Ротор электрической движительно-рулевой колонки

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электрическим движителям, в частности к конструкции роторов электрических движительно-рулевых колонок.
Известно, что ротор - вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела или отдающие ее рабочему телу. Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин - с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колес.
В электротехнической машине вал испытывает самую большую нагрузку, так как передает крутящий момент выполняющему определенную работу механизму. От показателей жесткости и прочности так же будут зависеть качество работы электродвигателя, а значит и всего электрического агрегата.
Например, гребной винт, размещенный на конце вала, должен быть достаточно прочен, чтобы выдержать тысячи тонн давления и не подвергаться коррозии в соленой морской воде. В процессе эксплуатации на лопастях гребного винта появляются шероховатости, коррозионно-эрозионный износ, погибы, трещины, сколы и обрыв лопастей. Погибы и обрывы лопастей винта вызывают статическую и гидродинамическую неуравновешенность. В результате изгибные моменты, воздействующие через вал, приводят к смещению оси вращения ротора электрической движительно-рулевой колонки, уменьшению кольцевого осевого зазора между статором и ротором, и как следствие к задеванию ротора о статор. Что в свою очередь приведет к полному выходу из строя всей электрической движительно-рулевой колонки.
Предлагаемая полезная модель направлена на снижение негативного воздействия изгибных моментов на ротор электрической движительно-рулевой колонки.
Известен вал электродвигателя (https://epusk.ru/articles/elektrodvigateli/chto-takoe-val-elektrodvigatelya/), который характеризуется ротором, длинный конец которого выведен в форме вала за пределы корпусной части двигателя, и напоминает стальной стержень с разной величиной диаметра по своей длине. Самая толстая его часть как раз находится в середине магнитопровода и испытывает наибольшие нагрузки, далее, через колена меньшего диаметра, на которых сидят подшипники к заданному расчетами диаметру выходного конца. Величина диаметра зависит от назначенных будущими условиями допустимых нагрузок, задаваемых двигателю при его создании.
Известен короткозамкнутый ротор асинхронного электродвигателя (http://energo.ucoz.ua/publ/24-1-0-304), который характеризуется наличием вала ротора электродвигателя, пакетом короткозамкнутой стали, шпонки, кольца пружинного, груза балансировочного, болтом, гайкой.
Известна сверхпроводящая синхронная машина с суживающимся воздушным зазором между ротором и статором, способ ее охлаждения и способ формирования зазора, характеризующаяся тем, что синхронная машина содержит ротор с массивным сердечником, имеющий криогенно-охлаждаемую катушечную обмотку сверхпроводящего ротора, статор, коаксиальный с ротором и имеющий катушки обмотки статора, магнитно-связанные с катушечной обмоткой сверхпроводящего ротора, причем катушки обмотки статора расположены вокруг ротора, и статор имеет охлаждающие проходы, отходящие наружу от внутренней периферии статора, причем внутренняя периферия отделена от ротора кольцевым зазором ротора, в которой зазор ротора имеет суживающуюся ширину по длине зазора, причем ротор охлаждается криогенной охлаждающей текучей средой, и система вентиляции статора подает охлаждающий газ в кольцевой зазор ротора и проходы статора (RU 2298276 31.10.2002 Н02К 55/02 (2006.01) Н02К 9/16 (2006.01)).
Известен электродвигатель с многопрофильным многосекционным скользящим ротором, который состоит из корпуса, на одном конце которого расположен передний подшипниковый щит, а на другом - задний подшипниковый щит и тормозной механизм, в который входит тормоз с фрикционным элементом и тормозной щит. В корпусе размещен статор с обмоткой и ротор с валом. Вал ротора установлен в радиальные подшипники с возможностью аксиального перемещения вала с ротором относительно статора. Ротор содержит продольно размещенные две или более роторные секции, по крайней мере одна из которых имеет коническую форму с малым диаметром конуса, направленным к переднему подшипниковому щиту, и по крайней мере одна из секций ротора имеет цилиндрическую форму. Статор имеет частично коническую форму и также содержит две или более секции, которые по количеству, форме и размещению соответствуют секциям ротора (RU 2711052 30.08.2018 Н02K 7/12 (2006.01) Н02K 17/32 (2006.01)).
