ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области машиностроения, судостроения, авиастроения, а именно к двигателям асинхронным трехфазным с короткозамкнутым ротором, которые предназначены для работы в компрессорах при эксплуатации в среде хладона и хладонового масла, а также для тепло- и влажной обработки воздуха в системе кондиционирования воздуха.
Известна конструкция электродвигателя (заявка на патент РФ №2004123033, 20.01.2006 г.), содержащего статор с первичной обмоткой, короткозамкнутый ротор, обмотка которого выполнена в виде беличьей клетки из токопроводящего сплава.
Недостатком данного устройства является отсутствие термозащиты обмоток статора, вследствие чего в процессе эксплуатации может наступить перегрев электродвигателя и выход его из рабочего режима. В итоге, снижается срок службы изделия и не обеспечивается необходимый уровень надежности его работы. Также данный двигатель не предназначен для эксплуатации в среде хладона (например, R134) и хладонового масла (например, Mobil EAL Arctic 46), а в случае их применения, выйдет из строя непосредственно при первом пуске, так как произойдет короткое замыкание обмоток статора.
Известна конструкция электродвигателя (патент РФ №139866, 27.04.2014 г.), принятого за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, содержащего корпус, ротор, статор, в обмотку которого установлено устройство температурной защиты.
Указанная конструкция двигателя позволяет своевременно отключить его во избежание перегрева. Однако нагрев двигателя до критической температуры происходит достаточно быстро из-за отсутствия охлаждения в процессе его эксплуатации, что приводит к более частым отключениям двигателя и его простоям. Также данный двигатель имеет оболочку в виде корпуса, что не позволяет установить его непосредственно внутрь компрессора и тем самым ограничивает его функциональные возможности. К тому же, из-за наличия корпуса двигатель в целом имеет большую массу и габаритные размеры. Как и предыдущий аналог, данный двигатель имеет обмотку статора, не позволяющую использовать его в среде хладона (например, R134) и хладонового масла (например, Mobil EAL Arctic 46), так как это приведет к короткому замыканию обмоток статора и выходу двигателя из строя. Таким образом, рассмотренный двигатель не обеспечивает надежную работу при эксплуатации.
Задачей полезной модели является повышение срока службы электродвигателя, в том числе, при эксплуатации в среде хладона и хладонового масла.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы двигателя.
Технический результат достигается при использовании трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащего статор, ротор без вала, обмотка которого выполнена в виде беличьей клетки, при этом в обмотку статора встроены датчики температурной защиты, на роторе выполнены вентиляционные лопатки, ротор имеет шихтовочный паз, выполненный на его внутренней поверхности, и пазы, равномерно размещенные по периметру его зубцовой зоны, статор имеет шихтовочный паз, выполненный на его внешней поверхности, и пазы, равномерно размещенные по периметру его зубцовой зоны.
Наличие пазов статора и ротора, равномерно размещенных по периметру их зубцовых зон, также наличие шихтовочных пазов на внутренней поверхности ротора и внешней поверхности статора позволяют обеспечить точное соблюдение одинаковой ориентации всех листов ротора и статора при сборке в пакеты и уложить больше обмоточного провода необходимого сечения в пазы статора.
На роторе также выполнены бонки для его балансировки.
Датчики температурной защиты представляют собой терморезисторы.
Наличие статора, ротора, обмотка которого выполнена в виде беличьей клетки, датчиков температурной защиты, встроенных в обмотку статора, выполнение на роторе вентиляционных лопаток, выполнение конструкции статора и ротора таким образом, чтобы в пазы статора можно было уложить больше обмоточного провода необходимого сечения позволяют снизить общую массу электродвигателя, упростить его конструкцию и защитить от перегрева, а также сократить время до запуска нового цикла работы двигателя, что в итоге позволяет повысить надежность его работы и срок службы.
Выполнение ротора без вала позволяет заказчику электродвигателя самостоятельно изготовить вал для непосредственного использования двигателя в составе компрессора.
Вентиляционные лопатки ротора всегда находятся в движении вместе с ротором электродвигателя, при этом воздух внутри компрессора в процессе эксплуатации постоянно перемешивается лопатками электродвигателя, обеспечивая необходимое охлаждение.
На фиг. 1 приведена конструкция заявляемого электродвигателя, на фиг. 2 - конструкция листа ротора электродвигателя, на фиг. 3 - конструкция листа статора электродвигателя.
Заявляемый асинхронный трехфазный двигатель имеет статор 1, ротор 2 без вала, обмотка которого выполнена в виде беличьей клетки, при этом в обмотку статора 1 встроены датчики температурной защиты (не указаны на чертеже, так как они укладываются внутри обмотки статора 1), на роторе 2 выполнены вентиляционные лопатки 3 (фиг. 1). Также электродвигатель имеет шихтовочный паз 4, выполненный на внутренней поверхности ротора 2, пазы 5 равномерно размещенные по периметру зубцовой зоны ротора 2 (фиг. 2), шихтовочный паз 6, выполненный на внешней поверхности статора 1, пазы 7, равномерно размещенные по периметру зубцовой зоны статора 1 (фиг. 3).
На роторе 2 также выполняются бонки (не показаны) для его балансировки. Датчики температурной защиты могут представлять собой терморезисторы, подающие сигнал об отключении двигателя при повышении температуры обмотки статора 1 выше допустимой.
