Асинхронный двухроторный электродвигатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскии

Социалистическик

Республик (1()1001338

4r

X ьФГ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву = (22) Заявлено 22. 0. 81 (21) 3348687/24-07 (5))M. Кл.

Н 02 К 16/02 с присоединением заявки .%

Гвеудврстеенный комитет

СССР во лелем изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано28.02.83. Бюллетень №8 (53) УДК621.313. .713(088.8) Дата опубликования описания 28.02.83

{72) Автор изобретения

И. B. Бочкарев (54) АСИНХРОННЫЙ ДВУХРОТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для привода различных исполнительных механизмов.

Известны асинхронные электродвигатели, состоящие из статора с об5 мотками и концентрично расположен-ных полого рабочего и ферромагнитного вспомогательного роторов, которые механически не связаны между со1о бой и могут вращаться с различной частотой. Вспомогательный ротор является внутренним ярмом для замыкания магнитного потока и обеспечивает одновременно интенсивное ох15 лаждение электродвигателя при любых режимах работы рабочего ротора, включая работу его на упор (1 ).

Недостатком данных электродвигателей является то, что они имеют 2о незначительный пусковой момент. Кроме того, электромагнитный момент внутреннего ротора используется только для вращения вентилятора и перемеще2 ния охлаждающего воздуха и не участвует в создании полезного момента на валу.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является также асинхронный двухроторный электродвигатель, содержащий статор с обмотка:ми, вал с жестко установленным на нем рабочим полым ротором, вспомогательный ротор с вентилятором, расположенный во внутренней полости рабочего ротора и соединенный с валом посредством подшипников, центробежный регулятор с тормозными колодками и тормозное кольцо, жестко установленное в подшипниковом щите. Центробежный ре.гулятор выполнен B виде втулки, жестко установленной на валу, и закрепленных на ней упругих элементов в виде ленточных и витых пружин, посредством которых втулка соединена с тормозными колодками, причем последние размещены между тормозным коль цом и ступицей вентилятора, а сопря1001338 гаемые поверхности колодок, кольца и ступицы покрыты фрикционным материалом (2Д.

Недостатком укаэанного электродвигателя является то, .что рабочий по- 3 лый ротор имеет значительный момент инерции вследствие установки непосредственно на его валу центробежного регулятора. 3а счет этого снижается чувствительность и быстродей- @ ствие отработки управляющего сигнала, что сужает область применения этого электродвигателя. При работе рабочего ротора на упор. вспомогательный ротор также не вращается, поскольку он кинематически посредством центробеж.ного регулятора связан с рабочим ротором. Тем самым эффективность вен-. тиляции резко падает, что приводит к значительному увеличению перегрева 20 всей машины.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик двухроторного асинхронного электродвигателя путем уменьшения суммарного момента И инерции рабочего ротора и улучшения регулировочных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что в асинхронном двухроторном электродвигателе, содержащем статор с 39 обмотками, вал с закрепленным на нем рабочим ротором, выполненным в виде полого стакана со ступицей, вспомогательный ротор, установленный с возможностью независимого вращения, вентилятор, закрепленный на вспомогательном роторе, центробежный регулятор с контактными колодками и контактное кольцо, центробежный регулятор установлен на вспомогательном роторе, а контактное кольцо установлено на.валу рабочего ротора.

Контактное кольцо может быть выполнено в виде ступицы рабочего ротора, Для регулирования величины пуско- 4 вого момента на валу и его динамических характеристик контактное кольцо может быть выполнено в виде конусной втулки и.установлено с возможностью осевого перемещения вдоль ва ла относительно контактных колодок центробежного регулятора.

la фиг. 1 изображен электродвигатель, разрез; на фиг. 2 - вариант электродвигателя с конусной втулкой;

SS на фиг. 3 - вспомогательный ротор, поперечный разрез.

Статор 1 с обмотками 2 запрессован в корпус 3. Рабочий ротор 4, выfloJlHevHûé в виде полого стакана со ступицей 5, закреплен ча валу 6 и имеет в торцовой части вентиляционные отверстия 7. Вал 6 установлен в подшипниковых щитах 8 и 9 на подшипниках 10 и 11. Вспомогательный ферромагнитный ротор 12 установлен на цилиндрической части 13 подшипникового щита 9 на подшипниках 14 и 15

На торце ротора 12 установлен центробежный вентилятор 16. Во внутренней полости ротора 12 жестко установлен центробежный регулятор 17, который состоит из основания 18, в котором выполнены центральное 19 и боковые 20 вентиляционные окна, рычагов 21, установленных с воэможностью поворота относительно неподвижных осей 22, контактных колодок

