RU2769742C1 - Reversed electric machine (options) - Google Patents

Reversed electric machine (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2769742C1
RU2769742C1 RU2021126449A RU2021126449A RU2769742C1 RU 2769742 C1 RU2769742 C1 RU 2769742C1 RU 2021126449 A RU2021126449 A RU 2021126449A RU 2021126449 A RU2021126449 A RU 2021126449A RU 2769742 C1 RU2769742 C1 RU 2769742C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
electric machine
rollers
stator
end surface
Prior art date
Application number
RU2021126449A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Флюр Рашитович Исмагилов
Вячеслав Евгеньевич Вавилов
Данила Юрьевич Пермин
Эвелина Ильгизовна Зайнагутдинова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный авиационный технический университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный авиационный технический университет»
Priority to RU2021126449A priority Critical patent/RU2769742C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769742C1 publication Critical patent/RU2769742C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering and mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the fields of electrical engineering and mechanical engineering, can be used in high-power high-speed electric machines with an external rotor. According to the first option: in an inverted electric machine with a rotor (2) in the form of a hollow cylinder and with an end surface in the form of a disk, the installation of the rotor (2) from the left end surface is carried out on the bearing assembly (4), and from the right end surface it is carried out on n rollers (5). Each roller (5) is a disk made of durable and lightweight material mounted on a bearing unit (4). In this case, the fastenings of the frame (3) and the stator, electrical outlets and tubes of the cooling system (6) are located between the rollers (5). According to the second option: the installation of the rotor (2) on both sides of the magnetic system is carried out on n rollers (5).
EFFECT: increasing the speed of rotation of the rotor, increasing rigidity, reducing the air gap and, as a result, increasing the maximum power of the electric machine, invention also provides possibility of increasing the overall dimensions of the rotor while reducing the probability of the bearing assembly failing to operate.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к областям электротехники и машиностроения, может быть использованов высокомощных высокоскоростных электрических машинах с внешним ротором. The invention relates to the fields of electrical engineering and mechanical engineering, can be used in high-power high-speed electric machines with an external rotor.

Известна энергоэффективная обращённая асинхронная машина (патент RU 2707585 С1, H02K1/22, H02K 17/12,опубл.28.11.2019), включающая корпус, внешний короткозамкнутый ротор и статор с совмещенными обмотками. При этом корпус и одно из короткозамкнутых колец беличьего колеса выполнены как одно целое. Существует вариант машины, в которой стержни беличьей клетки ее ротора выполнены с наклоном продольной оси их поперечного сечения относительно радиального направления в сторону вращения ротора.An energy-efficient inverted asynchronous machine is known (patent RU 2707585 C1, H02K1 / 22, H02K 17/12, publ. 11/28/2019), including a housing, an external squirrel-cage rotor and a stator with combined windings. In this case, the housing and one of the short-circuited rings of the squirrel wheel are made as one whole. There is a variant of the machine, in which the rods of the squirrel cage of its rotor are made with an inclination of the longitudinal axis of their cross section relative to the radial direction in the direction of rotation of the rotor.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невысокой скоростью вращения и невысокой удельной мощностью на единицу массы.The disadvantage of analogue are limited functionality due to low rotation speed and low power density per unit mass.

Известна электрическая машина с поперечным магнитным потоком (патент RU 2690666, H02K 21/14, опубл. 05.06.2019), содержащая безобмоточный явнополюсный ротор и статор с кольцевыми фазными обмотками, расположенными концентрично оси вращения ротора и охваченными сердечниками статора, полюса которого обращены к ротору и отделены от него воздушным зазором. В электрической машине ротор содержит магнитные концентраторы (полюса) и постоянные магниты, которые могут быть шихтованными из сплава NdFeB, и выполнен с явно выраженной магнитной несимметрией по его продольной и поперечнойAn electric machine with a transverse magnetic flux is known (patent RU 2690666, H02K 21/14, publ. 06/05/2019), containing a non-winding salient-pole rotor and a stator with annular phase windings located concentrically to the axis of rotation of the rotor and covered by stator cores, the poles of which are facing the rotor and separated from it by an air gap. In an electric machine, the rotor contains magnetic concentrators (poles) and permanent magnets, which can be laminated from NdFeB alloy, and is made with a pronounced magnetic asymmetry along its longitudinal and transverse

