Способ изготовления короткозамкнутых роторов электрических машин Советский патент 1990 года по МПК H02K15/02 

гается однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемам и

дет к повышению качества роторов и производительности. 4 з.п„ф-лы,5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии производства электрических машин с короткозамкнутыми роторами. Цель изобретения - повышение производительности и качества роторов путем улучшения заполнения пазов. Сущность способа состоит в том, что перед заливкой пазов пакета 1 короткозамкнутого ротора электрической машины расплавом 11 материала короткозамкнутой обмотки пакет 1 устанавливают в индуктор 6 с обмоткой 7. Индуктор 6 устанавливают в литьевую форму, состоящую из частей 2 и 3. С помощью индуктора 6 создают бегущее магнитное поле, взаимодействующее с расплавом, что приводит к возникновению объемных пондермоторных сил, перемешивающих заливаемый в пазы расплав 11. В результате достигается однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемам и улучшается заполнение пазов, что ведет к повышению качества роторов и производительности. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологии производства электрических машин с короткозамкнутым ротором

Целью изобретения является повышение производительности и качества роторов путем улучшения заполнения п;г ов.

На фиг.1 показана принципиальная с х- мл устаноокн для осуществления предлагаемого способа1, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - блок-схема электрической части установки-; на фиг.4 - схема заливки короткозамкнутых роторов электродвигателя с предварительным подпором расплава; на фиг.5 - варианты пазов пакетов магнитопроводов роторов - диухклеточный (а), трехклеточный (б) глубокопазный (в),

Способ изготовления короткозамкну тьк роторов, содержащих пакеты 1, осуществляется на установке,включающей литьевую форму, состоящую, например, из частей 2 и 3, которые устанавливаются на торцах пакета 1 ротора. Пакет 1 и части 2 и 3 литьевой формы скрепляются между собой оправкой 4 посредством клина 5, вставляемого и прорезь на хвостовой части оп рлвки 4.

Кроме того, в установке имеется индуктор 6, выполненный, например, в виде цилиндрического индуктора линейного асинхронного электродвигателя, обмотка 7 i oToporo посредством кабеля 8 подключена к регулируемому по напряжению и частоте источнику 9 питания. Часть 2 литьевой формы имеет литник 10. Расплав 11 материала короткозамкнутой обмотки ротора может находиться в ковше 12 или специальной емкости 13 (фиг.4), соединенной герметичными фланцами 14 и

15посредством металлопровода 16

с литником 10. Часть металлопровода

16может находиться в зоне действия дополнительного индуктора 17.

Для уменьшения нагрева индуктора при заливке стержней 18 коротко- замкнутой обмотки и короткозамкнутых

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

колец 19 и 20 между внутренней поверхностью индуктора 6 и внешней пакета ротора 1 может быть установлен теплоизолирующий экран 21, например, из асбестовой ткани.

,,1/t управления (отключения и подключения) индуктором 6 от источника 9 питания в электрической схеме (фиг.З) предусмотрен коммутационный аппарат 22, например контактор или магнитный пускатель, который включается от кнопки 23 „

Окончание процесса заливки расплава материала короткоэамкнутой обмотки в литник 10 определяется по появлению расплава в выпаре 24.

Пакет ротора 1, собранный на оправке 4 с литьевой формой, состоящей из частей 2 и 3, закрепляется в полости индуктора 6 с помощью быстро- съемных зажимов 25 и 26„ Непосредственно индуктор 6 крепится к столу 27 болтовыми соединениями 28 и 29.

Источник 9 питания представляет собой, например тиристорный преобразователь частоты, в котором имеются регуляторы частоты f и ft, а также регуляторы напряжения U (тока I).

Способ осуществляется следующим образом.

На оправку 4 последовательно устанавливают часть 3 литьевой формы, пакет 1 магнитопровода ротора, теплозащитный экран 21, часть 2 литьевой формы. Перечисленные элементы жестко

(скрепляют на оправке 4 посредством клина 5.

Указанная сборка помещается в полость индуктора 6 и закрепляется в нем быстросъемными зажимами 25 и 26 В качестве индуктора 6 может быть использован индуктор цилиндрического линейного двигателя, который посредством кабеля 8 (фиг.,3) через коммутационный аппарат 22 соединяется с регулируемым источником 9 питания.

Посредством кнопки 23 включается коммутационный аппарат 22, который подает напряжение источника 9 питания на обмотку 7 индуктора 6. В результате в индукторе 6 создается магнит5

10

15

20

мое поле, бегущее идешь продольной оси индуктора по поверхности, образованной зубцами и катушками обмотки 7 индуктора.

