Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2475928

(19)

RU

(11)

2475928

(13)

C1

(51) МПК H02K21/22 (2006.01)

H02K7/09 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011124650/07, 16.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 16.06.2011

(45) Опубликовано: 20.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: Ситин Д.А. Магнитные системы синхронных электрических машин с редкоземельными постоянными магнитами и повышенной частотой вращения: Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.: 2009. RU 44773 U1, 27.03.2005. RU 14703 U1, 10.08.2000. RU 2372535 C2, 10.11.2009. JP 55145816 A, 13.11.1980. WO 96/05646 A2, 22.02.1996. FR2776037 A1, 17.09.1999. Опоры скольжения с газовой смазкой. / Под ред. С.А. Шейнберга. - М.: Машиностроение, 1979.

Адрес для переписки:

450000, Башкортостан, г.Уфа, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ, отдел интеллектуальной собственности, В.П. Ефремовой

(72) Автор(ы):

Хайруллин Ирек Ханифович (RU),

Исмагилов Флюр Рашитович (RU),

Пашали Диана Юрьевна (RU),

Вавилов Вячеслав Евгеньевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

(54) ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВАЛОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей высокоскоростных магнитоэлектрических машин благодаря введению возможности регулирования и управления положением ротора не только в радиальном, но и в аксиальном направлении, а также в обеспечении увеличения жесткости подвеса роторной системы, что повышает надежность машины. Указанный технический результат достигается за счет применения блока из двух газовых турбин и выполнения магнитных опор в виде комбинированных магнитных подшипников и подпятников, а также за счет установки на вертикальном валу двух аварийных подшипников на постоянных магнитах. 2 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах.

Известны электрические машины, использующие опоры с газовой смазкой для бесконтактной поддержки ротора. (Опоры скольжения с газовой смазкой. Под редакцией С.А.Шейнберга М.: Машиностроение, 1979). В таких машинах ротор, насаженный на вал, верхняя и нижняя цапфы которого в радиальном направлении удерживаются посредством радиальных подшипников, а нижняя цапфа которого опирается на упорный механический подшипник, сила левитации создается газом, который подается в рабочий зазор под давлением.

Основным недостатком таких машин является необходимость в наличие компрессора, обеспечивающего нагнетания газа в рабочей зазор.

Известен вертикальный электродвигатель с газодинамической левитацией ротора [патент 14703, кл. H02K 29/00, 2000 г.], содержащий цилиндрический ротор, насаженный на вал, верхняя и нижняя цапфы которого установлены в радиальных подшипниках, жестко закрепленных в торцевых фланцах внешнего статора, на внутренней поверхности которого уложена трехфазная электрическая обмотка, а нижняя цапфа которого опирается на упорный механический подшипник, имеет воздушный винт, насаженный на верхнюю цапфу вала ротора.

Недостатком такой конструкции является то, что левитационная способность газового подшипника в связи с малой вязкостью газов с увеличением зазора резко уменьшается, а также ограничены функциональные возможности управления, обусловленные сложностью регулирования положения ротора.

Известна также синхронная электрическая машина с магнитным подвесом ротора [патент 44773, кл. F16C 39/06, 2005 г.], содержащая статор и ротор, выполненный из немагнитного материала, с обмоткой возбуждения из сверхпроводящего материала, магнитные подшипники установлены на торцах статора.

Недостатками такого двигателя являются сложность его конструкции, загруженность осевой подшипниковой опоры и радиальных подшипниковых опор.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является конструкция электромагнитного преобразователя с подпятником на постоянных магнитах (Ситин Д.А. «Магнитные системы синхронных электрических машин с редкоземельными постоянными магнитами и повышенной частотой вращения», автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2009), содержащая статор и ротор, насаженный на вертикальный вал, с подпятниками на постоянных магнитах, удерживающими роторную систему.

Недостатком этой конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что регулирование положения ротора возможно лишь в радиальном направлении.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, благодаря введению регулирования и управления положением ротора не только в радиальном, но и в аксиальном направлении, увеличение жесткости подвеса, за счет применения блока газовых турбин, комбинированных магнитных подшипников и подпятников и дополнительной установки аварийных подшипников на постоянных магнитах.

Поставленная задача достигается тем, что в высокоскоростной магнитоэлектрической машине с вертикальным валом, содержащей статор, ротор, насаженный на вертикальный вал, подшипники и подпятники, согласно изобретению, введен блок газовых турбин, установленный на вертикальном валу машины, причем магнитные опоры вертикального вала выполнены в виде комбинированных магнитных подшипников и подпятников, при этом дополнительно установлены на вертикальном валу аварийные магнитные подшипники, позволяющие увеличить жесткость подвеса роторной системы и надежность машины.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен общий вид устройства. На фигуре 2 изображен блок из двух газовых турбин, отделенных друг от друга разделительным кольцом.

Устройство содержит: осевые комбинированные магнитные подпятники - 1, 2, состоящие из кольцевого постоянного магнита, установленного на конце вертикального вала, и кольцевой электромагнитной катушки, закрепленной в держателе 3, 4; блок из двух совмещенных газовых турбин, установленный на вертикальном валу - 5, отделенных друг от друга разделительной стенкой 6; радиальные комбинированные магнитные подшипники - 7, 8, состоящие из кольцевого постоянного магнита, насаженного на вертикальный вал, и кольцевой электромагнитной катушки, установленной в корпусе машины; аварийные подшипники на постоянных магнитах - 9, 10, состоящие из внутреннего кольцевого постоянного магнита, насаженного на вертикальный вал, и внешнего кольцевого постоянного магнита, установленного в корпусе машины; ротор с постоянными магнитами - 11; статор - 12;

Устройство работает следующим образом. Посредством газовых турбин 5, вертикальный вал, с насаженным на него ротором, достигает номинальной частоты вращения. Магнитные комбинированные подшипники 7, 8 и аварийные магнитные подшипники 9, 10 обеспечивают бесконтактное вращение роторной системы. Магнитные подпятники 1, 2 удерживают роторную систему в осевом направлении. Таким образом, использованием системы магнитных подшипников (7, 8, 9, 10) и подпятников (1, 2) обеспечивается полный подвес роторной системы. Регулирование положения ротора осуществляется непосредственно блоком газовых турбин, за счет изменения направления вращения турбин и разности скоростей между первой и второй турбиной, а также изменением управляющего напряжения на катушках комбинированных магнитных подшипников и магнитных подпятников. Аварийные магнитные подшипники 9, 10 обеспечивают дополнительную жесткость подвеса и предназначены для продолжения вращения вала при отказе электромагнитной катушки комбинированных магнитных подшипников, тем самым увеличивая надежность машины.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности, благодаря введению регулирования и управления положением ротора не только в радиальном, но и в аксиальном направлении, увеличивает жесткость подвеса роторной системы и надежность машины за счет применения комбинированных магнитных подшипников и подпятников, блока газовых турбин и аварийных подшипников на постоянных магнитах.

Формула изобретения

Высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом, содержащая статор, ротор, насаженный на вертикальный вал, подшипники и подпятники, отличающаяся тем, что введен блок из двух газовых турбин, установленный на вертикальном валу машины, причем магнитные опоры вертикального вала выполнены в виде комбинированных магнитных подшипников и подпятников, при этом дополнительно установлены на вертикальном валу аварийные подшипники на постоянных магнитах.

РИСУНКИ