23, покрытых слоем фрикционного материала 24, неподвижных ограничительных упоров 25 и витых пружин 26, прижимающих колодки 23 к ступице 5 ротора 4. t;Tóïèöà 5 покрыта в зоне контакта с. колодками .23 фрикционным слоем 27 и выполняет таким образом функции контактного кольца (фиг.1 ), В подшипниковых шитах 8 и 9 выполнены вен тиляционные окна 28 и 29. Для обеспечения возможности регулирования пус— кового момента контактное кольцо 30 выполнено конусным и установлено с возможностью осевого перемещения фиг.2 ). Контактное кольцо 30 прижичается пружиной 31 к регулировочной гайке 32. Посредством последней регулируется осевое положение контактного кольца 30 относительно контактных колодок 23 и тем самым изменяется усилие их сжатия. Угол наклона внешней поверхности, длина и осевой ход контактного кольца 30 выбраны таким образом, что в одном крайнем его noложении (крайнее правое .на фиг.2)усилие сжатия контактных колодок и кольца равно нулю, т.е. они не соприкасаются. Рычаги 21 при этом упираются в ограничительные. упоры 25. В. другом крайнем положении кольца (крайнее левое на фиг.2) 30 усилие сжатия равно максимальному значению, на которое настроены пружины 26, выбираемому исходя из номинальных крутящих моментов роторов 4 и 12, причем рычаги

21 при это . Упираются в цилиндрическую часть основания 13.

Предлагаемый электродвигатель работает следующим образом.

5 1001

При подаче напряжения на обмотки

2 статора 1 на рабочий 4 и вспомогательный 12 роторы начинают действовать электромагнитные силы, стремящиеся привести их во вращение. При этом в зависимости от усилия прижатия контактных колодок 23 к контактному кольцу 30, на вал действует суммарный крутящий момент M обоих роторов 4 и

12, равный

1О

Мт1= М р К ° M „ где Мп - пусковой момент рабочего ротора 4;

Ип — пусковой момент вспомогательного ротора 12;

K =-О-l - коэффициент передачи момента ротора 12 валу 6, определяемый геометрией контактирующих поверхностей свойствами фрик 1 ционного материала, усилием прижатия 20 т.е. осевым положением кольца 30.

Пусть в исходном состоянии колодки

23 прижаты с определенным усилием к кольцу 30. Тогда на валу 6 при пуске развивается момент, равный И > М п . 15

По мере увеличения частоты вращения ротора 12 рычаги 21 центробежного регулятора 17, преодолевая сопротивление пружин 26, под действием центробежных сил повернутся относительно SO осей 22 вращения и усилие прижатия контактных колодок 23 к контактному кольцу 30 уменьшится. При достижении ротором 12 определенной частоты вращения, на которую настроены пружины

26 и выставлено .аксиальное положение кольца 30, колодки 23 полностью отойдут от кольца 30. В дальнейшем, независимо от величины нагрузки на валу

Ь рабочего ротора 4, а также в определенном диапазоне измвнения подводимого напряжения питания, вспомогательный ротор 12 вращается независимо от рабочего ротора 4. Это обеспечивает высокие чувствительность и динамические характеристики рабочего ротора 4 при интенсивном охлаждении всех греющих частей электродвигателя .за счет вентилятора 16, в том числе при работе рабочего ротора 4 на упор. о

Если по условиям эксплуатации к электродвигателю не предъявляются повышенные требования по величине пускового момента, но лимитирован его момент инерции в пусковом режиме, то

SS .контактное кольцо 30 необходимо сместить в крайнее правое положение (фиг.2) и оба ротора 4 и 12 будут вра338 6 щаться при любом режиме работы независимо друг от друга. При этом име:ем K =О. Если по условиям эксплуатации не предусматривается работа на упор и не предъявляется высоких требований по быстродействию и чувствительности, но требуется обеспечение высоких пусковых и текущих моментов, то контактное кольцо 30 необходимо сместить в крайнее левое положение (фиг.2 1 и ротора 4 и 12 будут кинематически связаны при любом режиме работы машины. При этом имеет К =1.

Таким образом, изменяя осевое положение контактного кольца 30 путем вращения регулировочной гайки 32, можно регулировать пусковой и текущие моменты на валу 6 электродвигателя, а также его динамические характеристики. формула изобретения

1. Асинхронный двухроторный электродвигатель, содержащий статор с обмотками, вал с закрепленным на нем рабочим ротором, выполненным в виде полого стакана со ступицей, вспомогательный .ротор, установленный с возможностью независимого вращения, вентилятор, закрепленный на вспомогательном роторе, центробежный регулятор с контактными колодками, и контактное кольцо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, центробежный регулятор установлен на вспомогательном роторе, а контактное кольцо установлено на валу рабочего ротора.

2. Электродвигатель по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что контактное кольцо выполнено в виде ступицы. рабочего ротора.

3. Электродвигатель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что контактное кольцо выполнено конусным и установлено с возможностью осевого пере" мещения относительно контактных колодок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 274216, кл. H 02 К 17/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N 692005, кл. H 02 К 9/04, 1978.

1001338

О 5 1О Ю у /2

Я Я 52

12

ВНИИПИ Заказ 1435/68 Тираж 685 Подписное филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,