RU2706021C1 - High-speed generator - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical equipment.

SUBSTANCE: invention relates to the electrical equipment. In high-speed generator rotor is made in the form of annular permanent magnet fixed on shaft, axial movement of which is prevented by thrust-sealing and thrust rings. Rings are located between front and rear covers arranged on housing with stator and in which supply union is installed. Oil is injected via the nozzle into the generator inner cavity at pressure of 2–5 kg/cm², leakage of which prevents thrust-sealing ring providing rotation of rotor with high speed, as sliding bearing. Through drain unions arranged in side covers, oil is drained, removing heat from stator winding and generator rotor.

EFFECT: higher reliability of the generator, higher operating frequency of rotation and improved heat removal from the generator.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к устройствам, использующимся в системах автономного электроснабжения.The invention relates to the field of power engineering, in particular to devices used in autonomous power supply systems.

Известна электрическая машина, состоящая из ротора, статора и устройства для поддержки ротора и статора в заданном положении относительно друг друга, также необходимого для направления вращения ротора по заданной оси, при этом полюса статора выполнены из листов аморфного железа (патент US №5903082, МПК H02K 21/12; H02K 37/12, опубл.11.05.1999). Электромагнитные полюса расположены параллельно ротору по окружности. Магнитопровод выполнен шихтованным и скреплен таким образом, что он образует целый аморфный сердечник магнитопровода электрической машины, в котором каждая часть сердечника образована из отдельных компонентов заданной формы. A known electric machine consisting of a rotor, a stator and a device for supporting the rotor and stator in a predetermined position relative to each other, also necessary to direct the rotation of the rotor along a given axis, while the stator poles are made of sheets of amorphous iron (US patent No. 5903082, IPC H02K 21/12; H02K 37/12, publ. 11.05.1999). The electromagnetic poles are arranged parallel to the rotor in a circle. The magnetic circuit is lined and bonded in such a way that it forms a whole amorphous core of the magnetic circuit of an electric machine, in which each part of the core is formed of individual components of a given shape.

Недостатком известного устройства является сложность процесса изготовления магнитопровода, состоящего из нескольких шихтованных компонентов. Также недостатком является наличие устройства поддержки ротора и статора, что снижает надежность работы электрической машины в целом и увеличивает потери энергии.A disadvantage of the known device is the complexity of the manufacturing process of the magnetic circuit, consisting of several charge components. Another disadvantage is the presence of a rotor and stator support device, which reduces the reliability of the electric machine as a whole and increases energy losses.

Известно устройство синхронного двигателя на постоянных магнитах с дисковым ротором, содержащее статор-корпус, выполненный из концентрических слоев аморфной ленты в виде катушки и полюсов на одной стороне катушки, на которых располагается обмотка статора (патент US №4578610, H02K 21/14, опубл. 25.06.1986). На роторе располагаются пазы, в которые устанавливаются постоянные магниты вблизи торцевой поверхности статора. Магниты удерживаются на месте в немагнитной матрице, которая состоит из слоистого материала. Ротор располагается в воздушном зазоре между двумя частями статора.A device for a permanent magnet synchronous motor with a disk rotor, comprising a stator housing made of concentric layers of an amorphous tape in the form of a coil and poles on one side of the coil on which the stator winding is located (US patent No. 4578610, H02K 21/14, publ. 06/25/1986). On the rotor are the grooves in which the permanent magnets are installed near the end surface of the stator. The magnets are held in place in a non-magnetic matrix, which consists of a layered material. The rotor is located in the air gap between the two parts of the stator.

