SU1690092A1

SU1690092A1 - Electric machine with gas-magnetic suspension

Info

Publication number: SU1690092A1
Application number: SU894700275A
Authority: SU
Inventors: Григорий Зиновьевич Шнайдер; Александр Григорьевич Шнайдер; Мирон Михайлович Фигман; Валентин Александрович Очеретный
Original assignee: Научно-Производственное Объединение По Оборудованию Для Химических Волокон "Химтекстильмаш"
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1991-11-07

Abstract

Изобретение относитс к электромашиностроению . Цель изобретени состоит в повышении КПД при неизменных габаритах машины, Электрическа машина с газомагнитным подвесом ротора содержит корпус с крышками и статором и ротор, подвешенный в поле магнитных и газовых сил. Благодар тому, что полый вал имеет конус ную расточку с коническим вкладышем газо- магиитной опоры и на нем закреплен ротор, обеспечиваетс достижение поставленной цели. 1 з п.ф-лы, 2 ил.The invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to increase the efficiency with the same dimensions of the machine. An electric machine with a gas-magnetic rotor suspension includes a housing with covers and a stator and a rotor suspended in a field of magnetic and gas forces. Due to the fact that the hollow shaft has a tapered bore with a conical liner of the gas-magic support and a rotor is fixed on it, this goal is achieved. 1 з п.ф-л, 2 Il.

Description

Изобретение относитс кэлектротехни- ке, в частности к конструкции электродвигателей , которые могут использоватьс в качестве электроприводной части высокоскоростных рабочих органов разнообразных машинThe invention relates to electrical engineering, in particular, to the design of electric motors, which can be used as an electric drive part of high-speed working bodies of various machines.

Цель изобретени - повышение КПД при неизменных габаритах машины.The purpose of the invention is to increase efficiency with constant dimensions of the machine.

На фиг.1 представлена электрическа машина, общий вид; на фиг.2 - зубцова зона.Figure 1 shows the electrical machine, a general view; figure 2 - denta zone.

Электрическа машина содержит шихтованный магнитопровод статора 1, установленный в корпусе 2, содержащем торцовые крышки - верхнюю 3 и нижнюю 4. В пазах статора уложена трехфазна распределенна обмотка 5. В цилиндрической расточке магнитопровода установлен цилиндрический ротор 6, закрепленный на полой части 7 составного вала. Ротор.6 может быть выполнен шихтованным с короткозам- кнутой обмоткой 8 типа беличьей клетки или массивным. Пола часть 7 вала установлена в корпусе свободно, снабжена коническойThe electric machine contains a laminated magnetic core of the stator 1, mounted in the housing 2, containing end caps — the top 3 and bottom 4. A three-phase distributed winding 5 is laid in the stator slots. The rotor.6 can be made with a squirrel cage type 8 short-coiled winding or massive. The floor part 7 of the shaft is installed in the housing freely, equipped with a conical

полостью, в которой расположен конический участок неподвижной части вала. Она выполнена в виде конической консоли 9, жестко закрепленной на корпусе, а в ее теле выполнен осевой канала 10 со штуцером 11 и капилл ры (питатели) 12, обеспечивающие подачу сжатого воздуха в рабочий зазор между ротором 6 и консолью 9. Сброс отработанного газа производитс через отверсти 13. Цилиндрический хвостовик консоли 9 установлен в расточке нижней крышки корпуса 2 с возможностью регулируемого осевого перемещени , обеспечиваемого гайкой 14. Кинематическа св зь консоли 9 и крышки 4 обеспечиваетс упругим элементом 15, обеспечивающим предварительный нат г. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхност х ротора 6 и магнитопровода статора выполнены кольцевые зубцы 16 (фиг.2).the cavity in which the conical section of the fixed part of the shaft. It is made in the form of a conical cantilever 9 rigidly fixed to the housing, and in its body there is an axial channel 10 with fitting 11 and capillaries (feeders) 12 providing compressed air to the working gap between the rotor 6 and the cantilever 9. The exhaust gas is discharged through the holes 13. The cylindrical shank of the console 9 is installed in the bore of the bottom cover of the housing 2 with the possibility of adjustable axial movement provided by the nut 14. The kinematic connection of the console 9 and the cover 4 is provided by an elastic element 15 providing double nat. On the cylindrical surfaces of the rotor 6 and the stator magnetic conductor facing each other, annular teeth 16 are made (Fig. 2).

Работает электрическа машина следующим образом.Electric machine works as follows.

Газ, в частности воздух, через штуцер 11 и питатели 12 подаетс в рабочий зазорGas, in particular air, through fitting 11 and feeders 12 is fed into the working gap

сл Сsl C

о ю о о ю юo u o o y u

между ротором и консолью 9. При этом ротор 6 всплывает на слое газовой смазки. После подачи питани в обмотку 5 статора 1 ротор б начинает вращатьс в поле газо-, вых и электромагнитных сил, обеспечива рабочее движение вала 7.between the rotor and the console 9. In this case, the rotor 6 floats on the gas lubrication layer. After supplying power to the winding 5 of the stator 1, the rotor b begins to rotate in the field of gas, exhaust and electromagnetic forces, ensuring the working movement of the shaft 7.

Радиальный газомагнитный подвес ротора обеспечиваетс взаимодействием радиальных составл ющих подъемных сил сло газовой смазки, подаваемой в зазор между ротором и консолью, и электромагнитных сил одностороннего прит жени ротора к статору, создаваемых рабочим электромагнитным полем статора.The radial gas-magnetic suspension of the rotor is provided by the interaction of the radial components of the lifting forces of the gas lubricant layer supplied to the gap between the rotor and the console, and the electromagnetic forces of the one-sided attraction of the rotor to the stator created by the working electromagnetic field of the stator.

