МОНТАЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ
MOUNTING STRUCTURE FOR AN ELECTRIC MOTOR

Изобретение относится к монтажной конструкции для электрического двигателя, в которой корпус двигателя крепится к лапе посредством винта, винт продолжается через отверстие в прокладочной шайбе, расположенной между корпусом и лапой, и прокладочная шайба содержит упругий материал.
Электрический двигатель представляет собой электрическую машину, которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию. В нормальном двигательном режиме большая часть электрических двигателей работает за счет взаимодействия между магнитным полем электрического двигателя и токами в обмотках, в результате чего в двигателе вырабатывается движущая сила. В некоторых приложениях, таких как в транспортной отрасли, связанной с тяговыми двигателями, электрические двигатели могут работать в двигательном и генераторном режимах или в режиме торможения, чтобы также вырабатывать электрическую энергию из механической энергии.
В настоящее время широко используются индукционные или асинхронные двигатели. Эти двигатели представляют собой двигатели переменного тока, в которых вся электромагнитная энергия передается за счет индуктивной связи из первичной обмотки во вторичную обмотку, при этом две обмотки расположены, соответственно, на статоре и роторе и разделены воздушным зазором.
В широко распространенных приложениях статор и ротор электрического двигателя находятся в собранном виде в корпусе, который крепится к лапе, образуя двигатель в сборе. Лапа используется для крепления двигателя в месте его установки. Обычно корпус крепится к лапе с помощью винтов. Часто, для того чтобы равномерно распределить давление между корпусом и лапой, устанавливается стальная прокладочная шайба.
Из-за наличия в электрическом двигателе переменных электромагнитных сил возникает вибрация, которая передается на лапу и крепление двигателя. Так как вибрация может ограничивать срок службы сборки и ее эксплуатационную безопасность, международные стандарты, такие как IEC 60034-14 и ISO 10816, устанавливают предельно допустимую амплитуду вибраций.
Особенно для больших электрических двигателей амплитуда вибраций, вызванная в корпусе, превышает допустимый предел. Поэтому устанавливаемые лапы обычно заменяются литыми лапами, если жесткость корпуса и лап нельзя увеличить иным образом. Однако это приводит к увеличению расходов на изготовление и усложнению замены двигателя.
Из патента США 2005/179180 A1 известна монтажная конструкция для маленького электрического двигателя, который содержит цилиндрические резиновые втулки, которые вставляются в сквозное отверстие кронштейна для того, чтобы прикрепить двигатель к корпусу. Однако такая монтажная конструкция приводит к увеличению расходов на изготовление из-за множества необходимых дополнительных деталей, включая резиновые втулки и втулки-проставки, и не пригодна для больших двигателей, так как она допускает перемещение двигателя во всех пространственных направлениях.
Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы выполнить монтажную конструкцию для электрического двигателя, которая позволяет осуществить монтаж электрического двигателя с низкими расходами на изготовление, в то же время позволяя удерживать вибрацию в допустимых пределах.
Согласно изобретению эта задача решена с помощью прокладочной шайбы и/или корпуса, содержащего углубление, окружающее винт, причем форма соответствующего углубления совпадает с внешней формой прокладочной шайбы.
Настоящее изобретение основано на том соображении, что вибрации не возникают при свободном подвесе двигателя в связи с затуханием низких собственных частот. Затухание этих частот является также возможным при использовании упругих элементов, изготовленных, например, из резины, в монтажной конструкции для электрического двигателя. Чтобы обеспечить низкие расходы на изготовление, упругие элементы должны использоваться совместно с традиционным резьбовым соединением. Это достигается за счет использования упругой прокладочной шайбы, которая расположена между корпусом двигателя и лапой, окружает винт, соединяющий корпус и лапу, и, таким образом, служит в качестве демпфирующего элемента. Кроме того, лапа и/или корпус содержат углубление, окружающее винт, причем форма соответствующего углубления совпадает с внешней формой прокладочной шайбы. Это гарантирует правильную фиксацию прокладочной шайбы в направлении, перпендикулярном к оси винта, особенно во время сборки.
Преимущественно, распорная трубка окружает винт, ограничивающий глубину зацепления винта. Распорная трубка обеспечивает минимальное расстояние между головкой винта и расположенной рядом резьбой. Путем выбора распорной трубки заданной длины гибкость демпфирующего элемента можно регулировать таким образом, чтобы вибрации демпфировались на максимально возможном уровне по отношению к конструкции, имеющей определенные размеры, и режимам работы электрического двигателя. Распорная трубка обеспечивает также стабильное позиционирование смонтированных лап и стабильность аксиальной высоты.
Кроме того, отверстие в прокладочной шайбе преимущественно принимает внешнюю форму распорной трубки. Это обеспечивает безопасное и прочное соединение прокладочной шайбы и распорной трубки и, таким образом, повышает стабильность монтажной конструкции.
Преимущественно, распорная трубка имеет цилиндрическую форму. Это облегчает сборку монтажной конструкции и позволяет использовать стандартные детали, тем самым уменьшая себестоимость продукции.
В преимущественном варианте осуществления винт продолжается через отверстие в лапе и вкручивается в резьбу корпуса. Это также облегчает сборку монтажной конструкции, так как винт можно затянуть или ослабить снаружи монтажной сборки.
Электрический двигатель в сборе преимущественно содержит монтажную конструкцию, описанную в данном документе.
Электрический двигатель в сборе преимущественно содержит ротор типа "беличья клетка". Ротор типа "беличья клетка" представляет по существу цилиндр, установленный на валу. Внутри его содержатся продольные проводящие стержни (выполненные обычно из алюминия или меди), вставленные в канавки и соединенные на обоих концах короткозамыкающими кольцами, образующими форму, подобную клетке. Твердый сердечник ротора типа "беличья клетка" набирается из изолированных листов электротехнической стали.
