Изготовление ротора электрической асинхронной машины

Изобретение касается способа изготовления ротора электрической асинхронной машины. Технический результат – упрощение изготовления короткозамкнутых роторов. Способ изготовления ротора электрической асинхронной машины включает изготовление опорного вала (1), снабженного пазами (4) вала. На опорный вал (1) устанавливают короткозамкнутый ротор. При этом опорный вал (1) и электропроводящий сыпучий материал (8) вводят в резервуар (2) так, чтобы сыпучий материал (8) заполнял пазы (4) вала. Сыпучий материал (8) в резервуаре (2) посредством горячего изостатического прессования уплотняют и соединяют с опорным валом (1). Резервуар (2) после горячего изостатического прессования отделяют от опорного вала (1). В качестве сыпучего материала (8) применяют никелированный медный сыпучий материал. При этом никель применяют в качестве диффузанта для прочного соединения меди с опорным валом. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение касается способа изготовления ротора электрической асинхронной машины.

Роторы являются компонентами электрических асинхронных машин. Иногда эти машины имеют частоты вращения свыше 4000 оборотов в минуту и мощности более 1 мегаватт. Роторы таких машин должны удовлетворять высоким механическим и термическим требованиям, например, связанным с нагрузкой от центробежной силы и сильным нагревом.

WO 2005/124973 A1 описывает способ изготовления ротора для электрического двигателя, при котором по существу цилиндрический сердечник снабжается продольными пазами, в которые вводится диффузант и электропроводящие стержни, и посредством нагрева и давления соединяются с сердечником.

JP H05 260710 A описывает способ изготовления короткозамкнутого ротора, при этом порошковая смесь из усиленной оксидом алюминия меди вводится в пакете листов в пазы, которые формируют стержни ротора и концевые кольца, и при этом пакет листов закрывается внутренним кольцом и корпусом, при этом края свариваются друг с другом. После этого порошковая смесь плавится в контейнере при определенной температуре и при определенном давлении, так что материалы соединяются посредством диффузионной сварки.

EP 2390987 A2 описывает способ изготовления стержней ротора для электрической машины, при этом каждый стержень ротора содержит первый металлический материал и второй металлический материал, который заливается вокруг первого металлического материала. Электрическая проводимость первого металлического материала больше, чем проводимость второго металлического материала.

US 4679314 A описывает охлаждаемый изнутри ротор для униполярной машины, имеющий ферромагнитный сердечник из стали, на который посредством диффузионной сварки нанесен цилиндрический медный проводник, в котором выполнены множество трубок охлаждения, соединенных с каналами для охлаждающего средства в сердечнике. Трубки охлаждения выполняются с помощью горячего изостатического прессования, при котором цилиндрический медный проводник по меньшей мере частично изготавливается посредством уплотнения медного порошка с получением непористой массы.

В таких способах в качестве электропроводящих стержней используются предварительно отдельно изготовленные медные стержни, которые затем также никелируются и закладываются в пазы, вакуумплотно герметизируются и соединяются с сердечником ротора посредством диффузионной сварки. Так как стержни должны обладать возможностью закладывания, например, во фрезерованные или точеные пазы вала, они подчиняются высоким требованиям точности посадки, и поэтому производство роторов требует множества шагов контроля.

В основе изобретения лежит задача предложить усовершенствованный способ изготовления роторов электрических асинхронных машин.

Задача в соответствии с изобретением решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

При предлагаемом изобретением способе изготовления ротора электрической асинхронной машины сначала изготавливается опорный вал, снабженный пазами вала. Затем на этот опорный вал наносится короткозамкнутый ротор. Для нанесения короткозамкнутого ротора опорный вал и электропроводящий сыпучий материал вводятся в резервуар, так чтобы сыпучий материал заполнял пазы вала. Сыпучий материал в резервуаре посредством горячего изостатического прессования (ГИП) уплотняется и соединяется с опорным валом. После горячего изостатического прессования резервуар отделяется от опорного вала.

Таким образом, в соответствии с изобретением короткозамкнутая вращающаяся часть данного ротора изготавливается из введенного в пазы опорного вала сыпучего материала, который уплотняется посредством горячего изостатического прессования и соединяется с опорным валом. Благодаря этому предпочтительно отпадает известное из уровня техники изготовление отдельных устанавливаемых в пазы вала с посадкой фасонных деталей, а также отдельный ввод фасонных деталей в пазы вала. При этом предлагаемый изобретением способ существенно упрощает изготовление короткозамкнутых роторов по сравнению со способом, известным из уровня техники, при котором в пазы вала вводятся отдельные фасонные детали. Кроме того, предлагаемый изобретением способ снижает также затраты на изготовление, так как отпадает дорогостоящее отдельное изготовление фасонных деталей с точной посадкой.