осям. Сердечник статора выполнен из магнитомягкого композиционного материала - Soft Magnetic Composite (SMC) и может быть отформован одновременно с уплотнением фазной обмотки. Часть поверхности сердечника статора имеет цилиндрическую форму, выбранную из условия сокращения длины и/или увеличения площади магнитопровода статора на пути распространения магнитного потока в нем при обеспечении необходимой площади окна сердечника, в котором размещена фазная обмотка.axes. The stator core is made of a soft magnetic composite material - Soft Magnetic Composite (SMC) and can be molded simultaneously with the sealing of the phase winding. Part of the surface of the stator core has a cylindrical shape, selected from the condition of reducing the length and/or increasing the area of the stator magnetic circuit in the path of the magnetic flux in it while providing the required area of the core window, in which the phase winding is located.

Недостатками аналога являются низкая удельная мощность на единицу массы и низкая жесткость конструкции, обусловленные применением вала малого диаметра для установки ротора в подшипниковые узлы и передачи полезного крутящего момента.The disadvantages of the analog are low power density per unit mass and low structural rigidity, due to the use of a small diameter shaft for installing the rotor in bearing assemblies and transmitting useful torque.

Известна также электрическая машина (патент RU 2718603, H02K 16/00, опубл. 08.04.2020), содержащая кольцевую генерирующую камеру с продольной осью симметрии, коаксиально размещенные вдоль нее ограждающие статорные узлы, роторный узел с размещенными между статорными узлами внутрикамерным центральным участком и помещенными в подшипники внекамерными боковыми участками. Статорные узлы выполнены в виде полых цилиндрических каркасов (внешний и внутренний) из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопроводными обмотками из изолированных проводов, имеющих выводы к питающей сети и потребителю. Роторный узел выполнен из двух полых коаксиальных металлических цилиндров с поверхностями, обращенными к статорным узлам, и поверхностями, обращенными друг к другу. Все поверхности оснащены насадками из продольных диполюсных магнитов, размещенными на всех поверхностях цилиндров центрального участка роторного узла, собранными в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных магнитов. Боковые участки роторного узла выполнены также из двух полых коаксиальных цилиндров, каждый из которых помещен в собственный подшипник. Каркасы статорных узлов соединены между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами. К питающей сети подключен вывод провода обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом, а к потребителю - вывод провода обмотки статорного узла с внешним цилиндрическим каркасом. Соединяющие каркасы статорных узлов внешние ферромагнитопроводы оснащены дополнительными токопроводными обмотками из изолированных проводов, выводы которых подключены к выводу обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом.An electric machine is also known (patent RU 2718603, H02K 16/00, publ. 04/08/2020), containing an annular generating chamber with a longitudinal axis of symmetry, enclosing stator nodes coaxially placed along it, a rotor node with an intra-chamber central section located between the stator nodes and placed into bearings with out-of-chamber side sections. The stator units are made in the form of hollow cylindrical frames (external and internal) of ferromagnetic material with current-carrying windings of insulated wires fixed on them, having leads to the supply network and the consumer. The rotor assembly is made of two hollow coaxial metal cylinders with surfaces facing the stator assemblies and surfaces facing each other. All surfaces are equipped with nozzles made of longitudinal dipole magnets placed on all surfaces of the cylinders of the central section of the rotor assembly, assembled into magnetic groups with an individual number of longitudinal magnets. The side sections of the rotor assembly are also made of two hollow coaxial cylinders, each of which is placed in its own bearing. Frames of stator units are interconnected by external out-of-chamber ferromagnetic cores. The output of the winding wire of the stator assembly with an internal cylindrical frame is connected to the supply network, and the output of the winding wire of the stator assembly with an external cylindrical frame is connected to the consumer. External ferromagnetic cores connecting frames of stator assemblies are equipped with additional current-carrying windings made of insulated wires, the leads of which are connected to the winding outlet of the stator assembly with an internal cylindrical frame.

