РОТОР АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в электромашиностроении для изготовления многофазных с короткозамкнутой обмоткой ротора асинхронных двигателей для тяжелых режимов работы.
Из уровня техники известен ротор асинхронного двигателя, короткозамкнутая обмотка которого выполнена из токопроводящих медных стержней. Стержни соединены между собой короткозамыкающими кольцами методом пайки или опрессовкой медным порошком с последующей термообработкой, обеспечивающей спекание материала короткозамыкающих колец со стержнями обмотки (1).
Недостатком таких роторов является наличие зазоров между стержнями и стенками пазов, обуславливающих высокое сопротивление теплопередаче от стержней к сердечнику. Кроме того, наличие зазоров вызывает значительные механические напряжения, а также вибрацию стержней. Вибрация вызвана действием вращающего момента, тепловой деформацией, действием магнитодвижущей силы статора и ротора, неуравновешенностью ротора и др.
Все это вызывает опасность излома стержней у места впайки их в короткозамыкающие кольца, а также искрение роторной клетки, которое приводит к эрозии поверхности стержней.
В качестве прототипа выбран ближайший аналог, совпадающий с полезной моделью по большинству существенных признаков. Прототип представляет собой ротор асинхронного двигателя, содержащий закрепленный на валу магнитопровод в виде сердечника с пазами. В пазах сердечника размещена короткозамкнутая обмотка из медного литого металла (2).
Такая конструкция ротора асинхронного двигателя исключает перечисленные выше недостатки аналога.
Однако недостатком таких короткозамкнутых обмоток является сложность их изготовления и низкая эксплуатационную надежность. Медь, из-за низкой жидкотекучести (в 2,7 раза меньше алюминия), затрудняет ее применение для заливки короткозамкнутых обмоток из медного литого металла. В результате получается недостаточная плотность отливки обмотки и образуется пористость при остывании. При этом происходит значительное
снижение электропроводности и теплопроводности меди в обмотке из-за наличия в ней вводимых в расплав раскислителей и дегазаторов.
Задачей предлагаемой полезной модели является:
- улучшение технологии изготовления короткозамкнутых обмоток ротора асинхронного двигателя путем повышения пластичности и улучшение литейных свойств медного литого металла;
- увеличение ресурса и повышение эксплуатационной надежности работы асинхронного двигателя за счет увеличения электро- и теплопроводности, а также повышения плотности медного литого металла короткозамкнутых обмоток ротора;
- снижение вредных шумов и вибраций.
Поставленная задача решается следующим образом.
Аналогично известному, заявляемый ротор асинхронного двигателя, содержит закрепленный на валу магнитопровод в виде сердечника с пазами. В пазах размещена короткозамкнутая обмотка из медного литого металла.
Но в отличие от прототипа, в заявляемом роторе асинхронного двигателя в медный литой металл короткозамкнутой обмотки дополнительно введены легирующие элементы - свинец, олово, висмут, сурьма и никель. В металле такого сплава содержание меди составляет 98,80-99,95%.
Перечисленные выше существенные признаки полезной модели, отличные от прототипа, необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны полезной модели.
Применение легирующих элементов свинца, олова, висмута, сурьмы и никеля при изготовлении медной литой короткозамкнутой обмотки позволяет повысить технологические качества ее изготовления. Они увеличивают жидкотекучесть, понижают линейную и объемную усадку медного расплава при заливке его в пазы магнитопровода ротора.
Кроме того, введение свинца существенно снижает вредный шум и вибрацию асинхронного двигателя. Свинец повышает демпфирующую способность сплава обмотки за счет увеличения гетерогенности структуры. Свинец не растворяется в меди и не взаимодействует с компонентами, входящими в состав сплава, и поэтому присутствует в структуре в виде отдельных равномерно распределенных самостоятельных включений.
Наличие мягких включений свинца в структуре сплава короткозамкнутой обмотки резко повышает демпфирующую способность за счет рассеяния энергии упругих механических колебаний на процессы микропластической деформации в этих включениях.
Предлагается короткозамкнутую обмотку выполнить из меди, содержащей серебро, при этом доля серебра в этой сумме не должна превышать 0,015%. Это увеличивает электро- и теплопроводность короткозамкнутой обмотки ротора.
Предлагается также короткозамкнутая обмотка в которой содержание легирующих элементов не превышает 1,2-0,05%, при этом содержание отдельных легирующих элементов не нормируется.
Такое содержание компонентов в короткозамкнутой обмотке обеспечивает значительное повышение ее электропроводности и теплопроводности без снижения механических и литейных свойств.
Изготовление заявляемого ротора асинхронного двигателя осуществляется следующим образом. Из отштампованных листов электротехнической стали формируется магнитопровод ротора в виде сердечника с пазами.
Медную шихту загружают в индукционную печь. В расплавленную медь посредством флюсов вводятся легирующие элементы; свинец, олово, висмут, сурьма и никель.
Полученный расплав заливается в сердечник ротора асинхронного двигателя для получения монолитной конструкции обмотки из токопроводящих медных стержней, соединенных между собой короткозамыкающими кольцами. После остывания готовый сердечник ротора крепится на валу асинхронного двигателя.
Предлагаемый ротор асинхронного двигателя отличается высокой электропроводностью и технологичностью изготовления короткозамкнутых обмоток. Это обеспечивается малой степенью легирования медного сплава и благоприятным сочетанием компонентов.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №472423, кл. Н02К 3/06, 1975.
2. Ширнин И.Г., Чувашев В.А., Гусаров А.А. Медные роторные обмотки электродвигателей угольных комбайнов //Сборник научных трудов ВНИИВЭ. - Донецк.1981. - С.32-36 (прототип).