В осевом направлении газомагнитный подвес ротора обеспечиваетс взаимодействием осевых составл ющих подъемных сил сло газовой смазки, подаваемой в зазор между ротором и консолью, а электромагнитных сил, создаваемых рабочим электромагнитным полем статора, обусловленных взаимодействием кольцевых зубцов , выполненных на рабочих поверхност х ротора и статора.In the axial direction, the gas suspension of the rotor is provided by the interaction of the axial components of the lifting forces of the gas lubricant layer supplied to the gap between the rotor and the console, and the electromagnetic forces generated by the working electromagnetic field of the stator, caused by the interaction of the ring teeth on the working surfaces of the rotor and the stator.

Осуществл етс упом нутое электромагнитное воздействие следующим образом . Примем, что проводимость стали бесконечно велика и отсутствуют токи на поверхности зубцовой зоны. Тогда, если оси зубцов ротора и статора совпадают, то на боковых поверхност х зубцов одинаковые распределение и величина индукции, в результате чего возникают две одинаковые силы , нормально приложенные к поверхности зубца. Тангенциальные составл ющие этих сил равны и противоположно направлены, т.е. магнитна удерживающа сила, равна разности этих сил, равна нулю. При смещении зубцов относительно друг друга распределение магнитной индукции и ее величина на боковых поверхност х зубцов неодинаковые , Тангенциальные составл ющие магнитной силы боковых поверхностей зубца уже не равны. В результате возникает тангенциальна составл юща , стрем ща с возвратить ротор в прежнее положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии системы. Учитыва , что величина такого смещени ротора относительно статора определ етс шириной зубцов,выполненных на рабочих поверхност х ротора и статора, и может достигать нескольких миллиметров , а величина оптимального газового зазора между ротором и вкладышем составл ет 10-25 мкм, регулировка жесткости и устойчивости газомагнитного подвеса и получение оптимальных силовых характеристик механизма достигаютс осевым смещение вкладыша относительно статора.The aforementioned electromagnetic effect is carried out as follows. Let us assume that the conductivity of steel is infinitely large and there are no currents on the surface of the tooth zone. Then, if the axes of the teeth of the rotor and the stator coincide, then on the side surfaces of the teeth there is the same distribution and magnitude of induction, as a result of which two identical forces normally applied to the surface of the tooth appear. The tangential components of these forces are equal and oppositely directed, i.e. the magnetic holding force, equal to the difference of these forces, is equal to zero. When the teeth are displaced relative to each other, the distribution of magnetic induction and its magnitude on the side surfaces of the teeth are different. The tangential components of the magnetic force of the side surfaces of the tooth are no longer equal. As a result, a tangential component arises, tending to return the rotor to its previous position corresponding to the minimum potential energy of the system. Taking into account that the magnitude of this displacement of the rotor relative to the stator is determined by the width of the teeth made on the working surfaces of the rotor and the stator, and can reach several millimeters, and the optimum gas gap between the rotor and the liner is 10-25 microns suspension and obtaining optimal power characteristics of the mechanism are achieved by axial displacement of the insert relative to the stator.

Применение упругого элемента 15 сThe use of an elastic element 15 with

рассчитанной нагрузочной характеристикой позвол ет обеспечить оптимальные режимы работы предлагаемой электрической машины при воздействии на ротор внешнейcalculated load characteristic allows to ensure optimal operating modes of the proposed electric machine when exposed to the rotor

нагрузки, а также повысить устойчивость газомагнитного подвеса ротора путем сохранени оптимальной величины рабочего газового зазора между ротором и вкладышем .load, as well as to increase the stability of the gas-magnetic suspension of the rotor by maintaining the optimum value of the working gas gap between the rotor and the liner.

Предлагаема электрическа машина большой мощное ги обеспечивает по сравнению с прототипом и аналогами значительное улучшение энер етических характеристик, в том числе повышение КПДThe proposed electric machine of a large powerful gi provides, in comparison with the prototype and analogues, a significant improvement in the energy characteristics, including an increase in the efficiency

привода, повышение технологичности и ремонтопригодности конструкции, а также позвол ет осуществл ть регулирование, а если необходимо - сохран ть посто нной величину рабочего зазора между ротором иdrive, improving the manufacturability and maintainability of the design, and also allows for regulation, and if necessary, maintaining a constant working gap between the rotor and

подпружиненным вкладышем при различных внешних нагрузках.spring-loaded liner for various external loads.

Claims

1. Electric machine with a gas-magnetic rotor suspension, comprising a housing

with a stator magnet core and end caps installed in it, a three-phase distributed winding, a cylindrical rotor suspended in a field of magnetic gas forces, and having teeth of equal pitch on the cylindrical surfaces of the rotor and stator facing each other, it is different because In order to increase the efficiency with the same dimensions of the machine, the rotor is fixed on the hollow shaft having a tapered bore of this cavity, inside the mountain there is an insert for a magnetic housings made in the form of a truncated cone with cylindrical with a large shank

base of the cone and with channels for the supply of gas lubricant into the gap between the rotor and the liner.

2. The electric machine according to claim 1, from the fact that, in order to increase

the stability of the gas-magnetic suspension of the rotor, the liner installed in the bore of the lower end cover of the housing is spring-loaded to ensure an optimal working gap between the rotor

and liner.

e. /

fig 2