and thrust bearings, to reduce friction losses in them.

Признак, указывающий, что «на внутренней поверхности торцевых цилиндрических втулок жестко закреплены друг за другом составные постоянные магниты, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайних, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с радиальным намагничиванием, причем между крайними магнитами и обращенными к ним торцами ротора оставлены немагнитные зазоры», формирует цапфы радиальных магнитных подшипников.A sign indicating that “on the inner surface of the end cylindrical bushings, composite permanent magnets are rigidly fixed to each other, each of which contains at least three ring permanent magnets, the odd of which, starting from the extreme, are magnetized along the axis of the rotor and facing each other poles of the same name, and even poles are made with radial magnetization, and non-magnetic gaps are left between the extreme magnets and the ends of the rotor facing them ”, forms the axles of the radial magnetic bearings.

Признаки, указывающие, что «поверхности торцевых щитов, выполненных из немагнитного материала, контактирующие с торцами корпуса электромашины, снабжены кольцевыми выступами, выполненными с возможностью их размещения в полостях торцевых цилиндрических втулок, при этом на их внешних поверхностях жестко закреплены друг за другом, как минимум, три кольцевых постоянных магнита, причем число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенных к ним поверхностях торцевых цилиндрических втулок», формируют вкладыши радиальных магнитных подшипников.Signs indicating that "the surface of the end shields made of non-magnetic material in contact with the ends of the body of the electric machine are equipped with annular protrusions made with the possibility of their placement in the cavities of the end cylindrical bushings, while at least one of them is rigidly fixed to each other, at least , three annular permanent magnets, the number, size, location and direction of magnetization of these annular permanent magnets being the same as the number, size, location and direction of the magnetization of the permanent magnets mounted on the surfaces of the end cylindrical bushings facing them ”form the bearings of the radial magnetic bearings.

Признаки, указывающие, что «упорный магнитный подшипник содержит пяту и два подпятника», обеспечивают высокую несущую способность и жесткость упорных подшипниковых узлов, а также минимальное трение в них.Signs indicating that the "thrust magnetic bearing contains a heel and two thrust bearings" provide high bearing capacity and stiffness of the thrust bearing assemblies, as well as minimal friction in them.

Признаки, указывающие, что «пята выполнена из немагнитного материала, в виде диска, надетого на вал ротора, зафиксированного на нем, например гайкой, размещенной на снабженном соответствующей резьбой конце вала ротора, на противоположных поверхностях пяты выполнены кольцевые выточки с плоским дном», формируют пяту упорного магнитного подшипника.Signs indicating that "the heel is made of non-magnetic material, in the form of a disk worn on the rotor shaft, fixed on it, for example with a nut located on the end of the rotor shaft equipped with a corresponding thread, ring grooves with a flat bottom are made on opposite surfaces of the heel", form heel of a persistent magnetic bearing.

Признаки, указывающие, что «в качестве первого подпятника использована свободная поверхность торцового щита, на которой соосно с осью вращения ротора жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, считая с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием», формируют магнитную систему первого магнитного подпятника.Signs indicating that “as the first thrust bearing, the free surface of the end shield is used, on which a composite permanent magnet is rigidly fixed coaxially with the axis of rotation of the rotor, containing at least three annular coaxial permanent magnets, odd of which, counting from the extreme, are radially magnetized and facing each other by poles of the same name, and even poles are made with axial magnetization ”, form the magnetic system of the first magnetic thrust bearing.

Признаки, указывающие, что «на обращенной к ним поверхности пяты жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, при этом число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенной к ним поверхности первого подпятника», формируют магнитную систему первой пяты магнитного подшипника.Signs indicating that “on the surface of the heel facing them, a composite permanent magnet is rigidly fixed, containing at least three annular coaxial permanent magnets, while the number, size, location and direction of magnetization of these annular permanent magnets are similar to the number, size, location and the direction of magnetization of the permanent magnets mounted on the surface of the first thrust bearing facing them ”, form the magnetic system of the first heel of the magnetic bearing.

Признаки, указывающие, что «второй подпятник выполнен в виде цилиндрического диска из немагнитного материала, выполненного с возможностью его закрепления на кольцевом выступе торцевого щита», формируют корпус второго магнитного подпятника.Signs indicating that "the second thrust bearing is made in the form of a cylindrical disk of non-magnetic material made with the possibility of its fastening on the annular protrusion of the end shield" form the body of the second magnetic thrust bearing.