Другое преимущество предлагаемого изобретением способа заключается в том, что он обеспечивает возможность простого изготовления даже сложных геометрических форм короткозамкнутых роторов, при этом только пазы вала выполняются соответствующим образом. Благодаря этому этот способ обеспечивает возможность простого изготовления короткозамкнутых роторов, имеющих оптимизированные механические и электрические свойства, в частности в отношении механической прочности и электрического коэффициента полезного действия короткозамкнутых роторов.

Один из вариантов осуществления изобретения предусматривает, что в качестве сыпучего материала применяется никелированный медный сыпучий материал.

Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что опорный вал изготавливается из стали.

Медь предпочтительно является пригодной в качестве материала для короткозамкнутых роторов, прежде всего, из-за ее хорошей электрической проводимости.

Никелирование медного сыпучего материала является предпочтительным, так как никель в металлургическом отношении оказался особенно пригодным диффузантом для прочного соединения меди с опорным валом, в частности, когда опорный вал изготавливается из стали. Никелирование медного сыпучего материала имеет, кроме того, то преимущество, что отпадает отдельное никелирование участков короткозамкнутого ротора, такое как, например, отдельное никелирование медных стержней в вышеназванном известном способе.

Сталь является предпочтительно пригодной в качестве материала для короткозамкнутого ротора, прежде всего, из-за ее прочности.

Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что резервуар выполнен по существу в виде замкнутой трубы из листовой стали.

Этот вариант осуществления предпочтительно обеспечивает возможность простого и экономичного изготовления резервуаров, пригодных для горячего изостатического прессования. При этом труба из листовой стали служит, с одной стороны, для придания короткозамкнутому ротору формы посредством задания пространства, заполняемого сыпучим материалом, а с другой стороны, труба из листовой стали предотвращает проникновение в сыпучий материал технологического газа, применяемого при горячем изостатическом прессовании, и вызываемую таким проникновением технологического газа пористость изготовленного короткозамкнутого ротора.

Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что резервуар имеет форму и размер, соответствующие опорному валу, так что прерванная пазами вала наружная сторона опорного вала после его ввода в резервуар прилегает к внутренней стороне резервуара.

Этот вариант осуществления обеспечивает возможность надлежащего ограничения заполненного сыпучим материалом пространства и изготовления ротора с гладкой поверхностью.

Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что опорный вал и резервуар выполнены по существу в цилиндрической форме.

Благодаря этому ротор изготавливается в цилиндрической форме, которая вообще является особенно предпочтительной для вращения ротора.

При этом варианте осуществления изобретения резервуар предпочтительно отделяется от опорного вала посредством движения откручивания.

Благодаря этому резервуар удаляется с опорного вала особенно простым и экономичным образом.

Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что опорный вал и резервуар выполняются таким образом, что пространство, заполненное в резервуаре сыпучим материалом, имеет взаимосвязанную структуру.

Таким образом. посредством горячего изостатического прессования в одном единственном технологическом шаге непосредственно создается взаимосвязанный короткозамкнутый ротор, так что предпочтительно отпадает дополнительное электропроводящее соединение отдельных участков короткозамкнутого ротора.

Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что резервуар при горячем изостатическом прессовании нагревается в автоклаве, наполненном технологическим газом. При этом в качестве технологического газа предпочтительно применяется аргон.

Эти варианты осуществления изобретения используют известные и испытанные технологии горячего изостатического прессования.

Описанные выше свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также способ их достижения становятся яснее и отчетливее понятны в связи с последующим описанием одного из примеров осуществления, который поясняется подробнее с помощью чертежей. При этом показано:

фиг.1 - схематично опорный вал ротора электрической асинхронной машины в резервуаре, и

фиг.2 - схематично опорный вал ротора электрической асинхронной машины и электропроводящий сыпучий материал в резервуаре.

Соответствующие друг другу части снабжены на фигурах одинаковыми ссылочными обозначениями.

На фиг.1 схематично показан опорный вал 1 ротора электрической асинхронной машины в резервуаре 2.

