ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2076428 (13) C1

(51) 6 H02K7/09, H02K5/06, F16C32/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.03.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 94006656/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.02.23 
(45) Опубликовано: 1997.03.27 
(56) Аналоги изобретения: Авторское свидетельство СССР N 454635, кл. H 02 K 1/06, 1972. Заявка ФРГ N 2515608, кл. F 16 C 32/04, 1976. Авторское свидетельство СССР N 847443, кл. H 02 K 5/16, 1981. 
(71) Имя заявителя: Уфимский государственный авиационный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Фридман Б.П.; Жернаков В.С. 
(73) Имя патентообладателя: Уфимский государственный авиационный технический университет 

(54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 
Использование: в микродвигателестроении, в приборах с вращающимися частями и в гироскопах с легким ротором. Сущность изобретения: электродвигатель содержит ротор 1 с валом 2, статор 3, закрепленный в корпусе 4, который снабжен подшипниковыми торцевыми щитами 5 и 6, содержащими соответственно гнездо 7 для механического упора вала 2 и проходную направляющую подшипниковую втулку 8 для рабочего окончания вала двигателя. Магнитные подшипники электродвигателя выполнены в виде пары симметрично расположенных на валу 2 двигателя магнитотвердых конусообразных роторов 9, 10 и пары соосно расположенных по отношению к ним магнитотвердых статоров 11, 12, выполненных в форме цилиндров с конусной выемкой. 1 з. п. ф-лы. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электрическим машинам и приборам с вращающимися узлами и может быть использовано как в микродвигателестроении, так и в гироскопах с легким ротором.
Известен асинхронный торцовый электродвигатель [1] который содержит два статора и две части ротора, между которыми установлен радиальный магнитный подшипник, создающий подвес вала в радиальном направлении, но одновременно вызывающий неустойчивость вала в аксиальном направлении. Аксиальная стабилизация ротора в этом электродвигателе достигается благодаря использованию электродинамических усилий, возникающих между ротором и статором при изменении воздушного зазора между ними.
Недостатками указанного электродвигателя являются повышенная сложность конструкции и недостаточная надежность функционирования.
Известен также электродвигатель с магнитными подшипниками [2] который включает в себя радиальные магнитные подшипники, установленные на роторе и статоре, а также узел осевой стабилизации ротора, состоящий из неподвижного кольцевого магнита с аксиальным намагничиванием и взаимодействующего с ним кольцевого магнита, установленного на роторе электродвигателя.
Недостатки этого электродвигателя заключаются в осевых динамических вибрациях ротора в процессе работы двигателя вследствие недостаточно надежной осевой стабилизации ротора.
Наиболее близким к предлагаемому является электродвигатель с магнитными подшипниками [3] содержащий радиальные магнитные подшипника, установленные на роторе и статоре, узел осевой стабилизации ротора, выполненный в виде неподвижного кольцевого магнита с осевым намагничиванием, взаимодействующего с кольцевым магнитом, установленным на роторе, при этом в электродвигатель введен механический упор для вала ротора, а радиальный подшипник, установленный на роторе, смещен по оси ротора в сторону неподвижного кольцевого магнита относительно радиального подшипника, установленного на статоре.
Недостатками электродвигателя, выбранного в качестве прототипа, являются его многоэлементность, структурная и технологическая сложность, ограниченный эксплуатационный ресурс.
Изобретение направлено на конструктивное и технологическое упрощение электродвигателя, снижение трудоемкости изготовления, повышение надежности функционирования и увеличения эксплуатационного ресурса.
Цель достигается тем, что в электродвигателе, содержащем ротор с валом и статор, закрепленный во внешнем корпусе, имеющем пару подшипниковых торцевых щитов с механическим упором для вала ротора на одном из щитов и проходной направляющей подшипниковой втулкой для вала ротора на другом из щитов, а также магнитные подшипники, выполненные в виде пары закрепленных на валу ротора магнитотвердых роторов и пары соосно расположенных по отношению к ним магнитотвердых статоров, выполненных в форме цилиндров, закрепленных в подшипниковых торцевых щитах корпуса, роторы магнитных подшипников выполнены конусообразными, соответствующими роторам конусными выемками, причем ротор и статор каждого из магнитных подшипников выполнены с намагничиванием по своим высотам в едином последовательно согласном направлении вдоль оси двигателя.
Кроме того, механическое сочленение между одним из торцевых подшипниковых щитов корпуса и статором одного из магнитных подшипников выполнено в виде направленного вдоль оси двигателя резьбового соединения, образованного внешней резьбой на проходной направляющей подшипниковой втулке для вала в торцевом щите корпуса и посаженной на резьбу указанной втулки фигурной гайкой. Гайка прикреплена к тыльной части статора соответствующего магнитного подшипника. При этом на внешнюю резьбу проходной направляющей подшипниковой втулки для вала последовательно с фигурной гайкой статора упомянутого магнитного подшипника посажена контргайка для фиксации статора магнитного подшипника в требуемых положениях.
Структурно-конструктивная схема электродвигателя в его продольно-осевом разрезе представлена на чертеже.
Электродвигатель содержит ротор 1 с валом 2, статор 3, закрепленный в корпусе 4, который снабжен подшипниковыми торцевыми щитами 5 и 6, содержащими соответственно гнездо 7 для механического упора вала 2 и проходную направляющую подшипниковую втулку 8 для рабочего окончания вала двигателя. Магнитные подшипники электродвигателя выполнены в виде пары симметрично расположенных и закрепленных на валу 2 двигателя магнитотвердых конусообразных роторов 9, 10 и пары соосно расположенных по отношению к ним магнитотвердых статоров 11, 12, выполненных в форме цилиндров с конусной выемкой.
