Двигатель асинхронный тяговый

Полезная модель относится к объектам электротехники и, в частности к электрическим машинам - асинхронным двигателям.
Известен асинхронный двигатель (патент RU 2 497260 С2, МПК Н02К 1/20, опубликован 27.10.2013, бюл. №30), содержащий корпус, статор, ротор, в котором осевые охлаждающие каналы круглого сечения выполнены в листах пакета ротора. Недостатком данного асинхронного двигателя является его недостаточная эффективность охлаждения ротора. Это приводит к снижению уровня надежности изделия.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, выбранному в качестве прототипа, является асинхронный двигатель, содержащий корпус, статор, ротор, который имеет внутренний охлаждающий контур из проходящих через ротор в осевом направлении и расположенных на двух концентрических окружностях каналов охлаждения ротора (патент RU 2 399141С1, МПК Н02К 1/32, опубликован 10.09.2010, бюл. №30). Недостатком данного асинхронного двигателя также является недостаточно эффективное охлаждение ротора, что отражается на надежности работы электродвигателя, в особенности, в случае его работы внутри термонагруженных металлических моторных отсеках транспортных средств с весьма ограниченными возможностями для воздухообмена, отвода тепла и в схожих условиях эксплуатации.
Технической задачей предлагаемого к правовой охране технического решения двигателя асинхронного тягового является расширение основных характеристик и, соответственно, расширение возможностей данного двигателя за счет внедрения конструктивных элементов электродвигателя с подобранной геометрией охлаждающих каналов и схемой циркуляции охлаждающего воздуха для съема возникающего тепла с ротора и статора двигателя с целью повышения эффективности охлаждения без применения дополнительного внешнего вентиляторного или иного оборудования охлаждения и увеличения, тем самым, числа моточасов наработки электродвигателя на отказ, как основного критерия надежности заявляемого электродвигателя при его работе в жестких условиях в составе мобильной техники.
Техническим результатом полезной модели является улучшение охлаждения ротора, статора и в целом двигателя асинхронного тягового без применения дополнительных охлаждающих технических устройств, повышающее компактность и, одновременно, надежность работы асинхронного двигателя в целом и, в особенности, в условиях плотной компоновки и насыщенности тепловыделяющими агрегатами и приборами замкнутого пространства моторных/околомоторных металлических отсеков транспортных средств.
Технический результат достигается тем, что в двигателе асинхронном тяговом, содержащем корпус, статор и ротор, имеется внутренний охлаждающий контур из проходящих через ротор в осевом направлении и расположенных на двух концентрических окружностях каналов охлаждения ротора. В самом роторе имеется ступица из специального алюминиевого сплава, установленная между валом ротора и пакетом ротора, которая имеет не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения и не менее восьми каналов треугольной формы с расчетно-заданными величинами углов в основании и со скруглением вершины треугольника, статор, установленный в корпус по технологии термопередающей прессовой посадки с подобранной, в том числе для оптимальной термопередачи, величиной усилия натяга и посадки.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый двигатель асинхронный тяговый отличается тем, что ротор содержит ступицу из алюминиевого сплава, установленную между валом ротора и пакетом ротора, которая имеет не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения и не менее восьми каналов треугольной формы с расчетно-заданными величинами углов и скругления, статор установлен в корпус по технологии термопередающей прессовой посадки. Двигатель асинхронный тяговый может быть, в том числе, управляемым через контроллер на принципах цифрового частотного регулирования, работающим в составе программно-аппаратного комплекса «Программируемый контроллер - Двигатель асинхронный тяговый - Исполнительный механизм системы» и предназначенным для бесступенчатого/плавноскоростного, малоинерционного привода различного рода исполнительных механизмов техники, работающих в жестких условиях окружающей среды с различными факторами воздействия на электрооборудование.
Конструктивное исполнение двигателя асинхронного тягового и сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
на фиг. 1 представлен продольный разрез двигателя асинхронного тягового с указанием стрелками направлений и схемы циркуляции охлаждающего воздуха;
на фиг. 2 показано продольное сечение ротора двигателя асинхронного тягового в сборе;
на фиг. 3 представлен вид А ротора двигателя асинхронного тягового в сборе (вид сбоку).
Предлагаемый к правовой охране двигатель асинхронный тяговый состоит из корпуса 1, в который запрессован статор 2, и ротора в сборе 3, который на электромагнитных принципах взаимодействует со статором 2 и, в свою очередь, состоит из вала ротора 4 с установленной на нем ступицей 5, выполненной из алюминиевого сплава с заданной теплопроводностью, и роторного пакета из электротехнической стали 6, который размещается на ступице 5, предназначенной для решения вопросов температурной компенсации и эффективности охлаждения. Ступица 5 из сплава на основе алюминия имеет не менее восьми осевых охлаждающих каналов 7 округлого сечения и не менее восьми охлаждающих каналов 8 с треугольной формой сечения с расчетно-заданными величинами углов в основании с целью формирования потоков и циркуляции охлаждающего воздуха по оптимизированной схеме теплопередачи. При этом треугольные каналы 8 имеют вершину, расположенную ближе к оси ротора в сборе 3, нежели углы в основании и выполненную с подобранным радиусом скругления 9. Снаружи корпуса 1 располагаются ребра 10, предназначенные для отвода тепла от статора 2. Ступица 5 установлена на вал ротора 4 с использованием соединительного элемента 11, в роли которого может выступать шпоночное или шлицевое соединение.
На валу ротора 4 установлен элемент 12, действующий как вентилятор и направляющий потоки воздуха вдоль ребер 10 корпуса 1.
Ступица 5 изготовлена из сплава на основе алюминия, который, как металл, обладает большей удельной теплопроводностью, чем листы электротехнической стали пакета ротора (в основе железо), что также улучшает теплоотвод и, тем самым, охлаждение двигателя.
Для увеличения эффективности теплоотдачи с поверхности корпуса и уменьшения температуры обмотки статора применена технология термопередающей прессовой посадки статора в корпус с обеспечением натяга, гарантирующего более эффективные съем и отвод тепла.
Технические решения: в части исполнения ступицы из алюминия, устанавливаемой между валом ротора и пакетом ротора, внутри которой проходит сеть из не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения, а на поверхности ступицы исполнена триангуляционная сеть из не менее чем восьми каналов треугольной формы, при этом один из углов треугольного канала имеет скругленный расчетнорадиусный угол, статора, установленного в корпус по термопередающей прессовой посадке, позволили улучшить охлаждение двигателя асинхронного тягового и, тем самым, повысить число моточасов на отказ и обеспечить надежность его работы в термонагруженных режимах работы/процессах в составе мобильной техники.
Опытный образец двигателя асинхронного тягового прошел испытания на выполнение требований ГОСТ РВ, что подтверждает осуществимость, полезность, надежность и конкурентоспособность электродвигателя, выполненного с использованием настоящих технических решений, предлагаемых к правовой охране.
Изготовлена партия двигателей асинхронных тяговых с использованием совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели.