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).
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