Недостатком аналога является применение подшипников большого диаметра, из-за чего ротор не может иметь высокую скорость вращения, что в свою очередь ведет к низкой удельной мощности на единицу массы.The disadvantage of analogue is the use of bearings of large diameter, due to which the rotor cannot have a high rotation speed, which in turn leads to low power density per unit mass.

Известна электрическая машина (патент RU 2695813, H02K 16/02, опубл. 29.07.2019), содержащая ротор и статор без магнитопровода с обмоткой. Ротор выполнен с возможностью установки на неподвижной оси в составе коаксиальных внутреннего и внешнего цилиндрических роторов, осуществляющих совместное вращение. Обмотка расположена в зазоре между цилиндрическими поверхностями внутреннего и внешнего ротора. Внешний ротор устанавливается на оси посредством одной пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра. Внутренний ротор устанавливается на оси посредством другой пары подшипников, размещенных в основаниях его цилиндра. Внешний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора. Внутренний ротор снабжен магнитной сборкой Хальбаха, постоянные магниты которой расположены на его цилиндрической поверхности, обращенной к обмотке статора, или снабжен сборкой на основе магнитомягкого материала, замыкающей магнитное поле от магнитов внешнего ротора. Совместное вращение роторов обеспечено магнитной связью.An electric machine is known (patent RU 2695813, H02K 16/02, published on 07/29/2019), containing a rotor and a stator without a magnetic circuit with a winding. The rotor is made with the possibility of installation on a fixed axis as part of coaxial inner and outer cylindrical rotors that perform joint rotation. The winding is located in the gap between the cylindrical surfaces of the inner and outer rotor. The outer rotor is mounted on the axis by means of one pair of bearings located in the bases of its cylinder. The inner rotor is mounted on the axis by means of another pair of bearings located in the bases of its cylinder. The outer rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding. The inner rotor is equipped with a Halbach magnetic assembly, the permanent magnets of which are located on its cylindrical surface facing the stator winding, or is equipped with an assembly based on a soft magnetic material that closes the magnetic field from the magnets of the outer rotor. The joint rotation of the rotors is provided by magnetic coupling.

Главными недостатками аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные ограничением максимальной проектируемой мощности и частоты вращения, а также связанные с малым пространством под внутренним диаметром подшипника ротора, через которое должно быть реализовано крепление электрической машины и проведение электрических выводов.The main disadvantages of the analogue are limited functionality due to the limitation of the maximum designed power and rotational speed, as well as associated with a small space under the inner diameter of the rotor bearing, through which the electrical machine must be fastened and electrical outputs must be carried out.

Известен наиболее близкий аналог – электрическая машина с внешним ротором и системой охлаждения статора (патент RU 2697511 C1, H02K1/20, H02K 9/19, H02K 5/20, опубл. 15.08.2019), включающая статический вал, установленный в подшипниковой опоре, концентрично которому установлен магнитопровод статора с рабочей обмоткой и ее лобовыми вылетами. Электрическая машина дополнительно снабжена полым цилиндром, внутри которого установлен магнитопровод статора. Цилиндр содержит крышки, герметично соединенные с валом и соответствующими торцами цилиндра, и две внутренние перегородки, образующие полости. Статический вал содержит каналы для подвода и отвода хладагента, каждый из которых сообщен с полостью цилиндра, расположенной со стороны подшипниковой опоры. Полость, расположенная со стороны свободного конца вала, снабжена штуцерами для подвода и отвода хладагента.The closest analogue is known - an electric machine with an external rotor and a stator cooling system (patent RU 2697511 C1, H02K1 / 20, H02K 9/19, H02K 5/20, publ. 08/15/2019), including a static shaft mounted in a bearing support, concentrically to which the stator magnetic circuit is installed with a working winding and its frontal overhangs. The electric machine is additionally equipped with a hollow cylinder, inside which the stator magnetic circuit is installed. The cylinder contains lids hermetically connected to the shaft and the corresponding ends of the cylinder, and two internal partitions forming cavities. The static shaft contains channels for supplying and discharging refrigerant, each of which is in communication with the cylinder cavity located on the side of the bearing support. The cavity, located on the side of the free end of the shaft, is equipped with fittings for supplying and discharging the refrigerant.

