КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам, и предназначена для использования в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, обмотка которых собрана из отдельных токопроводящих элементов и короткозамыкающих колец.
Известен короткозамкнутый ротор (а.с. СССР N 1111229, 1984), содержащий магнитопровод и установленные в нем стержни, замкнутые короткозамыкающими кольцами с выполненными на них радиальными прорезями, и установленные с возможностью радиального перемещения и контакта с кольцами против разрезов, на упругих элементах, контактные элементы, выполненные составными по меньшей мере из двух электрически разъединенных частей с разным электрическим сопротивлением, между частями расположены дополнительные упругие элементы с различной жесткостью.
Недостатком такого ротора является сложность конструкции и, как следствие, сложность изготовления, а также сниженная надежность из-за большого количества деталей и необходимости выполнения упругих элементов с различной жесткостью.
У быстровращающихся асинхронных двигателей выступающие с обеих сторон из пакета железа концы стержней беличьей клетки и соединенные с ними короткозамыкающие кольца сильно нагреваются из-за больших центробежных сил, и подвергаются опасности разрушения за счет неконтролируемых дисбалансов.
Известен короткозамкнутый ротор электрической машины, содержащий пакет электротехнического железа с пазами под токопроводящие элементы, в котором токопроводящие элементы в пазах пакета и по его торцам, образующие короткозамыкающие кольца, образованы путем заливки жидким металлом (см., например, А.А.Осьмаков, Технология и оборудование производства электрических машин, Москва, Высшая школа, 1980, с. 249-251, рис.15.5).
Недостаток заключается в том, что процесс заливки энергоемок и требует большого количества технологических приспособлений и операций, связан с тяжелыми и вредными условиями труда. Кроме того, лучшими эксплуатационными качествами обладают короткозамкнутые обмотки из меди, но технология литья меди требует больших капиталовложений и недостаточно отработана.
Известен ротор с беличьей клеткой (см. патент ЕР 1100186 от 10.11.99) из медной или алюминиевой трубки, в теле которой вырезаны аксиальные пазы, ширина которых соответствует ширине зубца сердечника; при этом торцевые части трубки выполняют роль замыкающих колец. Пазы заполнены магнитопроводящим порошкообразным материалом, который при затвердевании образует сердечник машины. Недостаток ротора
обусловлен сравнительно большими отходами электропроводящего материала и недостаточной механической прочностью сердечника из порошкообразного материала, что делает этот ротор непригодным для крупных электрических машин.
Известны короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей с обмоткой из сплошных жестких стержней, расположенных в отверстиях пакета стальных листов ротора и запаянных с торцов в массивных короткозамыкающих кольцах (Авторское свидетельство СССР №1767633).
У роторов такой конструкции наблюдаются повреждения паяных соединений стержень-кольцо, связанные с неодинаковым тепловым удлинением стержней, а также расширением колец в процессе пуска и работы двигателя.
Задачей полезной модели является создание короткозамкнутого ротора с равнопрочными состыкованными короткозамыкающими кольцами преимущественно большого поперечного сечения и диаметра применительно к высоконагруженным условиям работы, упрощение технологии изготовления роторов, повышение надежности и снижение затрат на материалы и оборудование.
Поставленная задача решается тем, что в короткозамкнутом роторе для асинхронного электродвигателя, содержащем закрепленный на валу пакет активного железа с пазами, в которых расположены токопроводящие элементы, торцевые части которых связаны с короткозамыкающими кольцами, указанные токопроводящие элементы выполнены из медных или алюминиевых шин, а короткозамыкающие кольца составлены из концов этих шин, изогнутых и уложенных на торцах таким образом, что они примыкают друг к другу и в областях примыканий соединены посредством пайки тугоплавким припоем, образуя короткозамыкающие кольца на торцах ротора.
Далее сущность полезной модели поясняется с помощью рисунков, на которых представлено:
Фиг.1 и Фиг.2 - схематически показаны вид сбоку и с торца на короткозамкнутый ротор, выполненный в соответствии с полезной моделью.
Короткозамкнутый ротор содержит закрепленный на валу 1 обычным образом пакет активного железа 2, имеющий на периферии аксиально проходящие пазы 3, в которых уложены токопроводящие элементы 4 беличьей клетки, которые зафиксированы в радиальном направлении от воздействия центробежной силы. Токопроводящие элементы 4 выполнены из медной или алюминиевой шины, которая под усилием принимает форму паза. Концы 5 токопроводящих шин выступают за торец пакета и за его пределами изогнуты в одном направлении и уложены на торцы пакета, как показано на фиг.2. Концы 5 уложены таким образом на торцах пакета, что примыкают друг к другу
(наложены друг на друга). Области примыканий 6 соединены посредством плавки тугоплавким припоем, и образуют жесткие короткозамыкающие кольца 7. Как хорошо видно на Фиг.2 соединенные концы образуют равнопрочные состыкованные короткозамыкающие кольца.
Ротор работает следующим образом.
При пуске двигателя происходит нагрев шин 4 и колец 7, состоящих из жестко соединенных концов 5 шин. Под воздействием нагрева каждый из стержней обмотки ротора стремится изменить свою длину, которая должна быть, в силу ряда причин, неодинаковой для любых рядом расположенных стержней 4. Нагрев колец 7 приводит к увеличению их диаметров. Поскольку стержни 4 сами образуют кольца, то это увеличение длины стержней и площади колец происходит одновременно и в одних и тех же областях, это предотвращает возникновение разрушающих усилий в узлах соединения стержень-кольцо, связанных с изменением диаметров колец 7.
Такая конструкция ротора обеспечивает простоту, технологичность и малые затраты по сравнению с традиционным способом заливки ротора с использованием дорогостоящего оборудования, при этом, повышая механическую прочность роторов, работающих на высоких нагрузках. Существенно увеличена стойкость к торсионным вибрациям. Необходимая площадь короткозамыкающих колец 7 создается за счет соответствующей длины выступающих концов 5 токопроводящих шин 4.