Известна сверхпроводниковая электрическая машина с аксиальным возбуждением и когтеобразным ротором с постоянными магнитами, содержащая магнитопроводящие щиты 1 и 2, магнитопроводящий корпус 3, статор 4, выполненный шихтованным, и имеющий пазы, распределенные по его внутренней поверхности, размещенную в этих пазах многофазную многополюсную обмотку 5, установленный на валу машины когтеобразный ротор, представляющий собой когтеобразные полюсные системы 6 и 7 с радиально 8 и тангенциально 9 намагниченными постоянными магнитами. В межполюсном зазоре между краем полюса одной полярности и полюсной системой другой полярности размещены торцевые постоянные магниты 10. На корпусе установлены кольцевые сверхпроводниковые обмотки возбуждения (СПОВ) 11 и 12, выполненные из высокотемпературного сверхпроводникового (ВТСП) материала 2-го поколения (RU 163830 18.02.2016 Н02K 55/02 (2006.01) Н02K 21/14 (2006.01) Н02K 1/27 (2006.01)).
Общим недостатком известных устройств является недостаточная жесткость вала ротора, в частности ротора электрической движительно-рулевой колонки, при воздействии внешних изгибных моментов, возникающих вследствие слома лопасти гребного винта, влияющих на прогибы центральной части ротора и как следствие нарушающих размеры кольцевого осевого зазора между ротором и статором.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции ротора, обеспечивающей достаточную жесткость ротора электрической движительно-рулевой колонки, и позволяющей поддерживать работоспособность электрической движительно-рулевой колонки при влиянии внешних изгибных моментов, воздействующих на ротор электрической движительно-рулевой колонки.
Технический результат достигается тем, что конструкция ротора сформирована таким образом, что в плане имеет продольно размещенные два усеченных конуса с общим основанием, направленным своими вершинами в стороны подшипниковых опор.
Ротор работает следующим образом.
При сломе лопасти гребного винта нагрузка 7 через ступицу гребного винта 5 и опору носовую 3 будет направлена в сторону вала гребного 2 и через центральную часть ротора 1 на опору кормовую 4, которая служит для жесткой фиксации осевых перемещений ротора. Таким образом, изгибные нагрузки фокусируются на центральной части ротора 1, который, в свою очередь, обладает собственной силой тяжести 6. В результате воздействия изгибных моментов, нагрузки 7 и силы тяжести 6 на вращающийся ротор, центральная часть ротора 1 прогибается, и смещается ось вращения на величины, сопоставимые с воздушным (кольцевым) зазором.
В предлагаемом техническом решении с целью решения поставленной технической задачи изменена конструкция центральной части ротора 1, а именно центральная часть конструкции ротора сформирована таким образом, что ротор имеет в плане продольно размещенные два усеченных конуса с общим основанием, направленных своими вершинами в стороны подшипниковых опор 3 и 4, тем самым образуя коническую центральную часть ротора 8. Коническая центральная часть ротора 8 увеличивает жесткость ротора, тем самым увеличивается сопротивляемость изгибным моментам. И тем самым радиальный осевой зазор между ротором и статором электрической машины будет сохранять относительное значение, позволяя продолжать работу электрической движительно-рулевой колонки.
Предлагаемое техническое решение поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 показан общий вид ротора электрической движительно-рулевой колонки;
на фиг. 2 показан ротор с коническим участком центральной части ротора, в продольном разрезе;
на фиг. 3 показан ротор с коническим участком центральной части ротора, в проекции 3/4.
Вышеуказанные конструктивные особенности призваны обеспечить достаточную жесткость конструкции ротора, минимизировать влияние изгибных моментов и обеспечить работоспособность электрической движительно-рулевой колонки в случаях слома лопасти гребного винта.