Недостатками известного устройства, является сложность конструкции магнитопровода статора, а также высокие массогабаритные показатели.The disadvantages of the known device are the design complexity of the stator magnetic circuit, as well as high overall dimensions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, где в корпусе электрической машины расположен ротор и n статоров с размещенными на них однофазными обмотками (патент РФ №2599056, МПК H02K 21/12, опубл. 10. 10. 2016). При этом на роторе, который установлен на дополнительных газодинамических подшипниках, расположены постоянные магниты, а статоры с размещенными на них однофазными зубцовыми обмотками выполнены из отдельных сегментов, набранных из листов аморфной стали, повернуты относительно друг друга на угол:The closest in technical essence to the proposed invention is a device where a rotor and n stators with single-phase windings located on them are located in the body of an electric machine (RF patent No. 2599056, IPC H02K 21/12, publ. 10. 10. 2016). At the same time, on the rotor, which is mounted on additional gas-dynamic bearings, permanent magnets are located, and the stators with single-phase gear windings placed on them are made of separate segments, assembled from sheets of amorphous steel, angled relative to each other:

,

,

Начало формыStart of form

Конец формыEnd of form

где m - число фаз, и размещены так, что длина вылета лобовых частей l однофазной зубцовой обмотки противопоставленного статора компенсирована расположением в свободном пространстве между статорами, угол б между фазами выходных напряжений генератора достигается смещением как самих статоров, так и магнитов на роторе относительно соответствующего им статора. where m is the number of phases, and is arranged so that the length of the frontal parts l of the single-phase tooth winding of the opposed stator is compensated by the location in the free space between the stators, the angle b between the phases of the generator output voltages is achieved by displacing both the stators themselves and the rotor magnets relative to their stator.

Недостатком данного изобретения является сложная конструкция газодинамических подшипников.The disadvantage of this invention is the complex design of gas-dynamic bearings.

Задачей изобретения является увеличение частоты вращения ротора с кольцевым постоянным магнитом, повышение надёжности генератора.The objective of the invention is to increase the rotational speed of the rotor with an annular permanent magnet, increasing the reliability of the generator.

В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается надёжность генератора, повышается рабочая частота вращения, за счёт использования в конструкции шлифованной наружной поверхности ротора и шлифованной внутренней поверхности статора, работающих по типу подшипника скольжения, с принудительной подачей масла под давлением 2 – 5 кг/см², одновременно с этим улучшается отвод теплоты от генератора.As a result of the use of the invention, the reliability of the generator is increased, the operating speed is increased, due to the use of a polished outer surface of the rotor and a polished inner surface of the stator, working as a sliding bearing, with forced oil supply under pressure of 2 - 5 kg / cm ² , simultaneously this improves the heat removal from the generator.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что корпус электрической машины, в котором расположен ротор и статор с обмотками, где, согласно изобретению, ротор выполнен в виде кольцевого постоянного магнита, закреплённого на валу, осевое перемещение которого предотвращается упорно-уплотнительным и упорным кольцами, находящимися между передней и задней крышками, размещёнными на корпусе со статором, и в которых установлен подающий штуцер, через который во внутреннюю полость генератора нагнетается масло под давлением 2 – 5 кг/см², утечку которого предотвращает упорно-уплотнительное кольцо, обеспечивающее вращение ротора с высокой скоростью, по типу подшипника скольжения, а через сливные штуцера, размещённые в боковых крышках, производится слив масла, отводя теплоту от статорной обмотки и ротора генератора.The above technical result is achieved by the fact that the body of the electric machine in which the rotor and stator with windings are located, where, according to the invention, the rotor is made in the form of an annular permanent magnet mounted on a shaft, the axial movement of which is prevented by thrust-sealing and thrust rings located between front and rear covers placed on the housing with a stator, and in which a supply nozzle is installed, through which oil is pumped into the internal cavity of the generator under a pressure of 2 - 5 kg / cm ² , the leakage is prevented by an o-ring, which ensures rotor rotation at high speed, as a sliding bearing, and through the drain fittings located in the side covers, the oil is drained, removing heat from the stator winding and the generator rotor.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема генератора.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows the General diagram of the generator.

Высокоскоростной генератор содержит вал ротора 1, ротор 2, корпус 3, статор 4, упорно-уплотнительное кольцо 5, упорное кольцо 6, переднюю крышку 7, заднюю крышку 8, подающий штуцер 9, передний сливной штуцер 10, задний сливной штуцер 11.The high-speed generator comprises a rotor shaft 1, a rotor 2, a housing 3, a stator 4, a thrust-sealing ring 5, a thrust ring 6, a front cover 7, a rear cover 8, a supply fitting 9, a front drain fitting 10, a rear drain fitting 11.

