Способ нагрева петлевых обмоток якоря коллекторной электрической машины при сушке и термообработке их изоляции Советский патент 1992 года по МПК H02K15/12 

qw f

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к производству и ремонту электрических машин постоянного тока.

Известен способ нагрева изделий с об- мотками в процессе термообработки изоляции 1, при котором переменный магнитный поток, созданный цилиндрической обмоткой индуктора, индуцирует в листах пакета железа изделия с обмотками вихревые токи. Омические потери, связанные с вихревыми токами, приводят к нагреву пакета железа. Нагрев изоляции обмотки происходит за счет теплопередачи и начинается с наружной поверхности, что отрица- тельно влияет на качество термообработки изоляции.

Наиболее близок к предлагаемому способ нагрева изделий с обмотками 2, например якорей коллекторных электрических машин, при котором якорь помещают в расположенный соосно с ним цилиндрический индуктор в виде шихтованного кольцевого магнитопровода с продольными пазами на его внутренней поверхности, в которых рас- положена трехфазная распределенная обмотка, закорачивают обмотку якоря по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо соосно якорю и прижимая его к коллектору. Вращающееся магнитное по- ле, созданное трехфазной обмоткой, индуцирует в замкнутых накоротко витках обмотки якоря токи, омические потери от которых являются основным источником тепла при нагреве обмотки.

При таком способе нагрева образование короткозамкнутых витков в обмотке якоря достигается контактным замыкающим кольцом, содержащим замыкающий элемент в виде сплошной токопроводящей шины с напаянным щеточным проводом и .приспособление для равномерного прижатия замыкающего элемента к поверхности коллектора электрической машины. Однако, как показали эксперименты при таком спо- собе устройство, его реализующее, не обеспечивает эффективного (КПД 45%) нагрева обмотки якоря, что обусловливает низкую производительность.

Указанные недостатки связаны с тем, что при перемыкании всех коллекторных пластин петлевая обмотка якоря в электромагнитном отношении оказывается преобразованной в систему 2р короткозамкнутых контуров, активное сопротивление каждого из которых в N/2p раз (2р - число полюсов; N - количество элементарных витков якоря) меньше активного сопротивления элемен1- тарного витка якоря

В связи с низким сопротивлением преобразованной таким образом обмотки якоря активная мощность, потребляемая устройством, реализующим данный способ нагрева, оказывается недостаточной для существенного нагрева якоря и распределяется между обмотками якоря и источника вращающегося магнитного поля пропорционально их активным сопротивлениям. Но, поскольку сопротивление обмотки источника вращающегося магнитного поля выше того же параметра преобразованной якорной обмотки, активная мощность выделяется главным образом ( 55%) в обмотке источника вращающегося магнитного поля. ,

Изготовление обмотки источника вращающегося магнитного поля с активным сопротивлением меньше активного сопротивления преобразованной обмотки якоря приводит к значительным затратам проводниковых материалов и существенному увеличению массогабаритных характеристик источника вращающегося магнитного поля и устройства для нагрева в целом.

Таким образом, использование описанного способа нагрева обмоток якорей практически нецелесообразно4.

Цель изобретения - повышение производительности за счет повышения тепловыделения в якорной обмотке.

Указанная цель достигается тем, что в способе нагрева петлевых обмоток якорей коллекторных электрических машин при сушке и термообработке их изоляции, при котором якорь помещают в расположенный соосно с ним цилиндрический индуктор в виде шихтованного кольцевого магнитопровода с продольными пазами на его внутренней поверхности, в которых расположена трехфазная распределенная обмотка, закорачивают обмотку якоря по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо соосно якорю и прижимая его к коллектору, используют контактное замыкающее кольцо в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по его окружности. При этом ширину каждого контакта выбирают из соотношения:

О)

(2)

где В - ширина контакта в коллекторных делениях;

К - количество контактов замыкающего кольца;

n - количество элементарных проводников в секции якоря;

N - количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря.

Тем самым обмотка якоря преобразуется в систему электрически не связанных ко- роткозамкнутых контуров, количество которых равно числу контактов замыкающего кольца.

Активное сопротивление преобразованной якорной обмотки оказывается в К(п-1) раз больше сопротивления элементарного витка якоря, что позволяет чить высокую производительность устройства, реализующего данный способ нагрева.

При изучении патентной и научно-технической литературы не обнаружено признаков, отличающих данное техническое решение от прототипа, обеспечивающих повышение производительности устройства при таком способе нагрева петлевых обмоток якорей коллекторных электрических машин. В связи с этим можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

Конструкция устройства, реализующего предлагаемый способ нагрева, показана на фиг. 1-3.

Способ нагрева петлевых обмоток якорей коллекторных электрических машин при сушке и термообработке их изоляции реализуется следующим образом. Якорь помещают в расположенный соосно с ним цилиндрический индуктор (фиг. 1), в виде шихтованного кольцевого магнитопровода 1 с продольными пазами 2 на его внутренней поверхности, в которых уложена трехфазная распределенная обмотка 3. Обмотку якоря закорачивают по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо 4 (фиг. 2, 3) соосно валу на коллекторе вертикально расположенного якоря. Используют замыкающее кольцо в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по окружности коллектора. Контактное замыкающее кольцо содержит направляющую и центрирующую втулку 5, которая, перемещаясь по валу якоря, обеспечивает грубую центровку контактного замыкающего кольца относительно рабочей поверхности коллектора, кронштейны 6 с закрепленными на нем держателями 7 контактов.

Контакты находятся в пазах держателей в плавающем состоянии, которое достигается применением упругих элементов 8. Это позволяет компенсировать возможную неравномерность ь распределении давления между контактами одного держателя. Контакт содержит медный контактирующий элемент 9, который через изоляционную прокладку 10 винтовым соединением связан с направляющим элементом 11. Изоляция контактирующих элементов друг от друга и от остальных частей контактного замыкающего кольца является обязательным условием эффективного нагрева. Количество и ширина контактирующих

0 элементов определяются конструкцией обмотки якоря, в частности количеством элементарных проводников секции, При этом ширину каждого контактирующего элемента Вк и их количество К выбирают из

5 соотношений Вк п-1 и К N/n соответственно.

Вращением рукояток 12 через шарнир 13 винтовой пары 14 перемещают держатели в радиальном направлении и обеспечива0 ют надежный электрический контакт контактирующих элементов с пластинами коллектора. Возможны иные решения для обеспечения надежного контакта контактирующих элементов с коллектором, напри5 мер введение пневматических цилиндров, что при известном усложнении конструкции уменьшает долю участия оператора в подготовке контактного приспособления к работе. На выводы трехфазной распределенной

0 обмотки индуктора подают переменное напряжение (380 В, 50 Гц). Вращающееся магнитное поле, созданное этой обмоткой, индуцирует в коротко- замкнутых контурах обмотки якоря токи,

5 омические потери от которых приводят к нагреву обмотки якоря.

Последовательность выполнения операций установки якоря в индуктор и закора- чивания обмотки якоря контгктным

0 замыкающим кольцом может быть изменена на противоположную (в начале закорачивание обмотки, а затем установка якоря), в зависимости от конструкции устройства, реализующего способ, или технологии сушки

5 и термообработки изоляции обмогок якорей.

Как показали эксперименты (протокол ВЭлНИИ ИО-20-89), описанное техническое решение позволяет при параметрах источ0 ника вращающегося магнитного поля, совпадающих с прототипом, повысить производительность устройства для нагрева и термообработки изоляции якорей коллекторных электрических машин в 2-2,5 раза.

5 Формула изобретения

Способ нагрева петлевых якоря коллекторной электрической машины при сушке и термообработке изоляции, при котором якорь помещают в соосно расположенный с ним индуктор, состоящий из шихтованного кольцевого магнитопровода с продольными пазами на его внутренней поверхности, в которых расположена трехфазная распределенная обмотка, закорачивают обмотку якоря по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо соосно якорю и прижимая его к коллектору, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет повышения тепловыделения в якорной обмотке, используют замыкающее кольцо, выполненное в виде изолированных друг от друга контак

тов, расположенных равномерно по его окружности, при этом ширину каждого контакта выбирают из соотношения

Вк п - 1, а их количество - К N/n, где Вк - ширина контакта в коллекторных делениях;

К - количество контактов замыкающего кольца;

п - количество элементарных проводников в секции якоря;

N - количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря.

Использование: термообработка и сушка изоляции коллекторных электрических машин. Сущность изобретения: якорь коллекторной электрической машины помещают в соосно расположенный с ним индуктор в виде шихтованного кольцевого магнито- провода 1 с продольными пазами 2 на его внутренней поверхности, в которых уложена трехфазная распределенная обмотка 3. Обмотку якоря закорачивают по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо 4 соосно якорю и прижимая его к коллектору. Замыкающее кольцо выполнено в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по его окружности. Ширину каждого контакта выбирают из соотношения В« п-1, а их количество N -; где К - количество контактов замыК п кающего кольца; п - количество элементарных проводимков в сёк Ции якоря; N - количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря. 3 ил. Ё VJ О VI О CJ ГО

VU2.t