Способ изготовления короткозамкнутых роторов электрических машин

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии производства электрических машин с короткозамкнутыми роторами. Цель изобретения - повышение производительности и качества роторов путем улучшения заполнения пазов. Сущность способа состоит в том, что перед заливкой пазов пакета 1 короткозамкнутого ротора электрической машины расплавом 11 материала короткозамкнутой обмотки пакет 1 устанавливают в индуктор 6 с обмоткой 7. Индуктор 6 устанавливают в литьевую форму, состоящую из частей 2 и 3. С помощью индуктора 6 создают бегущее магнитное поле, взаимодействующее с расплавом, что приводит к возникновению объемных пондермоторных сил, перемешивающих заливаемый в пазы расплав 11. В результате достигается однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемам и улучшается заполнение пазов, что ведет к повышению качества роторов и производительности. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (11) (g1) g H 02 К 1 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 42806 29 /24-07 (?2) 08.07.87 (46) 23,05.90. Бюл, |! 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический нститут взрыв защищенного и рудничного электрооборудования (72) A.И. Пархоменко, С,В. Карась, И.Г. Ширнин и Ф.|!. Саранулон (53) 621.318.44 (088.8) (56) Авторское свидеть.льстно ССС|

К 640398, кл, Н 02 К 15/02, 1977. (54 ) СПОСОБ ИЗ ГОТОВПЕ ПИ|,",0| ОТ КОЗ АГ1КНУТЪ|Х РОТОРОВ Э:!БКТРИЧЕСКИХ МА|1|||!! (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии производства электрических машин с короткозамкнутыми роторами, Цель изобрс т ния — повышение производительности и качества роторов путем улучшения заполнения пазов. Сущность способа состоит в том, что перед заливкой пазов пакета 1 короткозамкнутого ротора электрической машины раеплавом 11 материала короткозамкнутой обмотки пакет 1 устанавли— нают н индуктор 6 с обмоткой 7. Инд,ктор 6 устананлинают в литьевую ферму, состоящую из частей 2 и 3, С:.омощью индуктора 6 создают бегущее магнитное поле, взаимодейстнующее с распланом, что приводит к возникновению объемных пондеромоторных сил, перемешивающих заливаемый н

1566444

55 пазы расплав 11, В результате достигается однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемам и

1!зобретение относится к электротехнике, в частности к технологии производства электрических машин с короткозамкнутым ротором„

Целью изобретения является повышение производительности и качества роторов путем улучшения заполнения и;). ов. !!а фиг.1 показана принципиаль).ая сх:ма установки для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 сечение A-Л на фиг.1; на фиг,3 блок †схе электрической части установк)).; на фиг,4 — схема заливки к«р<ткозамкнутых роторов электродвигателя с предварительным подпором расплава; на фиг,5 — варианты пазов пакетов магнитопроводов роторов днухклеточныи (а), трехклеточный (б), глубокопазный (в) „

Способ изготовления короткозамкнутых роторо)), содержащих пакеты 1, осуществляется на установке,включа)ощеи литьевую форму, состояшую, например, из частей 2 и 3, которые устанавливаются на торцах пакета 1 рото)ра. 11акет 1 и части 2 и 3 литьевой формы скрепляются между собой оправкой 4 посредством клина 5, вставляемого в прорезь на хвостовой части оправки 4, Кроме того, в установке имеется

))ндуктор 6, выполненный, например, в виде цилиндрического индуктора линейного асинхронного электродвигателя, обмот):а 7 ) oòoðîãî посредством кабеля 8 подключена к регулируемому по напряжению и частоте источнику 9 питания ° Часть 2 литьевой формы имеет литник 10. Расплав 11 материала короткозамкнутой обмотки ротора может находиться в ковше 12 или спе)иальной е)а<ости 13 (фиг.4), соединенной герметичными фланцами 14 и

15 посредством металлопровода 16 с литником 10, Часть металлопровода

16 может находиться в зоне действия дополнительного индуктора 17, Для уменьшения нагрева индуктора

6 прп заливке стержней 18 короткозамкнутой обмотки и короткозамкнутых

50 улучшается заполнение пазов что ве1 дет к повышению качества роторов и произ водительности. 4 з. и. ф-лы, 5 ил. колец 19 и 20 между внутренней поверхностью индуктора 6 и внешней пакета ротора 1 может быть установJ1p)) теплоизолирующий экран 21, напр))мер, из асбестовой ткани. ,.,.);) управления (отключения и подключения) индуктором 6 от источника

9 питания в электрической схеме (фиг.3) предусмотрен коммутационный аппарат 22, например контактор или магнитный пускатель, который включается or кнопки 23.

Окончание процесса заливки расплава материала короткозамкнутой обмотки в литник 10 определяется по появлению расплава в выпаре 24.

Пакет ротора 1, собранный на оправке 4 с литьевой формой, состоящей из частей 2 и 3, закрепляется в полости индуктора 6 с помощью быстросъемных зажимов 25 и 26. Непосредственно индуктор 6 крепится к столу 27 болтовыми соединениями 28 и 29.

