ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области машиностроения, судостроения, авиастроения, а именно к двигателям асинхронным трехфазным с короткозамкнутым ротором, который предназначен для работы в системах вращения опорно-поворотных устройств электропривода и гидропривода.
Известна конструкция электродвигателя (патент РФ №127267, 20.04.2013 г.), который содержит корпус (станину), ротор, статор, задний подшипниковый щит, фланец, вентилятор, кожух вентилятора, подшипниковый узел, уплотнения из пластичного материала, при этом корпус и подшипниковый щит изготавливаются из алюминия, вентилятор - из пластмассы.
Вследствие изготовления деталей двигателя из алюминия и пластмассы данная конструкция не позволяет выдерживать сильные механические и ударные нагрузки, то есть обладает невысокой надежностью.
Известна конструкция трехфазного асинхронного электродвигателя (патент РФ №37968, 20.05.2004 г.), принятая за наиболее близкое решение к заявляемому, который содержит вал электродвигателя, ротор, статор, подшипниковые крышки, подшипники, при этом создаваемые магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов как по времени, так и в пространстве с образованием вращающегося магнитного потока.
Данный двигатель имеет узконаправленное применение в качестве исполнительного элемента в узле перевода стрелок железнодорожных путей. Также конструкция данного двигателя является негерметичной, вследствие чего он неустойчив к воздействию повышенных вибрационных нагрузок, морского (соляного) тумана, ударных нагрузок, проведению дегазации, дезинфекции и дезактивации. Следовательно, работа указанного двигателя не обладает достаточным уровнем надежности.
Задачей полезной модели является повышение вибро- и ударопрочности двигателя.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы двигателя.
Технический результат достигается использованием трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащего вал ротора, ротор, статор, передний фланцевый подшипниковый щит, вводное устройство, станину, задний подшипниковый щит, вентилятор, наружную подшипниковую крышку, пленочные уплотнения по линии вала, подшипники, заземляющее устройство, внутреннюю подшипниковую крышку, рым-болт, резиновые уплотнения вводного устройства, при этом 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.
Наличие вала ротора, ротора, статора, переднего фланцевого подшипникового щита, вводного устройства, станины, заднего подшипникового щита, вентилятора, наружной подшипниковой крышки, пленочного уплотнения по линии вала, подшипников, заземляющего устройства, внутренней подшипниковой крышки, рым-болта, резиновых уплотнений вводного устройства, выполнение конструкции статора и ротора таким образом, чтобы в пазы статора можно было уложить больше обмоточного провода необходимого сечения позволяет значительно снизить общую массу электродвигателя и общую нагрузку на фланцевый щит, упростить конструкцию и защитить ее от воздействия условий окружающей среды, что в итоге позволяет повысить надежность работы электродвигателя, его вибро- и ударопрочность.
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 содержит вал 1 ротора, ротор 2, статор 3, передний фланцевый подшипниковый щит 4, вводное устройство 5, станину 6, задний подшипниковый щит 7, кожух вентилятора 8, вентилятор 9, наружную подшипниковую крышку 10, пленочные уплотнения 11, подшипники 12, заземляющее устройство 13, внутреннюю подшипниковую крышку 14, рым-болт 15, резиновые уплотнения 16 вводного устройства 5, шихтовочныйпаз 17, выполненный на внутренней поверхности ротора 2, пазы 18, равномерно размещенные по периметру зубцовой зоны ротора 2, шихтовочный паз 19, выполненный на внешней поверхности статора 3, пазы 20, равномерно размещенные по периметру зубцовой зоны статора 3 (фиг. 1).
Вводное устройство 5 выполняет роль герметичной клеммной коробки для подключения вводных кабелей. Станина 6 электродвигателя - это наружная оболочка (корпус), выполняющая функцию защиты электродвигателя от воздействия внешних факторов.
Пакеты статора 3 и ротора 2 собирают из листов электротехнической стали 3412 или 3409. Производство листов статора 3 и ротора 2 выполняют методами холодной штамповки или лазерной резки. Готовые листы ротора 2 собирают в пакет с одинаковой ориентацией по шихтовочному пазу 17 и укладывают в оправку (не показана), которую ставят в заливочную машину литья алюминия под давлением, где происходит заливка пазов 18 ротора 2, равномерно размещенных по периметру его зубцовой зоны (фиг. 2). Готовые листы статора 3 собирают в пакет с одинаковой ориентацией по шихтовочному пазу 19, производят укладку обмоточного провода ПЭТД-180 или ПЭТ-200 необходимого сечения в пазы 20 статора 3, равномерно размещенные по периметру его зубцовой зоны (фиг. 3). Далее производят запрессовку статора 3 в корпус, который объединяет в себе основание коробки выводов и лапы двигателя, отлитые из чугуна марки СЧ15. Конструктивные особенности ротора 2 и статора 3 позволяют в итоге уложить больше обмоточного провода необходимого сечения в пазы статора, что позволяет улучшить технические характеристики электродвигателя. Также шихтовочный паз на роторе в дальнейшем при запрессовке на вал применяется как шпоночный паз, который предотвращает от проворачивания ротор на валу электродвигателя при критических нагрузках.
