Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя Советский патент 1989 года по МПК H02K17/16 

дзи9.2

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к асинхронным двигателям, короткозамкнутая обмотка роторов которых собрана из отдельный стержней и короткозамыкаю- щих колец.

Цель изобретения - повышение надежности короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя -при жестком креплении стержней в пазах сердечника ротора.

На фиг. 1 изображен ротор в варианте с традиционным расположением клиньев между стержнями ротора и дном пазов, продольный разрез; на фиг. 2-4 - сечения А-А на фиг. 1 с различными вариантами формы -поперечного сечения стержней обмотки ротора на фиг. 5 - ротор в варианте расположения клиньев и выступов пазов в продольных углублениях стержней, продольный разрез; на фиг. 6 и 7 - сечения Б-Б на фиг. 5 с различными вариантами формы поперечного сечения стержн.ей и различным месторасположением выступов на боковых стенках пазов; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. в торцовой зоне сердечника ротора при выполнении выступов в пазах толь ко в средней части сердечника ротора

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя содержит сердечник 1 с пазами 2, в которых стержни 3 закреплены встречными клиньями 4. Концы стержней 3 соединены с коротко замыкающими кольцами 5. На боковых стенках пазов 2 выполнеш.1 выступы 6, а на боковых сторонах стержней 3 - аналогичные по форме выступам 6 прО дольные углубления 7, причем при сборке обмотки ротора выступы 6 расположены в . продольных углублениях 7 Стержни 3 расположены с зазором относительно боковой стенки паза с выступами 6. Боковые стороны 8 выступов 6 выполнены наклонно к боковым стенкам пазов 2. Под таким же углом к боковым поверхностям стержней выполнены и сопрягаемые с боковыми сторонами В выступов 6 боковые стороны продольных углублений 7 стержней 3 обмотки ротора. Угол наклона боковы поверхностей 8 выступов 6 к боковым стенкам пазов 2 должен быть таким, чтобы при закреплении в пазах 2 стержней 3 клиньями 4 стержни 3 проскальзывали относительно этих боко- .вых сторон 8 выступов 6. В итоге

0

5

0

5

зо

40

45

50

55

стержни 3 в пазах 2 закреплены: в радиальном направлении - между боковыми сторонами 8 выступов 6 и клиньями 4; в тангенциальном направлении - между боковыми сторонами 8 выступов 6 и боковыми стенками пазов 2, не имеющими выступов 6, причем обеспечено прилегание стержней 3 к этим боковым стенкам пазов 2.

Выступы 6 могут быть выполнены как на всей длине сердечника 1, так и в средней части его на длине 9. Последнее необходимо, когда есть потребность уменьшить уровень термрме- ханических напряжений в стержнях 3, возникающих при неравномерном нагреве стержня 3 по высоте в процессе тяжелых пусков двигателя.

.На фиг. 1 в качестве примера показаны клинья 4 выполненные как встречные на всю длину сердечника 1 ротора. Это могут быть стальные клинья, кбнцы которых каким-либо способом (электросваркой или механически) закреплены к конструктивным элементам ротора, например к нажимным кольцам (не показаны). Принципиально могут быть использованы и две пары клиньев на паз, устанавливаемых у каждого торца сердечника I ротора, а при закреплении стержней 3 в пазах 2 только на длине 9 - пара укороченных клиньев 4 на паз. Аналогично могут быть выполнены клинья 4 и при установке их в продольных углублениях 7 стержней 3.

На фиг. 5 представлен вариант исполнения клиньев 4 встречными .на всю длину ротора с закреплением их концов в короткозамыкающих кольцах 5, что позволяет уменьшить потери в обмотке. Возможен вариант закрепления стержней 3 в пазах 2 с использованием одного клина 4 на паз при выполнении с соответствующим уклоном сопрягаемой с ним поверхности стержня 3 обмотки ротора.