Признаки, указывающие, что «на поверхности диска, обращенной к пяте, жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, при этом число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенной к ним поверхности пяты», формируют магнитную систему второго магнитного подпятника и пяты.Signs indicating that “on the surface of the disk facing the heel, a composite permanent magnet is rigidly fixed, containing at least three annular coaxial permanent magnets, while the number, dimensions, location and direction of magnetization of these annular permanent magnets are similar to the number, sizes, the location and direction of magnetization of the permanent magnets mounted on the heel surface facing them ”, form the magnetic system of the second magnetic bearing and the heel.

Признаки, указывающие, что «в качестве охлаждающего газа обмоток и сердечника статора использован водород или гелий», позволяют повысить эффективность охлаждения обмоток и сердечника статора и уменьшить затраты мощности на прокачку газа.Signs indicating that “hydrogen or helium is used as the cooling gas of the stator windings and core” can improve the cooling efficiency of the stator windings and core and reduce the power consumption for pumping gas.

Признаки, указывающие, что «газ, охлаждающий постоянные магниты, использован после его охлаждения, предпочтительно до температуры ниже 123 K», позволяют повысить эффективность охлаждения постоянных магнитов.Signs indicating that “the gas cooling the permanent magnets was used after cooling, preferably to a temperature below 123 K”, can improve the cooling efficiency of the permanent magnets.

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают условия для использования газового слоя в зазоре между внутренней поверхностью втулки и бандажом ротора для организации газостатического подшипника и уменьшения деформации радиального зазора газостатического подшипника от высокого давления наддува газа в них.The features of the third claim provide the conditions for the use of the gas layer in the gap between the inner surface of the sleeve and the retainer of the rotor to organize the gas-static bearing and reduce the deformation of the radial clearance of the gas-static bearing from the high pressure of the gas boost in them.

Признаки четвертого пункта формулы изобретения позволяют организовать подачу смазывающего газа в газостатические подшипники машины без его смешивания с газом, используемым для охлаждения статора.The features of the fourth claim allow organizing the supply of lubricating gas to the gas-static bearings of the machine without mixing it with the gas used to cool the stator.

Признак, указывающий, что «смазывающий газ использован после его охлаждения, предпочтительно до температуры ниже 123 K», позволяет понизить температуру индуктора и уменьшить тепловые потоки от трения в газостатических подшипниках к постоянным магнитам, втулке газостатического подшипника и зубцам сердечника статора.A sign indicating that “the lubricating gas is used after it has been cooled, preferably to a temperature below 123 K”, allows to lower the inductor temperature and reduce heat fluxes from friction in gas-static bearings to permanent magnets, gas-static bearing sleeve and stator core teeth.

Признаки, указывающие, что «щит снабжен патрубком, подключенным к отдельному источнику охлаждающего газа и сообщенным через торцевые участки индуктора с каналами охлаждения его постоянных магнитов, образованными сечением дна пазов и обращенной к ним поверхностью постоянных магнитов, причем у противоположного конца корпуса каналы сообщены с рабочим зазором упорного магнитного подшипника, который, в свою очередь, сообщен со сборником газа», позволяют обеспечить эффективное охлаждение постоянных магнитов машины, радиальных и упорных магнитных подшипников.Signs indicating that "the shield is equipped with a pipe connected to a separate source of cooling gas and communicated through the end sections of the inductor with cooling channels for its permanent magnets, formed by a section of the bottom of the grooves and the surface of the permanent magnets facing them, and at the opposite end of the housing the channels are in communication with the working the gap of the magnetic thrust bearing, which, in turn, is in communication with the gas collector, "allow efficient cooling of the permanent magnets of the machine, radial and thrust ma bearing bearings.

Признак, указывающий, что «зазор между валом ротора и кольцевым выступом торцевого щита снабжен уплотнением», позволяет уменьшить утечки газа, охлаждающего постоянные магниты и магнитные подшипники.A sign indicating that “the gap between the rotor shaft and the annular protrusion of the end shield is provided with a seal”, allows to reduce leakage of gas cooling permanent magnets and magnetic bearings.

На фиг.1 показан продольный разрез электромашины, на фиг.2 - поперечный разрез, на фиг.3 - поперечное сечение цапфы и радиального ЛТП.Figure 1 shows a longitudinal section of an electric machine, figure 2 is a cross section, figure 3 is a cross section of a journal and radial LTP.

