АСИНХРОННЫЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H02K17/16 H02K17/30 

Изобретение относится к области электротехники и электрооборудования.

Известен асинхронный короткозамкнутый электродвигатель герметичного реактора, предназначенный для осуществления процессов при интенсивном перемешивании реагентов (Вишневский Н.Е., Глуханов Н.П., Ковалев И.С. Аппаратура высокого давления с герметичным приводом. М.: Машгиз, 1960. - 253 с.).

В этом двигателе статор закреплен на экранирующей гильзе, жесткость которой рассчитана на внутреннее рабочее давление.

Однако этот электродвигатель имеет существенные конструктивные недостатки, в частности увеличенную толщину экранирующей гильзы, а следовательно, увеличенный воздушный зазор, что в значительной степени ухудшает энергетические и экономические его показатели.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является асинхронный герметичный короткозамкнутый электродвигатель (Черноусов Н.П., Куткин А.Н., Федоров В.Ф. Герметичные химико-технологические машины и аппараты. М.: Машгиз, 1965. - 342 с.), который выбран за прототип.

В принципиальной схеме этот электродвигатель двигатель связан в единое целое с рабочим органом приводимого им в движение механизма (фиг.1). При этом на вал 1 асинхронного двигателя насаживают ротор 4, магнитопровод которого со стороны воздушного зазора защищен неметаллической немагнитной экранирующей гильзой 9. Статор двигателя отделен от ротора экранирующей, также неметаллической, немагнитной перегородкой 3. Рабочее колесо 7 исполнительного механизма, вращающееся в корпусе 8, насажено на вал 1, в результате чего осуществляется жесткая его связь с ротором.

Однако и эта конструкция герметичного экранированного двигателя имеет существенные недостатки. Наличие статорной перегородки и роторной гильзы в воздушном зазоре двигателя приводит к значительному увеличению зазора, что приводит к увеличению тока холостого хода и снижению технико-экономических показателей двигателя. Опоры 5 и 6 вала ротора двигателя размещены в самой машине, поэтому при выборе материалов и смазки к ним предъявляются особые требования. Вместе с тем, этот электродвигатель не способен работать в условиях высокой радиационной и коррозионной среды.

Задачей предложенного является разработка конструкции герметичного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, способного работать в условиях радиационного облучения, имеющего высокие энергетические и экономические показатели, находящиеся на уровне современных стандартов, и способа его изготовления.

Поставленная задача решается тем, что асинхронный герметичный короткозамкнутый электродвигатель, включающий статорную перегородку и роторную гильзу, которые выполнены полыми коаксиальными цилиндрическими, при этом статорная перегородка снабжена продольными выступами, по числу пазов на статоре, расположенными на внешней ее цилиндрической поверхности, причем сечение выступов выполняют по форме сечения незаполненной части пазов статора.

Пример 1. Конструкция предложенного герметичного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, предназначенного в качестве привода центробежного экстрактора для переработки отработанного ядерного горючего, представлена на фиг.2.

Статор электродвигателя состоит из корпуса 1, изготовленного из нержавеющей стали, снабженного ребрами для улучшения естественного охлаждения, принятого в данной конструкции двигателя. Сердечник статора 2 набирают из листов, толщиной 0,5 мм, электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка 3, выполненная обмоточным проводом с изоляционным покрытием. Пазовую изоляцию статорной обмотки выполняют из гибкого стекломеканита, склеенного с обеих сторон стеклотканью. Межслойную изоляцию и изоляцию лобовых частей обмотки выполняют из стекломеканита, выводимые концы обмотки изолируют резиновой трубкой. Ротор электродвигателя 4 состоит из вала 5, изготовленного из нержавеющей стали, с напрессованным на него сердечником. Пазы клетки ротора залиты алюминиевым сплавом. Сердечник ротора, так же как и сердечник статора, набирают из листов электротехнической стали, толщиной 0,5 мм. Пакет железа ротора крепят на валу двигателя посредством скользящей посадки. Нижней конец вала имеет посадочное место для крепления ротора центробежного экстрактора посредством флянца 13. Подшипниковые щиты 6 и 7 изготавливают из нержавеющей стали для обеспечения надежности конструкции и ее коррозионной стойкости и крепят к корпусу статора посредством шпилек 10. При этом нижний щит является флянцевым, посредством него двигатель жестко крепят к корпусу 15 центробежного экстрактора. Опоры выполняют на однорядных шариковых подшипниках качения, которые работают в режиме “Сухого трения”.