Кроме того, статор двигателя преимущественно содержит единственную пару полюсов. В частности, роторы типа "беличья клетка" с однополюсной парой страдают от вибраций, так как сила, действующая между статором и ротором и создаваемая источником питания, имеет два пика во время каждого цикла. Это приводит к режиму вибрации с частотой, в два раза превышающей частоту источника питания. Эта конкретная вибрация очень чувствительна к жесткости лап и корпуса двигателя, поэтому описанная монтажная конструкция является особенно преимущественной в таком двигателе.
Преимущества, достигнутые с помощью настоящего изобретения, содержат, в частности, тот факт, что размещение упругой прокладки между лапами и корпусом электрического двигателя, в частности, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, приводит к уменьшению вибраций и, таким образом, повышает надежность функционирования и срок службы. Благодаря эффекту демпфирования упругой прокладки можно использовать лапы, установленные с помощью винтов, где в иных случаях необходимо было бы использовать литые лапы. Упругая прокладка позволяет уменьшить все виды вибрации, исходящей из различных источников, таких как нарушение механической балансировки, механическая или электромагнитная асимметрия и т.д., и в целом улучшает характеристики вибрации.
Вариант осуществления изобретения описан подробно посредством чертежа.
На фиг.1 показан вид в поперечном разрезе монтажной конструкции для электрического двигателя вдоль оси винта,
на фиг.2 показана монтажная конструкция в разобранном виде,
на фиг.3 показан внешний вид электрического двигателя, и
на фиг.4 показан схематический вид в поперечном разрезе электрического двигателя.
Одинаковые ссылочные позиции относятся к соответствующим деталям на всех фигурах.
На фиг.1 показан вид в поперечном разрезе монтажной конструкции 1 для электрического двигателя, в частности, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Монтажная конструкция 1 присоединяет неподвижный корпус 2 к лапе 4 с помощью винта 6. Винт 6 имеет цилиндрическую форму и головку 8 с большим диаметром, чем у тела винта 6. Тело винта 6 имеет внешнюю резьбу (не показана). Винт 6 проникает в отверстие 9 в лапе 4, имеющее меньший диаметр, чем у головки 8 винта 6, и вкручивается в резьбовое отверстие 10 в корпусе 2.
Общая конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором была описана выше. Вследствие электромагнитных переменных сил будет возникать вибрация, в частности, в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором с двумя полюсами. Для демпфирования этих вибраций между корпусом 2 и лапой 4 размещается прокладочная шайба 12, изготовленная из упругого материала. Упругий материал может состоять, например, из резины.
Прокладочная шайба 12 имеет круглую форму с центральным отверстием 14. Винт 6 проникает в отверстие 14 в прокладочной шайбе 12. В дополнение, распорная трубка 16 цилиндрической формы окружает винт 6. Его вешний диаметр меньше, чем у головки 8 винта 6, поэтому распорная трубка 16 ограничивает глубину проникновения винта 6 в резьбовое отверстие 10.
Вешний диаметр распорной трубки 16 соответствует диаметру отверстия 14 прокладочной шайбы 12 и диаметру отверстия 9 в лапе 4. Как лапа 4, так и корпус 2 имеют круглое углубление 18, имеющее такой же диаметр, как и прокладочная шайба 12. Поэтому прокладочная шайба 12 частично заходит в поверхности лапы 4 и корпуса 2.
На фиг.2 показана в разобранном виде монтажная конструкция 1, уже показанная на фиг.1. На фиг.2 отдельно показаны различные детали монтажной конструкции 1, то есть перед сборкой.
На фиг.3 показан внешний вид электрического двигателя 20. На фиг.3 показан цилиндрический корпус 2 и две лапы 4, которые присоединены к корпусу 2 посредством монтажной конструкции 1 (на фиг.3 не показана). Лапы 4 имеют линейную форму и продолжаются параллельно оси двигателя. Вал 22 двигателя продолжается наружу корпуса 2.
На фиг.4 показан схематичный вид в поперечном разрезе двигателя 20. В центре двигателя 20 расположен ротор 24. Ротор 24 представляет собой ротор 24 типа "беличья клетка" и состоит из твердого цилиндра, набранного из изолированных листов электротехнической стали и смонтированного на валу 22. Его внутренняя часть содержит продольные проводящие стержни 26, изготовленные из алюминия или меди. Стержни 25 устанавливаются в канавки и соединяются с обоих торцов короткозамыкающими кольцами, образующими форму типа клетки.
Статор 28 двигателя 20 окружен корпусом 2. Обмотки возбуждения в статоре 28 образуют три индуктора 30, которые размещаются в статоре 28, причем каждый индуктор 30 повернут на 120 градусов по отношению друг к другу. Трехфазный электрический ток протекает через обмотки возбуждения индукторов 30, создавая вращающееся магнитное поле с однополюсной парой (отмеченной N для северного полюса и S для южного полюса) посредством ротора 24. Относительное движение между этим полем и вращением ротора 24 наводит электрический ток в проводящих стержнях 26. В свою очередь, эти токи, протекающие по длине проводников, взаимодействуют с магнитным полем двигателя 22, создавая силу, действующую по касательной, ортогональной к ротору 24, которая приводит к крутящему моменту для вращения вала 22. В действительности ротор 24 вынужден вращаться со скоростью, немного меньшей скорости вращения магнитного поля.
Монтажная конструкция 1 эффективно уменьшает вибрации, возникающие в двигателе 20, и, таким образом, увеличивает его срок службы.