Опорный вал 1 выполнен по существу в виде круглого цилиндра, при этом цилиндрическая боковая поверхность 3 опорного вала 1 имеет множество пазов 4 вала, проходящих параллельно оси A цилиндра. Концевые участки 5 цилиндрической боковой поверхности 3 выполнены коническими, в виде усеченных конусов, которые сужаются в направлении концов цилиндрической боковой поверхности 3.

Резервуар 2 тоже выполнен в виде круглого цилиндра, при этом его внутренний диаметр соответствует наружному диаметру цилиндрической боковой поверхности 3 опорного вала 1. Цилиндрическая боковая поверхность 3 резервуара 2 выполнена в виде трубы из листовой стали.

При предлагаемом изобретением способе изготовления ротора опорный вал 1, как показано на фиг.1, вводится в резервуар 2, так чтобы труба из листовой стали прилегала к цилиндрической боковой поверхности 3 опорного вала 1, имеющей пазы 4 вала. Резервуар 2 на фиг.1 изображен в разрезе для пояснения положения опорного вала 1 внутри резервуара 2. Продольная протяженность резервуара 2 превосходит продольную протяженность цилиндрической боковой поверхности 3 опорного вала 1, так что после ввода опорного вала 1 в резервуар 2, как показано на фиг.1, концевые области 7 внутреннего пространства резервуара 2, которые ограничиваются концевыми участками 5 цилиндрической боковой поверхности 3 опорного вала 1, остаются свободными, и пазы 4 вала впадают в эти концевые области 7.

Как показано на фиг.2, не занимаемое опорным валом 1 пространство внутри резервуара 2 наполняется электропроводящим сыпучим материалом 8, так что сыпучий материал 8 заполняет пазы 4 опорного вала 1, а также концевые области 7 внутреннего пространства резервуара 2. Так как пазы 4 вала впадают в концевые области 7, пространство, заполненное в резервуаре 2 сыпучим материалом 8, имеет взаимосвязанную структуру.

Сыпучий материал 8 в этом примере осуществления представляет собой никелированный медный сыпучий материал.

В соответствии с изобретением сыпучий материал 8 в резервуаре 2 посредством горячего изостатического прессования уплотняется и соединяется с опорным валом 1, при этом резервуар 2 нагревается в автоклаве, наполненном аргоном в качестве технологического газа, под высоким давлением. При этом создается нанесенный на опорный вал 1 взаимосвязанный короткозамкнутый ротор, который образуется уплотненным сыпучим материалом 8. Труба из листовой стали резервуара 2 после горячего изостатического прессования откручивается от опорного вала 1.

Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано в деталях на одном из предпочтительных примеров осуществления, изобретение не ограничено описанными примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.

1. Способ изготовления ротора электрической асинхронной машины, в котором

- изготавливают опорный вал (1), снабженный пазами (4) вала;

- и на опорный вал (1) устанавливают короткозамкнутый ротор, при этом

- опорный вал (1) и электропроводящий сыпучий материал (8) вводят в резервуар (2), так чтобы сыпучий материал (8) заполнял пазы (4) вала;

- сыпучий материал (8) в резервуаре (2) посредством горячего изостатического прессования уплотняют и соединяют с опорным валом (1);

- и резервуар (2) после горячего изостатического прессования отделяют от опорного вала (1),

- при этом в качестве сыпучего материала (8) применяют никелированный медный сыпучий материал и

- при этом никель применяют в качестве диффузанта для прочного соединения меди с опорным валом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорный вал (1) изготавливают из стали.

3. Способ по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что резервуар (2) выполнен, по существу, в виде замкнутой трубы из листовой стали.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резервуар (2) имеет форму и размер, соответствующие опорному валу (1), так что прерванная пазами (4) вала наружная сторона опорного вала (1) после его ввода в резервуар (2) прилегает к внутренней стороне резервуара (2).

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорный вал (1) и резервуар (2) выполнены, по существу, цилиндрической формы.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что резервуар (2) отделяется от опорного вала (1) посредством движения откручивания.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорный вал (1) и резервуар (2) выполняют таким образом, что заполненное сыпучим материалом (8) в резервуаре пространство имеет взаимосвязанную структуру.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резервуар (2) при горячем изостатическом прессовании нагревают в автоклаве, наполненном технологическим газом.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве технологического газа применяют аргон.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается ротора для реактивного электродвигателя, реактивного электродвигателя, имеющего такой ротор, автомобиля, а также способа изготовления вышеназванного ротора.