Задний подшипниковый щит 7 и передний фланцевый подшипниковый щит 4 выполняются литыми из чугуна СЧ15, коробка выводов выполняется штампованной из металла СТЗ. На ротор 2 одеваются подшипники 12 (передний и задний). Ротор 2 устанавливается в статор 3, задний подшипниковый щит 7 и передний фланцевый подшипниковый щит 4 фиксируются к корпусу статора 3 винтами. Вентилятор 9 отливается из алюминия, кожух вентилятора 9 выполняется штампованным из стали. Вентилятор 9 одевается на вал 1 ротора и фиксируется болтом и стопорным кольцом. Кожух вентилятора 9 крепится к корпусу статора 3 винтами. Концы обмотки статора 3 выводятся в коробку выводов и крепятся на клеммной колодке. Крышка клеммной коробки крепится к основанию станины 6 винтами.
Принцип работы электродвигателя АД 132М16/8 УХЛ2 заключается в следующем. При подаче к обмотке статора 3 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 3 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 3, создает пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор 2 в направлении вращения магнитного поля статора 3. 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 3 магнитный поток становится равен нулю, и двигатель замедляется до полной остановки. В процессе работы электродвигатель допускает переключение скорости с 3000 об/мин до 6000 об/мин и обратно. Переключение производится коммутационной схемой путем перехода с соединения обмоток «треугольник» на соединение «звезда-звезда с нулевым проводом».
В связи с тем, что электродвигатель имеет передний фланцевый подшипниковый щит 4, соединение с редуктором производится следующим образом: с использованием рым-болта 15 электродвигателя производится страповка и подъем электродвигателя,, после чего он состыковывается с редуктором посредством переднего фланцевого подшипникового щита 4 и притягивается к редуктору четырьмя болтами М18. После сопряжения электродвигателя и редуктора вал 1 электродвигателя входит в зацепление со шкивом редуктора, вследствие чего происходит передача вращающего момента от электродвигателя редуктору.
Заявляемый электродвигатель изготавливается по способу монтажа IM2061, однако имеет не традиционную круглую, а квадратную (усеченную) форму в отличие от аналогов, что позволяет снизить его массу, не отступая от установочных размеров и требований 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.
Также указанные конструктивные особенности ротора и статора позволяют применить двухскоростную схему включения электродвигателя - на 3000 об/мин и 6000 об/мин, что позволяет при использовании одной конструкции двигателя выбирать необходимую скорость вращения исходя из потребностей и целей.
К тому же, указанные конструктивные особенности электродвигателя в целом позволяют электродвигателю работать на частоте 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 3412 толщиной 0,35 мм, которая позволяет уменьшить электромагнитные потери, получить больший КПД и большую мощность на валу электродвигателя.
Наличие внутренней подшипниковой крышки 14 электродвигателя, выполненной из стали, повышает устойчивость электродвигателя к воздействию повышенных вибрационных и ударных нагрузок: в диапазоне частот 10 … 120 Гц при амплитуде ускорения 4д, в диапазоне 120 … 350 Гц при амплитуде ускорения 2д, на одной из частот диапазона 25 … 30 Гц при ускорении 2д, двигатель устойчив к воздействию ударных нагрузок при транспортировании с ускорением до 15д и длительностью импульса 5 … 10 мс, что также свидетельствует о повышении надежности работы двигателя.
Наличие пленочных 11 и резиновых 116 уплотнений исключает попадание воды внутрь электродвигателя, позволяет осуществлять его перевозку воздушным транспортом при предельной температуре окружающей среды минус 60°С и атмосферном давлении 170 мм рт. ст, также хранить электродвигателем в полевых условиях на складе или под навесом при температуре от минус 50°С до плюс 50°С и относительной влажности до 98%. Использование покрытий позволяет защитить электродвигатель от коррозии.
Электродвигатель устойчив к воздействию морского (соляного) тумана. Допускает проведение дегазации, дезинфекции и дезактивации без нарушения работоспособности в соответствии с требованиями ГОСТ РВ 20.39.304. Конструкция электродвигателя обеспечивает смыв OB, ВВ и РВ и стекание дегазирующих, дезинфицирующих и дезактивирующих растворов без избыточного давления.
Таким образом, заявляемая конструкция двигателя позволяет обеспечить надежную работу заявляемого двигателя, его вибро- и ударопрочность,
Заявляемая конструкция двигателя может быть использована в конструкции трехфазного асинхронного двигателя АД 132М16/8 УХЛ2.