Пакеты статора 2 и ротора 2 собирают из листов электротехнической стали 3412 или 3409 толщиной 0,35 мм, а также из стали 2412 толщиной 0,5 мм. Производство листов статора 1 и ротора 2 выполняют методами холодной штамповки или лазерной резки. Готовые листы ротора 2 собирают в пакет с одинаковой ориентацией по шихтовочному пазу 4 и укладывают в оправку (не показана), которую ставят в заливочную машину литья алюминия под давлением, где происходит заливка пазов 5 ротора 2, равномерно размещенных по периметру его зубцовой зоны (фиг. 2). Готовые листы статора 1 собирают в пакет с одинаковой ориентацией по шихтовочному пазу 6. Собранный пакет стягивают скобами из 8 штук. В пазы 7 статора 1, равномерно размещенные по периметру его зубцовой зоны (фиг .3), производят укладку обмоточного провода ПЭТД-180 или ПЭТ-200 необходимого сечения. Конструктивные особенности ротора 2 и статора 1 позволяют в итоге уложить больше обмоточного провода необходимого сечения в пазы статора 1, что позволяет улучшить технические характеристики электродвигателя.
Принцип работы электродвигателей АИРВ112В16БФ2, АИРМВ112В2БФ2, АИРМАВ112В2БФ2 заключается в следующем. При подаче к обмотке статора 1 напряжения в каждой фазе создается магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120° как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток статора 1 вращается и тем самым создает в проводниках ротора 2 ЭДС. Так как обмотка ротора 2 имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который, в свою очередь, взаимодействуя с магнитным потоком статора 1, создает пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор 2 в направлении вращения магнитного поля статора 1. Когда он достигает значения тормозного момента ротора 2, а затем превышает его, ротор 2 начинает вращаться. При вращении ротор 2 передает крутящий момент приводному устройству (редуктору, насосу, вентилятору и т.п.). При снятии напряжения с обмотки статора 1 магнитный поток становится равен нулю, и двигатель замедляется до полной остановки.
При наступлении аварийного режима возрастает рабочий ток электродвигателя, что приводит к увеличению нагрузки на него и нагреву обмоток статора. Уложенные в обмотку статора датчики температуры (терморезисторы) начинают увеличивать собственное сопротивление прямо пропорционально величине температуры. В шкафу управления электродвигателем устанавливается контрольно-измерительная аппаратура, которая сигнализирует о перегреве двигателя. Если оператор не производит отключение электродвигателя самостоятельно, то при достижении температуры перегрева 155°С размыкается цепь питания электродвигателя. Вентиляционные лопатки ротора осуществляют доступ воздуха для охлаждения электродвигателя в процессе эксплуатации.
Заявляемый электродвигатель изготавливается по способу монтажа IM5010, имеет специальные установочные размеры для монтажа в компрессоре (СГГ20-11-1), соответствующие требованиям ГОСТ 2479-79 «Машины электрические вращающиеся. Условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа».
Специальная конструкция листов ротора и статора, выполненная таким образом, чтобы в пазы статора можно было уложить больше обмоточного провода необходимого сечения, позволяет повысить эффективность заливки алюминием А7 пазов ротора, вследствие чего повышается КПД электродвигателя и его мощность.
Двигатель работает в диапазоне от 950 до 3000 оборотов в минуту.
Указанные конструктивные особенности электродвигателя в целом позволяют ему работать на частоте 50, 60 и 400 Гц, в связи с чем питающий генератор передвижных и мобильных установок, выдающий сигнал 400 Гц, имеет собственную массу, в 8 раз меньшую, чем генератор, выдающих сигнал 50 Гц. Этот фактор позволяет значительно снизить массогабаритные показатели, а также упростить конструкцию и повысить надежность работы всего устройства в целом и его ремонтропригодность в полевых условиях.
В электродвигателях применяется электротехническая сталь 3409, 3412, 2412 толщиной 0,35 и 0,5 мм, которая позволяет уменьшить электромагнитные потери, получить больший КПД и большую выходную мощность электродвигателя.
При изготовлении заявляемого двигателя применяется технология вакуумной пропитки бакелитовым лаком ЛВС, а также применяются изоляционные материалы с большой стойкостью к температуре, влажности и давлению (например, эмидофлекс 0,25, пленка ПМА-40, провод в стеклянной изоляции ПСДТ-Л, компаунд пропиточный бакелитовый), что позволяет обеспечить длительную работу электродвигателя в среде смеси хладона (например, R134) и хладонового масла (например, Mobil EAL Arctic 46) при температуре от минус 50°С до плюс 130°С.
Также указанная технология защищает двигатель от проникновения в него пыли и воды.
Биение наружной поверхности сердечника статора 1 относительно его внутренней поверхности не превышает 0,06 мм, что обеспечивается обработкой на высокоточных токарных станках и позволяет получить точное сопряжение электродвигателя с корпусом компрессора.
Таким образом, заявляемая конструкция двигателя позволяет обеспечить надежную работу двигателя, повысить срок его службы, в том числе, в среде хладона и хладонового масла.
Заявляемая конструкция двигателя может быть использована в конструкции трехфазных асинхронных двигателей АИРВ112 В16БФ2, АИРМВ112 В2БФ2, АИРМАВ112 В2БФ2.