РОТОР АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК H02K17/30 H02K1/22 H02K17/16 

Изобретение относится к электрическим машинам, а более точно к асинхронным двигателям (АД), и предназначено для улучшения их пусковых свойств.

Известен ротор АД ( а.с. СССР, кл. Н 02 К 1/22, N 1111229, 1983), содержащий магнитопровод и установленные в нем стержни, замкнутые короткозамыкающими кольцами с выполненными на них радиальными прорезями и установленные с возможностью радиального перемещения и контакта с кольцами против разрезов на упругих элементах, контактные элементы, выполненные составными из двух электрически разъединенных частей с разным электрическим сопротивлением, между частями расположены дополнительные упругие элементы с различной жесткостью. Этот ротор выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является невозможность изменения пускового сопротивления, а следовательно, и пускового момента АД в широких пределах для соответствия пусковым требованиям конкретного привода.

Целью изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции ротора АД. Цель достигается тем, что в роторе, содержащем вал, на котором жестко закреплен сердечник, в пазах которого размещены стержни обмотки, электрически замкнутые между собой короткозамыкающими кольцами, причем хотя бы одно из короткозамыкающих колец как минимум один разрез между парой соседних стержней, согласно изобретению разрез расширяется ближе к центру оси вращения ротора, а в верхней его части с возможностью замены установлен элемент пускового сопротивления, выполненный в виде сегмента из материала относительно высокого сопротивления; на валу двигателя жестко закреплено кольцо из изолятора с направляющими, на которых с возможностью радиального перемещения напротив разрезов расположены подвижный контакт и элемент возврата. Края элемента пускового сопротивления и части стенок разреза, между которыми установлен этот элемент, могут быть выполнены зубчатыми для более жесткой фиксации элемента пускового сопротивления в радиальном направлении и с целью снижения переходного сопротивления. Отверстие в подвижном контакте достаточно выполнять не сквозным, а лишь необходимым для перемещения подвижного контакта при размыкании. Подвижный контакт может иметь петлю для направляющей, в виде выступающей над короткозамыкающим кольцом части контакта с отверстием. Сечение направляющей и отверстия в подвижном контакте или петле для направляющей может выполняться не круглый для исключения вращения подвижного контакта на направляющей. Направляющая с целью увеличения жесткости конструкции может упираться в элемент пускового сопротивления или в упор, расположенный (или выполненный) на этом элементе.

Выполнение расширяющихся к центру оси вращения ротора разрезов на короткозамыкающих кольцах, установка в них с возможностью замены элементов пускового сопротивления, использование направляющих для подвижных контактов, выполнение стенок разрезов в верхней части и краев элементов пускового сопротивления зубчатыми, использование подвижных контактов с петлей и применение направляющих не круглого сечения эти признаки определяют новизну технического решения.

На фиг.1 показан сегмент ротора, вид спереди; на фиг.2 расположение зубчатого элемента пускового сопротивления в разрезе короткозамыкающего кольца; на фиг.3 конструкция ротора с подвижным контактом, имеющим несквозное отверстие для направляющей; на фиг.4 подвижный контакт с петлей для направляющей, вид спереди; на фиг.5 то же, вид сверху; на фиг.6 ротор с подвижными контактами, имеющими петли для направляющих, и направляющие, упирающиеся в упоры, расположенные на элементах пускового сопротивления.

Ротор АД (фиг.1) содержит вал 1 с жестко закрепленным на нем сердечником 2, в пазах которого размещены стержни обмотки 3, электрически замкнутые между собой короткозамыкающими кольцами 4, имеющими разрезы между парой соседних стержней 3, разрезы расширяются ближе к центру оси вращения ротора, а в верхней их части с возможностью замены установлены элементы пускового сопротивления 5; на валу 1 жестко закреплено кольцо 6 из изолятора с направляющими 7, на которых с возможностью радиального перемещения напротив разрезов расположены подвижные контакты 8 и элементы возврата 9.

На фиг. 2 изображена часть сердечника 2 ротора с короткозамыкающим кольцом 4, в разрезе которого установлен элемент пускового сопротивления 5, причем края разреза в верхней его части и стенки элемента 5 выполнены зубчатыми.

На фиг. 3 изображен сегмент сердечника 2 ротора, в разрезе короткозамыкающего кольца 4 которого находится элемент пускового сопротивления 5, на направляющей 7 расположен подвижный контакт 8 с элементом возврата 9, отверстие для направляющей в подвижном контакте не сквозное, но его глубина h_отв немного больше расстояния перемещения контакта h_к.

