РОТОР ШКИЛЬКО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК H02K3/04 H02K1/26 H02K17/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке и изготовлении электрических машин.

Глубокопазный двухклеточный двигатель сочетает в себе преимущества известных сварных глубокопазных и литых двухклеточных двигателей. Они надежнее, технологичнее и экономичнее. В отличие от литых беличьих клеток в них исключены возможности возникновения несплошностей литья. А при сварке стержней и короткозамыкающих колец имеют место в эксплуатации такие типичные повреждения, как ослабление или нарушение контактов в сварных соединениях, обрыв или подгар стержней, оставление стержней в пазах, прогиб выступающих из сердечника концов стержней, волнообразный изгиб короткозамыкающих колец от неравномерного термического удлинения отдельных стержней и др. Подобные типичные отказы исключены в двухклеточной глубокопазной цельноштампованной конструкции обмотки ротора. Ее можно выполнять с различными значениями начального вращающего момента, превышающими даже трехкратное. Это было недостижимо до последнего времени, когда в соответствии с изобретениями, стало возможным в одноклеточных обмотках осуществлять вытеснение тока при пуске не только в погруженных в сердечник стержнях, но и в короткозамыкающих кольцах.

Отмечается заметное преимущество обычного двухклеточного двигателя перед одноклеточным глубокопазным в возможности широкого подбора пусковых условий с помощью подбора сопротивлений. По этому показателю преимущество за двухклеточным глубокопазным двигателем, в котором наряду с подбором сопротивлений возможно варьировать сопротивлениями, изменяя сечение токоведущих частей клетки высверливанием отверстий. Преимуществом является и лучшее использование меди, так как верхняя и нижняя клетки плотно состыкованы и отводится тепло при пуске от верхней клетки, создающей вращающий момент и в то же время как и при пуске, так и полной скорости, когда вращающий момент создает нижняя клетка, обеспечивается независимое удлинение клеток при нагревах, исключая горбообразное изгибание стержней при одноклеточном глубокопазном исполнении.

В вариантах закрытых или полузакрытых пазов предпочтительно применение составных магнитопроводов роторов. При этом нарезанные из металлопроката зубцы и откованное ярмо изготовляются малоотходно, в то время как в шихтованном варианте отходы достигают 50% Зазор же на стыках зубцов с ярмом возможно заполнить при сборке на оправке отверждаемой магнитоклеевой пастой. При приставных привариваемых зубцах отпадает необходимость в наличии при цельноштампованных беличьих клетках открытых пазов и магнитных клиньев, так как пазы могут быть открыты со стороны ярма. Применение составных магнитопроводов с цельноштампованными беличьими клетками разных электропроводимостей позволяет расчленить конструкцию ротора на отдельные унифицированные узлы.

На фиг.1 представлена одна из клеток глубокопазного двухклеточного ротора, подготовленного для встраивания в составной магнитопровод при закрытых или полузакрытых пазах.

Клетка сварена по короткозамыкающим кольцам 1. В стержнях 2 выполнены отверстия для подбора сопротивлений 3. Штамповочные операции при изготовлении таких беличьих клеток подобны операциям штамповки жалюзи с неподвижными параллельными полосами. При значительных размерах беличьих клеток возможно разделение клетки на несколько секторов, свариваемых по короткозамыкающим кольцам 1. Предпочтительно отношение высоты паза к ширине проводника выбирать максимально возможным, так как от этого зависят эффект вытеснения тока при пуске, а также нагнетательная способность выступающих концов стержней из пазов, вентилирующих внутреннюю полость двигателей со степенью защиты IP44 или IP54 при способе охлаждения ICO141. При этом обеспечивается более интенсивное охлаждение лобовых частей обмоток статора и ротора и уменьшается неравномерное распределение температуры обмоток статора вдоль ее оси.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение по зубцовой зоне глубокопазного двухклеточного ротора с открытыми пазами.

Характеристики двигателя с пазами заполненными рабочей 4 (нижней) из меди и пусковой 5 (верхней) из латуни или железа, клетками могут быть улучшены магнитодиэлектрической укупоркой 6 пазов. Такое устройство сердечников роторов 7 является одним из направлений технического развития асинхронных двигателей.

На фиг.3 изображен поперечный разрез сердечника ротора асинхронного двигателя.

Конструкция содержит нижнюю 4 и верхнюю 5 цельноштампованные беличьи клетки, встроенные в магнитопровод с массивным тороидальным ярмом 8, к которому приварены в точках 9 массивные зубцы в возможных исполнениях: полузакрытый паз 10 или закрытый паз 11. Такое устройство обеспечивает гибкость в подборе характеристик машин соответственно требованиям электропривода. Так например, к ярму могут быть присоединены зубцы переменной толщины с различной конфигурацией стороны, обращенной к воздушному зазору. На поверхностях зубцов со стороны ярма возможно предусмотреть выемки для наполнения термически отверждаемой магнитодиэлектрической пастой для заполнения зазоров в стыках. Взаимное расположение всех элементов массивного зубчатого тороидального сердечника с цельноштампованными беличьими клетками обеспечивается при сборке на оправке естественно при отсутствии гребенчатости стенок пазов и заданном пазовом открытии и полюсно-фазной картины мгновенных значений токов как в пусковом, так и в рабочем режимах.

Использование изобретения: в электротехнике. Сущность изобретения: глубокопазный ротор двигателя содержит две цельноштампованные беличьи клетки из электропроводящей полосы. Обмотка из меди расположена в нижнем слое, а клетка повышенного сопротивления из латуни или железа в верхнем слое. В стержнях обмотки имеются отверстия, позволяющие варьировать соотношением активных и индуктивных сопротивлений клеток. Возможно выполнение сердечника ротора массивным с тороидальным ярмом, к которому после установки обмотки приварены зубцы. Изобретение позволяет повысить пусковой момент двигателя. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1.Ротор электрической машины, содержащий сердечник с глубокими пазами, в которых размещена беличья клетка со стержнями и короткозамыкающими кольцами, отштампованными за одно целое из электропроводящей полосы, стержни повернуты на угол 90^o относительно касательной в точке пересечения оси паза с окружностью колец, отличающийся тем, что ротор снабжен второй беличьей клеткой, расположенной в пазах, стержни и короткозамыкающие кольца которой также отштампованы за одно целое из электропроводящей полосы, при этом нижняя клетка выполнена из меди и имеет увеличенное сечение по отношению к верхней клетке, выполненной из латуни или железа. 2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что в стержнях выполнены отверстия, обеспечивающие требуемое соотношение активных и индуктивных сопротивлений. 3. Ротор пп.1 и 2, отличающийся тем, что сердечник ротора выполнен массивным с тороидальным ярмом, к которому приварены зубцы, образуя зубцовую зону с полузакрытыми или закрытыми пазами.