На чертежах показаны корпус 1 с продольными вентиляционными каналами 2, пакеты 3 сердечника статора, пазы 4, катушки 5 обмотки статора, клинья 6, втулка 7 со сквозными осевыми отверстиями 8, размещенными в продольных выступах 9 втулки 7, и радиальными питающими отверстиями 10 газостатических подшипников, пазовые вентиляционные каналы 11, цилиндрические втулки 12, 13 на статоре, торцевые щиты 14, 15 с радиальными питающими отверстиями 16, 17 сжатого смазывающего газа газостатических подшипников, уплотнительные кольца 18, 19, 20, 21, 22, 23, кольцевые постоянные магниты 24, 25 на кольцевых выступах торцевых щитов 14, 15 радиальных магнитных подшипников, полюса 26, постоянные магниты 27, немагнитные клинья 28, вал 29, концевые цилиндрические втулки 30, 31 на роторе, кольцевые постоянные магниты 32, 33 в цилиндрических втулках 30, 31, бандаж 34, зазор 35, пята 36, кольцевые коаксиальные магниты пяты упорного магнитного подшипника 37, 38, крышки 39, 40, продольные каналы 41 охлаждения постоянных магнитов 27, кольцевые коаксиальные магниты подпятников упорного магнитного подшипника 42, 43, нажимные листы 44, 45 крайних пакетов 3 сердечника статора, бурт 46, разрезное кольцо 47, ветреницы 48, радиальные вентиляционные каналы 49 между пакетами 3 сердечника статора, крышка 50 магнитного подпятника, кольцевой канал 51 подачи охлажденного газа в полость корпуса 1 электромашины, кольцевые каналы 52, 53 вытяжки охлаждающего газа из полости электромашины, патрубок 54 подачи охлажденного газа в кольцевой канал 51, патрубки 55, 56 вытяжки нагретого газа из кольцевых каналов 52, 53, патрубок 57 подвода охлаждающего газа постоянных магнитов, кольцевая проточка 58 и осевой канал 59 отвода газа из газостатических подшипников, газосборник 60, патрубок 61 отвода газа от газостатических подшипников и охлаждения постоянных магнитов 27, уплотнение ротора 62.The drawings show a housing 1 with longitudinal ventilation channels 2, packages 3 of the stator core, grooves 4, coils 5 of the stator winding, wedges 6, sleeve 7 with axial through holes 8 located in the longitudinal protrusions 9 of sleeve 7, and radial feed holes 10 of gas-static bearings , groove ventilation ducts 11, cylindrical bushings 12, 13 on the stator, end shields 14, 15 with radial feed holes 16, 17 of compressed lubricating gas of gas-static bearings, O-rings 18, 19, 20, 21, 22, 23, ring constants m agnits 24, 25 on the annular protrusions of the end shields 14, 15 of radial magnetic bearings, poles 26, permanent magnets 27, non-magnetic wedges 28, shaft 29, end cylindrical sleeves 30, 31 on the rotor, ring permanent magnets 32, 33 in cylindrical sleeves 30, 31, bandage 34, clearance 35, spot 36, ring coaxial heel magnets of the thrust magnetic bearing 37, 38, covers 39, 40, longitudinal permanent magnet cooling channels 41, ring coaxial thrust bearings of the thrust magnetic bearing 42, 43, pressure plates 44, 45 extreme packages 3 hearts stator, collar 46, split ring 47, anemones 48, radial ventilation ducts 49 between packages 3 of the stator core, cover 50 of the magnetic thrust bearing, annular channel 51 for supplying cooled gas to the cavity of the housing 1 of the electric machine, annular channels 52, 53 for extracting cooling gas from the cavity electric machines, a nozzle 54 for supplying chilled gas to the annular channel 51, nozzles 55, 56 for extracting heated gas from the annular channels 52, 53, a nozzle 57 for supplying a cooling gas of permanent magnets, an annular groove 58 and an axial channel 59 for discharging gas from the gas aticheskih bearing gas plenum 60, gas outlet pipe 61 from the gas-static bearings, and cooling of the permanent magnets 27, the rotor seal 62.

Электромашина содержит герметичный корпус 1, в полости которого размещены шихтованные пакеты 3 из электротехнической стали сердечника статора (фиг.1, фиг.2). По внешнему диаметру шихтованные пакеты 3 сердечника статора опираются на корпус 1 электромашины. Пакеты 3 сердечника статора снабжены пазами 4, в которых размещены катушки 5 обмотки статора. Проводники катушек 5 каждого паза 4 зафиксированы клиньями 6. В пазах 4 расположена также втулка 7, снабженная продольными выступами 9, число, местоположение и поперечное сечение которых соответствует числу, местоположению и поперечному сечению пазов 4 шихтованного сердечника 3 статора, в которых размещены продольные выступы 9 втулки 7. Между поверхностью продольного выступа 9 и клином 6 паза 4 оставлен пазовый вентиляционный канал 11. В объеме продольных выступов 9 втулки 7 выполнены сквозные осевые отверстия 8, сообщенные с радиальными питающими отверстиями 10, открытыми во внутреннюю полость втулки 7.The electric machine contains a sealed enclosure 1, in the cavity of which there are laden packages 3 made of electrical steel of the stator core (Fig. 1, Fig. 2). The outer diameter of the burdened packets 3 of the stator core are based on the housing 1 of the electric machine. Packages 3 of the stator core are provided with grooves 4 in which the stator winding coils 5 are placed. The conductors of the coils 5 of each groove 4 are fixed by wedges 6. In the grooves 4 there is also a sleeve 7 provided with longitudinal protrusions 9, the number, location and cross section of which corresponds to the number, location and cross section of the grooves 4 of the stator core 3, in which the longitudinal protrusions 9 are placed bushings 7. Between the surface of the longitudinal protrusion 9 and the wedge 6 of the groove 4, a groove ventilation channel 11 is left. In the volume of the longitudinal protrusions 9 of the sleeve 7, through axial holes 8 are made, communicating with the radial and holes 10 open into the internal cavity 7 of the sleeve.

