РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в многофазных асинхронных двигателях с литой короткозамкнутой медной или алюминиевой обмоткой ротора.
Из уровня техники известен ротор асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, содержащий закрепленный на валу магнитопровод в виде сердечника с закрытыми пазами. В пазах сердечника размещена литая короткозамкнутая обмотка. На мостиках пазов каждого листа сердечника выполнены углубления по всей высоте мостика (1).
Это позволяет при заливке ротора получить свободный выход газов от верхней части пазов обмотки на поверхность сердечника ротора. Однако, на дне пазов в стержнях обмотки образуются различной формы и величины раковины, что приводит к браку ротора.
Это объясняется тем, что расстояние от дна пазов до отверстия под вал во много раз больше чем расстояние верха пазов до наружного диаметра ротора. Поэтому при заливке обмотки свободный выход газов и воздуха между листами от дна паза значительно затруднен.
Известен также ротор электрической машины, содержащий магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали, с пазами для обмотки. На боковой поверхности листов от дна пазов в радиальном направлении выполнены прорези [2].
Существенным недостатком таких роторов является низкая технологичность их изготовления. Пуансон при штамповке таких узких прорезей (до 3 мм ширины и до 6 мм глубины) будет постоянно скалываться, что приводит к частому ремонту штампа. Кроме того, из-за большого сопротивления при прохождении газов и воздуха через прорези процент роторов с раковинами в обмотках у дна пазов достаточно велик.
В качестве прототипа выбран ближайший аналог наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту, совпадающий с полезной моделью по большинству существенных признаков.
Прототип представляет собой ротор электрической машины, содержащий закрепленный на валу магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали. По крайней мере с одной стороны на боковой поверхности каждого листа в радиальном направлении от дна пазов выполнены канавки, соединенные между собой кольцевой канавкой. В пазах размещена литая короткозамкнутая обмотка (3).
Такая конструкция ротора не исключает, а только снижает количество раковин в стержнях обмотки по следующим причинам. Перед заливкой ротора на литейную оправку нашихтовываются листы электротехнической стали. На цилиндрической поверхности литейной оправки выполнены три лыски для выхода из радиальных каналов газов и воздуха в процессе заливки в пазы ротора меди или алюминия. Однако ряд этих каналов перекрыт цилиндрической частью оправки. Газы и воздух из этих каналов вынужден через кольцевой канал выходить через теже открытые радиальные каналы в зоне лысок.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и улучшение технических характеристик ротора путем:
- повышения плотности отливки стержней короткозамкнутой обмотки;
- резкого снижения количества раковин в стержнях короткозамкнутой обмотки.
Технический результат, который может быть достигнут от использования полезной модели, заключается в уменьшения гидравлического сопротивления при отводе из ротора выходящих из пазов газов и находящихся в пазах и канавках воздуха.
Поставленная задача решается следующим образом.
Аналогично известному, заявляется ротор электрической машины, содержащий закрепленный на валу набранный из листов электротехнической стали магнитопровод. По крайней мере с одной стороны на боковой поверхности каждого листа магнитопровода в радиальном направлении от дна пазов выполнены канавки. Указанные канавки соединенные между собой кольцевой канавкой. В пазах размещена литая короткозамкнутая обмотка.
Но в отличие от прототипа, в заявляемом роторе электрической машины по окружности листа с заданным шагом выполнены соединенные между собой указанной кольцевой канавкой отверстия.
Перечисленные выше существенные признаки полезной модели, отличные от прототипа, необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется правовая охрана полезной модели.
Использование указанных признаков полезной модели, отличных от прототипа позволяет резко снизить гидравлическое сопротивление при отводе из пазов газов и воздуха в процессе заливки ротора жидким металлом.
Отверстия на листе электротехнической стали выполнены на расчетном расстоянии между дном пазов и отверстием под вал и образуют в магнитопроводе аксиальные вентиляционные каналы.
Как вариант, предлагается в листе электротехнической стали указанные отверстия выполнить по периметру окружности отверстия под вал. Отверстия образуют совместно с валом или оправкой аксиальные вентиляционные каналы.
Кроме того предлагается поперечное сечение кольцевой канавки выполнить не менее двух поперечных сечений радиальной канавки. Это позволяет снизить гидравлическое сопротивление канавок и увеличить срок службы штампа.
На листе электротехнической стали предлагается дополнительно выполнить канавки по всей высоте мостиков пазов. Это приведет к повышению плотности отливки стержней короткозамкнутой обмотки по всему сечению паза.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
- на Фиг.1 схематично показаны варианты а) и б) продольного разреза ротора электрической машины;
- на Фиг.2 - сечение А-А на фиг.1а) в увеличенном масштабе;
- на Фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1б) в увеличенном масштабе.
Ротор электрической машины состоит из закрепленного на валу 1 магнитопровода 2, набранного из листов электротехнической стали 3. В закрытых пазах 4 указанных листов размещена литая медная или алюминиевая короткозамкнутая обмотка 5. На боковой поверхности листа электротехнической стали 3 от дна 6 каждого закрытого паза 4 в направлении к валу 1 выполнены радиальные канавки 7. Все канавки 7 соединены между собой кольцевой канавкой 8. Поперечное сечение кольцевой канавки 8 выполнено не менее двух поперечных сечений радиальной канавки 7.
На основе электромагнитного и теплового расчетов ротора определяется оптимальное расстояние от дна 6 пазов 4 до отверстий 9, выполненных с заданным шагом по окружности листа электротехнической стали 3. Отверстия 9, соединены между собой кольцевой канавкой 8. Указанные отверстия 9 образуют в магнитопроводе 2 аксиальные вентиляционные каналы 10 (фиг.1а). Такое решение используется при изготовлении роторов электрических машин средней и большой мощности.
При изготовлении роторов электрических машин малой мощности отверстия 9 выполнены по периметру окружности отверстия под вал 1. Отверстия 9 совместно с валом 1 или оправкой образуют аксиальные вентиляционные каналы 11 (фиг.1б).
На листах электротехнической стали 3 по всей высоте мостиков 12 закрытых пазов 4 выполнены канавки 13.
Во время заливки ротора жидким металлом, например медью, газы от дна закрытых пазов 4 через радиальные канавки 7 и кольцевые канавки 8 интенсивно отводятся в вентиляционные каналы 10 или 11. В тоже время газы из верхней части закрытых пазов 4 через канавки 13 свободно отводятся за пределы ротора. Поскольку радиальные канавки 7, кольцевые канавки 8 и канавки 13 выполнены на каждом листе электротехнической стали 3 по всей длине магнитопровода 2, отвод газов производится практически одновременно со всего объема залитого в пазы металла.
Выполнение отверстий 9, соединенных между собой кольцевой канавкой 8, еще больше увеличивает интенсивность отвода газов от дна закрытых пазов 4 через аксиальные вентиляционные каналы 10 или 11.
При условии правильного выбора размера площади сечения радиальных канавок 7, кольцевых канавок 8 и аксиальных вентиляционных каналов 10 или 11 достигаются минимальные гидравлические потери для отвода газов, выделяемых при заливке пазов ротора жидким металлом.
Предложенная конструкция ротора электрической машины проста в изготовлении, технологична при сборке, надежна в эксплуатации.
По предварительным данным предлагаемый ротор по сравнению с базовым объектом снижает нагрев обмоток на 5-11°С, что позволяет увеличить ресурс работы электромашины.
Благодаря увеличению плотности стержней короткозамкнутой обмотки в пазах ротора и резкого снижения процента брака, эксплуатационная надежность электрической машины и ее технические характеристики увеличиваются 1,5 раза.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №678594, кл. Н02К 1/26, 1979
2. Авторское свидетельство СССР №1451814, кл. Н02К 17/16, 1989
3. Авторское свидетельство СССР №1775804, кл. Н02К 17/16, 1992, (прототип).