РОТОР ТОРЦОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2008 года по МПК H02K17/16 H02K17/02 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к ротору торцовой электрической машины, и может быть использовано при разработке асинхронных электрических машин с короткозамкнутым ротором.

Известен ротор торцового короткозамкнутого двигателя по патенту №1802908, Кл. Н02К 17, 16, опубл. 15.03.93 г., Бюл. №10, который состоит из зубчатого магнитопровода, вала, статора, короткозамкнутой обмотки со скошенными вентиляционными лопатками, прямыми лопатками, расположенными на внутреннем и внешнем короткозамыкающих кольцах, с противоположных сторон воздушного зазора, на внешнем короткозамыкающем кольце у воздушного зазора имеется сплошной конический кольцевой выступ с увеличивающимся диаметром в сторону воздушного зазора.

Однако известный ротор не надежен в работе вследствие недостаточного его охлаждения во время работы и охлаждения обмоток статора, это происходит из-за небольшой высоты лопаток, которые, к тому же, не являются токопроводящими, что приводит к ухудшению отвода тепла от короткозамкнутых колец и, как следствие, приводит к высокой температуре нагрева всей электрической машины.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является ротор асинхронной торцовой электрической машины по авторскому свидетельству №1642551, Кл. Н02К 17/06, опубл. 15.04.91 г., Бюл. №14, который состоит из дисковых магнитопроводов статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, стержней, короткозамыкающих внутренних и наружных колец, дополнительного короткозамыкающего кольца, ярма магнитопровода, ребер переходящих в вентиляционные лопатки, вентиляционного окна.

Сходными признаками с заявляемым ротором является наличие магнитопровода, короткозамыкающей обмотки, короткозамыкающих стержней, короткозамыкающего кольца, ребер, вентиляционных лопаток.

Однако известный ротор асинхронной торцовой машины имеет большую массу, что влечет за собой увеличенную металлоемкость, а из-за того что вентиляционные лопатки имеют высоту, не позволяющую эффективно охлаждать короткозамыкающие обмотки, ротор дает сбои в работе, чем обуславливается ненадежность его в эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение металлоемкости ротора и увеличение его эксплуатационной надежности за счет обеспечения эффективного охлаждения вентиляционных лопаток и одновременно обмотки статора.

Задача решается тем, что в роторе, включающем магнитопровод с ярмом, короткозамкнутую обмотку, вентиляционные лопатки, короткозамыкающее кольцо, стержни, ребра и статор, вентиляционные лопатки выполнены токопроводящими в виде нескольких токопроводящих, вертикально установленных стержней, соединенных с одним короткозамыкающим кольцом магнитопровода, причем верхняя часть вентиляционных токопроводящих лопаткок имеют клиновидную форму, сужающуюся в сторону рабочего воздушного зазора и имеющую в сечении площадь, равную или большую площади сечения токопроводящего стержня магнитопровода, установлены вентиляционные токопроводящие лопатки могут быть в двух вариантах, в первом варианте они установлены вертикально по внутреннему и наружному диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода, во втором варианте они могут быть установлены только по внутреннему диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода, или только по наружному диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода, с возможностью прохождения по их вертикально установленным токопроводящим стержням электрического тока по всей высоте вентиляционных токопроводящих лопаток. Короткозамыкающее кольцо установлено на стороне, противоположной рабочему воздушному зазору, и расположено по внутреннему диаметру магнитопровода, причем либо со стороны ярма магнитопровода, либо только на ярме магнитопровода. Ребра вентиляционных токопроводящих лопаток установлены на одном короткозамыкающем кольце с внутренней и наружной стороны или только с наружной стороны магнитопровода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан ротор, общий вид, на фиг.2 - то же, аксонометрическая проекция ротора с вентиляционными лопатками, расположенными по наружному и внутреннему диаметру магнитопровода; на фиг.3 - то же, аксонометрическая проекция ротора с вентиляционными лопатками, расположенными по наружному диаметру магнитопровода.