В полости корпуса 1 соосно с полостью сердечника статора установлены цилиндрические втулки 12, 13, выполненные из изоляционного материала, например стеклотекстолита, скрепленные своими торцами с торцами крайних пакетов 3 сердечника статора. При этом внешние поверхности цилиндрических втулок 12, 13 на концах, обращенных к торцевым щитам 14, 15, снабжены парными уплотнительными кольцами 18, 19, 20, 21, (например, резиновыми). Стыки торцевых щитов 14, 15 с корпусом 1 выполнены герметичными. При этом концевые участки ротора использованы как цапфы радиальных магнитных подшипников.In the cavity of the housing 1 coaxially with the cavity of the stator core, cylindrical bushings 12, 13 are installed, made of insulating material, for example fiberglass, fastened with their ends to the ends of the outermost packages 3 of the stator core. In this case, the outer surfaces of the cylindrical bushings 12, 13 at the ends facing the end shields 14, 15 are provided with paired sealing rings 18, 19, 20, 21, (for example, rubber). The joints of the end shields 14, 15 with the housing 1 are sealed. In this case, the end sections of the rotor are used as trunnions of radial magnetic bearings.

В цилиндрической полости втулки 7 размещен ротор с возможностью вращения.In the cylindrical cavity of the sleeve 7 is placed a rotor with the possibility of rotation.

Ротор, содержит индуктор с внешней цилиндрической поверхностью, включающий полюса 26, постоянные магниты 27, немагнитные клинья 28 и вал 29. Концевые участки ротора выполнены в виде цилиндрических втулок 30, 31 из немагнитного материала, установленных заподлицо с внешней поверхностью индуктора, так что длина ротора превышает длину индуктора.The rotor contains an inductor with an external cylindrical surface, including poles 26, permanent magnets 27, non-magnetic wedges 28 and shaft 29. The end sections of the rotor are made in the form of cylindrical bushings 30, 31 of non-magnetic material mounted flush with the outer surface of the inductor, so that the length of the rotor exceeds the length of the inductor.

Для обеспечения механической прочности индуктор и концевые цилиндрические втулки 30, 31 снабжены бандажом 34, внешней поверхности которого придана цилиндрическая форма, с высокой степенью чистоты поверхности, при этом бандаж 34 изготовлен из высокопрочного немагнитного, термостойкого материала, выполненного, предпочтительно, намоткой углеродного волокна, пропитанного термостойкими синтетическими смолами. Вал 29 выполнен полым с возможностью соединения с валом турбины и/или компрессора.To ensure mechanical strength, the inductor and the end cylindrical bushings 30, 31 are provided with a bandage 34, the outer surface of which is cylindrical in shape, with a high degree of surface cleanliness, while the bandage 34 is made of a high-strength non-magnetic, heat-resistant material, preferably made by winding carbon fiber impregnated heat resistant synthetic resins. The shaft 29 is made hollow with the possibility of connection with the shaft of the turbine and / or compressor.

Газостатический подшипник включает опорную поверхность (составленную внутренними цилиндрическими поверхностями втулок 7), цапфу (составленную наружной поверхностью бандажа 34 ротора и частью поверхности цилиндрических втулок 30, 31), а также зазор 35 между ними.The gas-static bearing includes a bearing surface (made up of the inner cylindrical surfaces of the bushings 7), a trunnion (made up of the outer surface of the rotor brace 34 and part of the surface of the cylindrical bushings 30, 31), as well as the gap 35 between them.