Форма и размеры выступов 6 и продольных углублений 7 могут быть произвольными. Необходимо лишь при всех силовых воздействиях на стержни 3 обеспечить контактные давления по поверхности сопряжения стержней 3 с вы- ступами 6 или клиньями 4, не превышающими допустимые для материала стержней 3 напряжения смятия. Выполнение ротора по фи1Л. 6-8 позволяет повысить энергетические характеристики вследствие увеличения высоты ярма;

Процессы пусков двигателя с предложенным ротором.,

А. Выполнение ротора по фиг. 1-4. Исходное состояние: стержни 3 в пазах 2 поджаты клиньями 4 к поверхностям 8 выступов 6 и к боковым стенкам пазов 2, выполненным без выступов 6, радиальные зазоры между стержнями 3 и выступами 6 отсутствуют.

Первый момент пуска - электродинамические силы, действующие на стержни

I45894I4

В процессе пуска - стержни 3 вследствие вытеснения тока, нагреваясь наиболее сильно в верхней , g свободно расширяются и радиально и тангенциально в пределах имеющихся в верхних частях пазов 2 зазоров. Средний по сечению подогрев стержней ч на радиальной длине продольных углуб- 10 лений 7 в 2-3 раза меньгае среднего подогрева всего стержня 3. Радиальная длина продольного углубления 7 примерно в 2 раза меньше полной высоты стержня 3. Таким образом, радиальное

1-.---:.- -°гзазоров стержни 3 в пазах 2 не перемещаются.

В процессе пуска - стержни 3 вследствие вытеснения тока, нагреваясь

наиболее сильно в верхней части, личину порядка 30-50 мкм. О днако на - бодно расширяются в радиальном и тан- большей величины эти зазоры достигнут генциальном направлениях в пределахд «-1игнут

имеющихся в этой части пазов зазоров

между стержнями 3 и элементами пазов

о , ,j „налив .г.-1с;1 ли илимненсированы центробежны2 Средний по сечению подогрев стерж- 25 ми силами и не могут вызвать перемещеней участках от боковых поверх- ния стержней в пазах.

ностеи 8 выступов 6 до клиньев 4 в

4-5 раз меньте, чем средний по сечению

подогрев всего стержня. Радиальный ,.

участках продольного углубления 7 примерно в 4-6 раз меньше, чем пластические деформации стержней в прототипе, и практически может составить вепримерно к середине пуска...двигателя , когда электродинамические силы практически ско.мпенсированы центробежныразмер этих же участков стержней 3 также примерно в 4-5 раз меньше высоты всего стержня 3. Поэтому деформа-. ции участков стержней 3 от поверхностей сопряжения их с боковыми стороИзложенное показывает, что и в первом, и во втором случаях нет условий для вибрации стержней в пазах в ра- 30 диальном направлении под действием электродинамических и центробежных сил. В первом случае стержни 3 постоянно поджаты к элементам пазов 2 и эта степень поджатия при эксплуатанами 8 выступов 6 до нижнего основа- поджатия при эксплуата

ния будут примерной Г изменяется. Во втоше, чем пластические деформации стерж- пГ я «Редине каждого

ней ротора в р отипе я образуются зазоры между стерж e-S-S-O-- Г.--

:s :L-Lv- : r- ° - -е :-с упругих деформаций, вследствие чего зазоры между стержнями 3 и элементами пазов 2 не образуются.

Б. Выполнение ротора по фиг. 5-7. Исходное состояние: стержни 3 в пазах 2 поджаты клиньями 4 к поверхностям 8 выступов 6 и к боковым стенкам пазов 2, выполненным без выступов 6, радиальные зазоры между стержнями 3 и выступами 6 отсутствуют.