Источник 9 питания представляет собой, например тиристорный преобразователь частоты, в котором имеются регуляторы частоты f и f а также регуляторы напряжения U (тока I).

Способ осуществляется следующим образом.

Па оправку 4 последовательно устанавливают часть 3 литьевой формы, пакет 1 магнитопровода ротора, теплозащитный экран 21, часть 2 литьевой формы. Перечисленные элементы жестко

)скрепляют на оправке 4 посредством клина 5.

Указанная сборка помещается в полость индуктора 6 и закрепляется в нем быстросъемными зажимами 25 и 26.

В качестве индуктора 6 может быть использован индуктор цилиндрического линейного двигателя, который посредством кабеля 8 (фиг.3) через коммутационный аппарат 22 соединяется с регулируемым источником 9 питания.

Посредством кнопки 23 включается коммутационный аппарат 22, который подает напряжение источника 9 питания на обмотку 7 индуктора 6. И результате в индукторе 6 создается магнит1566444

15

25 ( той обмотки

55 ное поле, бе гущее вдоль продольной оси индуктора Ilo поверхности, образованной зубцами и катушками обмотки

7 индуктора.

Бегущее магнитное поле, проникающее в пакет 1 короткозамкнутого ротора, наводит в нем вихревые токи, обуславливающие предварительный нагрев пакета ° Продолжительность нагрева зависит от размеров пакета и типа заливаемого расплава, Так, например, предварительный и .догрев пакета 1 ротора при заливке алюминия осуществляется до

Р температуры порядка 400-550 С, а при заливке пакета ротора медью до 650 †7 0.

В зависимости от массы пакета 1 магнитопровода оегущее магнитное поле может быть постоянным но величине или пульсирующим (изменяющимся), что достигается его модулированием„

Величина индукции бегущего магнитного поля задается системой регулирования источником 9 питания. При пульсирующем бегущем магнитном поле частота и напряжение, подаваемое на обмотку 7 индуктора 6, изменяются от одной величины до другой ступенчато (скачкообразно)

Предварительный подогрев пакета магнитопровода короткозамкнутого ротора до установки его в полость индуктора 6 может осуществляться, например, в печи или в установке ТВЧ (токов высокой частоты) °

Основная операция по заливке предварительно нагретого пакета 1 также начинается с создания бегущего магнитного поля тем же индуктором 6, как описано kkkkkkke.

Из емкости с расплавом 11 матерна>ла короткозамкнутой обмотки (из ковша 12, фиг.1) расплав через литник

10 заливают в часть 2 литьевой формы.

Жидкий металл (расплав) поступает в пазы и затем в полость части 3 литьевой формы, Заливка расплава 11 производится до тех пор, пока он не появится иэ выпарника 24 (фиг,1).

При заливке направление бегущего магнитного поля выбирается таким, чтобы находящийся в этом магнитном поле расплав перемещался согласно с направлением его перемещения в пазах, т.е. сверху вниз.

Заливаемый расплав 11 и пакет 1 короткоэамкнутого ротора взаимодействуют с бегущим магнитным полем индуктора 6, В результате взаимодействия жидкого токопроводящего рас плана 11, движущегося в частях литьевой формы и пазах пакета, наводятся

Э>1С и, как следствие, токи, При вэаимодействии токов с бегущим магнитным полем индуктора 6 создаются объемные пондеромо;орные силы или так называемые силы Лоренца, перемешивающие заливаемый расплав 11, заставляя его проникать в самь>е узкие и малые свободные объемь> ° Кроме того, этим обеспечиваез ся однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемам, Вредные в электрических машинах (трансформаторах, двигателях) электрические потери в рассматриваемом случае являются полезными в том смысле, что они либо поддерживают температуру предварительно подогретого пакета короткозамкнутогo ротора электрической машины на заданном уровне, либо несколько повышают, что положительно сказывается на качестве заливки ротора и его короткозамкнуУчитывая особенность расплава (удельный вес, текучесть, удельную э: ектропроводность), а также лараметры ротора (длину и диаметр пакета, сечение стержней, конструкцию обмотки ротора и т.п), частоту тока питания обмотки 7 индуктора 6 целесообразно выбирать в каждом конкретном случае, Глубина проникновения магkkkkTHOI O поля зависит от ряда параметров, в том числе от частоты„ Так как при низких частотах (порядка 0,5-5,0 Гц) глубина проникновения магнитного поля наибольшая, то первоначально заливка расплава производится при этой частоте, что обеспечивает заполнение (заливку) вначале более глубоколежащих пазов (18б, 18в, фиг.5) и полостей, а также литьевых форм короткозамь>кающих колец.

В процессе заливки в течение 1020 с (зависит от размеров и конструкции ротора) частоту тока заливки повышают оТ 0,5-5,0 до 30-70 ц. 11ри этой частоте заканчивается заливка расплава 11 в пусковую (верхнюю) клетку (стержни малого сечения) или в верхнюю часть стержней глубо>

3 копазного короткозамкнуч огn ротора.