Подшипники изготавливают из нержавеющей стали с самосмазывающимися сепараторами.

Герметичность двигателя со стороны верхнего конца вала обеспечивают крышкой 11, которая одновременно разгружает нижний подшипник через вал, и кожухом 12. В местах стыка корпуса статора с подшипниковыми щитами устанавливают уплотнительные прокладки из полиэтилена. Ротор центробежного экстрактора 13 соединен жестко с валом двигателя посредством болта 14. Между флянцем двигателя и флянцем ротора экстрактора имеется воздушное лабиринтное уплотнение, которое препятствует проникновению агрессивных паров во внутреннюю полость двигателя при его вращении. К корпусу статора крепят вводное устройство, посредством которого осуществляется герметичный электроввод. Для защиты от воздействия агрессивных паров рабочих и дезактивирующих растворов лобовые части обмотки статора и его магнитопровод, цилиндрическую поверхность ротора и его торцевые части покрывают слоем лакового покрытия, устойчивого к радиационному облучению.

Пример 2. В предложенном двигателе статорную перегородку изготавливают из неметаллического немагнитного материала. Конструкция перегородки и гильзы показана на фиг.3, на котором представлен фрагмент поперечного сечения предложенного электродвигателя, здесь: 1 – железо статора, 2 - обмотка статора, 3 - немагнитная неметаллическая перегородка статора, 5 - железо ротора, 6 - обмотка ротора, 7 – немагнитная неметаллическая гильза ротора.

Как следует из фиг.3, статорная перегородка и роторная гильза двигателя выполнены полыми цилиндрическими коаксиальными, при этом статорная перегородка снабжена, по числу пазов на статоре, продольными выступами, расположенными на внешней ее цилиндрической поверхности, причем сечение выступов выполняют по форме сечения незаполненной части пазов статора.

Для реализации предложенного герметичного асинхронного двигателя предложен способ его изготовления.

Поставленная задача решается тем, что статорную перегородку и роторную гильзу в виде лакового покрытия наносят на поверхность магнитопровода и лобовые части обмотки статора, а также на цилиндрическую поверхность и торцевые части магнитопровода ротора с последующим отвердением покрытия, его сушкой, проточкой и шлифовкой цилиндрических поверхностей статорной перегородки и роторной гильзы со стороны воздушного зазора с доводкой толщины их до заданных размеров.

Пример 1. Способ изготовления герметичного асинхронного двигателя, который заключается в том, что на поверхность магнитопровода, лобовые части обмотки статора и на цилиндрическую поверхность магнитопровода ротора и его торцевые части наносят лаковые покрытие одной из разновидностей радиационнстойких лаков, например фуриловым лаком (ВТУНИИПМ) с отвердителем CuCl₂·2H₂O (ГОСТ 4167-61), после отвердения которого сушат, снимают неровности и излишки затвердевшего лакового покрытия на цилиндрических поверхностях статорной перегородки и роторной гильзы со стороны воздушного зазора на токарном или фрезерном станке, шлифуют эти поверхности на шлифовальном станке и доводят толщину перегородки и гильзы до заданных размеров.

В результате реализации предложенной конструкции двигателя и способа его изготовления со статорной перегородкой и роторной гильзой представляется возможным получить надежную конструкцию герметичного асинхронного короткозамкнутого двигателя. При этом, нанося указанное лаковое покрытие на лобовые части обмотки и все остальные части статора, а также на цилиндрическую и торцевые части ротора, представляется возможным полностью капсулировать статорную часть и ротор двигателя, что значительно увеличивает его надежность и долговечность.

Следует отметить, что в предложенном электродвигателе практически удается сохранить величину воздушного зазора между статором и ротором в пределах, принятых для стандартных двигателей нормального исполнения (порядка 0,5 мм), так как статорная перегородка и гильза ротора при этом выполнена в виде лакового покрытия, толщина которого может быть получена в пределах долей миллиметра. В условиях прототипа указанных двух экранов ведет к значительному увеличению воздушного зазора между железом статора и ротора, что приводит к значительному увеличению тока холостого хода, а следовательно, к ухудшению характеристик подобного электродвигателя, так как трудно изготовить конструкцию статорной перегородки и роторной гильзы столь малой толщины, чтобы они вошли в воздушный зазор и не препятствовали нормальной работе двигателя.

