Электродвигатель стрелочный асинхронный

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к железнодорожному машиностроению, в частности к электродвигателям стрелочным асинхронным, и может быть использована в железнодорожном транспорте, например, для установки в стрелочных переводах для перевода остряков и подвижных сердечников стрелочных переводов электрической сигнализации.
Известен стрелочный асинхронный двигатель, содержащий стальной корпус со статором из набора изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на внутренней стороне с расположенными в них тремя обмотками под углом 120° и ротором, состоящим также из изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на внешнем диаметре, заполненных парамагнитным материалом с низким удельным сопротивлением, замкнутым с обоих торцов кольцами из этого же материала, расположенным на валу с двумя опорами качения в виде подшипников в двух крышках, изготовленных из парамагнитного материала и стянутых вместе с корпусом винтами, при этом вал имеет длину не менее 310 и не более 320 мм, причем один из его концов имеет форму многоугольника, подшипники закрытого типа помещены в крышках через компенсационные шайбы с обеих сторон, а между крышками и стягивающими винтами расположены контрящие шайбы, выполненные из листового материала толщиной 0,3-0,5 мм в виде равностороннего треугольника с отверстием в центральной части (см. патент РФ на полезную модель № 37968, МПК В61С 09/44, опубл. 20.05.2004 г.).
Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность, вследствие наличия контрящей шайбы характерной конструкции, из-за чего в процессе работы двигателя от вибрации возможен выход стопора шайбы из шлица винта и в дальнейшем винт может несанкционированно начать отворачиваться, что приведет к выходу из строя двигателя. Конструкция корпуса и технология обработки известного электродвигателя таковы, что лапы для крепления электродвигателя привариваются после механической обработки (расточка, фрезерование и др.), что может привести к возникновению внутренних напряжений, приводящих к изменению геометрических размеров обработанных поверхностей.
Известен электродвигатель стрелочный асинхронный, содержащий корпус со статором из набора изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на внутренней стороне с расположенными в них обмотками и ротором, состоящим также из изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами, заполненными парамагнитным материалом, замкнутым с обоих торцов кольцами из парамагнитного материала, расположенным на валу с двумя опорами качения в виде закрытых подшипников в двух крышках, изготовленных из парамагнитного материала, стянутых вместе с корпусом винтами, и помещенных в крышки через компенсационные шайбы с обеих сторон, при этом между крышками и стягивающими винтами расположены шайбы с переменной толщиной поперечного сечения и ребрами жесткости в виде прямых, расположенных по радиусам шайбы, и начинающихся у отверстия для размещения винта (см. патент РФ на полезную модель № 50730, МПК H02K 17/02, опубл. 20.01.2006 г.).
Недостатком известного электродвигателя является то, что на статор приварены лапы для крепления на корпус электропривода типа СП, и для использования его для приводов типа ВСП необходимы специальные промежуточные детали, которые снижают надежность крепления и усложняют монтаж и обслуживание. При его использовании в электроприводах для быстрого перевода остряков и подвижных сердечников стрелочных переводов электрической сигнализации на железнодорожных путях с увеличенной скоростью движения поездов возможно ослабление крепления промежуточных деталей, приведенных выше, и крепления стягивающихся (крепежных) элементов электродвигателя и в дальнейшем снижение надежности электродвигателя.
Известен электродвигатель стрелочный асинхронный, содержащий статор, состоящий из набора изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на его внутренней стороне, в которых находится статорная обмотка, и ротор, состоящий также из набора изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на его внешней стороне, которые заполнены парамагнитным материалом, замкнутые с обоих торцов кольцами из такого же материала, расположенный на валу с двумя опорами качения в переднем и заднем подшипниковых щитах, при этом опоры качения выполнены в виде закрытых подшипников, помещенных в передний и задний подшипниковые щиты через компенсационные шайбы с обеих сторон, причем крепление к статору переднего и заднего подшипниковых щитов выполнено в виде стягивающих шпилек, снабженных гайками и стопорными шайбами, с отгибающимся краем для фиксации грани шестигранной гайки, с одной стороны и прямой грани для фиксации на опорной площадке под гайку на подшипниковом щите, а лапы для крепления электродвигателя на месте эксплуатации выполнены за одно целое с передним и задним подшипниковыми щитами (см. патент РФ на полезную модель № 65311, МПК H02K 17/02, опубл. 27.07.2007 г.).