В диапазоне частот, б,>;kk.яньх 5, О Гц (до 30-60 1 ц), глубина проникнове1566444

45

50 ния м» г1гитног< поля уменьшается до

E3f 31ич11н1,1, ра13ной глубине расположения пусковой (18;», фиг,5) клетки (верхней части стержней пуско13ой клетки). Такой режим изменения частоты f питающ<.го индуктор тока обеспечивает существе111<с е повышени< качества за

Jlttf3t

Вел11чина 13oftqepo»oторных cliJi, кро»с туг<) . нписит как от велич11ны То к» (п..отности тока) в т<нсопроводящем ро<-rift .ftå 11, так и от 13eJtH Ittit индукt:,lïf бегу"и го»ai.fttITftoI <3 поля и f>

11 тn»i величину индукции бегу<«;о

»;:,1итного поля и11дуктора 6 обе ° .<- и;—

f3O Г 1> 3<1331fCH>tOOTIE OT TH11 f РЯС Пла;.;:

cf ff.н11» (ге tpTpH I< .et

«rico.3 3fft

;1ндукцпй Так, например, для рас:пла—

;.а легких металлов, например алюми1<ия, требуется пндукция бегущего маг - 30

»il rf«>r < поля и» уровне О, 6-1,0 Тл, а для расплавов тяя<елых металлов, например 11еди, 0,4-0,6 и бог1ег.

Б предлагае11о..1 спс.собе изготовле1<ия jl11я повышения качестс з ч -:-отовлеii»sl кпр ткоза»кнуrtгх роторон 1 спольЗУЕтСЯ ПМПУЛЬСНОЕ (СтУПЕНЧа-.: с ) И3

tfottet3Hc гока в диапазоне ук:faafffttx параметров, че» обеспечи13ается маг1н<тная ьч1брация Заливаемого распла13а 11.

lIa фш «tot a3afn схема осуществлеflllEI спс соба, при котором <3беспе— швается прс.дваplIT(,ный подпс;р рас1глава 11 на входе л1ггника 10 1асти

2 питьевой формы за счет объе»ньD<

rIoftStepotfnropIttIJ сил, действующих на токопронодящ1гй р".OïëàB в металлопроводе 16 б< гущи» магнитным полем, создаtfàf »t tì индукторoM 17. В качестве

1п<дуктор» может быть исп<131ьзава11, наири»ер, индуктор плоского двухстороннего или, что предпочтительнее, цилиндрического линейного асинхронного электродвигателя.

11оложительным эффектом от испольaoI3aftIIf1 индуктора 17 могут быть электр 11еские потери в расплане, вь1з ванные протекаю111ими в нем токами.

Кроме предварительного подпора расплава 11 за счет электрических потерь, в нем обеспечивается сохранение (поддержание) требуемой темпе1ратуры расплава на входе в литник 10.

Предварительный подогрев пакета 1 ротора может осуществляться путем воздсйствия на него бегущим магнитным полем с помощью индуктора 6.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления короткозамкнутых роторов электрических машин позволяет без дополнительного технологического оборудования обеспечивать высокое качество короткозамкнутых роторов, расширить возможности использования новых материалов и сплавов, а также более совершенных и сложных конструкций короткозамкнутых обмоток, что в конечном итоге позволит повысить надежность короткозамкнутых асинхронных электрических машин, ушучшить их элек громеханические и энергетические характеристики.

Испальiot3aftHe предлагаемого способа позволяет значительно повысить производительносгь и безопасность труда, создать предпосылки полной автоматизации заливки короткозамкнутых роторов в агрегатных системах, повь1сить уровень и культуру производства, улучшить условия труда„

Фор мул а из обретения

1. Способ изготовления короткозамкнутых роторов электрических машин, согласно которому осуществляют предварительный подогрев пакета ротора, устанавливают пакет в литьевую форму и заливают расплав материала короткозамкнутой обмотки в пазы пакета, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества роторов путем улучшения заполнения пазов, перед заливкой литьевую форму с пакетом ротора устанавливают в индуктор и создают при заливке с помощью индуктора бегущее магнитное поле.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что бегущее магнитное иоле модулируют по частоте и напряжению„

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что заливку начинают при частоте бегущего магнитного поля 0,5-5,0 Гц, а заканчивают

1566444

1Î при частоте 30-60 Гц с плавным пере— ходом от низкой частоты к высокой.

4. Способ по пп, 1-3, о т л и5 ч а ю шийся тем, что заливку расплавов тяжелых металлов, например меди, осуществляют при индукции

0,4-0,6 Тл,, а легких, например апюминия, — при индукции 0,6-1,0 Тл.

5. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что предварительный подогрев п,кета ротора осуществляют путем воздействия на него бегущим магнитным полем

1566444

Редактор В. Петраш

Заказ 1226 Тираж 444 !1одписное

В1!!!!И1!! Госу а ст дар твь нн< г кмп тс т» по изоб! с тенинм и открыл иям при ГКНТ СССР

11 !()3 >, 1!ос кв», Ж-.15, Раушская í 10 д. 4/5

11р .н водственно-ведат< л скни к мibинат 1!а;ент t Ужгоро т ул Га о"од, ул. апарина, 101

Составитель Т Калашникова Ам.У

Техред M.Äèäûê Корректор Т, Малец

2g