Асинхронный двухроторный электродвигатель Советский патент 1983 года по МПК H02K16/02 

() АСИНХРОННЫЙ ДВУХРОТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для привода р-азличных исполнительных механизмов. Известны асинхронные электродвигатели, состоящие из статора с обмотками и концентрично расположен- ных полого рабочего и ферромагнитного вспомогательного роторов, кото рые механически не связаны между со бой и могут вращаться с различной частотой. Вспомогательный ротор является внутренним ярмом для замыкания магнитного потока и обеспечивает одновременно интенсивное охлаждение электродвигателя при любых режимах работы рабочего ротора, включая работу его на упор Cl Недостатком даннь1Х электродвигателей является то, что они имеют незначительный пусковой момент. Кро ме того, электромагнитный момент вн реннего ротора используется только для вращения вентилятора и перемеще ния охлаждающего воздуха и не участвует в создании полезного момента на валу. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является также асинхронный двухроторный электродвигатель .содержащий статор с обмотками, вал с жестко установленным на нем рабочим полым ротором, вспомогательный ; роторе вентилятором,расположенный во внутренней полости рабочего ротора и соединенный с валом посредством подшипников, центробежный регулятор с тормозными колодками и тормозное кольцо, жестко установленное в подшипниковом щите. Центробежный ре.гулятор выполнен в виде втулки, жестко установленной на валу, и закрепленных на ней упругих элементов в виде ленточных и витых пружин, посредством которых втулка соединена с тормозными колодками, причем последние размещены между тормозным коль|цом и ст /пицей вентилятора, а сопрягаемые поверхности колодок, кольца и ступицы покрыты фрикционным материалом 2. Недостатком указанного электродви гателя является то, .что рабочий полый ротор имеет значительный момент инерции вследствие установки непосредственно на его валу центробежного регулятора. За счет этого снижается чувствительность и быстродействие отработки управляющего-сигнала что сужает область применения этого электродвигателя. При работе рабочег ротора на упор вспомогательный ротор также не вращается, поскольку он-кинематически посредством центробежного регулятора связан с рабочим ротором. Тем самым эффективность вентиляции резко падает, что приводит значительному увеличению перегрева всей машины. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик двухрото ного асинхронного электродвигателя путем уменьшения суммарного момента инерции pa6o4et-o ротора и улучшения регулировочных свойств. Поставленная цель достигается тем что в асинхронном двухроторном электродвигателе, содержащем статор с обмотками, вал с закрепленным на нем рабочим ротором, выполненным в виде полого стакана со ступицей, вспомогательный ротор, установленный с возможнбстьюнезависимого вращения вентилятор, закрепленный на вспомогательном роторе, центробежный регулятор с контактными колодками и ко тактное кольцо, центробежный регулятор установлен на вспомогательном, роторе, а контактное кольцо установлено на.валу рабочего ротора. Контактное кольцо может быть выполнено в виде ступицы рабочего ротора Для регулирования величины пускового момента на валуи его динамичес ких характеристик -контактное кольцо может быть выполнено в виде конусной втулки и-установлено с возможностью осевого перемещения вдоль ва ла относительно контактных колодок центробежного регулятора. На фиг. 1 изображен электродвигатель, разрез; на фиг. 2 - вариант электродвигателя с конусной втулкой на фиг. 3 - вспомогательный ротор, поперечный разрез. Статор 1 с обмотками 2 запрессован в корпус 3. Рабочий ротор 4, вы38 .-4 полненный в виде полого стакана со ступицей 5, закреплен ча валу 6 и имеет в торцовой части вентиляционные отверстия 7. Вал 6 установлен в подшипниковых щитах 8 и 9 на подшипниках 10 и 11. Вспомогательный ферромагнитный ротор 12 установлен на цилиндрической части 13 подшипникового щита 9 на подшипниках и 15 На торце ротора 12 установлен центробежный вентилятор 16, Во внутренней полости ротора 12 жестко установлен центробежный регулятор 17 который состоит из основания 18, в котором выполнены центральное 19 и боковые 20 вентиляционные окна, рычагов 21, установленных с возможностью поворота относительно неподвижных осей 22, контактных колодок 23, покрытых слоем фрикционного материала 2, неподвижных ограничительных упоров 25 и витых пружин 2б, прижимающих колодки 23 к ступице 5 роjopa 4. Итупица 5 покрыта в зонеконтакта с. колодками .23 фрикционным слоем 27 и выполняет таким образом функции контактного кольца Сфиг.1).. В подшипниковых щитах 8 и 9 выполнены вентиляционные окна 28 и 29. Для обеспечения возможности-регулирования пускового момента контактное кольцо 30 выполнено конусным и установлено с возмсэжностью осевого перемещения (фиг.2). Контактное кольцо 30 прижи.