УЗЕЛ ДВИЖИТЕЛЯ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДВИГАТЕЛЕМ И ЕГО АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДВИЖИТЕЛЬ
PROPULSOR ASSY WITH MOTOR AND ITS AERODYNAMIC PROPULSOR

Изобретение относится к устройствам для создания аэродинамической подъемной тяги и может быть использования в летательных аппаратах тяжелее воздуха, для перемещения аппаратов на воздушной подушке, изготовления электровентиляторов большой мощности.
Известен осевой электровентилятор [1], объединяющий в едином корпусе асинхронный электродвигатель и одноступенчатый осевой вентилятор. Асинхронный электродвигатель имеет торцовую форму исполнения. Корпус электровентилятора состоит из двух несущих щитов, жестко скрепленных между собой и образующих центральную кольцевую полость. На каждом из несущих щитов внутри кольцевой полости закреплено по одному магнитопроводу статора. Между ними размещен магнитопровод ротора, отделенный от магнитопроводов статора воздушными зазорами. Вал ротора конструктивно совмещен с рабочим колесом вентилятора и выполнен в форме гильзы. На наружной поверхности гильзы жестко посажен кольцевой обод, несущий магнитопровод ротора. На внутренней поверхности гильзы закреплены лопасти рабочего колеса, внутренние поверхности которых охватывают с минимальным воздушным зазором наружную поверхность обтекателя, которому придана со стороны входа воздушного потока конусообразная форма. Недостатками такой конструкции электровентилятора являются такие параметры, как то, что она создана для малых габаритов и небольшой мощности, не предусмотрено охлаждение электродвигателя.
Прототипом узла движителя с электрическим двигателем является один из вариантов электрической машины [2] и [3]. Электрическая машина имеет каркас с параллельным расположением двух частей статора и дисковый ротор с внутренним соединением для передачи крутящего момента на нагрузку. Каркас состоит из двух оснований, соединенных с наружной стороны между собой элементами в одно целое. На каждом основании закреплена часть статора на подставках из немагнитного и диэлектрического материала, скользящие опоры для фиксации зазоров между активными сторонами магнитопроводов частей статора и дискового ротора. На дисковом роторе расположены магнитопроводы ротора, скользящие поверхности для фиксации зазоров между активными сторонами магнитопроводов статора и ротора и цилиндрическая поверхность для фиксации дискового ротора относительно оси вращения. На элементах расположены скользящие опоры для фиксации дискового ротора относительно оси вращения. Недостатком описанной электрической машины является сложность изготовления оснований статора и ротора, их большая масса.
Заявленное изобретение решает задачу создания узла движителя с электрическим двигателем больших габаритов и малой массы с расширенной сферой применения, охлаждения внутренней полости электродвигателя, совмещения в одной конструкции нескольких однотипных асинхронных двигателей для работы на один движитель.
Это достигается тем, что узел движителя с электрическим двигателем состоит из аэродинамического движителя и асинхронного электродвигателя с параллельным расположением двух частей статора и дискового ротора между ними с внутренними местами соединения передачи крутящего момента на аэродинамический движитель. Двигатель имеет каркас, который состоит из двух оснований, соединенных между собой с внешней стороны элементами в одно целое. На каждом основании закреплена часть статора на подставках из немагнитного и диэлектрического материала, скользящие опоры для фиксации зазоров между активными сторонами магнитопроводов частей статора и дискового ротора. На дисковом роторе расположены магнитопроводы ротора, скользящие поверхности для фиксации зазоров между активными сторонами магнитопроводов статора и ротора и цилиндрическая скользящая поверхность для фиксации дискового ротора относительно оси вращения. На элементах расположены скользящие опоры для фиксации дискового ротора относительно оси вращения. Каждое основание статора и дискового ротора состоит из соединений радиальных и хордовых элементов. На основании дискового ротора установлены вертикальные элементы на внутренних концах радиальных элементов, на которых закреплено герметичное защитное ограждение и аэродинамический движитель. На внешней части хордовых элементов оснований статора установлены электрические сборки соединений и подачи электроэнергии. На наружных плоскостях оснований статора и по внешнему периметру на хордовых элементах установлено защитное герметичное ограждение. Во внешнем защитном ограждении расположены окна для подачи и оттока воздуха для охлаждения внутренних частей статора и ротора двигателя.
Узел движителя характеризуется тем, что он может содержать два или более однотипных асинхронных двигателя с параллельным расположением двух частей статора и дискового ротора с внутренним соединением передачи крутящего момента. Основания роторов объединены в одно целое переходными устройствами с общими местами крепления для передачи крутящего момента на аэродинамический движитель. Статоры двигателей объединены между собой соосно креплением смежных оснований.
На фиг.1 и 2 показан узел движителя с электрическим двигателем, на фиг.3 - основание части статора, а на фиг.4 - основание дискового ротора.
Узел движителя с электрическим двигателем содержит аэродинамический движитель 1 и асинхронный электродвигатель 2 с параллельным расположением двух частей статора 3 и дисковым ротором 4 с внутренними местами соединения 5 передачи крутящего момента. Двигатель 2 имеет каркас, который состоит из двух оснований 6, соединенных между собой с внешней стороны элементами 7 в одно целое. На каждом основании 6 закреплена часть магнитопровода 8 статора 3 на подставках 9 из немагнитного и диэлектрического материала, скользящие опоры 10 для фиксации зазоров 11 между активными сторонами магнитопроводов 8 и 12 частей статора 3 и дискового ротора 4. На основании 13 дискового ротора 4 расположены магнитопроводы 12 и скользящие поверхности 14 для фиксации зазоров 11 между активными сторонами магнитопроводов 8 и 12 частей статора 3 и ротора 4 и цилиндрическая скользящая поверхность 15 для фиксации дискового ротора 4 относительно оси вращения 16. На элементах 7 расположены скользящие опоры 17 для фиксации дискового ротора 4 относительно оси вращения 16. На вертикальных элементах 18 основания 13 дискового ротора 4 закреплено защитное герметичное ограждение 19 и движитель 1 в местах соединения 5. На наружных плоскостях оснований 6 и по внешнему периметру на элементах 7 установлены защитные ограждения 20 и 21. На основаниях 6 установлены электрические сборки 22 соединений обмоток статора и подачи электроэнергии. По периметру оснований 6 расположены места крепления 23 аэродинамического движителя 1 к основной конструкции или соединения однотипных двигателей 2 между собой.
На фиг.3 показано основание 6 части статора 3 двигателя 2. Оно состоит из соединения радиальных и хордовых элементов 24, 25 и 26 с расположением мест крепления 23.
На фиг.4 показано основание 13 дискового ротора 4 двигателя 2. Оно состоит из соединения радиальных и хордовых элементов 27, 28 и 29 и вертикальных элементов 18.
Узел движителя 1 с электрическим двигателем 2 работает следующим образом. При подключении обмоток статора 3 двигателя 2 к сети в кольцевой полости каркаса двигателя 2 по магнитопроводам 8 частей статора 3 возникает вращающееся магнитное поле, которое, при взаимодействии с наведенными в магнитопроводе 12 дискового ротора 4 токами, создает электромагнитный момент, приводящий основание 13 ротора 4 во вращение вместе с движителем 1, закрепленным в местах соединений 5.
При конструкции узла движителя 1 с двумя или более однотипными двигателями 2 работа узла движителя 1 аналогична.
Производительность узла движителя с электрическим двигателем зависит от параметров движителя 1, установленной мощности двигателей 2, возможности регулирования их скорости вращения. На его базе могут быть спроектированы вентиляторные установки большой мощности.
Источники информации
1. Патент RU 2184274 C1, 13.11.2000.
2. Патент LV 13374, 24.05.2004.
3. Патент LV 14008, 19.03.2008.