Статор 11 одного из магнитных подшипников (9, 11), расположенного у гнезда 7 для механического упора вала 2, неподвижно прикреплен к внутренним концентрическим выступам подшипникового торцевого щита 5, а статор 12 второго магнитного подшипника (10, 12) посредством присоединенной к его тыльной части фигурной гайки 13 сочленяется с внутренним цилиндрическим выступом проходной направляющей втулки 8 торцевого щита 6 с помощью резьбы, обеспечивающей возможность плавного двухстороннего перемещения магнитотвердого статора 12 вдоль рабочей оси электродвигателя осуществляется при помощи опорной контргайки 14, посаженной на внешнюю резьбу внутреннего выступа проходной направляющей втулки 8 правого торцевого щита 6 двигателя.
Роторы 9, 10 и статоры 11, 12 обоих магнитных подшипников (9, 11 и 10, 12) выполнены с намагничиванием по своим высотам в едином последовательно согласном направлении, которое лежит вдоль общей рабочей оси электродвигателя.
В процессе работы двигателя подвес его ротора как в радиальном, так и в аксиальном направлении обеспечивается равнодействующей F1 силы магнитного взаимодействия между ротором 9 и статором 11 первого магнитного подшипника, а также равнодействующей F2 силы магнитного взаимодействия между ротором 10 и статором 12 второго магнитного подшипника.
Равнодействующие силы F1 и F2 на роторы 9 и 10 магнитных подшипников 9, 11 и 10, 12 содержат как встречно направленные аксиальные составляющие F01 и F02, обуславливающие осевую динамическую стабилизацию ротора 1 двигателя, так и радиально направленные составляет FР1 и FР2, определяющие автоматическую динамическую центровку ротора электродвигателя.
При этом по сравнению с прототипом, где выталкивающее осевое усилие F0, разгружающее механический упор вала двигателя (подпятник), падает по мере уменьшения эксцентриситета (смещения) между статорными и роторными элементами радиальных подшипников, принципиальным преимуществом предлагаемого электродвигателя является то, что динамическое осевое смещение ротора двигателя в сторону механического упора вала сопровождается прогрессивно возрастающим амортизирующим аксиальным магнитным взаимодействием элементов магнитного подшипника 9, 10, максимально снижающего износ механического осевого упора заявляемого двигателя и тем самым увеличивающего рабочий ресурс последнего.
Устраняя недостатки и ограничения прототипа за счет расширения динамического диапазона упругих осевых перемещений ротора двигателя и обеспечения прогрессивно возрастающей осевой и радиальной жесткости магнитной подвески вала при аксиальных и радиальных девиациях его положения, описываемое устройство создает одновременно расширенные технические возможности оперативной плавной регулировки жесткости магнитной стабилизации рабочего положения ротора двигателя и динамического диапазона его упругих радиально-осевых перемещений и аксиальной устойчивости.
Соответствующее достижение оптимального режима двухкоординатной магнитной подвески ротора описываемого электродвигателя, при которой минимальные энергетические потери на трение и повышенный КПД двигателя сочетаются с его расширенным эксплуатационным ресурсом, обеспечивается соответствующей установкой фигурной гайки 13, несущей магнитотвердый статор 12 правого подшипника (10, 12), вдоль цилиндрического выступа проходной направляющей втулки 8 торцевого щита 6, что осуществляется предварительным подбором на резьбовом выступе втулки 8 положения фиксаторной (опорной) контргайки 14 и последующим подвинчиванием к ней фигурной гайки 13 с магнитотвердым статором.
Предлагаемая конструкция электродвигателя позволяет вместе с повышением его функциональной надежности, структурной простоты и износоустойчивости обеспечить максимальный рабочий ресурс и повышенный КПД двигателя за счет оперативной установки оптимального режима его работы и динамического подвеса ротора. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Электродвигатель, содержащий ротор с валом и статор, закрепленный во внешнем корпусе, имеющем пару подшипниковых торцевых щитов с механическим упором для вала ротора на одном из щитов и проходной направляющей подшипниковой втулкой для вала ротора на другом из щитов, а также магнитные подшипники, выполненные в виде пары закрепленных на валу ротора магнитотвердых роторов и пары соосно расположенных по отношению к ним магнитотвердых статоров, выполненных в форме цилиндров, закрепленных в подшипниковых торцевых щитах корпуса, отличающийся тем, что роторы магнитных подшипников выполнены конусообразными симметрично друг другу, а их статоры выполнены с соответствующими роторам конусными выемками, причем ротор и статор каждого из магнитных подшипников выполнены с намагничиванием по своим высотам в едином последовательно-согласном направлении вдоль оси двигателя.
2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что механическое сочленение между одним из торцевых подшипниковых щитов корпуса и статором одного из магнитных подшипников выполнено в виде направленного вдоль оси двигателя резьбового соединения, образованного внешней резьбой на проходной направляющей подшипниковой втулке для вала в торцевом щите корпуса и посаженной на резьбу указанной втулки фигурной гайкой, прикрепленной к тыльной части статора соответствующего магнитного подшипника, при этом на внешнюю резьбу проходной направляющей подшипниковой втулки для вала последовательно с фигурной гайкой статора упомянутого магнитного подшипника посажена контргайка для фиксации статора магнитного подшипника в требуемых положениях.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru