ЭЛЕКТРОПРИВОД
ELECTRIC DRIVE

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в конструкциях приводов, передающих крутящий момент от электродвигателя к исполнительному механизму, в том числе и в конструкциях судовых движителей.
Известен электропривод, содержащий электродвигатель, связанный с ведомым валом посредством муфт сцепления (см. авторское свидетельство СССР №1255795, МКИ F16K 31/05, 1986 г.). Недостатком известного устройства является невозможность использования его в качестве привода для гребного вала судовых движителей по причине реальной угрозы попадания речной или морской воды к электродвигателю, что приведет к потере его работоспособности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод, включающий приводной электродвигатель, состоящий из статора и ротора, магнитную муфту и герметичный экран, разделяющий муфту на ведущую и ведомую полумуфты с установленными на них постоянными магнитами (см. Ганзбург Л.Б. и др. Механизмы с магнитной связью, Л., изд. «Машиностроение», 1973 г., стр. 122-123). Данный электропривод дает возможность исключить попадание воды к приводному электродвигателю благодаря наличию неподвижного герметичного экрана, расположенного между двумя полумуфтами магнитной муфты. Однако недостатком этой конструкции является ее сложность, а также недостаточная надежность и коэффициент полезного действия (к.п.д.). Дело в том, что магнитная муфта вынесена за пределы приводного электродвигателя. Это обуславливает введение в конструкцию привода дополнительных опорных подшипников, а удлинение вала приводит к необходимости увеличения его жесткости.
Цель настоящего изобретения - упрощение конструкции электропривода, а также повышение его надежности и к.п.д.
Указанная цель достигается тем, что в известном электроприводе, включающем приводной электродвигатель, состоящий из статора и ротора с магнитами на его внешней поверхности, магнитную муфту и герметичный экран, разделяющий муфту на полумуфты с установленными на них постоянными магнитами, в нем магниты на внешней поверхности ротора электродвигателя, изготовленного полым из немагнитного материала, выполнены в виде отдельных сегментов, а в полости ротора, через герметичный экран, размещена одна из полумуфт, при этом установленные на этой полумуфте магниты и магниты на внешней поверхности ротора расположены коаксиально относительно друг друга. На поверхности сегментных магнитов, обращенной к статору электродвигателя, установлен бандаж из высокопрочного немагнитного материала, например нержавеющей стали 36НХТЮ, а сами сегментные магниты образуют мозаичную структуру.
В предложенном техническом решении исключается ведущая полумуфта магнитной муфты. Ее роль выполняет ротор приводного электродвигателя. За счет размещения ведомой полумуфты внутри ротора, играющего роль одновременно ведущей полумуфты, существенно сокращаются габариты электропривода, уменьшается количество опорных подшипников и сокращается длина вала.
Учитывая, что между ведомой полумуфтой и ротором электропривода расположен герметичный экран и два воздушных зазора, важной задачей является обеспечение эффективного взаимодействия магнитных потоков ротора и ведомой полумуфты. Это становится возможным только при выполнении магнитов ротора в виде отдельных сегментов, а еще лучше, если эти сегментные магниты будут уложены в виде мозаичной структуры. В этом случае получается максимально возможное значение магнитного потока с единицы поверхности ротора и высокое значение индукции в воздушных зазорах. Именно при таком конструктивном исполнении постоянных магнитов ротора создается возможность эффективной передачи крутящего момента с ротора на ведомую полумуфту и далее на выходной вал.
Для безопасной работы электропривода возникает необходимость поджатая отдельных сегментов постоянных магнитов при помощи бандажа из немагнитного материала, который установлен поверх этих магнитов.
Главный вид предлагаемой конструкции электропривода изображен на фиг. 1, а на фиг. 2 - мозаичная структура сегментных магнитов ротора.
На фигурах приведены следующие обозначения:
1 - корпус электропривода;
2 - статор приводного электродвигателя;
3 - ротор приводного электродвигателя;
4 - полумуфта магнитной муфты;
5 - постоянные магниты;
6 - герметичный экран;
7 - выходной вал электропривода;
8 - внешняя поверхность ротора;
9 - бандаж;
10 - сегменты магнитов.
Предлагаемый электропривод (см. фиг. 1) включает электродвигатель, состоящий из статора 2 и ротора 3, размещенных внутри корпуса 1. В полости ротора 3 установлена полумуфта магнитной муфты 4. Данная полумуфта 4 отделена от ротора 3 герметичным экраном 6, который с одной стороны закреплен на корпусе электропривода 1, а с другой стороны установлен на выходном валу 7 по скользящей посадке. На внешней поверхности ротора размещены сегменты постоянных магнитов (см. фиг. 2), которые выполнены в виде усеченных пирамид 10. В каждом ряду постоянные магниты смещены относительно предыдущего ряда, образуя мозаичную структуру. Вид мозаичной структуры и форма сегментов зависит от большого числа факторов и определяется конструкцией электропривода и режимами его работы. Поверх сегментов магнитов 10 установлен бандаж 9, фиксирующий эти сегменты. Бандаж выполнен из немагнитного высокопрочного материала, например из нержавеющей стали 36НХТЮ. Постоянные магниты 5 на поверхности ротора 3 и на поверхности полумуфты 4 расположены строго коаксиально относительно друг друга.
При смещении магнитов относительно друг друга происходят потери, приводящие к снижению к.п.д. электропривода.
При включении электропривода ротор 3 начинает вращаться относительно статора 2 и за счет взаимодействия постоянных магнитов на его поверхности и на поверхности полумуфты 4 передает крутящий момент на эту полумуфту и далее на выходной вал 7. Наличие герметичного экрана 6 исключает попадание к ротору и статору электропривода агрессивной внешней среды, например морской воды при использовании электропривода в судовых установках.
Предлагаемая конструкция электропривода существенно упрощается по сравнению с известным решением за счет исключения ведущей полумуфты, роль которой выполняет сам полый ротор. При этом значительно сокращаются габариты электропривода, а также повышается его надежность и к.п.д. путем выполнения постоянных магнитов на роторе в виде отдельных сегментов, в том числе и уложенных в виде мозаичной структуры, и повышения жесткости выходного вала при уменьшении его длины.