Ротор асинхронного двигателя и способ его изготовления Советский патент 1983 года по МПК H02K3/08 H02K15/00 

Изобретение относится к конструкции электрических машин и технологии их изготовления и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Известен ротор асинхронного двигателя, содержащий сердечник .с открытыми пазами, в который укладывают готовую обмотку, а затем выполняют части зубцовой зоны из порошковых ферромагнитиков, магниходиэлектриков, чем обеспечивают ротору необходимые конструктивные параметры, позволяющие несколько снизить потери и улучшить механическую характеристику электродвигателя flj.

К недостаткам данного ротора относятся невеликие энергетические характеристики, так как магнитная проницаемость магнитодиэлектриков на два порядка меньше магнитной проницаемости стали сердечника.

Известен также способ изготовления ротора, согласно которому сначала выполняют сердечник ротора с открытыми пазами любым известным способом, например штамповкой стального листа и последующей шихтовкой штампованных пластин и закреплением в пакете, затем в открытые пазы сердечника устанавливают готовую обмотку, после чего на поверхность зубцовой зоны наносят равномерный слой жидкого магнитодиэлектрика и производят его термоотверждение. В качестве ферромагнетика обычно используют порошковое железо, а в качестве изолирующей связки - .различные смолы, клеи или лаки. Указанный при этом ;Слой закрепляет обмотки в пазах и .{представляет собой части зубцовой ).зонь1 и магнитные шунты одновременно Cl.

Недостатком указанного способа ..является сложная технология ротора.

Наиболее близкими к предлагаемым являются ротор асинхронного торцового двигателя и способ его изготовления, согласно которому сердечник и обмотка выполнена методами порошковой металлургии.

Ротор содержит, сердечник с открытыми пазами, в котором размещена короткозамкнутая обмотка с короткозамыкающими кольцами и элементы для закрытия паза из ферромагнитного материала.

Способ изготовления ротора асинхронного двигателя включает изготовлени(а сердечника с открытыми пазами, размещение в пазах короткозамкнутой «обмоткиI и элементов для закрытия паза из ферромагнитного материала, термообработку и механическую обработку С 2.

- Недостатками известного ротора являются Низкие энергетические харак

теристики и сложная технология изготовления.

Выполнение полузакрытых пазов в роторе ограничено известными недостатками методов порошковой металлургии, трудностью получения изделий сложных не плоскопараллельных форм, получения одинаковой плотности в различных сечениях протяжного изделия малой толщины, а также необходимостью применения высоких давлений прессования для реализации заданной плотности.Другим недостатко является проведение спекания в два этапа: спекание сердечника при tcn 1000-1300C и спекание сердечника с выполненной обмоткой, при пониженной температуре (450°С), что усложняет технологи-ю изготовления и снижает качество обмотки, в связис тем,, что процесс спекания порошко.вой обмотки проходит интенсивно при температурах, близких к температуре плавления спекаемых порошковых материалов. При низких температурах спекания процесс протекает медленно и удельное сопротивление обмотки оказывается повышенным, что снижает значение момента и смещает его максимум в область больших скольжений. Указанные факторы ухудшают энегетические показатели двигателя и усложняют технологию изготовления.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и упрощение технологии изготовления ротор

Поставленная цель достигается тем, что в роторе асинхронного двигателя, содержащем сердечник с открытыми пазами, в которых размещены короткозамкнутая обмотка с короткозамыкающими кольцами и элемент для закрытия паза из ферромагнитного материала, короткозамкнутая обмотка снабжена радиальными ребрами, расположенными вдоль оси симметрии паз до наружной поверхности ротора а элемент для закрытия паза выполнен в виде секторов, установлен,ных между ребрами обмотки.

Кроме того, ребра короткозамкнутой обмотки соединены с короткозамыкающими кольцами. I

При этом согласно способу изготоления ротора асинхронного двигателя включающему изготовление сердечника с открытыми пазами, размещение в пазах короткозамкнугой обмотки и элементов для закрытия паза из феррмагнитного материала, термообработк и механическую обработку, элементы ,цля закрытия паза выполнены: газотермическим, напрлмер плазменным, напылением.

