RU2321136C1 - Face electric machine - Google Patents

Abstract

FIELD: electric engineering, namely - engineering of face electric machines, which may be used in various industrial branches.

SUBSTANCE: the face electric machine includes circular magnetic conductors, stator with excitation winding, rotor shaft with short-circuited winding, bearing shield with roller bearings, springs and adjusting device. In accordance to the invention, one of springs is the main spring and is made with diameter which exceeds rotor shaft diameter, and is mounted on the rotor shaft between roller bearings to ensure possible free movement of shaft inside the main spring, while on one end the spring abuts against the body of one roller bearing, and by other end it abuts against the body of another roller bearing with possible movement of rotor shaft along its axis, and additional spring is installed between roller bearing and the rotor, while by one end it abuts against the body of a roller bearing, and by other end it abuts against the body of rotor.

EFFECT: increased reliability of operation of electric machine with simultaneous improvement of its output parameters.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к торцовой электрической машине, предназначенной для применения в различных областях промышленности.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to a face electrical machine intended for use in various industries.

Известная электрическая машина (варианты) по патенту РФ №2235403, кл. Н02К 5/124, публ. 2004.08.27, которая содержит корпус, вкладыш с рабочей поверхностью, пружины, при этом часть пружин предварительно сжаты с большим усилием, чем остальные и закреплены в сжатом состоянии с образованием гарантированного зазора между торцами пружин и торцовыми поверхностями корпуса и вкладыша, при этом пружины установлены по разные стороны вала и сжимаются с разными усилиями, между пружинами и вкладышами установлены упоры.Known electric machine (options) according to the patent of the Russian Federation No. 2235403, class. Н02К 5/124, publ. 2004.08.27, which contains a housing, a liner with a working surface, springs, while some of the springs are pre-compressed with greater force than the others and are fixed in a compressed state with the formation of a guaranteed gap between the ends of the springs and the end surfaces of the housing and the liner, while the springs are installed on different sides of the shaft and are compressed with different forces, stops are installed between the springs and liners.

Недостатками известной машины являются сложность конструктивного ее исполнения и ненадежность в работе, что влечет за собой большие трудо- энергозатраты при ее изготовлении и эксплуатации.The disadvantages of the known machine are the complexity of its structural design and unreliability in operation, which entails great labor and energy costs in its manufacture and operation.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению по технической сущности является торцовая электрическая асинхронная машина по патенту РФ №2233529, кл. Н02К 5/173, публ. 27.07.2004 г., которая содержит кольцевые магнитопроводы, статор с обмоткой возбуждения и ротор с короткозамкнутой обмоткой, опорный стакан, вал, подшипниковый узел, упорный подшипник, регулировочное устройство, на магнитопроводах статора и ротора закреплены стойки в виде многолучевых звезд, одна из которых со стороны статора жестко соединена с опорным стаканом, а другая со стороны ротора жестко соединена с диском ротора, напрессованным на вал машины, внутри кольцевой полости помещено колесо вентилятора с отверстием и лопатками, упругое звено выполнено в виде тарельчатой пружины.The closest technical solution to the claimed invention according to the technical essence is the end face electric asynchronous machine according to the patent of the Russian Federation No. 2233529, class. Н02К 5/173, publ. 07/27/2004, which contains annular magnetic cores, a stator with a field winding and a rotor with a short-circuited winding, a support cup, a shaft, a bearing assembly, a thrust bearing, an adjusting device, racks in the form of multipath stars are fixed to the stator and rotor magnetic circuits, one of which on the stator side, it is rigidly connected to the support cup, and the other on the rotor side is rigidly connected to the rotor disk pressed onto the machine shaft, a fan wheel with a hole and blades is placed inside the annular cavity, an elastic link configured as a disk spring.

Однако тарельчатые пружины предназначены только для создания необходимого для уплотнения вала давления в зоне соприкосновения вкладыша с упорным диском ротора и при работе электрической машины не уравновешивают внешние осевые силы, действующие на вал ротора, что не обеспечивает надежность работы известной машины.However, the disk springs are intended only to create the pressure necessary to seal the shaft in the contact area of the liner with the thrust disc of the rotor and during operation of the electric machine do not balance the external axial forces acting on the rotor shaft, which does not ensure the reliability of the known machine.

Технической задачей настоящего изобретения является создание надежной в работе торцовой электрической машины с улучшенными выходными показателями качества.An object of the present invention is to provide a reliable end-face electric machine with improved output quality indicators.