Недостатком ближайшего аналога является ограничение максимальной мощности, так как подшипниковый узел не может обеспечить высокую скорость вращения с ростом геометрических размеров, удовлетворение условий механической прочности и достаточную жесткость для сохранения рабочего воздушного зазора магнитной системы.The disadvantage of the closest analogue is the limitation of the maximum power, since the bearing assembly cannot provide a high rotation speed with an increase in geometric dimensions, satisfaction of the conditions of mechanical strength and sufficient rigidity to maintain the working air gap of the magnetic system.

Задача изобретения – расширение функциональных возможностей и повышение надежности электрической машины путем замены подшипникового узла ротора.The objective of the invention is to expand the functionality and improve the reliability of the electric machine by replacing the rotor bearing assembly.

Технический результат – повышение скорости вращения ротора, увеличение жесткости, уменьшение воздушного зазора и, как следствие, повышение максимальной мощности электрической машины. Преимуществом также выступает возможность увеличения габаритных размеров ротора при снижении вероятности выхода из рабочего состояния подшипникового узла.The technical result is an increase in the speed of rotation of the rotor, an increase in rigidity, a decrease in the air gap and, as a result, an increase in the maximum power of the electric machine. The advantage is also the possibility of increasing the overall dimensions of the rotor while reducing the probability of the bearing assembly failing to operate.

Поставленная задача решается и указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в электрической машине с внешним ротором в виде полого цилиндра и жидкостной системой охлаждения статора, включающего магнитопровод с рабочей обмоткой и ее лобовыми вылетами, ротор выполнен в форме полого цилиндра и имеет торцевую поверхность в виде диска, с помощью которого происходит передача вращающего момента, при этом внешний ротор со стороны левой торцевой поверхности установлен на подшипниковый узел, ограничивающий аксиальное и радиальное перемещение, а со стороны правой торцевой поверхности установлен на

Figure 00000001
роликов, фиксирующих правую торцевую сторону ротора от радиальных перемещений, причем каждый ролик представляет собой диск из прочного и легкого материала, установленный на подшипниковый узел, при этом крепления станины и статора, электрические выводы и трубки системы охлаждения электрической машины расположены между роликами.The problem is solved and the specified technical result according to the first variant is achieved by the fact that in an electric machine with an external rotor in the form of a hollow cylinder and a liquid cooling system of the stator, including a magnetic circuit with a working winding and its frontal projections, the rotor is made in the form of a hollow cylinder and has an end surface in the form of a disk, with the help of which the torque is transmitted, while the outer rotor is mounted on the bearing assembly on the side of the left end surface, which limits axial and radial movement, and on the side of the right end surface it is mounted on
Figure 00000001
rollers fixing the right end side of the rotor from radial movements, each roller is a disk of durable and lightweight material mounted on a bearing assembly, while the frame and stator fastenings, electrical outlets and tubes of the electric machine cooling system are located between the rollers.