В корпусе генератора 3 размещён статор с обмотками 4, в них установлен подающий штуцер 9, к корпусу генератора 3 прикреплены передняя крышка 7 и задняя крышка 8, в которых имеется, соответственно, передний сливной штуцера 10 и задний сливной штуцер 11, между которыми размещён ротор 2, закреплённый на валу 1 с упорно-уплотнительным кольцом 5 и упорным кольцом 6.A stator with windings 4 is placed in the generator housing 3, a supply nozzle 9 is installed in them, a front cover 7 and a rear cover 8 are attached to the generator housing 3, in which there is, respectively, a front drain fitting 10 and a rear drain fitting 11, between which the rotor is located 2, mounted on the shaft 1 with a thrust-sealing ring 5 and a thrust ring 6.

Работает высокоскоростной генератор следующим образом.The high-speed generator operates as follows.

Циркулирующее охлаждённое масло по подающему штуцеру 9, проходящий через корпус 3 и статор с обмотками 4 и нагнетается под давлением 2 – 5 кг/см² во внутреннее пространство генератора, образованное статором 4, ротором 2, передней крышкой 7 и задней крышкой 8, заполняя его. В результате ротор 2 с валом 1 оказываются в масляной ванне, которая, при вращении ротора 2, не даёт создаться контакту между ротором 2 и статором 4. Упорно-уплотнительное кольцо 5 предотвращает утечку масла. Во время работы генератора, статор с обмотками 4 и ротор 2 нагреваются и масло, через передний сливной штуцер 10 и задний сливной штуцер 11, отводя теплоту, поступает на охлаждение. От продольного перемещения ротора 2, относительно статора с обмотками 4, предотвращают упорно-уплотнительное кольцо 5 и упорное кольцо 6.The circulating cooled oil through the supply nozzle 9, passing through the housing 3 and the stator with windings 4, is pumped under pressure of 2 - 5 kg / cm ² into the internal space of the generator, formed by the stator 4, rotor 2, front cover 7 and back cover 8, filling it . As a result, the rotor 2 with the shaft 1 ends up in an oil bath, which, when the rotor 2 rotates, prevents contact between the rotor 2 and the stator 4. The thrust-sealing ring 5 prevents oil leakage. During operation of the generator, the stator with windings 4 and the rotor 2 are heated and the oil, through the front drain fitting 10 and the rear drain fitting 11, removes heat and enters cooling. From the longitudinal movement of the rotor 2, relative to the stator with windings 4, a thrust-sealing ring 5 and a thrust ring 6 are prevented.

Claims (1)

Высокоскоростной генератор, в корпусе которого расположен ротор и статор с размещенными на нём обмотками, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде кольцевого постоянного магнита, закреплённого на валу, осевое перемещение которого предотвращается упорно-уплотнительным и упорным кольцами, находящимися между передней и задней крышками, размещёнными на корпусе со статором и в которых установлен подающий штуцер, через который во внутреннюю полость генератора нагнетается масло под давлением 2–5 кг/см², утечку которого предотвращает упорно-уплотнительное кольцо, обеспечивающее вращение ротора с высокой скоростью, по типу подшипника скольжения, а через сливные штуцера, размещённые в боковых крышках, производится слив масла, отводя теплоту от статорной обмотки и ротора генератора. A high-speed generator, in which the rotor and stator are located with windings placed on it, characterized in that the rotor is made in the form of an annular permanent magnet mounted on a shaft, the axial movement of which is prevented by thrust-sealing and thrust rings located between the front and rear covers, placed on the housing with a stator and in which a supply fitting is installed through which oil is pumped into the internal cavity of the generator at a pressure of 2-5 kg / cm ² , the leakage of which prevents the stop but-o-ring, which provides rotor rotation with high speed, like a sliding bearing, and through the drain fittings located in the side covers, the oil is drained, removing heat from the stator winding and the generator rotor.

Images