КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР В.И.ДОЛИНЫ Российский патент 1999 года по МПК H02K17/16 H02K17/18 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к конструкции роторов асинхронных двигателей с паяной короткозамкнутой обмоткой.

Известны короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей с обмоткой из сплошных жестких стержней, расположенных в отверстиях пакета стальных листов ротора и запаянных с торцов в массивных короткозамыкающих кольцах [1].

У роторов такой конструкции наблюдаются повреждения паяных соединений стержень-кольцо, связанные с неодинаковым тепловым удлинением стержней, а также расширением колец в процессе пуска и работы двигателя.

Известны короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей с обмоткой из жестких стержней, расположенных в отверстиях пакета стальных листов ротора, и массивных короткозамыкающих колец, в которых стержни соединены с кольцами через короткие пучки гибких проводников, припаянных к стержню и кольцу [2].

При такой конструкции обмотки ротора изменение длин стержней и диаметров колец не оказывает разрушающего воздействия на узлы соединения стержень-кольцо, однако из-за дополнительных паяных соединений эта конструкция ненадежна и нетехнологична.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству - его прототипом является короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, содержащий сердечник, в котором установлены замкнутые с двух сторон короткозамыкающими кольцами жесткие стержни обмотки с пружинящими элементами в виде деформированных участков стержня между сердечником и короткозамыкающими кольцами [3].

Устройство-прототип имеет технологичную и надежную конструкцию, при которой компенсация термомеханических усилий в местах паек стержней и колец обеспечивается пружинящими элементами, которые представляют собой участки плоского стержня прямоугольного сечения, деформированные в виде части поверхности полого усеченного конуса.

Недостаток прототипа - ограниченность применения данного технического решения, связанного с прямоугольной формой сечения стержней, у которых короткая и длинная стороны прямоугольника в несколько раз отличаются друг от друга, что свойственно роторам с глубоким пазом. Для широко распространенных типов асинхронных двигателей, имеющих короткозамкнутые роторы со стержнями круглого или близкого к квадрату сечения, такое решение неприменимо.

Задачей изобретения является создание технологичной и надежной конструкции короткозамкнутого ротора, обеспечивающей компенсацию термомеханических усилий в местах паек стержней с кольцами в обмотке со стержнями, моменты сопротивления сечений которых имеют равные значения во взаимно перпендикулярных осях, например круглое, квадратное, или с сечениями другой формы, такой, как прямоугольное, эллиптическое, когда размеры сечений по взаимно перпендикулярным осям не более чем в два раза отличаются друг от друга.

Предметом изобретения является короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, содержащий сердечник, в котором установлены замкнутые с двух сторон короткозамыкающими кольцами жесткие стержни обмотки с пружинящими элементами в виде деформированных участков стержня между сердечником и короткозамыкающими кольцами, отличающийся согласно изобретению тем, что каждый деформированный участок стержня выполнен надрезанным с торца в плоскости, нормальной к плоскости, проходящей через оси стержня и ротора, при этом частям стержня, отделенным друг от друга надрезом, придана форма выпуклостей, направленных в противоположные стороны от плоскости надреза, а в надрезы введены расклинивающие распорки.

Указанная совокупность признаков позволяет обеспечить в сочетании с технологичностью и надежностью конструкции компенсацию термомеханических усилий в паяной короткозамкнутой обмотке со стержнями круглого, квадратного сечения или сечения другой формы, например прямоугольной, эллиптической, у которого моменты сопротивления во взаимно перпендикулярных осях не более чем в два раза отличаются друг от друга, как при изменении размеров стержней вдоль оси, параллельной оси вращения ротора, так и в радиальном направлении, вследствие изменения диаметров короткозамыкающих колец.

Сущность изобретения поясняется чертежом, рис. 1, на котором представлен фрагмент ротора, выполненного согласно изобретению.

Ротор, фиг. 1, содержит сердечник 1, в котором установлены жесткие стержни 2 обмотки ротора, замкнутые с двух сторон короткозамыкающими кольцами 3.

Стержни 2 изготовлены с пружинящими элементами в виде деформированных участков стержня между сердечником 1 и короткозамыкающими кольцами 3.

Каждый деформированный участок стержня 2 выполнен надрезанным с торца, при этом плоскость каждого надреза 4 нормальна к плоскости, проходящей через оси 5 и 6 стержня и ротора.

Отделенные друг от друга надрезом 4 обе части стержня 2 деформированы в виде двух выпуклостей 7 и 8, направленных в противоположные стороны от плоскости надреза 4.

С обоих торцов стержня 2 в надрезы 4 вставлены расклинивающие распорки 9.

Ротор работает следующим образом.

При пуске двигателя происходит нагрев стержней 2 и колец 3, жестко соединенных, например, пайкой.

Под воздействием нагрева каждый из стержней обмотки ротора стремится изменить свою длину, которая должна быть, в силу ряда причин, неодинаковой для любых рядом расположенных стержней 2, если бы они перемещались свободно. Поскольку свободное перемещение стержней 2, жестко закрепленных в кольцах 3, ограничено увеличением длины наименее нагретого стержня 2, в узлах крепления стержень-кольцо возникают усилия, которые могли бы привести к разрушению обмотки. Возникновение этих разрушающих усилий предотвращается пружинящим эффектом участков стержня в виде выпуклостей 6 и 7 искусственно сформированных при изготовлении стержня.

Нагрев колец 3 приводит к увеличению их диаметров и к отгибанию стержней 2 в радиальном направлении. Поскольку плоскость надреза 4 стержня расположена нормально к плоскости, проходящей через ось 6 ротора и ось 5 стержня, выпуклость 8, обращенная к оси 6 ротора, испытывает растяжение, а выпуклость 7 - сжатие. При этом возникает пружинящий эффект, что предотвращает возникновение разрушающих усилий в узлах крепления стержень-кольцо, связанных с изменением диаметров колец 3.

Таким образом, формирование в каждом стержне роторной обмотки асинхронного двигателя пружинящих элементов, выполненных в виде участков стержней, надрезанных с торцов в одной плоскости с искусственным деформированием отделенных друг от друга надрезами частей стержней в виде двух выпуклостей, направленных в противоположные стороны от плоскостей надрезов, позволяет устранить разрушающие усилия, возникающие в обмотке вследствие неодинакового изменения длины стержней обмотки. При этом стержни установлены в сердечнике так, что плоскость надреза нормальна к плоскости, проходящей через ось стержня и ось вращения ротора, что позволяет устранить разрушающие усилия, возникающие вследствие изменения размеров короткозамыкающих колец.

Предлагаемый ротор реализован путем модернизации ротора двигателя типа АНЗ-16-44-12А мощностью 1250 кВт, используемого в качестве привода дробилки угля на электростанции. Результаты модернизации подтвердили технологичность и повышенную надежность предлагаемой конструкции.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности к конструкции роторов асинхронных двигателей с паяной короткозамкнутой обмоткой. Сущность изобретения: ротор содержит сердечник, в отверстиях которого установлены стержни обмотки, впаянные с двух сторон в короткозамыкающие кольца. Жесткие стержни обмотки ротора изготовлены с пружинящими элементами, сформированными из самого стержня в виде двух участков, расположенных между сердечником и короткозамыкающими кольцами. Согласно изобретению пружинящие элементы выполнены в виде искусственно деформированных участков стержня между сердечником и короткозамыкающими кольцами. Данные участки выполнены надрезанными с торца, а частям стержня, отделенным друг от друга надрезом, придана форма двух выпуклостей, направленных в противоположные стороны от плоскости надреза. Плоскость надреза нормальна к плоскости проходящей через ось стержня и ось вращения ротора, а в надрезы введены расклинивающие распорки. Достигаемый технический результат состоит в создании технологической и надежной конструкции короткозамкнутого ротора, которая обеспечивает компенсацию термомеханических усилий в месте пайки стержень - кольцо в радиальном и тангенциальном направлениях для стержней круглого, квадратного, прямоугольного, эллиптического сечения и стержней с сечениями других форм, моменты сопротивления которых во взаимно перпендикулярных осях не более чем в два раза отличаются друг от друга. 1 ил.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, содержащий сердечник, в котором установлены замкнутые с двух сторон короткозамыкающими кольцами жесткие стержни обмоток с пружинящими элементами в виде деформированных участков стержня между сердечником и короткозамыкающими кольцами, отличающийся тем, что каждый деформированный участок стержня выполнен надрезанным с торца в плоскости, нормальной к плоскости, проходящей через оси стержня и ротора, при этом частям стержня, отделенным друг от друга надрезом, придана форма выпуклостей, направленных в противоположные стороны от плоскости надреза, а в надрезы введены расклинивающие распорки.