Недостатком известного двигателя является низкая виброустойчивость электродвигателя за счет наличия в цепи передачи вибрации недостаточно прочных конструктивных элементов (стягивающих элементов электродвигателя, креплений лап двигателя на месте его эксплуатации) в условиях работы электропривода, что снижает его надежность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенной полезной модели  является известный электродвигатель стрелочный асинхронный, содержащий статор, состоящий из набора изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на его внутренней стороне, в которых находится статорная обмотка, и ротор, состоящий также из набора изолированных друг от друга ферромагнитных пластин с пазами на внешнем диаметре, которые заполнены парамагнитным или диамагнитным материалом с низким удельным сопротивлением, замкнутые с обоих торцов кольцами из такого же материала, расположенный на валу с двумя опорами качения в двух крышках, при этом набор статорных пластин с внешней стороны стянут сварными швами, с обеих сторон его приварены стальные фланцы, на которых расположены крышки с опорами вала ротора с расстоянием между ними, равным двум диаметрам ротора. Фланцы могут быть жестко соединены между собой двумя перемычками и двумя кронштейнами для крепления двигателя на месте эксплуатации, образуя единую конструкцию, снабженную ручкой (см. свидетельство РФ на полезную модель № 20693, МПК Н02К 9/00, опубл. 20.11.2001 г.).
Однако при использовании известного электродвигателя в электроприводах для быстрого перевода подвижных сердечников стрелочных переводов электрической сигнализации на железнодорожных путях с повышенной скоростью движения локомотивов возможно ослабление креплений, как стягивающих элементов электродвигателя, так и в местах креплений лап двигателя на месте его эксплуатации, что в дальнейшем приведет к снижению надежности электродвигателя. Электродвигатель имеет приваренные к статору после механической обработки (расточка, фрезерование и др.) лапы для крепления в корпусе привода. Элементы конструкции статора не содержат массивные стальные детали, к которым можно было бы надежно приваривать лапы, поэтому крепление осуществляется на деталях, выполненных из тонколистового материала, из которого состоит бескорпусный статор электродвигателя, к тому же вибрация с вращающегося элемента двигателя-ротора передается, а затем гасится корпусом привода через подшипниковые щиты-крышки и неподвижный статор, не имеющий достаточный запас прочности для электроприводов с высокоскоростным движением поездов. Кроме этого, большое количество сварных операций, требующих отжига для снятия внутренних напряжений, ведущих к деформациям, также снижает надежность двигателя. При этом для ферромагнитных пластин статора температура отжига сварных конструкций неприемлема по величине и ведет к их разрушению. Ферромагнитные пластины статора и ротора также критичны к низким и высоким температурам из-за невысокой механической прочности.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности электродвигателя в условиях эксплуатации электропривода для перевода остряков и подвижных сердечников стрелочных переводов электрической сигнализации на железнодорожных путях с увеличенной скоростью движения поездов.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является повышение виброустойчивости и герметичности электродвигателя за счет изоляции как подвижных, так и неподвижных конструктивных элементов, а также  усиления крепления элементов электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в электродвигателе стрелочном асинхронном, содержащим статор, состоящий из набора изолированных друг от друга пластин с пазами на его внутренней стороне, в которых находится статорная обмотка, и ротор, состоящий также из набора изолированных друг от друга пластин с пазами на внешнем диаметре, которые заполнены материалом с низким удельным сопротивлением, замкнутые с обоих торцов кольцами из такого же материала, расположенный на валу с двумя опорами качения в двух крышках, согласно полезной модели, пластины статора выполнены из листовой электротехнической стали и стянуты шестью шпильками с расклепкой с двух сторон, с приваренными к крайним пластинам фланцами, к каждому из которых крепится подшипниковый щит с закрытым подшипником, ротор собран из пакета пластин из листовой электротехнической стали с заливкой силумином, при этом к каждому фланцу отдельно приварены лапы для установки электродвигателя.
Целесообразно, чтобы каждый из двух подшипниковых щитов был изготовлен из силумина со стальными втулками под подшипники.
Предпочтительно, чтобы изоляция статорной обмотки от статора была выполнена электрокартоном.
Целесообразно, чтобы под клеммную колодку была установлена прокладка для изоляции контактных болтов, головки которых залиты герметиком.
