ГЛУБОКОПАЗНЫЙ РОТОР АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электромашиностроению, а именно к асинхронным электродвигателям с короткозамкнутой обмоткой ротора.
Известно, что к глубокопазным роторам асинхронных электродвигателей относят ротора с высотой стержня обмотки больше глубины проникновения переменного тока частотой 50 Гц в материал стержня. Эти ротора имеют короткозамкнутую обмотку, которая может быть выполнена как литой, например, из алюминия, так и паяной или сварной из стержней, изготовленных из проката меди, медных сплавов или алюминия, и короткозамыкающих колец, изготовленных, как правило, из проката меди или алюминия. Пазы роторов со сварной или паяной обмоткой со стержнями прямоугольного профиля выполняются полузакрытыми с раскрытием в виде узкого шлица.
Конструкция, принятая за прототип, [Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.2. - Машины переменного тока. Изд.3-е, перераб. Л.»Энергия», 1973, с.26-27], позволяет удерживать стержень обмотки от выпадания из паза под действием центробежных сил, а также, воздействуя на стержень через шлиц путем деформации стержня, достаточно плотно зафиксировать его в пазу.
К недостаткам конструкции следует отнести то, что пазы этой конфигурации не могут быть выполнены на готовом сердечнике, так как они штампуются или вырезаются лазером в отдельных листах, из которых собираются сердечник ротора.
Задачей предлагаемого решения является создание конструкции глубокопазного ротора асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой паяной или сварной обмоткой, состоящей из стержней прямоугольного
профиля, размещенных в пазах такого же профиля, и колец короткозамыкающих, которую можно было бы реализовать на готовом роторе или на заготовке сердечника ротора, имеющей форму цилиндра без пазов для размещения обмотки.
Технический результат достигается тем, что в глубокопазном роторе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой паяной или сварной обмоткой, состоящей из стержней прямоугольного профиля, размещенных в пазах такого же профиля, и колец короткозамыкающих, пазы выполнены открытыми с расширением, верхняя кромка которого расположена на уровне верхней кромки стержня обмотки, каждая сторона расширения, примыкающая к стенке паза, имеет форму неравнобедренного треугольника с углом при вершине 90°, большая сторона треугольника расположена ближе к дну паза, причем по оси стержней обмотки в верхней их части на длине несколько большей длины сердечника ротора выполнен продольный паз, а после установки стержня в паз сердечника ротора верхней части стержня придана V-образная форма, при этом стенки V-образной части стержня опираются на стенки расширенной части паза сердечника ротора.
Предлагаемое решение позволяет выполнять следующие работы:
- ремонт ротора с литой алюминиевой обмоткой путем замены ее на паяную или сварную из проката;
- модернизацию с целью улучшения пусковых характеристик готового ротора с паяной или сварной обмоткой из проката путем замены ее на обмотку со стержнями большего сечения.
- изготовить ротор, у которого сердечник набран из листов в виде колец с последующим изготовлением пазов на готовом сердечнике. Конструкция ротора показана на фиг.1, 2, 3, 4, 5, где на фиг.1 дан разрез сердечника ротора с короткозамкнутой обмоткой, на фиг.2 - конфигурация паза в сердечнике ротора, на фиг.3 - конструкция стержня обмотки ротора до
установки его в паз, на фиг.4 - паз ротора с установленным в него и деформированным в верхней части стержнем обмотки, на фиг.5 - паз ротора с установленным в него стержнем обмотки, выполненный на месте паза ротора с литой алюминиевой обмоткой.
Обмотка ротора состоит из стержней 1 и колец короткозамыкающих 2, соединенных пайкой или сваркой. Стержни 1 размещаются в пазах сердечника ротора 3. Пазы для размещения стержней 1 обмотки выполняются открытыми, имеют прямоугольную часть 4 и расширяющуюся часть 5. Каждая сторона расширения, примыкающая к стенке паза, имеет форму неравнобедренного треугольника с углом при вершине 90°, большая сторона 8 треугольника расположена ближе к дну паза. В стержне 1 до установки его в паз сердечника ротора выполнен паз 6. После установки стержня 1 в паз сердечника верхней его части придана V-образная форма, причем стенки 7 V-образной части стержня опираются на стенки расширенной части паза. V-образный участок стержня, размещаясь в расширяющейся части паза, удерживает стержень в пазу от действующих на стержень центробежных сил.
Ниже дается описание реализации предлагаемого решения на примере ремонта ротора с алюминиевой литой обмоткой. На токарном станке производится удаление колец короткозамыкающих. Затем ротор устанавливается на расточной станок, где на месте пазов, залитых алюминием, фрезеруются открытые прямоугольные пазы с расширением в верхней части, показанные с установленным стержнем на фиг.5. В начале (см. фиг.2) фрезеруется прямоугольная часть 4, а затем расфрезеровывается расширяющаяся часть паза 5. Поз. 9 на фиг.5 - остатки алюминиевого стержня. Конфигурация и размеры расширяющейся части паза определяются соответствующими конфигурацией и размерами расширяющейся части стержня. Стержень изготавливается из полосы или листового проката из меди, медных сплавов или алюминия и по боковым стенкам не
обрабатывается. Обработка стержня по длине и высоте и паза в верхней части стержня (см.поз.6 на фиг.3) производится на фрезерном станке. При этом ширина паза выбирается минимальной с учетом возможностей его фрезеровки и последующей деформации верхней части стержня до упора в стенки паза. Глубина паза в стержне определяется толщиной стенок 7 паза в стержне (см. фиг.5) и условием, чтобы стенки 7 после деформации не выступали и не утопали (без учета возможных отклонений, которые должны быть минимальны) за пределы уступа расширяющейся части паза в сердечнике ротора. Готовые стержни вставляются сверху в открытые пазы и с помощью клинообразного инструмента, помещаемого в паз стержня, деформируются до упора в стенки расширяющейся части паза сердечника. В результате стержень обмотки уплотняется в пазу и фиксируется от выпадания из сердечника. Затем стержни обмотки соединяются с кольцами короткозамыкающими при помощи пайки или сварки.
Описываемое решение применено в ЗАО «СПРИНТ» при ремонте с модернизацией роторов взрывозащищенных электродвигателей, имеющих литую алюминиевую короткозамкнутую обмотку ротора, типа ВАОУ, ВАO2, и ВАОВ мощностью от 1000 до 2000 кВт на 1500 об/мин, а также при модернизации роторов с медной паяной короткозамкнутой обмоткой электродвигателя типа АНЗ-4-16-45-8УЗ мощностью 800 кВт на 750 об/мин.
В первом случае восстанавливаются ротора, считавшиеся до этого неремонтопригодными, обеспечиваются требуемые пусковые характеристики, повышается надежность работы ротора и электродвигателя в целом.
Во втором случае за счет увеличения сечения стержней обмотки ротора значительно улучшаются пусковые характеристики двигателя и обеспечивается надежная его работа с механизмом, для которого двигатель не был предназначен.