Бегущее магнитное поле, проникающее в пакет 1 коротко-замкнутого ротора, наводит в нем вихревые токи, обуславливающие предварительный нагрев пакета. Продолжительность нагрева зависит от размеров пакета и типа заливаемого расплава. Так, например, предварительный подогрев пакета 1 ротора при заливке алюминия осуществляется до температуры порядка 400-550 С, а при заливке пакета ротора медью - до 650-750°С.

В зависимости от массы пакета 1 магнитопровода бегущее магнитное поле может быть постоянным по величине или пульсирующим (изменяющимся), что достигается его модулированием.

Величина индукции бегущего магнитного поля задается системой регулиро- 25 вания источником 9 питания. При пульсирующем бегущем магнитном поле частота и напряжение, подаваемое на обмотку 7 индуктора 6, изменяются от одной величины до другой ступенчато (скачкообразно).

Предварительный подогрев пакета магнитопровода короткозамкнутого ротора до установки его в полость индуктора b может осуществляться, например, в печи или в установке ТВЧ (токов высокой частоты).

Основная операция по заливке предварительно нагретого пакета 1 также начинается с создания бегущего магнитного поля тем же индуктором 6, как описано выше.

Из емкости с расплавом 11 материала короткозамкнутой обмотки (из ковша 12, фиг.1) расплав через литник 10 заливают в часть 2 литьевой формы. Жидкий металл (расплав) поступает в пазы и затем в полость части 3 литьевой формы. Заливка расплава 11 производится до тех пор, пока он не появится из выпарника 24 (фиг.1).

При заливке направление бегущего магнитного поля выбирается таким, чтобы находящийся в этом магнитном поле расплав перемещался согласно с

дуктора 6, В результате взаимод ствия жидкого токопроводящего р плава 11, движущегося в частях вой формы и пазах пакета, навод ЭДС и, как следствие, токи. При имодействии токов с бегущим маг ным полем индуктора 6 создаются емные пондеромоторные силы или называемые силы Лоренца, переме щие заливаемый рагнпав 11, заст его проникать в самые узкие и м свободные объемы. Кроме того, э обеспечивав 1ся однородность и у нение расплава по всем сечениям

и объемам,

Вредные в электрических маш

(трансформаторах, двигателях) трические потери в рассматрива случае ячлпются полезными в том смысле, что они либо поддержив температуру предварительно подо того пакета короткозамкнутого р электрической машины на заданно уровне, либо несколько повышают положительно сказывается на кач заливки ротора и его короткозам той обмотки

Учитывая особенность расплав (удельный вес, текучесть, удель электропроводность), а также па метры ротора (длину и диаметр п та, сечение стержней, конструкц обмотки ротора и т.п), частоту питания обмотки 7 индуктора b ц сообразно выбирать в каждом кон ном случае,

Глубина проникновения магнит поля зависит от ряда параметров том числе от частоты Так как п низких частотах (порядка 0,5-5, глубина проникновения магнитног наибольшая, то первоначально зал расплава производится при этой те, что обеспечивает заполнение

45 ливку) вначале более глубоколеж пазов (186, 18в, фиг.5) и полос а также литьевых форм короткоза кающих колец.

В процессе заливки в течение

50 20 с (зависит от размеров и конс ции ротора) частоту тока заливки повышают от 0,5-5,0 до 30-70 Гц этой частоте заканчивается залив расплава 11 в пусковую (верхнюю)

30

35

40

направлением его перемещения в пазах, 55 кпетку (стержни малого сечения)

,или в верхнюю часть стержней глу копазного короткозамкнутого рото

т.е. сверху вниз.

Заливаемый расплав 11 и пакет 1 короткозамкнутого ротора взаимодействуют с бегущим магнитным полем ин

0

5

0

5

дуктора 6, В результате взаимодействия жидкого токопроводящего расплава 11, движущегося в частях литьевой формы и пазах пакета, наводятся ЭДС и, как следствие, токи. При взаимодействии токов с бегущим магнитным полем индуктора 6 создаются объемные пондеромоторные силы или так называемые силы Лоренца, перемешивающие заливаемый рагнпав 11, заставляя его проникать в самые узкие и малые свободные объемы. Кроме того, этим обеспечивав 1ся однородность и уплотнение расплава по всем сечениям

и объемам,

Вредные в электрических машинах

(трансформаторах, двигателях) электрические потери в рассматриваемом случае ячлпются полезными в том смысле, что они либо поддерживают температуру предварительно подогретого пакета короткозамкнутого ротора электрической машины на заданном уровне, либо несколько повышают, что положительно сказывается на качестве заливки ротора и его короткозамкнутой обмотки

Учитывая особенность расплава (удельный вес, текучесть, удельную электропроводность), а также параметры ротора (длину и диаметр пакета, сечение стержней, конструкцию обмотки ротора и т.п), частоту тока питания обмотки 7 индуктора b целесообразно выбирать в каждом конкретном случае,

Глубина проникновения магнитного поля зависит от ряда параметров, в том числе от частоты Так как при низких частотах (порядка 0,5-5,0 Гц) глубина проникновения магнитного поля наибольшая, то первоначально заливка расплава производится при этой частоте, что обеспечивает заполнение (за5 ливку) вначале более глубоколежащих пазов (186, 18в, фиг.5) и полостей, а также литьевых форм короткозамы- кающих колец.