Скрепление пластин статора без корпуса (внешней оболочки) из листовой электротехнической стали шпильками с расклепкой с двух сторон с приваренными с  обеих его сторон стальными фланцами, позволяет повысить виброустойчивость электродвигателя.
Крепление к каждому из фланцев подшипникового щита с закрытым подшипником также позволяет повысить виброустойчивость электродвигателя.
Заливка пакета пластин ротора – подвижного элемента электродвигателя - силумином повышает герметичность и виброустойчивость конструкции. Изоляция статорной обмотки от статора – неподвижного элемента электродвигателя - исключает межвитковые замыкания и также повышает герметичность конструкции.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен пример выполнения электродвигателя стрелочного асинхронного, вид сверху; на фиг. 2 – тоже, вид сбоку, частичный разрез.
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 – пластины статора; 2 – статорная обмотка; 3 и 4 - фланцы; 5 – передний подшипниковый щит; 6 – задний подшипниковый щит; 7 и 8 – закрытые подшипники; 9 – винты крепления подшипниковых щитов 5 и 6; 10 - пластины ротора; 11 - вал ротора; 12 - лапы для крепления электродвигателя; 13 – клеммная колодка; 14 – ручка для переноски  электродвигателя.
Электродвигатель стрелочный асинхронный содержит статор, состоящий из набора изолированных друг от друга пластин 1 тонколистовой холоднокатаной изотропной электротехнической стали марки 2412 с пазами на его внутренней стороне, в которых находится статорная обмотка 2. Изоляция статорной обмотки 2 от статора выполнена электрокартоном. Статор выполнен без внешней оболочки, пластины  1 стянуты шестью шпильками с расклепкой с двух сторон, с приваренными к крайним пластинам фланцами 3 и 4. К фланцам 3 и 4 крепятся, соответственно, передний 5 и задний 6 подшипниковые щиты с закрытыми подшипниками 7 и 8. Крепление к статору переднего 5 и заднего 6 подшипниковых щитов выполнено в виде стягивающих винтов 9 (фиг. 1 и 2).
Ротор состоит из набора изолированных друг от друга пластин 10 с пазами на его внешней стороне, залитых силумином и запрессовкой на вал 11, замкнутых с обоих торцов кольцами из такого же материала, с двумя опорами качения в переднем 5 и заднем 6 подшипниковых щитах.
Опоры качения выполнены в виде закрытых подшипников 7 и 8, помещенных, соответственно, в передний 5 и задний 6 подшипниковые щиты через компенсационные шайбы с обеих сторон. Один из концов вала 11 имеет цилиндрическую форму со шпоночным пазом, а второй конец вала 11 имеет форму квадрата.
Лапы 12 привариваются отдельно к каждому фланцу 3 и 4, к каждому из которых крепится передний 5 и задний 6 подшипниковые щиты.
Каждый из двух подшипниковых щитов изготовлен из силумина со стальными втулками под подшипники 7 и 8. В электродвигателе использованы закрытые подшипники 80203С2 ГОСТ 7242 со смазкой ЦИАТИМ-221.
Под клеммную колодку 13 устанавливается прокладка для изоляции контактных болтов, головки контактных болтов заливаются герметиком ВГО-1 с целью повышения сопротивления изоляции к условиям эксплуатации.
Электродвигатель снабжен ручкой 14 для переноски.
Электродвигатель стрелочный асинхронный работает следующим образом.
При подключении обмоток статора 2 к источнику переменного тока, ток, проходя по обмотке, индуцирует вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора. В результате этого возникают механические усилия, заставляющие ротор  вращаться в сторону вращения магнитного поля. При этом частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля, и, следовательно, ротор совершает асинхронное вращение по отношению к магнитному полю.
Эксперименты, проведенные в ООО Электротехнический завод «ГЭКСАР» (г. Саратов), показали следующие основные характеристики предложенного электродвигателя стрелочного асинхронного типа МСА-0,3: номинальное напряжение 190 В; потребляемый ток 1,95 А; мощность 300 Вт; частота вращения 850 об/мин; вращающий момент 3,43 Нм; КПД 71%; коэффициент мощности 0,72; ток холостого хода не более 1,5 А; кратность пускового тока не более 3,0; кратность пускового момента не менее 3,0; масса 14,1 кг.
Предложенная конструкция электродвигателя стрелочного асинхронного обеспечивает повышение его надежности и улучшение потребительских свойств, повышение виброустойчивости и герметичности.