Каждый радиальный магнитный подшипник включает в себя два пакета кольцевых постоянных магнитов, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых постоянных магнита 24, 25 и 32, 33, обращенных друг к другу с зазором неэкранированными поверхностями, один из которых вклеен в кольцевой выступ щитов 14 и 15, а другой - в цилиндрические втулки 30, 31.Each radial magnetic bearing includes two sets of annular permanent magnets, each of which contains at least three annular permanent magnets 24, 25 and 32, 33 facing each other with a gap by unshielded surfaces, one of which is glued into the annular protrusion of the shields 14 and 15, and the other into the cylindrical bushings 30, 31.

Нечетные кольцевые постоянные магниты (начиная с крайнего) в пакете намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные магниты намагничены радиально и навстречу друг другу, то есть по схеме Хальбаха.The odd ring permanent magnets (starting from the last one) in the packet are magnetized along the rotor axis and face each other with the same poles, and the even magnets are magnetized radially and towards each other, that is, according to the Halbach scheme.

Упорный магнитный подшипник содержит пяту 36, на торцевых поверхностях которой закреплены пакеты кольцевых коаксиальных постоянных магнитов 37, 38, обращенные с зазором к неэкранированным от них пакетам кольцевых коаксиальных постоянных магнитов 42, 43, установленным на щите 15 и на крышке 50, соответственно. Каждый пакет содержит, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные магниты выполнены с осевым намагничиванием, причем кольцевые постоянные магниты, закрепленные в щите 15 и на крышке магнитного подшипника 50, выполнены аналогично и обращены в зазор с кольцевыми магнитами пяты, так что составляющие его кольца обращены к кольцам магнитов пяты одноименными полюсами.The thrust magnetic bearing contains a heel 36, on the end surfaces of which are fixed packets of annular coaxial permanent magnets 37, 38, facing with a gap to unshielded packets of annular coaxial permanent magnets 42, 43 mounted on the shield 15 and on the cover 50, respectively. Each packet contains at least three annular coaxial permanent magnets, the odd of which, starting from the extreme, are magnetized radially and face each other with the same poles, and the even magnets are axially magnetized, with annular permanent magnets fixed in shield 15 and the cover of the magnetic bearing 50, are made similarly and face the gap with the ring heel magnets, so that its constituent rings face the rings of the heel magnets with the same poles.

Подшипниковый узел ротора выполнен с возможностью газостатического поддержания, для чего наружной поверхности ротора придана цилиндрическая форма и он размещен в цилиндрической полости втулки 7, зафиксированной в полости статора с возможностью подвода газа для охлаждения поверхности статора.The bearing assembly of the rotor is made with the possibility of gas-static maintenance, for which the outer surface of the rotor is cylindrical and placed in the cylindrical cavity of the sleeve 7, fixed in the cavity of the stator with the possibility of supplying gas to cool the surface of the stator.

Полость корпуса 1 выполнена с возможностью подвода в нее охлаждающего газа и отвода последнего, для чего внутренняя поверхность корпуса снабжена продольными каналами 2, сообщенными с радиальными вентиляционными каналами 49, выполненными между пакетами 3 сердечника статора. Статор выполнен с возможностью независимого проветривания, для чего корпус 1 снабжен патрубком 54 подвода охлаждающего газа и патрубками 55, 56 отвода охлаждающего газа в объем корпуса 1, занятый статором.The cavity of the housing 1 is made with the possibility of supplying cooling gas to it and removing the latter, for which the inner surface of the housing is provided with longitudinal channels 2 in communication with radial ventilation channels 49 made between the packages 3 of the stator core. The stator is made with the possibility of independent ventilation, for which the housing 1 is equipped with a nozzle 54 for supplying cooling gas and nozzles 55, 56 for discharging the cooling gas into the volume of the housing 1 occupied by the stator.

В торцевых щитах 14, 15 выполнены радиальные отверстия 16, 17, вход которых сообщен с источником смазывающего газа (на чертежах не показан), а выход сообщен с кольцевой канавкой, размещенной между парными уплотнительными кольцами 18, 19, 20, 21, которая, в свою очередь, сообщена со сквозными продольными отверстиями цилиндрических втулок 12, 13. Щит 14 снабжен патрубком 57, подключенным к отдельному источнику охлаждающего газа (на чертежах не показан) и сообщенным через торцевые участки индуктора с каналами 41 охлаждения магнитов 27, образованными сечением дна пазов магнитов и обращенной к ним поверхностью постоянных магнитов 27. У противоположного конца корпуса 1 каналы 41 сообщены с рабочим зазором упорного магнитного подшипника, который, в свою очередь, сообщен с газосборником 60 и патрубком 61. Вал 29 снабжен уплотнением для уменьшения утечек газа из полости охлаждения постоянных магнитов 27.In the end shields 14, 15, radial holes 16, 17 are made, the inlet of which is in communication with a lubricating gas source (not shown in the drawings), and the outlet is in communication with an annular groove located between the pair of sealing rings 18, 19, 20, 21, which, in in turn, it is connected with through longitudinal holes of cylindrical bushings 12, 13. The shield 14 is equipped with a pipe 57 connected to a separate source of cooling gas (not shown in the drawings) and communicated through the end sections of the inductor with the cooling channels 41 of the magnets 27 formed by a section on the grooves of the magnets and the surface of the permanent magnets facing them 27. At the opposite end of the housing 1, the channels 41 are in communication with the working clearance of the thrust magnetic bearing, which, in turn, is in communication with the gas collector 60 and the pipe 61. The shaft 29 is equipped with a seal to reduce gas leaks from Permanent magnet cooling cavities 27.