В процессе заливки в течение 100 20 с (зависит от размеров и конструкции ротора) частоту тока заливки f3 повышают от 0,5-5,0 до 30-70 Гц, При этой частоте заканчивается заливка расплава 11 в пусковую (верхнюю)

0

5

0

кпетку (стержни малого сечения)

,или в верхнюю часть стержней глубо- копазного короткозамкнутого ротора.

В диапазоне частот, больших 5,0 Гц (до 30-60 1ц), глубина проникновеиия млмштного поля уменьшается по величины, равной глубине расположения пусковой (1Ьа, фиг45) клетки (верхней части стержней пусковой клетки). Такой режим изменения частоты fn питающего индуктор тока обеспечивает существенное повышение качества за- лппкп клетки короткозамкнутого ро- гора.

Величина лондеромогорных сил, кроме того, алисит как от величины тока (IT тока) в токопроводящем раггпь.не 11, так и от величин индук- кчи бегучего магнитного поля и f 1Ь i OMV величину индукции ) и. штного попя индуктора 6 обр., п - BJ i ч зависимости от типа распла ссчьнг.н ( гео )егрических размеров) стержней, а Тс гже конструкции i орот- козамкнутои обмотки. Приведенная вы- t ота стержня коррелирована с величиной индукции магнитного попя. При повышении fножноеги конструкции ко- мо гкочомкнут jit обмотки, требуется се- ,,ianne больших величин пондеромо- горных сип и, следовательно, больших индукции Так, например, для расплава металлов, например ачюми- гия., тре(т, ется индукция Се гуще г о магнитного попл на уровне 0,6-1,0 Тл, а для расплавов тяжеп,к металлов, напринор меди, 0,4-0,6 и .

Н предлагаемом способе изготовле- ния для повышения качес-п. а и -отовле- ния к ороткозамкну пк роторо 1 используется импульсное (ступенча te) ит- мепение гока в диапазоне ук 1занных параметров, чем обеспечивается магнитная рибрация заливаемого расплава 1 1 .

Па фиг показана схема осуществления спосооа, при котором обеспечивается предварительный подпер расплава 11 на гходе лпгника 10 части 2 питьевой формы за счет объемних пондеромоторных сил, действующих на токопроноля цнй ргсплав в металлопро- воде 16 бегущим магнитным полем, создаваемым индуктором 17. В качестве индуктора может быть испочьзовач, например, индуктор плоского двухстороннего или, что предпочтительнее, цилиндрического линейного асинхронного электродвигателя.

Положительным эффектом от использования индуктора 17 могут быть тектрчческие потери в расплаве, вызванные протекающими в нем токами.

5

5

0

5

0

5

0

5

Кроме предварительного подпора расплава 11 за счет -электрических потерь, в нем обеспечивается сохранение (поддержание) требуемой темпе- (ратуры расплава на входе в литник 10„

Предварительный подогрев пакета 1 ротора может осуществляться путем воздействия на него бегущим магнитным полем с помощью индуктора 6.

Таким образом, предлагаемый способ изготов7ения короткозамкнутых роторов электрических машин позволяет без дополнительного технологического оборудования обеспечивать высокое качество короткозамкнутых роторов, расширить возможности использования новых материалов и сплавов, а также более совершенных и сложных конструкций короткозамкнутых обмоток, что в конечном итоге позволит повысить надежность короткозамкнутых асинхронных электрических машин, ушуч- шить их электромеханические и энергетические характеристики.

Использование предлагаемого способа позволяет значительно повысить производительность и безопасность трудя, создать предпосылки полной автоматизации заливки короткозамкнутых роторов в агрегатных системах, повысить уровень и культуру производства, улучшить условия труда„

Формула изобретения

1„ Способ изготовления коротко- замкнутых роторов электрических машин, согласно которому осуществляют предварительный подогрев пакета ротора, устанавливают пакет в литьевую форму и заливают расплав материала короткозамкнутой обмотки в пазы пакета, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества роторов путем улучшения заполнения пазов, перед заливкой литьевую форму с пакетом ротора устанавливают в индуктор и создают при заливке с помощью индуктора бегущее магнитное поле.

/// J

J6

Составитель Т Калашниковал .

.. Tex M- Корректор Т. ма лец

ЗЯКа3 1226T P А4/ подписное

ВН1ПШИ Государственного комитс-тл „„ и,обгетен„„м и открытиям при ГКНТ СССР 11J(M) Москва, Ж-П, Раушская наб., д. 4/5

г 2t

26