Поставленная задача решается и указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в электрической машине с внешним ротором в виде полого цилиндра и жидкостной системой охлаждения статора, включающего магнитопровод с рабочей обмоткой и ее лобовыми вылетами, ротор выполнен в форме полого цилиндра и имеет торцевую поверхность в виде диска, с помощью которого происходит передача вращающего момента, при этом по обе стороны магнитной системы ротор установлен на

Figure 00000001
роликов, фиксирующих ротор от аксиальных и радиальных перемещений, причем каждый ролик представляет собой диск из прочного и легкого материала, установленный на подшипниковый узел, при этом крепления станины и статора, электрические выводы и трубки системы охлаждения электрической машины расположены между роликами.The problem is solved and the specified technical result according to the second variant is achieved by the fact that in an electric machine with an external rotor in the form of a hollow cylinder and a liquid cooling system of the stator, including a magnetic circuit with a working winding and its frontal projections, the rotor is made in the form of a hollow cylinder and has an end surface in the form of a disk, with the help of which the torque is transmitted, while on both sides of the magnetic system the rotor is mounted on
Figure 00000001
rollers fixing the rotor from axial and radial movements, each roller is a disk of durable and lightweight material mounted on a bearing assembly, while the frame and stator fastenings, electrical outlets and tubes of the electric machine cooling system are located between the rollers.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен продольный разрез обращенной электрической машины с установкой ротора на ролики и подшипниковый узел по первому варианту. На фиг. 2 изображен продольный разрез обращенной электрической машины с установкой ротора на ролики по второму варианту. На фиг. 3 изображен поперечный разрез обращенной электрической машины с установкой ротора на ролики (согласно виду А-А фиг. 1).The essence of the invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a longitudinal section of an inverted electric machine with the installation of the rotor on the rollers and the bearing assembly according to the first variant. In FIG. 2 shows a longitudinal section of an inverted electric machine with the rotor mounted on rollers according to the second variant. In FIG. 3 shows a cross section of an inverted electric machine with the rotor mounted on rollers (according to the view A-A of Fig. 1).

Подшипниковые узлы имеют ограничение по скорости между подвижной и неподвижной частью, обусловленные механической прочностью и отводом тепла от потерь на трение. Это приводит к тому, что для увеличения частоты вращения электрической машины, благодаря которой повышается удельная мощность, приходится уменьшать диаметр подшипниковых узлов. Меньшие диаметры подшипниковых узлов и вала имеют меньшую жесткость и прочность, что накладывает ограничение на максимальные габариты электрической машины, и, как следствие, на ее максимальную мощность. Для минимизации этого влияния в рассматриваемой электрической машине передача момента от ротора происходит в торцевой поверхности ротора. Bearing assemblies have a speed limit between the moving and stationary parts, due to mechanical strength and heat removal from friction losses. This leads to the fact that in order to increase the rotational speed of the electric machine, due to which the specific power increases, it is necessary to reduce the diameter of the bearing assemblies. Smaller bearing assemblies and shaft diameters have lower rigidity and strength, which imposes a limitation on the maximum dimensions of the electric machine, and, as a result, on its maximum power. To minimize this influence in the electric machine under consideration, the transfer of torque from the rotor occurs in the end surface of the rotor.

Обращенная электрическая машина с установкой ротора на ролики и подшипниковый узел по первому варианту и с установкой ротора на ролики по второму варианту содержит статор с обмоткой 1,ротор 2, станину 3, которая является несущей неподвижной частью, подшипниковый узел 4 и ролики 5, причем каждый ролик представляет собой диск из прочного и легкого материала, установленный на подшипниковый узел 4, ролики 5 зафиксированы на станине 3 и расположены по окружности ротора 2. Трубки системы охлаждения 6 с циркулирующим по ним хладагентом, проходящие через пазы статора 1, а также крепления станины 3 и статора 1 и электрические выводы электрической машины расположены между роликами 5. The inverted electric machine with the installation of the rotor on the rollers and the bearing assembly according to the first variant and with the installation of the rotor on the rollers according to the second variant contains a stator with winding 1, a rotor 2, a frame 3, which is a fixed part, a bearing assembly 4 and rollers 5, each the roller is a disk of durable and lightweight material mounted on the bearing unit 4, the rollers 5 are fixed on the frame 3 and are located around the circumference of the rotor 2. The tubes of the cooling system 6 with the refrigerant circulating through them, passing through the grooves of the stator 1, as well as the fastenings of the frame 3 and stator 1 and electrical outlets of the electric machine are located between the rollers 5.

Обращенная электрическая машина с установкой ротора на ролики и подшипниковый узел по первому варианту работает следующим образом: подшипниковый узел 4, расположенный у основания левой торцевой поверхности, служит, главным образом, для предотвращения аксиального перемещения ротора 2 и может иметь небольшой диаметр, так как в конструкции отсутствуют консольные нагрузки и нет жестких требований на диаметр посадочного места. Высокая жесткость конструкции обеспечивается с помощью применения роликов 5, установленных на подшипниковый узел 4 со стороны правой торцевой поверхности, которые ограничивают радиальные перемещения ротора 2. Такая конструкция позволяет обеспечивать максимальную жесткость и минимальную толщину воздушного зазора. Работоспособность роликов 5 на высоких касательных скоростях ротора 2 обеспечивается благодаря конструкции, в которой используется высокоскоростной подшипниковый узел 4 малого диаметра и диск из прочного легкого материала. The inverted electric machine with the installation of the rotor on the rollers and the bearing assembly according to the first version works as follows: the bearing assembly 4, located at the base of the left end surface, serves mainly to prevent the axial movement of the rotor 2 and may have a small diameter, since in the design there are no cantilever loads and there are no strict requirements for the diameter of the seat. High rigidity of the structure is ensured by the use of rollers 5 mounted on the bearing unit 4 from the right end surface, which limit the radial movements of the rotor 2. This design allows for maximum rigidity and minimum thickness of the air gap. The performance of the rollers 5 at high tangential speeds of the rotor 2 is ensured by the design, which uses a high-speed bearing assembly 4 of small diameter and a disc made of durable lightweight material.

Обращенная электрическая машина с установкой ротора на ролики по второму варианту работает следующим образом: ротор 2 установлен на ролики 5 с обеих сторон магнитной системы, при этом ролики установлены на подшипниковые узлы 4, служащие для предотвращения аксиального и радиального перемещения ротора 2, причем подшипники могут иметь небольшой диаметр, так как в конструкции отсутствуют консольные нагрузки и нет жестких требований на диаметр посадочного места. Высокая жесткость конструкции при этом обеспечивается применением роликов 5. Такая конструкция позволяет обеспечивать максимальную жесткость и минимальную толщину воздушного зазора. Работоспособность роликов 5 на высоких касательных скоростях ротора 2 обеспечивается благодаря конструкции, в которой используется высокоскоростной подшипниковый узел 4 малого диаметра и диск из прочного легкого материала. The inverted electric machine with the installation of the rotor on the rollers according to the second version works as follows: the rotor 2 is mounted on the rollers 5 on both sides of the magnetic system, while the rollers are mounted on the bearing units 4, which serve to prevent axial and radial movement of the rotor 2, and the bearings can have small diameter, since there are no cantilever loads in the design and there are no strict requirements for the diameter of the seat. The high rigidity of the structure is ensured by the use of rollers 5. This design allows for maximum rigidity and minimum thickness of the air gap. The performance of the rollers 5 at high tangential speeds of the rotor 2 is ensured by the design, which uses a high-speed bearing assembly 4 of small diameter and a disc made of durable lightweight material.