Вентиляционные каналы 2, 11, 49 аэродинамически сообщены друг с другом и с кольцевыми каналами 51 подачи и вытяжки 52, 53 охлаждающего газа (например, водорода, гелия, воздуха) и служат для организации вытяжной радиально-осевой независимой системы вентиляции электромашины.The ventilation channels 2, 11, 49 are aerodynamically connected with each other and with the annular channels 51 for supplying and extracting 52, 53 cooling gas (for example, hydrogen, helium, air) and are used to organize an exhaust radial-axial independent ventilation system of the electric machine.

Статор собирают в следующем порядке. Из штампованных листов электротехнической стали собирают пакеты 3 сердечника статора и скрепляют их сваркой по канавкам на наружной цилиндрической поверхности пакета. В корпус 1 устанавливают нажимной лист 45 вплотную к бурту 46; далее в корпус 1 электромашины устанавливают пакеты 3 сердечника статора и ветреницы 48 (см. фиг.1). После последнего пакета устанавливают нажимной лист 44. Комплект пакетов 3 и ветрениц 48 фиксируют в корпусе 1 электромашины с помощью разрезного кольца 47.The stator is collected in the following order. From the stamped sheets of electrical steel, packages 3 of the stator core are collected and fastened by welding along the grooves on the outer cylindrical surface of the package. In the housing 1 set the pressure sheet 45 close to the collar 46; then, packages 3 of the stator core and anemone 48 are installed in the housing 1 of the electric machine (see Fig. 1). After the last package, a pressure sheet 44 is installed. A set of packages 3 and anemones 48 are fixed in the casing 1 of the electric machine using a split ring 47.

Далее в пазы 4 пакетов 3 сердечника статора устанавливают пазовую изоляцию (на чертеже не показана), укладывают катушки 5 обмотки статора и заклинивают их пазовыми клиньями 6. Обмотку статора подвергают пропитке и сушке. С наружной поверхности клиньев 6 и свободной части зубцов пакетов 3 удаляют остатки пропиточного компаунда. Затем шлифуют внутреннюю цилиндрическую поверхность втулки 7 газостатического подшипника. Далее внутреннюю цилиндрическую поверхность втулки 7 газостатического подшипника покрывают антифрикционным материалом, например ВАП-3. Внутрь пазов 4 статора под клинья 6 плотно устанавливают втулку 7 газостатического подшипника, оставляя пазовые вентиляционные каналы 11. К торцам сердечника крайних пакетов 3 сердечника статора непосредственно под нажимные листы 44, 45 приклеивают цилиндрические втулки 12, 13. В полости, образованные внутренними поверхностями цилиндрических втулок 12, 13. На крайние торцы цилиндрических втулок 12, 13 надевают резиновые уплотнительные кольца 18, 19, 20, 21. В полость статора, образованную втулкой 7, вставляют ротор. На торцевые щиты 14, 15 надевают уплотнительные кольца 22, 23 и устанавливают щиты 14, 15 в корпус 1 электромашины. В торцевой щит 15 (фиг.1) вклеивают кольцевой коаксиальный магнит 42, надевают на вал 29 пяту 36 с вклеенными постоянными магнитами 37, 38, фиксируют гайкой пяту 36, устанавливают крышку 50.Next, in the grooves 4 of the packages 3 of the stator core, groove insulation is installed (not shown in the drawing), the stator winding coils 5 are laid and wedged with groove wedges 6. The stator winding is subjected to impregnation and drying. From the outer surface of the wedges 6 and the free part of the teeth of the packages 3, the residues of the impregnating compound are removed. Then grind the inner cylindrical surface of the sleeve 7 of the gas-static bearing. Next, the inner cylindrical surface of the sleeve 7 of the gas-static bearing is coated with antifriction material, for example, VAP-3. Inside the grooves 4 of the stator under the wedges 6, the sleeve of the gasostatic bearing is tightly mounted, leaving the groove ventilation ducts 11. To the ends of the core of the extreme packages 3 of the stator core directly under the pressure sheets 44, 45, cylindrical sleeves 12, 13 are glued. In the cavity formed by the inner surfaces of the cylindrical sleeves 12, 13. Rubber sealing rings 18, 19, 20, 21 are put on the extreme ends of the cylindrical bushings 12, 13. A rotor is inserted into the stator cavity formed by the sleeve 7. On the end shields 14, 15 put on the sealing rings 22, 23 and install the shields 14, 15 in the housing 1 of the electric machine. An annular coaxial magnet 42 is glued into the end shield 15 (Fig. 1), a heel 36 is put on the shaft 29 with permanent magnets 37, 38 glued on it, the heel 36 is fixed with a nut, the cover 50 is installed.