Задача решается новой совокупностью существенных признаков, позволяющих получить новый полезный технический результат: повышенную надежность в работе с улучшенными выходными показателями качества за счет того, что в торцовой электрической машине, включающей кольцевые магнитопроводы, статор с обмоткой возбуждения, вал ротора с короткозамкнутой обмоткой, пружины, подшипниковый щит с подшипниками качения и регулировочное устройство, одна из пружин сжатия является основной и выполнена диаметром, превышающим диаметр вала ротора, и установлена на вал ротора между подшипниками качения с возможностью свободного перемещения вала внутри этой пружины, при этом с одного торцового конца она упирается в тело одного подшипника качения, а другим торцовым концом упирается в тело другого подшипника качения с возможностью свободного перемещения вала ротора вдоль своей оси, а дополнительная пружина установлена между подшипником качения и ротором, при этом одним своим торцом она упирается в тело этого подшипника качения, а другим торцом упирается в тело ротора, а регулировочное устройство выполнено в виде стопорного кольца, установленного на валу одного из подшипников качения, или стопорной гайки, навинченной на вал и упирающейся одной стороной во вращающееся внутреннее кольцо одного из подшипников качения.The problem is solved by a new set of essential features allowing to obtain a new useful technical result: increased reliability in working with improved output quality indicators due to the fact that in a face electrical machine including ring magnetic circuits, a stator with an excitation winding, a rotor shaft with a short-circuited winding, springs, bearing shield with rolling bearings and adjusting device, one of the compression springs is the main one and is made with a diameter exceeding the diameter of the rotor shaft, and installed it is pushed onto the rotor shaft between the rolling bearings with the possibility of free movement of the shaft inside this spring, while from one end end it abuts against the body of one rolling bearing, and with the other end end it abuts against the body of another rolling bearing with the possibility of free movement of the rotor shaft along its axis, and an additional spring is installed between the rolling bearing and the rotor, while with one of its ends it abuts against the body of this rolling bearing, and with the other end it abuts against the rotor body, and the adjusting device The property is made in the form of a lock ring mounted on the shaft of one of the rolling bearings, or a lock nut screwed onto the shaft and resting on one side against the rotating inner ring of one of the rolling bearings.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Торцовая электрическая машина содержит магнитопровод статора 1 с m-фазной обмоткой возбуждения 2 и ротор 3 с витым кольцевым магнитопроводом 4 и короткозамкнутой обмоткой 5, отделенные друг от друга воздушным зазором b, вал 6, подшипниковый щит 7 с подшипниками 8 и 9, распорную втулку 10, стопорное кольцо 11, основную пружину 12 сжатия, дополнительную пружину 13 сжатия и крышку 14.The end face electric machine contains a stator magnetic circuit 1 with an m-phase field winding 2 and a rotor 3 with a twisted ring magnetic circuit 4 and a short-circuited winding 5, separated from each other by an air gap b, shaft 6, a bearing shield 7 with bearings 8 and 9, an expansion sleeve 10 , a snap ring 11, a main compression spring 12, an additional compression spring 13 and a cover 14.

В подшипниковом щите установлены два подшипника качения 8 и 9 для восприятия радиальной и осевой нагрузок от исполнительного механизма, приводящих двигатель во вращение, и силы магнитного притяжения ротора.Two rolling bearings 8 and 9 are installed in the bearing shield to absorb radial and axial loads from the actuator, which drive the engine into rotation, and the magnetic force of the rotor.

Основная пружина 12 сжатия выполнена диаметром, превышающим диаметр вала 6 ротора 3, и установлена на вал 6 (насажена на вал) с возможностью свободного прохождения вала через ее внутреннюю часть, при этом основная пружина 12 сжатия одним торцом упирается в тело подшипника 8 качения, другим торцом она упирается в подшипник 9 качения для свободного перемещения вала вдоль своей оси.The main compression spring 12 is made with a diameter exceeding the diameter of the shaft 6 of the rotor 3 and is mounted on the shaft 6 (mounted on the shaft) with the possibility of free passage of the shaft through its inner part, while the main compression spring 12 abuts against the body of the rolling bearing 8 with one end and the other it abuts against the rolling bearing 9 for free movement of the shaft along its axis.

Дополнительная пружина 13 сжатия установлена между подшипником 9 качения и ротором 3, при этом одним своим торцом она упирается в тело этого подшипника качения, другим своим торцом она упирается в тело ротора для обеспечения перемещения ротора 3.An additional compression spring 13 is installed between the rolling bearing 9 and the rotor 3, while with one of its ends it abuts against the body of this rolling bearing, with its other end it abuts against the rotor body to ensure movement of the rotor 3.

