Асинхронная тяговая электрическая машина привода городского электротранспорта

Полезная модель относится к электрическим машинам и может быть использована при производстве тяговых асинхронных электродвигателей для городского транспорта, для привода различных механизмов и аппаратов, для работы в составе станков и иного оборудования.
Известна электрическая машина [1], содержащая корпус, шкив, вентилятор, размещенные на валу, защитный кожух с окном выхода для ремня. Особенностью изобретения является то, что указанный вентилятор размещен непосредственно за шкивом со стороны выходного конца вала, при этом торцевая поверхность защитного кожуха снабжена входными вентиляционными отверстиями, а его боковая поверхность имеет участок с углом конусности 40-50°, размещенный напротив лопастей вентилятора.
Недостатком данной электрической машины является конструкция центробежного вентилятора, которая подразумевает наличие конусного участка корпуса для направления воздушного потока, что ведет к усложнению конструкции.
Известна конструкция машины, в частности конструкция вентилятора [2], состоящая из втулки с коническим диском с закрепленными основными и вспомогательными лопатками. Такой вентилятор имеет уменьшенное аэродинамическое сопротивление и повышенный КПД, а также сниженный уровень шума.
Недостатками данной конструкции являются сложность изготовления детали и создаваемые радиальные воздушные потоки, подразумевающие наличие направляющего участка корпуса (кожуха), что ведет к усложнению конструкции.
Наиболее близкой машиной того же назначения является асинхронная тяговая электрическая машина привода городского электротранспорта [3], принятая за прототип. Асинхронная тяговая электрическая машина привода городского электротранспорта состоит из пакета статора с обмоткой, пакета ротора с обмоткой в виде беличьей клетки, подшипниковых щитов, фланцев, вала, крыльчаткой, имеет пакет статора, выполненного в виде восьмигранника и скрепленного сваркой в нескольких точках и по периметру контура листа, в листах статора имеются вентиляционные отверстия для обеспечения необходимого теплоотвода, и, как следствие, повышения надежности и ресурса машины.
Недостаток прототипа заключается в несовершенной конструкции крыльчатки, ограничивающей отдаваемую мощность, выражающуюся в нехватке создаваемого воздушного потока.
Технический результат - повышение надежности и долговечности.
Технический результат достигается тем, что асинхронная тяговая электрическая машина привода городского электротранспорта, состоящая из пакета статора с обмоткой, выполненной эмалированным проводом с двойной изоляцией с дополнительной изоляцией каждого витка с последующей пропиткой, пакета ротора с обмоткой в виде беличьей клетки, которая выполнена из медных шин, сваренных и спаянных с короткозамыкающими кольцами, подшипниковых щитов, фланцев, вала, при этом имеет крыльчатку, конструктивные особенности которой заключаются в конической форме, выполненной с прямоугольными пазами, создающей не только радиальный, но и аксиальный воздушный потоки, причем количество лопаток нечетное, являющееся простым числом, также крыльчатка с закрепленным на ней зубчатым венцом выполняет роль индикатора для датчика скорости, и обмотка ротора содержит массивные медные короткозамыкающие кольца.
Заявляемая асинхронная тяговая электрическая машина привода городского электротранспорта обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него конструктивным исполнением крыльчатки, заключающимся в конической форме, выполненной с прямоугольными пазами. Данное конструктивное решение позволяет использовать аксиальный воздушный поток. Указанное конструктивное улучшение повышает эффективность системы охлаждения и, как следствие, обеспечивает в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в городском электротранспорте, для привода различных механизмов и аппаратов, для работы в составе станков и иного оборудования, и потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется
фиг.1 - асинхронный тяговый двигатель привода городского электротранспорта;
фиг.2 - крыльчатка конической формы с прямоугольными пазами;
фиг.3 - продольный разрез крыльчатки.
Для достижения поставленной задачи предложена конструкция крыльчатки 8 (фиг.1), особенность которой заключается в конической форме с прямоугольными пазами 10 (фиг.2), что позволяет создавать не только радиальный, но и аксиальный воздушный потоки. Количество лопаток 11 (фиг.3), образованных пазами, является простым нечетным числом. Крыльчатка 8 (фиг.1) с закрепленным на ней зубчатым венцом выполняет роль индикатора для датчика скорости. Применение массивных медных короткозамыкающих колец 3 (фиг.1) обмотки ротора 2 (фиг.1) приводит к меньшему износу механических узлов, подшипников 4, 5 (фиг.1).
Асинхронный тяговый двигатель привода городского электротранспорта работает следующим образом. При подаче напряжения на обмотку статора 1 (собранного из листов электротехнической стали) от источника питания переменного напряжения ротор 2 приводится во вращение путем взаимодействия магнитных полей токов обмотки статора 1 и ротора 2. Ток ротора 2 протекает по медным стержням, уложенным в пазы, и короткозамыкающим кольцам 3. Свободное вращение ротора 2 относительно статора 1 обеспечивается подшипниками 4 и 5, установленными во фланцах 6 и 7 соответственно. При вращении крыльчатки 8, установленной на роторе 2, происходит втягивание охлаждающего воздуха в полость фланца 6 через решетку 9 за счет создаваемого крыльчаткой 8 разряжения. Далее охлаждающий воздух проходит из полости фланца 6 в полость вентиляционных каналов, выполненных в листах пакета статора 1, обеспечивает теплосъем с активных частей изделия и выбрасывается через аналогичные отверстия во фланце 7.
Как показали исследования и расчеты, условия охлаждения предлагаемого электродвигателя были улучшены, что позволило увеличить мощность электрической машины на 16% в сравнении с прототипом.
Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность и долговечность асинхронного тягового двигателя. Таким образом, цель полезной модели достигнута.
Источники информации:
1 Патент №2141712, МПК Н02К 9/06, дата подачи заявки 20.06.1997, дата публикации заявки 20.11.1999.
2 Описание изобретения к авторскому свидетельству №1707700, МПК Н02К 9/06, дата подачи заявки 09.01.1990, дата публикации заявки 23.01.1992.
3 Полезная модель №203857, МПК Н02К 1/18, дата подачи заявки 27.03.2020, дата публикации заявки 23.04.2021.