Низкая нагрузочная способность ролика 5, обусловленная применением высокоскоростного подшипникового узла 4 малого диаметра, может быть компенсирована количеством роликов 5, которые могут быть расположены параллельно друг другу и/или последовательно по окружности ротора 2 (наиболее рациональным способом). Крепление станины 3 и статора 1, электрические выводы и трубки системы охлаждения 6 электрической машины расположены между роликами.The low load capacity of the roller 5, due to the use of a high-speed bearing assembly 4 of small diameter, can be compensated by the number of rollers 5, which can be arranged parallel to each other and / or sequentially around the circumference of the rotor 2 (in the most rational way). Mounting frame 3 and stator 1, electrical outlets and tubes of the cooling system 6 of the electric machine are located between the rollers.

Таким образом, касательная скорость подшипникового узла повышается за счет применения диска в

Figure 00000002
раз, при этом
Figure 00000003
Thus, the tangential speed of the bearing assembly is increased by using the disk in
Figure 00000002
times, while
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
- внешний радиус диска,where
Figure 00000005
is the outer radius of the disk,

Figure 00000006
– внешний радиус подшипникового узла.
Figure 00000006
is the outer radius of the bearing assembly.

Итак, заявленное изобретение позволит расширить функциональные возможности, значительно повысить эффективность и максимальную проектируемую мощность электрических машин с внешним ротором благодаря увеличению жесткости конструкции, уменьшению воздушного зазора, увеличению скорости вращения, а также большой площади для крепления и проведения электрических выводов и трубок системы охлаждения электрической машины.So, the claimed invention will expand the functionality, significantly increase the efficiency and maximum design power of electric machines with an external rotor due to an increase in structural rigidity, a decrease in the air gap, an increase in the rotation speed, as well as a large area for mounting and conducting electrical leads and tubes of the electric machine cooling system .

Claims (2)

1. Электрическая машина с внешним ротором в виде полого цилиндра и жидкостной системой охлаждения статора, включающего магнитопровод с рабочей обмоткой и ее лобовыми вылетами, отличающаяся тем, что внешний ротор имеет торцевую поверхность в виде диска, с помощью которого происходит передача вращающего момента, при этом внешний ротор со стороны левой торцевой поверхности установлен на подшипниковый узел, ограничивающий аксиальное и радиальное перемещение, а со стороны правой торцевой поверхности ротор установлен на n роликов, фиксирующих правую торцевую сторону ротора от радиальных перемещений, причем каждый ролик представляет собой диск из прочного и легкого материала, установленный на подшипниковый узел, при этом крепления станины и статора, электрические выводы и трубки системы охлаждения электрической машины расположены между роликами.1. An electric machine with an external rotor in the form of a hollow cylinder and a liquid stator cooling system, including a magnetic circuit with a working winding and its frontal overhangs, characterized in that the external rotor has an end surface in the form of a disk, through which torque is transmitted, while the outer rotor from the side of the left end surface is mounted on a bearing assembly that limits axial and radial movement, and from the side of the right end surface the rotor is mounted on n rollers that fix the right end side of the rotor from radial movements, and each roller is a disk made of durable and lightweight material mounted on the bearing assembly, while the frame and stator fastenings, electrical outlets and tubes of the cooling system of the electric machine are located between the rollers. 2. Электрическая машина с внешним ротором в виде полого цилиндра и жидкостной системой охлаждения статора, включающего магнитопровод с рабочей обмоткой и ее лобовыми вылетами, отличающаяся тем, что внешний ротор имеет торцевую поверхность в виде диска, с помощью которого происходит передача вращающего момента, при этом по обе стороны магнитной системы установлено n роликов, фиксирующих ротор от аксиальных и радиальных перемещений, причем каждый ролик представляет собой диск из прочного и легкого материала, установленный на подшипниковый узел, при этом крепления станины и статора, электрические выводы и трубки системы охлаждения электрической машины расположены между роликами.2. An electric machine with an external rotor in the form of a hollow cylinder and a liquid stator cooling system, including a magnetic circuit with a working winding and its frontal projections, characterized in that the external rotor has an end surface in the form of a disk, through which the torque is transmitted, while n rollers are installed on both sides of the magnetic system, fixing the rotor from axial and radial movements, and each roller is a disk of durable and lightweight material mounted on a bearing assembly, while the frame and stator fastenings, electrical outlets and tubes of the electric machine cooling system are located between rollers.
RU2021126449A 2021-09-08 2021-09-08 Reversed electric machine (options) RU2769742C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126449A RU2769742C1 (en) 2021-09-08 2021-09-08 Reversed electric machine (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126449A RU2769742C1 (en) 2021-09-08 2021-09-08 Reversed electric machine (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769742C1 true RU2769742C1 (en) 2022-04-05