Фиг.4 и 5 показывают (спереди и сверху) подвижный контакт 8, который имеет петлю для направляющей 7 (на фиг. не показана), причем отверстие в петле и сечение направляющей не круглые.

На фиг.6 представлен ротор АД, подвижные контакты 8 которого имеют петли для направляющих 7, а сами направляющие 7 упираются в упоры 10, расположенные (или выполненные) на элементах пускового сопротивления 5.

Принцип действия ротора АД заключается в следующем. При подключении двигателя к сети, когда скорость вращения равна нулю, подвижный контакт 8 (фиг. 1,3,6) притянут элементом возврата 9 и находится в ближнем к центру оси вращения ротора положении, а стержни 3 обмотки ротора замкнуты через элементы пускового сопротивления, которое соответствует пусковым требованиям конкретного привода, причем чем больше пар стержней 3 замкнуты через пусковые сопротивления, тем большее значение пускового момента можно получить. При разгоне двигателя до определенной скорости вращения центробежная сила становится больше силы элементов возврата 9 и подвижные контакты 8 входят в разрезы на короткозамыкающих кольцах 4, шунтируя элементы пускового сопротивления 5. Если в процессе работы двигателя нагрузка на валу увеличивается, а скорость вращения при этом уменьшается, это приводит к уменьшению центробежной силы, и подвижные контакты 8 выводятся из цепи обмотки ротора. При этом электромагнитный момент машины возвращается, что позволяет двигателю в некоторых случаях преодолевать увеличение нагрузки. Точно так же, при отключении АД от сети элементы возврата 9 подготавливают ротор к новому пуску, выводя подвижные контакты 8 из его обмотки.

Если в процессе эксплуатации изменяются пусковые требования к АД, то элементы пускового сопротивления заменяются новыми, соответствующими данным требованиям.

По сравнению с прототипом достигнута возможность изменения пусковых свойств АД в широких пределах. Следует отметить, что двигатели с таким ротором будут иметь и гораздо улучшенные рабочие характеристики, чем обычные короткозамкнутые АД, за счет неиспользования в них конструктивных элементов (глубоких пазов, двойной "беличьей клетки" и т.п.), увеличивающих момент при пуске, но снижающих энергетические показатели машины в номинальном режиме.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и касается особенностей выполнения асинхронных двигателей. Сущность изобретения: ротор асинхронного двигателя содержит вал 1 с жестко закрепленным на нем сердечником 2, в пазах которого размещены стержни обмотки 3, электрически замкнутые между собой короткозамыкающими кольцами с разрезами между парами соседних стеpжней 3. Разрезы расширяются к центру оси вращения ротора, а в верхней их части с возможностью замены установлены элементы пускового сопротивления 5. На валу 1 жестко закреплено кольцо 6 из изолятора с направляющими 7, на которых с возможностью радиального перемещения напротив разрезов расположены подвижные контакты 8 и элементы возврата 9. Изобретение предназначено для изменения пускового момента асинхронного двигателя в широких пределах, для соответствия динамическим характеристикам конкретного привода. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Ротор асинхронного двигателя, содержащий вал, на котором жестко закреплен сердечник, в пазах которого размещены стержни обмотки, электрически замкнутые между собой короткозамыкающими кольцами, причем хотя бы одно из короткозамыкающих колец имеет как минимум один разрез между парой соседних стержней, отличающийся тем, что разрез расширяется к центру оси вращения ротора, а в верхней его части с возможностью замены установлен элемент пускового сопротивления, выполненный в виде сегмента из материала относительно высокого сопротивления, на валу двигателя жестко закреплено кольцо из изолятора с направляющими, на которых с возможностью радиального перемещения напротив разрезов расположены подвижные контакты и элементы возврата. 2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что края элемента пускового сопротивления и части стенок разреза, между которыми установлен этот элемент, зубчатые. 3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что отверстие для направляющей в подвижном контакте не сквозное, а достаточное для перемещения подвижного контакта при размыкании. 4. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что подвижный контакт имеет петлю для направляющей в виде выступающей над короткозамыкающим кольцом части контакта с отверстием. 5. Ротор по пп. 1, 3 или 4, отличающийся тем, что сечение направляющей и отверстия в подвижном контакте или в петле для направляющей некруглые. 6. Ротор по п. 1 или 4, отличающийся тем, что направляющая упирается в элемент пускового сопротивления или в упор, выполненный на этом элементе.