Настоящее изобретение относится к способу восстановления статора. Технический результат - повышение ремонтопригодности статора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологическому оборудованию для изготовления роторов самотормозящихся асинхронных электродвигателей. Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя содержит стакан, являющийся пресс-формой и выполненный толстостенным с подвижным дном, состоящий из полого цилиндра и диска, входящего в цилиндр по внутреннему диаметру, а внутри пресс-формы симметрично относительно продольной оси размещена вставка из электротехнической стали, изготовленная в форме полого тонкостенного усеченного конуса, чья высота равна длине активной части изготовленного ротора, а диаметр основания, находящегося внизу, равен внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям для бытовой техники, например, с постоянными магнитами, содержащим самоцентрирующиеся кожухи, позволяющие легко и правильно осуществлять сборку без применения центрирующих устройств.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции линейных электродвигателей для погружных установок с плунжерным насосом, применяемых для добычи нефти.

Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности при изготовлении роторов самотормозящихся асинхронных электродвигателей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования энергии. Устройство преобразования энергии включает постоянные магниты (1), держатель (2) магнитов, крышку (3), шестерню (4), корпус (5), колесо (6), роликовый элемент (7) и катушку (8).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Технический результат состоит в повышении надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышении кпд Диэлектрический остов статора выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками.

Изобретение относится к изготовлению цилиндрических деталей. Соединяют по меньшей мере два листа металлических пластин с выравниванием поверхностей листов металлических пластин.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления и повышении точности размера.