Электромашина работает следующим образом. Охлажденный газ (водород, гелий или воздух) от внешнего компрессора нагнетают через патрубок 54 в кольцевой канал 51 и в полость корпуса 1 электромашины. Далее газ распределяется по осевым вентиляционным каналам 2 в радиальные вентиляционные каналы 49, затем поступает в пазовые вентиляционные каналы 11 и уходит по ним в зоны лобовых частей обмотки статора, собирается в кольцевые каналы 52, 53 вытяжки охлаждающего (нагретого) газа и затем через патрубки 55, 56 удаляют вентилятором в охладитель газа. После охлаждения газ опять поступает в патрубок 54 для охлаждения генератора. Таким образом, обеспечивается независимая эффективная многоструйная вытяжная радиально-осевая вентиляция обмотки и сердечника статора электромашины.The electric machine operates as follows. Cooled gas (hydrogen, helium or air) from an external compressor is pumped through the pipe 54 into the annular channel 51 and into the cavity of the housing 1 of the electric machine. Next, the gas is distributed through the axial ventilation channels 2 to the radial ventilation channels 49, then it enters the grooved ventilation channels 11 and goes through them to the zones of the frontal parts of the stator winding, is collected in the annular channels 52, 53 of the cooling (heated) gas exhaust, and then through the nozzles 55 56 are removed by a fan into the gas cooler. After cooling, the gas again enters the pipe 54 to cool the generator. Thus, an independent effective multi-jet exhaust radial-axial ventilation of the winding and the stator core of the electric machine is ensured.

Смазывающий газ от компрессора под давлением заходит через радиальные питающие отверстия 16, 17 в сквозные осевые отверстия 8 и радиальные питающие отверстия 10. Затем смазывающий газ с торцов секций газостатического подшипника собирается в кольцевые проточки 58 и далее через осевые каналы 59 поступает в радиальные магнитные подшипники и в газосборник 60, смешиваясь с охлаждающим газом постоянных магнитов 27. Кроме того, охлажденный и очищенный газ вентилятором через патрубок 61 в щите 14 поступает в каналы 39 охлаждения постоянных магнитов 27, откуда уходит наружу через упорный магнитный подшипник, газосборник 60 и патрубок 61. Работа электромашины не отличается от работы обычных электромашин.Lubricating gas from the compressor under pressure enters through the radial feed holes 16, 17 into the through axial holes 8 and the radial feed holes 10. Then, the lubricant gas from the ends of the sections of the gas-static bearing is collected in the annular grooves 58 and then through the axial channels 59 it enters the radial magnetic bearings and into the gas collector 60, mixing with the cooling gas of permanent magnets 27. In addition, the cooled and purified gas by the fan through the pipe 61 in the shield 14 enters the channels 39 for cooling the permanent magnets 27, open uda goes outside through a thrust magnetic bearing, a gas collector 60 and a pipe 61. The operation of the electric machine does not differ from the operation of conventional electric machines.