Ротор состоит из магнитопровода 1 с ярмом 2, короткрзамкнутой обмотки 3 с токопроводящими вентиляционными лопатками 4 с ребрами 5, установленными на одном короткозамыкающем кольце 6 с внутренней и наружной стороны магнитопровода 1, или только с обратной его стороны, вала 7, статора 8.

Короткозамкнутая обмотка 3 выполнена из нескольких, вертикально установленных, токопроводящих стержней 9, которые представляют собой вентиляционные токопроводящие лопатки 4, которые в верхней части имеют клиновидную форму, сужающуюся в сторону рабочего воздушного зазора 10, а также имеют в сечении площадь, равную или большую площади сечения токопроводящего стержня 9 магнитопровода.

Ребра 5 вентиляционных токопроводящих лопаток 4 установлены на одном короткозамыкающем кольце 6 с внутренней и наружной стороны магнитопровода 1 или только с наружной его стороны.

Вентиляционные токопроводящие лопатки 4 могут быть установлены в двух вариантах.

В первом варианте (фиг.2) токопроводящие вентиляционные лопатки 4 установлены вертикально и по наружному и внутреннему диаметрам магнитопровода 1, с возможностью прохождения, по вертикально установленным стержням 9, электрического тока снизу вверх по всей высоте вентиляционных токопроводящих лопаток 4.

Во втором варианте (фиг.3) вентиляционные токопроводящие лопатки 4 установлены вертикально, только по наружному (или только по внутреннему) диаметру короткозамыкающего кольца 6 магнитопровода 1, так же, с возможностью прохождения электрического тока снизу вверх по всей высоте вентиляционных токопроводящих лопаток 4.

Короткозамыкающее кольцо 6 установлено на стороне, противоположной рабочему воздушному зазору 10, и расположено по внутреннему диаметру магнитопровода 1, либо со стороны ярма 2 магнитопровода 1, либо только на ярме 2 магнитопровода 1.

Работает ротор следующим образом.

При вращении ротора включаются в работу вентиляционные токопроводящие лопатки 4, при этом электрический ток проходит по каждому из их короткозамыкающих стержней 9, начиная с нижней части и проходит в сужающую часть выступающих их клиньев, которые, упираясь в сторону рабочего воздушного зазора 10, обеспечивают прохождение охлаждающего воздуха по обмоткам статора 8, охлаждая, таким образом, все поверхности ротора и статора.

Одновременно электрический ток проходит по ребрам 5 короткозамыкающего кольца 6.

Интенсивность охлаждения достигается за счет увеличения площади соприкосновения токопроводящих частей короткозамкнутой обмотки 3 с воздухом, благодаря выполнению вентиляционных токопроводящих лопаток 4 на толщину короткозамыкающего кольца 6 и выполнению верхней их части клиновидной формы, площадь сечения которой равна или является большей площади сечения токопроводящего стержня магнитопровода.

По первому варианту установки вентиляционных токопроводящих лопаток 4 охлаждающий воздух, обдувая ребра 5 короткозамкнутого кольца 6, подается на вентиляционные токопроводящие лопатки 4, расположенные на наружном и внутреннем диаметрах магнитопровода 1, далее вентиляционными токопроводящими лопатками 4, расположенными на наружном диаметре магнитопровода, охлаждающий воздух подается на наружные лобовые части статора 8 и проходит через воздушный зазор 10, а вентиляционными токопроводящими лопатками 4, расположенными на внутреннем диаметре магнитопровода 1, охлаждающий воздух подается на внутренние лобовые части статора 8 и также проходит через воздушный зазор 10. В результате происходит встречное прохождение воздуха по вентиляционным токопроводящим лопаткам 4. В воздушном зазоре 10 два встречных потока соприкасаются, и происходит их завихрение (турбулентность), в результате чего улучшается охлаждение статора 8 и соответственно охлаждение ротора.