Кроме того/ термообработку для медной обмотки проводят в среде водорода или в вакууме при 820-900°С в течение 2-3 ч. На фиг. 1 показан„предлагаемый ротрр, торцовой вариант/ на фиг. 2 то же, линейный вариант/ фиг. 3 то же,цилиндрический вариант/ на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1. Ротор-асинхронного двигателя состоит из сердечника 1 с зубцами 2 содержащими активные части 3, кото рые выполнены над прилегающими пазами, в которых размещена короткозамкнутая обмотка, снабженннад ребром 4. Ротор работает следующим образом. Магнитное иоле.стйтора индуктирует через воздушный зазор в активные части 3 зубцовой зоны и зубцы 2 ротора магнитный поток, которы замыкается в сердечнике ротора. В результате этого .в короткозамкнутой обмотке при условии изменения магнитного потока в пространстве и/или во времени наводится электрический ток, который взаимодействует с ин:дуктированным магнитным полем в сердечнике, зубцах 2 и активных Частях 3. В результате того, что активные части расположены над прилегакядами пазами, в которых размеще на обмотка с ребром 4, магнитная индукция от аубца 2 сердечника до оси обмотки снижается монотонно, не приводя к образовании) высших гармоник , при этом ребро 4 обмотки служи немагнитной перегородкой между смеж ными зубцами, что ограничивает рассеяние магнитного потока через ак.тивные части 3 от зубца к зубцу. В результате уменьшения амплитуд вы ших гармоник и их интерференции с гармониками индуктора снижаются- потери в роторе и улучшается механиче кая характеристика электродвигателя Способ изготовления ротора асин-. хронного двигателя включает основны операции: изготовление сердечника с обмоткой, что наиболее целесообразно изготовлять совместно методами порошковой металлургии, и плазменно напыление элементов закрытия паза и ферромагнитного материала. Однако возможно раздеАвное изгбт ление сердечника или обмотки: штамповкой, резанием из проката, холодным выдавливанием и т. п. Целесообразно при этом производить формовку ребра обмотки непосредственно при прессовании порошковой обмотки, выдавливании или травлении. На поверхности зубцовой зоны сер дечника 1 с обмоткой, включающей стороны короткозамыкающих колец в пазовой плоскости, плазменным напылением наносят слой ферромагнитного материала. Для этого в область сопл Плазмотрона подают порсяпок железа, легированный кремнием и алюминием,

-1022261 напылйют им, например, при следующем режиме: в качестве плазмообразующего и транспортирующего порошка газов используют аргон при давлении 350 кПа, ток плазмотрона 35ОА, напряжение на плазмотроне .30-35 В. Фракционный состав наносимого порошка выбирают по диаметру частиц в диапазоне О,04-0,1 мм. При напылении сердечника с обмоткой их устанавливают в рабочем органе приводного механизма, которым задают ему циклическое перемещение относительно плазмотрона, например вращательное перемещение вокруг оси ротора торцовой или циклической формы, и ведут напыление, перемещая плазмотрон вдоль зубцовой ионы. После получения покрытия достаточной тол1даны, при котором ребра обмотки заглубляются в нем на 1-2 мм, процесс напыления прекращают (фиг. 2). Затем производят термообработку ротора при 820-900°С в течение 2-3 ч в среде водорода или в вакуум ;. Указанная температура обеспечиввзт получение эффективного контакта между частицами меди порошковой обмотки и лежит в области нулевого значения константы равновесия реакции восстдновления окиси железа, что позволяет . получить обмотку с высокой электропроводностью, а также ограничивает рост проводимости спечегшого сердеч.иика за счет ограничения процесса восстановления изолирующей Фазы () . После спекания пооизводкт механическую обработку зубцовой зоны резанием, точением или шлифованием для снятия избытка напыленного материала и откоы Рия пазов по ребрам 4 обмотки. Преимуществом предлагаемого рото ра является простота технологии его изготовления, позволяющая выполнить без применения больших давлений уплотнения и полузакрытые пазы роторов различной конструкции (фиг.1-3) с равной плотностью в любой части покрытия. ;3накение указанной плотности достигает 0,85-0,90 от плотности наносимых материалов, что дает возможность получать магнитные проницаемости напыленной зоны, соизмеримые с проницаемостью и выполненные прессованием порошков в пресс-форме давлением 600-1000 МПа. В то же время увеличивается рабочая площадь долюсов на 25-40% за счет активного использования пазовой области зубцовой зоны. Изобретение позволяет повысить энергетические характеристики и технологию изготовленияроторов асинхронных двигателей.

2 У

1. Ротор асинхронного двигателя, содержагций сердечник с открытыми пазами, в которых размещены короткозамкнутая обмотка с короткозамыкающими кольцами и элемент для закрытия паза из ферромагнитного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик и упрощения технологии изготовления,короткозамкнутая обмот ка снабжена радигшьными ребрами расположенными вдоль оси симметрии паза до наружной поверхности ротора, а элемент для закрытия паза выполнен в виде секторов, установленных между ребрами обмотки. 2.Ротор по п. 1, отличающийся тем, что ребра короткозамкнутой обмотки соединены с короткозамыкающими кольцами. 3.Способ изготовления ротора асинхронного двигателя, включающий , изготовление сердечника с открытыми пазами, размещение в пазах короткозамкнутой обмотки и,элементов для закрытия паза из ферромагнитного материала, термообработку и механическую обработку, отличающийс я тем, что, с целью упрощения тех-g е нологии изготовления, элементы для (Л закрытия паза выполняют газотермическим, например плазменным, напылением. 4. Способ по п. 3, отличающий с я тем, что термообработку для медной обмотки проводят в ере- g де водорода или в вакууме при 820-900С в течение 2-3 ч. to ic KD а

Ф(/1.3

A-/I

фуг.