мается пружиной 31 к регулировочной гайке 32. Посредством последней регулируется осевое положение контактного кольца 30 относительно контактных колодок 23 и тем самым изменяется усилие их сжатия; Угол наклона внешней поверхности, длина и осевой ход контактного кольца 30 выбраны таким образом , что в одном крайнем его положении (крайнее правое .на фиг.2 усилие сжатии контактных колодок и коль ца равно нулю, т.е. они не соприкасаются. Рычаги 21 при этом упираются в ограничительные упоры 25- В. другом крайнем положении кольца (крайнее левое на фиг.2) 30 усилие сжатия равно максимальному значению, на которое настроены пружины 26, выбираемому исходя из номинальных крутящих моментов роторов и 12, причем рычаги 21 при ЭТО упираются в цилиндрическую часть основания 13. Предлагаемый электродвигатель работает следующим образом. 51 При подаче напряжения на обмотки 2 статора 1 на рабочий Ц и вспомогательный 12 роторы начинают действовать электромагнитные силы, стремящие ся привести их во вращение. При этом в зависимости от усилия прижатия контактных колодок 23 к контактному коль цу 30, на вал действует суммарный крутящий момент М обоих роторов k и 12, равный м V+ . где Мрл- пусковой момент рабочего ротора k; пусковой момент вспомогательного ротора 12; - коэффициент передачи момента ротора 12 валу 6, определяемый геометрией контактирующих поверхносте; свойствами фрикционного материала, усилием прижатия т.е. осевым положением кольца 30, Пусть в исходном состоянии колодки 23 прижаты с определенным усилием к кольцу 30. Тогда на валу 6 при пуске развивается момент,равный По мере увеличения частоты вращения ротора 12 рычаги 21 центробежного регулятора 17, преодолевая сопротивление пружин 26, под действием центро бежных сил повернутся относительно осей 22 вращения и усилие прижатия контактных колодок 23 к контактному кольцу 30 уменьшится. При достижении ротором 12 определенной частоты вращения, на которую настроены пружины 26 и вьютавлено -аксиальное положение кольца 30, колодки 23 полностью отой дут от кольца 30. В дальнейшем, независимо от величины нагрузки на валу b рабочего- ротора k, а также в определенном диапазоне изменения подводи мого напряжения питания, вспомогательный ротор 12 вращается независимо от рабочего ротора 4. Это обеспечивает высокие чувствительность и динамические характеристики рабочего ротора 4 при интенсивном охлаждении всех греющих частей электродвигателя .за счет вентилятора 16, в том числе при работе рабочего ротора 4 на упор Если по условиям эксплуатации к элек тродвигателю не предъявляются повышенные требования по величине пускового момента, но лимитирован его момент инерции в пусковом режиме, то контактное кольцо 30 необходимо смес тить в кр.айнее правое положение (фиг.2) и оба ротора 4 и 12 будут вра 386 щаться при любом режиме работы независимо друг от друга. При этом имеем . Если по условиям эксплуатации не предусматривается работа на упор и не предъявляется высоких требований по быстродействию и чувствительности, но требуется обеспечение высоких пусковых и текущих моментов, то контактное кольцо 30 необходимо сместить в крайнее левое положение (фиг.2) и ротора 4 и 12 будут кинематически связаны при любом режиме работы машины. При этом имеет К 1. Таким образом, изменяя осевое положение контактного кольца 30 путем вращения регулировочной гайки 32, можно регулировать пусковой и текущие моменты на валу 6 электродвигателя, а также его динамические характеристики. Оормула изобретения 1.Асинхронный двухроторный электродвигатель, содержащий статор с обмотками, вал с закрепленным н,а нем рабочим ротором, выполненным в виде полого стакана со ступицей, вспомогательный ротор, установленный с возможностью независимого вращения, вентилятор, закрепленный на вспомогательном роторе ,центробежный регулятор с контактными колодками, и контактное кольцо, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, центробежный регулятор установлен .на вспомогательном роторе, а контактное кольцо установлено на валу рабочего ротора. 2.Электродвигатель по п.1, о т личающийся тем, что контактное кольцо выполнено в виде ступицы, рабочего ротора. 3.Электродвигатель по п.1, о т личающийся тем, что контактное кольцо выполнено конусным и установлено с возможностью осевого перемещения относительно контактных колодок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 К 17/02, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 692005, кл. Н 02 К 9/ОА, 1978,