По второму варианту установки вентиляционных токопроводящих лопаток 4 охлаждающий воздух, обдувая ребра 5 короткозамкнутого кольца 6, подается на вентиляционные токопроводящие лопатки 4, расположенные только на внутреннем или только на наружном диаметре магнитопровода 1, далее охлаждающий воздух подается вентиляционными токопроводящими лопатками 4 на наружные лобовые части статора 8 и проходит через воздушный зазор 10, а вентиляционными токопроводящими лопатками 4, расположенными только на внутреннем диаметре, охлажденный воздух проходит через воздушный зазор 10 на внутренние лобовые части статора 8. В результате, охлаждающий воздух, проходя через одну из лобовых частей короткозамкнутой обмотки 3 статора 8 и через воздушный зазор 10, попадает на другую лобовую часть короткозамкнутой обмотки 3, статора 8, таким образом, обеспечивается интенсивное охлаждение статора и одновременно ротора.

Предлагаемый к патентованию ротор, по сравнению с вышеописанными аналогами, имеет повышенную эксплуатационную надежность и уменьшенную материалоемкость.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при разработке асинхронных электрических машин с короткозамкнутым ротором. Технический результат - уменьшение металлоемкости и увеличение эксплуатационной надежности ротора. Данный технический результат достигается тем, что в роторе, включающем магнитопровод с ярмом, короткозамкнутую обмотку, вентиляционные лопатки, короткозамыкающее кольцо, стержни, ребра и статор, согласно данному изобретению вентиляционные лопатки выполнены токопроводящими в виде нескольких токопроводящих, вертикально установленных стержней, соединенных с одним короткозамыкающим кольцом магнитопровода, причем верхняя часть токопроводящих вентиляционных лопаток имеет клиновидную форму, сужающую в сторону рабочего воздушного зазора и имеющую в сечении площадь, равную или большую площади сечения токопроводящего стержня магнитопровода. Вентиляционные токопроводящие лопатки могут быть установлены в двух вариантах: в первом - вертикально по внутреннему и наружному диаметрам короткозамыкающего кольца магнитопровода, а во втором - вертикально только по внутреннему диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода, или только по наружному диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода с возможностью прохождения электрического тока по вертикально установленным токопроводящим стержням упомянутых выше лопаток по всей их высоте. При этом короткозамыкающее кольцо установлено на стороне, противоположной рабочему воздушному зазору, и расположено по внутреннему диаметру магнитопровода, а ребра вентиляционных токопроводящих лопаток установлены на одном короткозамыкающем кольце. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротор торцовой электрической машины, включающий магнитопровод с ярмом, короткозамкнутую обмотку, вентиляционные лопатки, короткозамыкающее кольцо, стержни, ребра и статор, отличающийся тем, что вентиляционные лопатки выполнены токопроводящими в виде нескольких токопроводящих вертикально установленных стержней, соединенных с одним короткозамыкающим кольцом магнитопровода, причем верхняя часть вентиляционных токопроводящих лопаток имеет клиновидную форму, сужающуюся в сторону рабочего воздушного зазора и имеющую в сечении площадь, равную или большую площади сечения токопроводящего стержня магнитопровода, причем вентиляционные токопроводящие лопатки могут быть установлены в двух вариантах, в первом варианте они установлены вертикально по внутреннему и наружному диаметрам короткозамыкающего кольца магнитопровода, во втором варианте они могут быть установлены вертикально только по внутреннему диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода или только по наружному диаметру короткозамыкающего кольца магнитопровода с возможностью прохождения по их вертикально установленным токопроводящим стержням электрического тока по всей высоте вентиляционных токопроводящих лопаток, а короткозамыкающее кольцо установлено на стороне, противоположной рабочему воздушному зазору, и расположено по внутреннему диаметру магнитопровода, а ребра вентиляционных токопроводящих лопаток установлены на одном короткозамыкающем кольце.2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо может быть установлено либо со стороны ярма магнитопровода, либо только на ярме магнитопровода.3. Ротор по п.1, отличающийся тем, что ребра вентиляционных токопроводящих лопаток могут быть установлены с внутренней и наружной сторон магнитопровода или только с его наружной стороны.