как к этому моменту центробежные силы стержней превьш1ают силы электродинамические. В этом же втором случае 45 при охлаждении ротора первоначальная степень закрепления стержней в пазах восстанавливается, так как в процессе пусков двигателя пластические деформации стержней отсутствуют. Изобретение позволяет повысить

50

надежность мощных асинхронных двигателей . Формула изобретения

Первый момент пуска - электродинамические силы, действующие на стержни 3, наибольшие, но в связи с отсутст- вием в соединении радиальных зазоров стержни 3 относительно пазов 2 не перемещаются .

894I4

В процессе пуска - стержни 3 вследствие вытеснения тока, нагреваясь наиболее сильно в верхней , g свободно расширяются и радиально и тангенциально в пределах имеющихся в верхних частях пазов 2 зазоров. Средний по сечению подогрев стержней ч на радиальной длине продольных углуб- 10 лений 7 в 2-3 раза меньгае среднего подогрева всего стержня 3. Радиальная длина продольного углубления 7 примерно в 2 раза меньше полной высоты стержня 3. Таким образом, радиальное

личину порядка 30-50 мкм. О днако на - большей величины эти зазоры достигнут д «-1игнут

участках продольного углубления 7 примерно в 4-6 раз меньше, чем пластические деформации стержней в прототипе, и практически может составить величину порядка 30-50 мкм. О днако на - большей величины эти зазоры достигнут д «-1игнут

.г.-1с;1 ли илимненсированы центробежными силами и не могут вызвать перемеще

примерно к середине пуска...двигателя , когда электродинамические силы практически ско.мпенсированы центробежныИзложенное показывает, что и в первом, и во втором случаях нет условий для вибрации стержней в пазах в ра- диальном направлении под действием электродинамических и центробежных сил. В первом случае стержни 3 постоянно поджаты к элементам пазов 2 и эта степень поджатия при эксплуата поджатия при эксплуата

Г изменяется. Во вто° - к этому моменту центробежные силы стержней превьш1ают силы электродинамические. В этом же втором случае 5 при охлаждении ротора первоначальная степень закрепления стержней в пазах восстанавливается, так как в процессе пусков двигателя пластические деформации стержней отсутствуют. Изобретение позволяет повысить

0

надежность мощных асинхронных двигателей . Формула изобретения

1. Короткозамкнутый ротор ласин- хронного двигателя, содержащий шихтованный сердечник, в пазах которого расположены стержни короткозамкнутой обмотки, закрепленные посредством

встречных клиньев, и короткозамыкаю- щие кольца, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, каждьй стержень установлен с зазором относительно одной боковой t стенки , на которой выполнен продольный выступ, по меньшей мере одна боковая сторона которого расположена наклонно к боковой стенке паза, а на боковой стороне каждого стержня выполнены продольные углубления по форме выступов и стержень контактирует с одной боковой стороной выступа,наклоненной к боковой стенке паза.

2. Ротор по п.

отличающийся тем, что продольные вы

ступы выполнены в средней части сердечника.

3.Ротор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния энергетических характеристик, встречные клинья установлены в продольных углублениях стержней и контактируют с продольными выступами боковых стенок пазов.

4.Ротор по п. 3, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения потерь в обмотке, встречные

клинья выполнет.1 из электропроводного немагнитного материала и механически и электрически соединены с ко- .ротковамыкающими кольцами.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повышение надежности. Ротор асинхронного двигателя содержит.сердечник с пазами 2, в которых закреплены стержни 3 обмотки встречными клиньями 4. Концы стержней соединены с к.з. кольцами. Выступы 6, выполненные на боковых стенках пазов, расположены в продольных углублениях 7 на боковых сторонах стержней 3. Боковые стороны 8 выступов 6 выполнены наклонно к боковым стенкам пазов 2. Изобретение позволяет исключить вибрации стержней в пазах в радиальном направлении под действием электродинамических и центробежных сил. 3 з.п. ф-лы. 8 ил. (Л

(рив.З

ffuS.I

фиг.

6-6

фи.б

сриг.7

8-В

(jfjuaff