Тяговая электрическая машина

Полезная модель относится к электромашиностроению, в частности, к синхронным электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и решает задачу улучшения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности. Область применения - тяговые электрические машины (ТЭМ). С целью улучшения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности в полезной модели предлагается конструкция ТЭМ с внешним расположением ротора по отношению к статору, при этом на внутреннем диаметре ротора размещены постоянные магниты, а на статоре размещена система жидкостного охлаждения. Технический результат от применения предлагаемой конструкции электрической машины определяется:

- возможностью использования одной ТЭМ с внешним ротором в тяговых агрегатах вместо двух (стартера и генератора);

- улучшением моментных характеристик за счет увеличения диаметра воздушного зазора;

- снижением массы и габаритов ТЭМ;

- экономией топлива, например, в дизельных агрегатах.

ТЭМ предлагаемой конструкции может быть использована как замена старых серийных тяговых электрических машин, так и применена во вновь разрабатываемых устройствах в качестве генераторов (например, в дизель-генераторных агрегатах) и двигателей (например, в качестве тяговых электродвигателей тепловозов, электровозов, электропоездов, трамваев, самосвалов, троллейбусов, метро и др.).

Полезная модель относится к электромашиностроению, в частности, к синхронным электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и решает задачу улучшения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности. Область применения - тяговые электрические машины (ТЭМ).

В настоящее время в качестве ТЭМ широко используются электродвигатели и генераторы различных серий с ротором, расположенным внутри статора. Эти электрические машины описаны в книге (Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общей редакцией И.П.Копылова, Б.К.Клокова. Том.2, М., Энергоатомиздат, 1989, раздел 20, стр.351-382, рис.20.10, 20.11, 20.13, 20.14) [1].

В качестве наиболее близкого аналога выбираем генератор серии ГС для тепловозов, конструкция которого описана на стр.353, 354 [1].

При всех своих достоинствах генераторы серии ЭГ имеют ряд недостатков, а именно:

- момент инерции ротора мал для использования его в качестве маховика;

- большая масса и габариты;

- низкие энергетические характеристики;

- неприменимы для работы в двигательном режиме на тепловозах.

Технической задачей полезной модели является предложение такой конструкции ТЭМ, у которой отсутствуют вышеперечисленные недостатки ТЭМ известных конструкций.

Поставленная задача решается благодаря тому, что, в отличие от известных конструкций тяговых электрических машин, имеющих неподвижный статор и вращающийся ротор, в том числе и выбранного аналога, с целью улучшения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности, предлагается конструкция тяговой электрической машины с внешним расположением ротора по отношению к статору, при этом на внутреннем диаметре ротора размещены постоянные магниты, а на статоре размещена система жидкостного охлаждения.

Другими словами, отличительными особенностями предлагаемого решения являются:

- наличие внешнего ротора;

- установка постоянных магнитов на внутреннюю поверхность ротора;

- размещение на статоре жидкостной системы охлаждения.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками.

На фиг.1 представлена конструкция ТЭМ с ротором 1, расположенным с внешней стороны статора 2. Постоянные магниты 3, предназначенные для возбуждения ТЭМ, расположены на внутреннем диаметре ротора 1. Внутри статора 2 располагается система жидкостного охлаждения. Подвод и отвод жидкости осуществляется при помощи трубопровода 4. Подшипник качения 5 установлен в подшипниковый щит 6, соединенный при помощи болтов 7 с корпусом ТЭМ 8. К приводному механизму, например, к дизельному двигателю, электрическая машина крепится при помощи фланца 9. Второй подшипник находится на вале дизельного двигателя.

ТЭМ должна обладать высокими моментными характеристиками, которые в лучшей степени обеспечиваются при внешнем расположении ротора 1, так как при этом возрастает диаметр воздушного зазора 10 между ротором и статором.

На фиг.2 показана ТЭМ с внешним ротором 11, консольно соединенным с ротором приводного механизма 12. Между неподвижным статором 13 и вращающимся ротором 11 находится воздушный зазор 14.

В дизель-генераторных агрегатах внешнее расположение ротора по отношению к статору обеспечивает исключение из конструкции маховика, так как функцию маховика выполняет ротор генератора. С учетом высоких моментных характеристик генератор может выполнять в режиме электродвигателя функцию стартера при запуске двигателя.

Принцип действия ТЭМ с внешним ротором ничем не отличается от принципа действия ТЭМ классической конструкции.

Технический результат от применения предлагаемой конструкции электрической машины определяется:

- возможностью использования одной ТЭМ с внешним ротором в тяговых агрегатах вместо двух (стартера и генератора), что приводит к повышению надежности тягового агрегата и его экономичности;

- улучшением моментных характеристик за счет увеличения диаметра воздушного зазора;

- снижением массы и габаритов ТЭМ;

- экономией топлива, например, в дизельных агрегатах.

ТЭМ предлагаемой конструкции может быть использована как замена старых серийных тяговых электрических машин, так и применена во вновь разрабатываемых устройствах в качестве генераторов (например, в дизель-генераторных агрегатах) и двигателей (например, в качестве тяговых электродвигателей тепловозов, электровозов, электропоездов, трамваев, самосвалов, троллейбусов, метро и др.).

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:

[1]. Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общей редакцией И.П.Копылова, Б.К.Клокова. Том.2, М., Энергоатомиздат, 1989

1. Тяговая электрическая машина, имеющая неподвижный статор и вращающийся ротор, отличающаяся тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности, имеет конструкцию с внешним расположением ротора по отношению к статору.

2. Тяговая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что на внутреннем диаметре ротора размещены постоянные магниты.

3. Тяговая электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что на статоре электрической машины размещена система жидкостного охлаждения.