Family

ID=81075928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021126449A RU2769742C1 (en) 2021-09-08 2021-09-08 Reversed electric machine (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769742C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394338C1 (en) * 2009-06-15 2010-07-10 Анатолий Порфирьевич Кедров Eccentroid electric machine and method of its application
RU98643U1 (en) * 2010-06-17 2010-10-20 Закрытое акционерное общество "Сибирский электромашиностроительный завод" THREE PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR
US20170018997A1 (en) * 2014-02-12 2017-01-19 Tm4 Inc. Liquid cooled external rotor electric machine
RU2687560C1 (en) * 2018-07-04 2019-05-15 Владимир Андреевич Коровин Electric machine with liquid cooling of stator
RU2697511C1 (en) * 2018-12-12 2019-08-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Motor with external rotor and stator cooling system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394338C1 (en) * 2009-06-15 2010-07-10 Анатолий Порфирьевич Кедров Eccentroid electric machine and method of its application
RU98643U1 (en) * 2010-06-17 2010-10-20 Закрытое акционерное общество "Сибирский электромашиностроительный завод" THREE PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR
US20170018997A1 (en) * 2014-02-12 2017-01-19 Tm4 Inc. Liquid cooled external rotor electric machine
RU2687560C1 (en) * 2018-07-04 2019-05-15 Владимир Андреевич Коровин Electric machine with liquid cooling of stator
RU2697511C1 (en) * 2018-12-12 2019-08-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Motor with external rotor and stator cooling system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6794781B2 (en) Compact electrical machine
US7030528B2 (en) Dual concentric AC motor
US20110115326A1 (en) Electrical machines
US3237036A (en) Commutating dynamo-electric machine
CN101088210A (en) Induction type synchronous motor
US20110241453A1 (en) Electrical machine and method for the manufacture of stator sections therefor
CN101980433B (en) Wedge-shaped stator core outer permanent-magnetic synchronous motor of circumferential phase shift and axial segmentation
US3308318A (en) Dynamoelectric machine having concentric rotors with an intermediate stator
JP3232972U (en) Electrical machinery
CN108512392B (en) Cylindrical transverse flux switch reluctance linear motor with modular stator
US5886449A (en) Electrical machine
US7084548B1 (en) Low cost high speed electrical machine
Zhang et al. Mechanical construction and analysis of an axial flux segmented armature torus machine
US8941255B2 (en) Free floating multiple stator arrangement generator for direct drive wind turbine and methods
CN112648289B (en) Radial magnetic suspension type rotor bearing for superconducting claw-pole motor
MXPA02004841A (en) Super-conducting synchronous machine having rotor and a plurality of super-conducting field coil windings.
RU2769742C1 (en) Reversed electric machine (options)
CN109962595A (en) Ultrahigh speed magneto
WO2024119833A1 (en) Magnetic bearing and magnetic bearing system
JP2022546086A (en) Machines with toroidal windings
CN209731028U (en) Ultrahigh speed magneto
WO2013022351A1 (en) High torque density electrical machine
US11942824B2 (en) Multi rotor axial flux machine assembly
CN201846213U (en) Peripherally phase-shifting and axially sectioning synchronous motor with wedge-shaped stator iron core and outer permanent-magnetic rotor
CN105020270B (en) Combined five-freedom-degree electromagnetic bearing