Claims

1. An electric machine comprising a housing with end shields, in the cavity of which a stator core is placed, provided with grooves, in which winding coils are fixed, fixed by wedges of the grooves, and a rotor containing an inductor with an external cylindrical surface including poles is placed in the stator cavity with the possibility of rotation , permanent magnets, non-magnetic wedges and a shaft, while the length of the rotor exceeds the length of the inductor, and the end sections of the rotor are made in the form of end cylindrical bushings of non-magnetic material the rial, rigidly fastened to the ends of the inductor, is flush with its outer surface, while the cavity of the housing is configured to supply cooling gas and discharge the latter, for which the inner surface of the housing is provided with longitudinal channels communicated with radial ventilation channels made between the stator core packets characterized in that the stator is made with the possibility of independent ventilation, for which the housing is equipped with at least two nozzles made with the possibility of supply-exhaust an ode of cooling gas to the volume of the housing occupied by the stator, wherein the sleeve is provided with longitudinal protrusions, the number, location and cross section of which corresponds to the number, location and cross section of the grooves of the stator core in which the protrusions of the sleeve are placed, and a groove is left between the surface of the protrusion and the groove wedge the ventilation channel, in addition, in the cavity of the housing coaxially with the cavity of the stator core, cylindrical bushings are installed made of an insulating material, for example, fiberglass, at their ends with the ends of the outermost packages of the stator core, while the contact of their outer surface with the end shields is provided with a seal, in addition, the joint of the end shield with the housing is sealed, in addition, the electric machine is equipped with at least two radial and one thrust magnetic bearings why, on the inner surface of the end cylindrical bushings, composite permanent magnets are rigidly fixed to each other, each of which contains at least three circular permanent magnets, odd from which (starting from the extreme ones) are magnetized along the axis of the rotor and facing each other by poles of the same name, and even ones are made with radial magnetization, and non-magnetic gaps are left between the extreme magnets and the ends of the rotor facing them, in addition, the surfaces of the end shields made of non-magnetic material in contact with the ends of the body of the electric machine, equipped with annular protrusions made with the possibility of their placement in the cavities of the end cylindrical bushings, while on their outer surfaces is rigidly fixed each other at least three annular permanent magnets, and the number, dimensions, location and direction of magnetization of these annular permanent magnets are similar to the number, sizes, location and direction of magnetization of permanent magnets mounted on the surfaces of the end cylindrical bushings facing them, in addition , thrust magnetic bearing contains a heel and two thrust bearings, while the heel is made of non-magnetic material, in the form of a disk, worn on the rotor shaft, fixed on it, for example a nut th, located on the end of the rotor shaft equipped with the corresponding thread, while on the opposite surfaces of the heel ring grooves with a flat bottom are made, and the free surface of the end shield is used as the first thrust bearing, on which a composite permanent magnet is rigidly fixed coaxially with the axis of rotation of the rotor, containing at least three annular coaxial permanent magnets, the odd of which, counting from the extreme magnetized radially and facing each other by the same poles, and even made with sowing magnetization, in addition, on the surface of the heel facing them, a composite permanent magnet is rigidly fixed, containing at least three annular coaxial permanent magnets, while the number, dimensions, location and direction of magnetization of these annular permanent magnets are similar to the number, size, location and the direction of magnetization of permanent magnets mounted on the surface of the first thrust bearing facing them, while the second thrust bearing is made in the form of a cylindrical disk of non-magnetic material the rial made with the possibility of its fixing on the annular protrusion of the end shield, in addition, on the surface of the disk facing the heel, a composite permanent magnet is rigidly fixed, containing at least three annular coaxial permanent magnets, with the number, size, location and direction The magnetizations of these ring permanent magnets are similar to the number, size, location and direction of magnetization of the permanent magnets attached to the heel surface facing them.

2. The electric machine according to claim 1, characterized in that hydrogen or helium is used as the cooling gas of the windings and stator core.

3. The electric machine according to claim 1, characterized in that the gas cooling the permanent magnets is used after cooling, preferably to a temperature below 123 K.

4. The electric machine according to claim 1, characterized in that the rotor is made with the possibility of gas-static maintenance, for which the outer surface of the rotor is cylindrical, and it is placed in the cylindrical cavity of the sleeve, fixed in the cavity of the stator with the possibility of supplying gas, for which volume the longitudinal protrusions of the sleeve are made through the longitudinal holes in communication with the radial feed holes open in the inner cavity of the sleeve.

5. The electric machine according to claim 1, characterized in that the outer surfaces of the end sleeves, at the ends facing the end shields, are equipped with paired sealing rings, in addition, radial holes are made in the end shields, the inlet of which is in communication with the lubricating gas source, and the output communicated with an annular groove located between the pair of sealing rings, which, in turn, is in communication with the through longitudinal holes of the cylindrical sleeve.

6. The electric machine according to claim 1, characterized in that the lubricating gas is used after cooling, preferably to a temperature below 123 K.

7. The electric machine according to claim 1, characterized in that the shield is equipped with a nozzle connected to a separate source of cooling gas and communicated through the end sections of the inductor with cooling channels for its permanent magnets formed by the cross section of the bottom of the grooves and the surface of the permanent magnets facing them, and the opposite the end of the housing, the channels are in communication with the working clearance of the thrust magnetic bearing, which, in turn, is in communication with the gas collector.

8. The electric machine according to claim 2, characterized in that the gap between the rotor shaft and the annular protrusion of the end shield is provided with a seal.