СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА РОТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
METHOD OF MAKING ELECTRICAL MACHINE ROTOR SHAFT

Изобретение относится к электротехнике, в частности к изготовлению роторов электрических машин, и может использоваться при изготовлении кованных валов роторов синхронных турбодвигателей.
Известен вал электрической машины, содержащий цилиндрическую рабочую часть, фланцевый конец и фланец, выполненные из поковок (патент РФ на изобретение №2030060, H02K 5/124, 1995). Недостатком является невысокая надежность электрической машины, связанная с возможными искривлениями вала вследствие возникновения теплового дисбаланса. Кроме того, возможно разрушение сварных швов между рабочей частью вала, фланцевым концом и фланцем.
По патенту РФ на изобретение №2136893, F01D 5/06, 1999 известен способ изготовления цельного ротора турбины с частями высокого и низкого давления из поковки, которую подвергают нормализующей обработке. Для повышения прочности ротора электрической машины соблюдают различные режимы обработки для участков высокого, среднего и низкого давления. Способ получения различных участков ротора с различными программируемыми свойствами является очень трудоемким.
Известен способ запрессовки вала в пакет листов ротора электрической машины по патенту РФ №2172052, H02K 15/02, 2000. Способ включает рифление поверхности вала в зоне расположения на нем ротора. Рифли на поверхности вала выполняют попарно в верхней и нижней частях вала с симметричным расположением выемок в каждой части вала. Недостатком является возможность выполнения выемок разной толщины на диаметрально противоположных участках вала и возникновения несимметричного теплового потока при работе электрической машины, что может привести к изгибу вала ротора и, соответственно, к нарушению его балансировки.
В качестве ближайшего аналога выбран способ изготовления вала ротора электрической машины, включающий механическую обработку вала ротора одновременно двумя фрезами. При этом одновременно обрабатываются два диаметрально противоположных паза (Блюменкранц Д.М. и др. «Технология крупного электромашиностроения», т.1., М.-Л.: «Энергия», 1996). Недостатком является то, что при фрезеровании две фрезерные бабки не связаны кинематически между собой, что также может явиться причиной выполнения несимметричных пазов, пазов разной толщины на диаметрально противоположных участках вала. Это может вызвать изгиб вала ротора, возникновение несимметричного теплового потока при его работе и нарушение балансировки.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы электрической машины.
Технический результат заключается в исключении несимметричности теплового потока, проходящего через вал ротора электрической машины.
Технический результат обеспечивается тем, что в способе изготовления вала ротора электрической машины, включающем механическую обработку поковки вала с фрезерованием пазов вала ротора одновременно двумя фрезами, согласно изобретению фрезеруют по два паза, расстояние между которыми позволяет разместить между ними один паз.
Таким образом фрезеруют обмоточные пазы вала ротора, вентиляционные пазы и пазы типа «ласточкин хвост» для установки клиньев.
Технический результат обеспечивается за счет того, что фрезерование продольных равномерно расположенных пазов вала ротора производят одновременно двумя фрезами. При фрезеровании двух пазов вала одновременно двумя фрезами между ними выдерживают расстояние, позволяющее разместить между ними один паз, т.е. нарезать по середине еще один паз или нарезать два паза с двух сторон от уже готового, ранее нарезанного паза. Нарезка одновременно двумя фрезами через паз позволяет получить вал ротора с симметричными диаметрально противоположными пазами, что при работе ротора обеспечивает симметричность теплового потока и надежность работы электрической машины в целом.
Способ осуществляют следующим образом.
Вал ротора для синхронного турбодвигателя изготавливают из поковки V группы категорий прочности. Проводят горизонтально-расточную операцию, включающую фрезеровку торцов и центровку отверстий, проводят токарные операции предварительного точения вала и обработки под роторно-фрезерную операцию, ультразвуковым контролем определяют наличие дефектов поковки. Далее проводят специальные фрезерные операции на станке SFRo280B, фрезеруют обмоточные пазы, вентиляционные пазы и пазы типа «ласточкин хвост» под клинья ротора. Как правило, две фрезы образуют разную ширину пазов и при нарезании пазов под обмотку ротора двумя фрезами с противоположных сторон вала получается ротор с несимметричными диаметрально противоположными пазами.
Для исключения данного явления фрезерование продольных пазов вала ротора одного типа производят одновременно двумя фрезами, установленными через паз. При этом угол между одновременно фрезеруемыми пазами составляет 360/0,5n, где n - число пазов одного назначения. Диаметрально противоположные пазы, полученные по такой схеме фрезерования, являются симметричными, что препятствует возникновению теплового дисбаланса ротора. За счет устранения теплового дисбаланса ротора, влияющего на вибрационное состояние двигателя, удается избежать изгиба вала ротора и нарушения его балансировки. Следовательно, удается и предотвратить возможность излома вала при междуфазных коротких замыканиях, при пусках из горячего и холодного состояния и обеспечить возможность двух пусков из холодного и одного пуска из горячего состояния.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность работы электрической машины за счет исключения несимметричности теплового потока, проходящего через вал ротора электрической машины.