SU725155A1

SU725155A1 - Электрическа машина с магнитными подшипниками

Info

Publication number: SU725155A1
Application number: SU782635016A
Authority: SU
Inventors: Николай Федотович Кузнецов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4444
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1980-03-30

Description

1

Изобретение относитс к электрическим машинам, а именно к машинам с устройствами электромагнитного поддержани ротора , т. е. с магнитными подшипниками.

Известны электрические машины с магнитными подшипниками и аксиальным возбуждением 1, содержаш;ие статор с обмоткой кор и магнитопроводом, который отделен от полюсов магнитопровода ротора главным воздушным зазором. Тороидальные обмотки возбуждени размещены на статоре машины и создают унипол рное аксиальное намагничивание ее магнитопровода . Помимо главного зазора в машине имеютс также кольцевые дополнительные воздушные зазоры, образованные поверхност ми магнитопроводов статора и ротора . Участки магнитопровода статора, прилегающие к дополнительным зазорам, выполнены асимметричными относительно продольной плоскости машины. Благодар , этому при возбуждении рабочего магнитного потока между ротором и статором создаетс необходима по величине и направлению радиальна магнитна сила, поддерживающа ротор и разгружающа подщипниковые опоры.

Недостатком такой конструкции вл етс отсутствие возможности регулировани магнитной поддерживающей силы.

Известны также электрические машины с магнитными подшипниками 2, содержащие статор с обмоткой кор , кольцевым магнитопроводом и аксиальным магнитопроводом , на котором размещены обмотка возбуждени и обмотки магнитного поддержани , ротор с магнитопроводом, установленным с воздушными зазорами по отношению к кольцевому и аксиальному магнитопроводам . Данное техническое решение наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту.

Недостатками этой конструкции вл ютс значительна масса, габариты и низкий

КПД из-за того, что дл обеспечени независимого регулировани магнитного потока в элементах аксиального магнитопровода статора они.удалены друг от друга, имеют увеличенные по всей длине поперечные сечени с целью обеспечени необходимой форсировки потока при регулировании. Кажда из обмоток магнитного подшипника рассчитана на полный ток, имеет значительное число витков и индуктивность.

Вследствие пульсации магнитного потока

в элементах аксиального магнитопровода

статора выдел ютс значительные потери.

Цель изобретени - снижение массы и

габаритов, а также повышение КПД мащины .

Указанна цель достигаетс тем, что обмотки магнитного ноддержани размещены по ортогональным ос м машины на элементах аксиального магнитопровода статора, прилегающих к дополнительным зазорам, например, в его продольных пазах .

На фиг. 1 представлен продольный разрез мащины, имеющей внутреннее расположение аксиального магнитопровода статора; на фиг. 2 - поперечное сечение А-А на фиг. 1 прилегающего к дополнительному зазору элемента аксиального магнитопровода статора с обмотками; на фиг. 3 - продольный разрез машиньт, имеющей внешнее расположение аксиального магнитопровода статора; на фиг. 4 - поперечное сечение Б-Б на фиг. 3 прилегающего к дополнительному зазору элемента аксиального магнитопровода статора с обмотками.

Машина (фиг. 1) содержит аксиальный магнитопровод 1 с обмоткой кор 2, кольцевой магнитопровод 3 статора 4 которого отделен от полюсов 5 магннтопровода 6 ротора 7 главным воздушным зазором 8. В машине имеютс также кольцевые дополнительные воздушные зазоры 9, образованные поверхност ми аксиального магнитопровода 1 статора 4 и магнитопровода 6 ротора 7. Кольцева обмотка 10 возбуждени установлена на аксиальном магнитопроводе 1 статора 4. Четыре обмотки И магнитного поддержани ротора 7 размещены в прилегающих к дополнительным зазорам 9 элементах 12 аксиального магнитопровода 1 статора 4, например, в его продольных пазах 13 (фиг. 2). При этом оси обмоток И расположены по ортогональным ос м машины и подключены к источнику 14 питани . В устройство поддержани ротора 7 вход т датчики 15 положени индукционного или другого типа, установленные по ортогональным ос м машины вблизи зазоров 9 и подключенные к источнику 14 питани . Машина может иметь опорные узлы 16, выполненные на подшипниках скольжени или качени .

Оптимальным (с точки зрени ) экономичности и эффективности работы устройства поддержани ротора) примером использовани изобретени вл етс машина (фиг. 3 и 4), имеюща внешнее расположение аксиального магнитопровода 1 статора 4, у которой прилегающие к дополнительным зазорам 9 элементы 12 магнитопровода 1 статора 4 и полюса 5 магнитопровода 6 ротора 7 выполнены шихтованными.

При работе машины, например, в режиме двигател обмотка кор 2 питаетс от сети переменного тока, обмотка 10 возбуждени - от системы возбуждени (не показана ) . Рабочий магнитный поток машины (обозначен линией со стрелками) создаетс обмоткой 10. Под действием возмущающих сил ротор 7 может сместитьс вниз по вертикальной оси машины от исходного рабочего положени . В зависимости от величины его радиального смещени , замеренного датчиками 15 вертикального положени , верхние обмотки И магнитного поддержани ротора 7 получают соответствующие величины токов от источника 14 питани . Возбужденные ими магнитные потоки проход т через зазоры 9 и замыкаютс в пределах прилегающих к ним элементов 12 магнитопровода 1 статора 4 и полюсов 5 магнитопровода 6 ротора. Восстанавливающие магнитные силы от указанных потоков возвращают ротор 7 в исходное положение. Аналогично осуществл етс регулирование поддержани ротора 7 в магнитном поле машины и при иных направлени х его смещени , при этом в работу включаютс соответствующие обмотки 11 устройства поддержани ротора 7.

Изобретение может- быть применено и в других конструкци х электрических машин с аксиальным возбуждением, в частности унипол рных, индукторных, причем возбуждение их может осуществл тьс как от обмоток, так и от посто нных магнитов, установленных на магнитопроводе ротора или статора машины.

В машине по изобретению может быть обеспечен полный магнитный подвес ротора 7. При этом опорные узлы 16 обеспечивают работоспособность машины в режимах пуска, остановки или аварийных ситуаци х при повреждении системы магнитного поддержани ротора.

Предложенна машина обладает меньшей массой и габаритами за счет упрощени конструкции магнитопровода статора и повышенным КПД благодар снижению расхода меди и уменьшению потерь от пульсаций магнитного потока при регулировании . Повышаетс также быстродействие и эффективность системы поддержани ротора за счет снижени индуктивности обмоток магнитного подшипника.

Claims

Формула изобретени

Электрическа машина с магнитными подшипниками, содержаща статор с обмоткой кор , кольцевым магнитопроводом и аксиальным магнитопроводом, на котором размещены обмотка возбуждени и обмотки магнитного поддержани , ротор с магнитопроводом, установленным с основным воздушным зазором по отношению к кольцевому магнитопроводу и с дополнительным зазором к аксиальному магнитопроводу , отличающа с тем, что, с целью снижени массы, габаритов и повышени КПД машины, обмотки магнитного поддержани размешены по ортогональным ос м машины на элементах аксиального магнитопровода, прилегающих к дополнительным зазорам, например, в его продольных пазах.

56

Источники информации, № 1938624/24-07, кл. Н 02 k 19/00, 1973.

прин тые во внимание ири эксиертизе2. Патент США № 3694041, кл. 308-10,

I. Авторское свидетельство по за вке 1972.

//

72

CPui.J

V

IS

7

СРиг. 3