Важно отметить, что, обладая незначительным поверхностным натяжением и высокой смачиваемостью, лаковое покрытие при нанесении на шероховатую поверхность ротора и статора в жидком виде легко проникает во все микротрещены магнитопровода и пустоты пазов и при этом выравнивает их поверхности, а обладая высокой адгезионной способностью, это покрытие при отвердении создает единую монолитную конструкцию с изделием.

Таким образом, в предложенной конструкции гермитичного двигателя отсутствует необходимость применения тонких технологических приемов для обеспечения размещения и закрепления перегородок в воздушном зазоре, как это делается в прототипе, так как статорная перегородка и роторная гильза в виде лакового покрытия, проникая в зазоры между частями магнитопровода, при отведении автоматически надежно закрепляется на поверхности статора и ротора. При этом скрепляются между собой и пластины железа магнитопровода, уменьшая их вибрацию, а следовательно, уменьшая шумы при работе двигателя.

На основе предложенного изобретения разработана конструкция и создан опытный образец герметичного радиационно-коррозионно-химостойкого асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с номинальной мощностью Р_ном=0,6 кВт для привода центробежного циркуляционного экстрактора ЦЭТ-0,2, предназначенного для переработки отработанного ядерного горючего. При испытаниях в качестве агрессивного раствора в экстракторе принят раствор 4МHNO₃ и 20% ТБФ в синтине.

Испытания показали высокую коррозионную стойкость всех элементов электродвигателя в высокоагрессивной парогазовоздушной среде.

Испытания опытного образца электродвигателя при работе его в блоке с экстрактором на рабочих растворах в течение 1000 ч, показали высокую радиационную стойкость двигателя при гамма-облучении интегральной дозой Дγ=5·10⁹ рад.

Опытный образец двигателя удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к электрическим машинам ГОСТ 183-66 и ГОСТ 7217-66.

В опытном образце электродвигателя практически сохраняется стандартная ширина воздушного зазора, поэтому технико-экономические и энергетические показатели его находятся на уровне современных государственных стандартов.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронным двигателям. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении энергетических и экономических показателей герметичного асинхронного двигателя, достигается путем того, что в асинхронном герметичном короткозамкнутом электродвигателе, содержащем корпус статора с размещенным на нем сердечником, снабженным обмоткой статора, ротор с сердечником, снабженным короткозамкнутой обмоткой ротора, статорная перегородка и роторная гильза выполнены полыми цилиндрическими, при этом гильза размещена внутри перегородки коаксиально, причем статорная перегородка снабжена продольными выступами, по числу пазов на статоре, расположенными на внешней ее цилиндрической поверхности, при этом сечение выступов выполняют по форме сечения незаполненной части пазов статора. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Асинхронный герметичный короткозамкнутый электродвигатель, содержащий корпус статора с размещенным на нем сердечником, снабженным обмоткой статора, ротор с сердечником, снабженным короткозамкнутой обмоткой ротора, включающий неметаллические немагнитные статорную перегородку и роторную гильзу, отличающийся тем, что статорная перегородка и роторная гильза выполнены полыми цилиндрическими, при этом гильза размещена внутри перегородки коаксиально, причем статорная перегородка снабжена продольными выступами, по числу пазов на статоре, расположенными на внешней ее цилиндрической поверхности, при этом сечение выступов выполняют по форме сечения незаполненной части пазов статора.2. Способ изготовления асинхронного герметичного короткозамкнутого электродвигателя, включающего неметаллические немагнитные статорную перегородку и роторную гильзу, отличающийся тем, что неметаллические немагнитные статорную перегородку и роторную гильзу в виде лакового покрытия наносят на цилиндрические поверхности и торцевые части статора и ротора, с последующими отвердением покрытия, его сушкой, проточкой и шлифовкой цилиндрических поверхностей статорной перегородки и роторной гильзы со стороны воздушного зазора.