Между статором 1 и подшипником 8 качения расположено регулировочное устройство 11, выполненное в виде стопорного кольца, установленного на валу одного из подшипников качения, или стопорной гайки, навинченной на вал и упирающейся одной стороной во вращающееся внутреннее кольцо (не показано) одного из подшипников качения для возможности регулировки воздушного зазора b между статором 1 и ротором 3.Between the stator 1 and the rolling bearing 8, an adjustment device 11 is arranged in the form of a locking ring mounted on the shaft of one of the rolling bearings, or a locking nut screwed onto the shaft and resting on one side against a rotating inner ring (not shown) of one of the rolling bearings for the possibility of adjusting the air gap b between the stator 1 and the rotor 3.

Работает торцовая электрическая машина следующим образом.Works face electric machine as follows.

В момент пуска машины рабочий воздушный зазор b устанавливается размером большим, чем воздушный зазор в рабочем режиме. При пуске машины под действием осевой силы магнитного притяжения ротор 3 перемещается влево, сжимая дополнительную пружину 13 до упора к поверхности А ротора, регулировочным устройством 11 фиксируется рабочее положение ротора и устанавливаемое значение рабочего воздушного зазора 11. При этом основная пружина 12 препятствует перемещению регулировочного устройства 11 подшипника 8 влево, уравновешивая, таким образом, действие дополнительной пружины 13 сжатия, и равномерно распределяет осевую нагрузку между подшипниками 8 и 9 качения, уменьшая их износ.At the time of starting the machine, the working air gap b is set larger than the air gap in the operating mode. When starting the machine under the action of the axial force of magnetic attraction, the rotor 3 moves to the left, compressing the additional spring 13 until it stops against the surface A of the rotor, the adjusting device 11 fixes the working position of the rotor and the set value of the working air gap 11. In this case, the main spring 12 prevents the adjustment device 11 from moving bearing 8 to the left, thus balancing the action of the additional compression spring 13, and evenly distributes the axial load between the rolling bearings 8 and 9, reducing and x wear.

Предлагаемая торцовая электрическая машина по сравнению с вышеописанными аналогами надежна в работе и имеет улучшенные выходные показатели качества, например повышены пусковой и максимальные моменты, коэффициент полезного действия /КПД/ увеличен на 5%, а удельная материалоемкость снижена на 20-30%.The proposed end-face electric machine, in comparison with the above-described analogues, is reliable in operation and has improved output quality indicators, for example, starting and maximum moments are increased, the efficiency / efficiency / is increased by 5%, and the specific material consumption is reduced by 20-30%.

Claims (2)

1. Торцовая электрическая машина, включающая кольцевые магнитопроводы, статор с обмоткой возбуждения, вал ротора с короткозамкнутой обмоткой, подшипниковый щит с подшипниками качения, пружины и регулировочное устройство, отличающаяся тем, что одна из пружин является основной и выполнена диаметром, превышающим диаметр вала ротора, и установлена на вал ротора между подшипниками качения для возможности свободного перемещения вала внутри этой основной пружины, при этом с одного торца она упирается в тело одного подшипника качения, а другим торцом упирается в тело другого подшипника качения с возможностью перемещения вала ротора вдоль своей оси, а дополнительная пружина установлена между подшипником качения и ротором, при этом одним торцом она упирается в тело подшипника качения, другим торцом упирается в тело ротора.1. End-face electric machine, including ring magnetic circuits, a stator with a field winding, a rotor shaft with a short-circuited winding, a bearing shield with rolling bearings, springs and an adjustment device, characterized in that one of the springs is the main one and is made with a diameter exceeding the diameter of the rotor shaft, and mounted on the rotor shaft between the rolling bearings to allow free movement of the shaft inside this main spring, while from one end it abuts against the body of one rolling bearing, and the other end face rests on the body of another rolling bearing with the possibility of moving the rotor shaft along its axis, and an additional spring is installed between the rolling bearing and the rotor, while one end it rests on the body of the rolling bearing, the other end rests on the rotor body. 2. Торцовая машина по п.1, отличающаяся тем, что регулировочное устройство может быть выполнено в виде стопорного кольца, установленного на валу одного из подшипников качения, или стопорной гайки, навинченной на вал и упирающейся одной стороной во вращающееся внутреннее кольцо одного из подшипников качения.2. The end machine according to claim 1, characterized in that the adjusting device can be made in the form of a locking ring mounted on the shaft of one of the rolling bearings, or a locking nut screwed onto the shaft and resting on one side against the rotating inner ring of one of the rolling bearings .