Изобретение относится к области электротехники и касается ротора для синхронного реактивного электродвигателя. Технический результат - обеспечение высокого крутящего момента и высокой частоты вращения. Ротор содержит пакет листов из нескольких электрически изолированных друг от друга слоев. В каждом слое образованы в совокупности несколько участков прямой проводимости, отделенных немагнитной областью. Между по меньшей мере двумя из слоев расположена прокладочная пластина, которая всегда соединена с по меньшей мере двумя участками прямой проводимости одного из слоев или обоих слоев, между которыми она расположена, соединяя таким образом эти участки прямой проводимости через находящуюся между ними немагнитную область. Прокладочная пластина включает в себя ткань, волокна которой ориентированы к оси q пакета листов под углом, находящимся в пределах от 40° до 50°, и/или прокладочная пластина в немагнитной области между двумя участками прямой проводимости, которые она соединяет, является более толстой, чем на участках прямой проводимости. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение касается ротора для синхронной электрической машины, в частности для реактивной индукторной электрической машины. Технический результат – улучшение магнитных характеристик ротора. Ротор для синхронной электрической машины содержит роторный вал и выполненный цилиндрическим магнитно-мягкий элемент, установленный коаксиально на роторной оси и зафиксированный как в осевом, так и в тангенциальном направлении. Указанный магнитно-мягкий элемент для создания барьеров для магнитного потока и оптимизации соотношения магнитной проницаемости вдоль осей d и q имеет выемки, образующие четное число явновыраженных магнитных полюсов. При этом по меньшей мере одна выемка по меньшей мере частично заполнена диамагнитной или парамагнитной средой вместо воздуха. На роторной оси расположен по меньшей мере один прокладочный элемент. При этом лежащий над прокладочным элементом промежуток по меньшей мере частично заполнен диамагнитной или парамагнитной средой, и эта диамагнитная или парамагнитная среда образует цельное тело. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу контроля посадочного натяга обода ротора электрической машины. Способ содержит ввод до установки клиньев, после расклиновки и в процессе эксплуатации электрической машины с торцевой поверхности закладных клиньев упругих волн, измерение временных задержек упругих волн для каждого клина и расчет величины (P) - относительного изменения разности временных задержек распространения упругих волн в клине. В процессе эксплуатации электрической машины состояние натяга определяется по среднему значению величины P и значению дисперсии изменений величины P. Технический результат состоит в контроле посадочного натяга обода на остов без разборки ротора посредством оценки изменения напряженного состояния клиньев, обеспечивающих натяг. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству электрических машин. Способ и устройство для формирования сердечника электрической машины, согласно которому штампованную металлическую полосу (4а, 4b) навивают на оправку (22) для формирования спиральной навивки. Затем диаметр оправки увеличивают для приложения растягивающего усилия к навитой полосе, когда витки навитой полосы зажаты между зажимами (24, 25). Витки навитой полосы затем фиксируют друг относительно друга (50, 51), когда виток удерживается при увеличенном диаметре. Диаметр оправки затем уменьшают для отсоединения шихтованного сердечника от оправки. Для производства ротора или статора электрической машины электрическую обмотку монтируют в пазах, сформированных на внутренней или наружной поверхности сердечника. Затем ротор или статор собирают в электрическую машину, двигатель или генератор. Технический результат состоит в улучшении технологичности изготовления витых сердечников для электрических машин большой мощности путем использования оправки регулируемого диаметра. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных генераторах ветровых установок. Техническим результатом является уменьшение излучения звука. Статор синхронного генератора содержит статорное кольцо (300), статорный листовой пакет (400), окружной зазор (310) между статорным кольцом (300) и статорным листовым пакетом (400), а также множество блоков (500) развязки в зазоре (310), при этом блок (500) развязки имеет первый лист (510), который согласован с контуром статорного листового пакета (400), и второй лист (530), который согласован с контуром статорного кольца (300), при этом между первым и вторым листом (510, 530) предусмотрен мат (520) с полым пространством и впускным клапаном (540). 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления электрических машин. Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя, имеющего монотонно изменяющуюся магнитную симметрию в радиальном направлении, содержит сборную пресс-форму, состоящую из полого цилиндра, подвижного дна в форме диска, выполненного по внутреннему диаметру полого цилиндра, и вставки. Вставка выполнена съемной в форме цилиндра по внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы с симметричным вдоль продольной оси вставки сквозным отверстием, выполненным в форме усеченного конуса основанием вниз. Обеспечивается улучшение точности позиционирования сменной вставки относительно продольной оси, уменьшение магнитного сопротивления и обеспечение магнитной симметрии в радиальном направлении ротора. 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору и способу изготовления ротора электрической машины. Технический результат - улучшение механических свойств ротора. Ротор имеет расположенный концентрично оси роторный сердечник (1) из материала сердечника, содержащий канавки (2), которые проходят по существу в осевом направлении. Сердечник (1) на каждом осевом конце канавок (2) имеет соответствующую кольцеобразную, расположенную концентрично оси ротора выемку (3), которая соединяет канавки (2). Сердечник (1) имеет диффузионный слой (4), который содержит диффузионный материал и который покрывает по меньшей мере частично соответствующую поверхность канавок (2) и/или кольцеобразной выемки (3). В канавки (2) и/или соответствующую кольцеобразную выемку (3) вводится гранулят (5) электрически проводящего материала, который с подводом тепла и с приложением давления соединяется с замыканием по материалу с роторным сердечником (1). 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления ротора для реактивного электродвигателя. Технический результат - улучшение рабочих характеристик реактивного электродвигателя. Способ изготовления ротора для реактивного электродвигателя включает этапы, на которых изготавливают множество роторных листов, содержащих расположенные внутри наружного кольца магнитные ламели, отделенные друг от друга немагнитными дуговыми выемками, штабелируют друг за другом роторные листы вдоль оси вращения. Затем удаляют наружные кольца отдельных роторных листов, за счет чего оба конца дуговых выемок заканчиваются в наружном периметре роторных листов и заполняют выемки по меньшей мере части роторных листов текучим, магнитно нейтральным материалом, который затвердевает. При этом предусматривают концевые диски, выполненные из пластмассы, для удержания вместе роторных листов в осевом направлении. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и касается ротора для реактивного электродвигателя. Технический результат – повышение пусковых характеристик. Ротор содержит пакет листов, состоящий из нескольких слоев. Каждый слой образован соответственно одним листом ротора, имеющим участки прямой проводимости, посредством которых поперек оси q ротора проводится магнитный поток. Участки прямой проводимости отделены друг от друга немагнитными областями заграждения потока. В нескольких областях заграждения потока расположен обладающий электрической проводимостью неферромагнитный наполнитель, которым электрически соединены области заграждения потока соседних слоев, так что в осевом направлении образованы стержни беличьей клетки ротора. На противоположных осевых концах пакета листов расположено по одной обладающей электрической проводимостью неферромагнитной пластине, электрически соединяющей клеточные стержни. Ротор также содержит по меньшей мере одну состоящую из наполнителя промежуточную пластину, расположенную между слоями. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору электродвигателя. Технический результат – повышение максимальной частоты вращения и мощности электродвигателя. Ротор (1) для электродвигателя включает в себя расположенный на валу (4) пакет (2) из некоторого количества изолированных друг от друга листов (10, 16). При этом в осевой краевой зоне пакета (2) в определенном количестве листов (16) выполнены высечки (18), расположенные таким образом, что они образуют огибающую вал (4) полость (22). Пакет (2) ротора состоит из железа. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх