Ротор асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции роторов асинхронных двигателей с посадкой сердечника ротора непосредственно на вал. Технический результат состоит в повышении ресурса электродвигателя за счет снижения нагрева вала и, соответственно, внутреннего кольца подшипника. Ротор асинхронного двигателя состоит из сердечника с обмоткой, содержащей стержни и короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками. Сердечник установлен непосредственно на валу двигателя, на котором смонтированы подшипники качения. На цилиндрической внутренней поверхности сердечника ротора выполнены параллельные оси вала пазы с образованием зубчатой внутренней поверхности сердечника. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, которой относится изобретение

Предлагаемое техническое решение относится к области электромашиностроения и касается конструкции роторов асинхронных двигателей с посадкой сердечника ротора непосредственно на вал.

Уровень техники

Известна конструкция ротора асинхронного двигателя, состоящего из сердечника с обмоткой, содержащей стержни и короткозамыкающие кольца с выполненными заодно с ними или присоединенными к ним вентиляционными лопатками, причем сердечник ротора установлен непосредственно на вал двигателя, с укрепленными на валу подшипниками качения [1], в которой тепло от ротора отводится воздушным потоком, создаваемым вентиляционными лопатками при вращении ротора.

Недостатком конструкции является невысокая эффективность охлаждения ротора и его существенный нагрев, передающийся на вал и, соответственно, на внутренние кольца установленных на валу подшипников, что приводит к тепловому увеличению их размеров, к заклиниванию подшипника и выходу двигателя из строя.

Известна также конструкция ротора асинхронного двигателя, состоящего из сердечника с обмоткой, содержащей стержни и короткозамыкающие кольца с выполненными заодно с ними или присоединенными к ним вентиляционными лопатками, причем сердечник ротора установлен непосредственно на вал двигателя, с укрепленными на нем подшипниками качения [2], в котором тепло от ротора отводится также воздушным потоком, прогоняемым через каналы, выполненные в сердечнике и расположенные параллельно оси вращения ротора. Эта конструкция повышает эффективность охлаждения ротора только при обеспечении осевого перемещения охлаждающего воздуха через каналы ротора, что для закрытых двигателей зачастую оказывается технологически трудновыполнимой задачей.

Сущность изобретения

Задачей предлагаемого технического решения является увеличения ресурса электродвигателя путем снижения нагрева вала и, соответственно, внутренних колец подшипников.

Техническим результатом заявленного технического решения является уменьшение температуры нагрева вала электродвигателя и внутренних колец подшипников.

Технический результат заявленного технического решения достигается за счет того, что ротор асинхронного электродвигателя, состоящий из сердечника с обмоткой, содержащей стержни и короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками, установленного непосредственно на валу двигателя, на котором расположены подшипники качения, отличающийся тем, что в цилиндрической внутренней поверхности сердечника ротора выполнены параллельные оси вала пазы с образованием зубчатой внутренней поверхности сердечника.

В частном случае реализации заявленного технического решения соотношение ширины паза (bp) и ширины зубца (bz) зубчатой внутренней цилиндрической поверхности сердечника ротора определяется следующим выражением:

0,8 ≥ bz/bp ≤ 3,0

В частном случае реализации заявленного технического решения пазы выполнены глубиной от 0,1 мм до 5 мм;

В частном случае реализации заявленного технического решения короткозамыкающие кольца выполнены заодно с вентиляционными лопатками;

В частном случае реализации заявленного технического решения короткозамыкающие кольца с выполнены с присоединенными к ним вентиляционными лопатками.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:

Фиг.1 – Представлен ротор с беличьей клеткой. Стержни беличьей клетки, соединенные между собой короткозамыкающими кольцами и расположены в пазах сердечника магнитопровода, установленного непосредственно на валу. Тепло, выделяемое в стержнях через сердечник передается на вал, а от вала – на внутренние кольца установленных на валу подшипников.

Фиг.2 – Представлен ротор с сердечником магнитопровода, установленным непосредственно на валу. В сердечнике выполнены осевые каналы, через которые прогоняется охлаждающий сердечник воздух. Тепло, выделяемое в стержнях ротора частью отводится воздухом через каналы и частью передается на вал, и затем – на внутренние кольца установленных на валу подшипников.

Фиг.3 – Представлено радиальное сечение ротора с беличьей клеткой. Сердечник ротора установленный непосредственно на вал, сопрягается с ним по всей цилиндрической поверхности сердечник-вал. Большая площадь этой поверхности обеспечивает высокую ее теплопроводность и, соответственно, к высоким температурам вала, а затем и внутренних колец подшипников, что чреватые выходом последних их строя.

Фиг.4 – Представлено радиальное сечение ротора с беличьей клеткой. Сердечник ротора установленный непосредственно на вал, сопрягается с ним не по всей цилиндрической поверхности сердечник-вал, а только по зубчатой ее части. Ограниченность площади этой поверхности приводит к снижению ее теплопроводности и, соответственно, к снижению температур вала, а затем и внутренних колец подшипников, что повышает надежность работы последних.

На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:

1 - сердечник; 2 – стержни; 3 – короткозамыкающие кольца; 4 – вентиляционные лопатки; 5 – вал двигателя; 6 – внутренние кольца подшипника качения; 7 – пазы.

Раскрытие изобретения

Ротор асинхронного двигателя, состоит из сердечника (1) с обмоткой, содержащей стержни (2) и короткозамыкающие кольца (3) с выполненными заодно с ними или присоединенными к ним вентиляционными лопатками (4).

Сердечник (1) установлен непосредственно на вал (5) двигателя. На валу (5) двигателя установлены подшипники качения, сопрягаемые с валом внутренними кольцами (6). В цилиндрической внутренней поверхности сердечника (1) ротора выполнены параллельные оси вала (5) пазы (7) с образованием зубчатой внутренней поверхности сердечника (1). Сердечник (1) ротора, установленный непосредственно на вал (5), сопрягается с ним не по всей цилиндрической поверхности сердечник-вал, а только по зубчатой ее части. Ограниченность площади этой поверхности приводит к снижению ее теплопроводности и, соответственно, к снижению температур вала, а затем и внутренних колец подшипников, что повышает надежность работы последних.

При вращении ротора тепло от него отводится воздушным потоком, создаваемым вентиляционными лопатками (4) ротора, при этом, ввиду выполнения внутренней цилиндрической поверхности сердечника зубчатой и, соответственно, уменьшения площади теплового контакта между сердечником ротора и валом, происходит снижение температуры вала и, как следствие, температуры внутреннего кольца (6) подшипников.

Соотношение ширины зубца (bz) и ширины паза (bp) зубчатой внутренней цилиндрической поверхности сердечника ротора равно bz/bp от 0,8 ÷ 3,0.

Пазы выполнены глубиной от 0,1 мм до 5 мм.

Выраженный эффект снижения температуры внутренних колец подшипников начинает проявляться, начиная с глубины паза, равной 0,1 мм и прекращает рост при 5,0 мм. При уменьшении глубины паза эффективность теплового барьера не существенна. При увеличении глубины паза сверх 5 мм увеличение эффективности теплового барьера не происходит.

Соотношение ширины зубца (bz) и ширины паза (bp) зубчатой внутренней цилиндрической поверхности сердечника ротора регламентировано тем обстоятельством, что главный магнитный поток замыкается через вал и соответственно через зубцы, выполненные на внутренней поверхности сердечника.

Чрезмерное уменьшение ширины зубцов (отношение bz/bp меньше 1,0) и соответственно их площади приводит к насыщению зубцов главным магнитным потоком и ухудшению энергетических показателей двигателя (cos φ), а также снижает силу сцепления между сердечником и валом. Увеличение ширины зубцов так, чтобы отношение bz/bp становилось больше 3,0, снижает эффект ограничения теплопередачи из сердечника ротора на вал и соответственно на внутренние кольца подшипников, приводя, таким образом, к увеличению температуры вала и внутренних колец подшипников.

Для двигателей с тепловой посадкой сердечника на вал или при посадке сердечника на вал накаткой, ограничение соотношения bz/bp определяется только силой сцепления сердечника с валом и находится в пределах 0,8 ÷ 3,0.

Для двигателей с передачей вращающего момента с сердечника на вал посредством шпонки, ограничение соотношения bz/bp определяется только эффективностью ограничения теплопередачи из сердечника ротора на вал и, соответственно, на внутренние кольца подшипников, и ограничивается «снизу» только условиями технологии, а сверху – эффективностью ограничения теплопередачи из сердечника ротора на вал и соответственно на внутренние кольца подшипников и равняется тому же числу 3,0.

Пример 1.

В изготовленном и испытанном двигателе с числом полюсов 2p = 2, мощностью 18,5 кВт серии 5А применение заявляемого технического решения позволило снизить температуру на внутренних кольцах подшипника с 80 до 58 градусов. В данном двигателе внутренняя поверхность сердечника ротора выполнена с зубчатой внутренней поверхности с соотношением bz/bp равным 1, глубина паза – 3 мм.

Пример 2.

В изготовленном и испытанном двигателе с числом полюсов 2p = 6, мощностью 11,0 кВт серии 5А применение заявляемого технического решения позволило снизить температуру на внутренних кольцах подшипника с 85 до 68 градусов. В данном двигателе внутренняя поверхность сердечника ротора выполнена с зубчатой внутренней поверхности с соотношением bz/bp, равным 0,8 глубина паза – 3 мм.

Источники информации

1. Ротор асинхронного двигателя, Патент SU 1080236, М.П.Кухарский, Ю.М.Ковалев, Я.М.Хаит.

2. Электрическая машина, Патент SU 1179483, Я.Б.Тубис, М.С.Фанарь, В.И.Радин, И.А.Воробьева, З.А.Капалина.

1. Ротор асинхронного электродвигателя, состоящий из сердечника с обмоткой, содержащей стержни и короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками, установленного непосредственно на валу двигателя, на котором смонтированы подшипники качения, отличающийся тем, что в цилиндрической внутренней поверхности сердечника ротора выполнены параллельные оси вала пазы с образованием зубчатой внутренней поверхности сердечника, при этом соотношение ширины паза (bр) и ширины зубца (bz) зубчатой внутренней цилиндрической поверхности сердечника ротора составляет bz/bp от 0,8 до 3,0.

2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что пазы выполнены глубиной от 0,1 до 5 мм.

3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что короткозамыкающие кольца выполнены заодно с вентиляционными лопатками.

4. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что короткозамыкающие кольца выполнены с присоединенными к ним вентиляционными лопатками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции роторов асинхронных двигателей с посадкой сердечника ротора непосредственно на вал. Технический результат состоит в повышении ресурса электродвигателя за счет снижения нагрева вала и, соответственно, внутреннего кольца подшипника.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкциям судовых электрических движителей систем электродвижения судов. Судовая движительная установка содержит заключенный в герметичный обтекаемый корпус приводной электродвигатель, трубу, которая соединяет корпус приводного электродвигателя с корпусом судна, тянущий и толкающий гребные винты.
Изобретение относится к электротранспортному машиностроению и может быть использовано, в частности, при изготовлении электромобилей. Для охлаждения электропривода транспортного средства используют термодатчики и регулирующие устройства, способствующие понижению и стабилизации рабочих температур компонентов привода.

Изобретение относится к области электрических машин с вращающимися деталями. Двигатель-генератор (10) с воздушным охлаждением содержит ротор (34) с валом (11), который расположен с возможностью вращения вокруг оси (15) машины и на котором расположена обмотка (16) ротора, и статор (35) с пакетом (18) активной стали и расположенной в нем обмоткой (17), концентрически охватывающей обмотку (16) ротора, при этом предусмотрен замкнутый контур охлаждения, работающий на охлаждающем воздухе, в котором охлаждающий воздух протекает через обмотку (16) ротора и обмотку (17) статора радиально изнутри наружу, охлаждается в расположенных вне статора (35) охладителях (19) и снова отводится в ротор (34).

Предложено в промышленном процессе отходящее тепло преобразователей переменного тока в постоянный и электрических двигателей применять для нагрева в другом этапе процесса.

Изобретение относится к компрессорному блоку 1, содержащему компрессор 2 и электродвигатель 3, предпочтительно помещенные в общий газонепроницаемый корпус 4. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в охлаждающих устройствах. .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов и электродвигателей. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам, в частности - к электрическим генераторам. .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов, а также электродвигателей закрытого исполнения. .

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции роторов асинхронных двигателей с посадкой сердечника ротора непосредственно на вал. Технический результат состоит в повышении ресурса электродвигателя за счет снижения нагрева вала и, соответственно, внутреннего кольца подшипника.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к синхронным реактивным машинам, и может быть использовано в электрических приводах машин и механизмов, а также в генераторах электрической энергии.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при освоении космического пространства. Технический результат - обеспечение возможности управления траекторией космического аппарата с помощью электрической энергии, вырабатываемой, например, солнечными батареями.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления обмотки электрической машины. Технический результат – повышение выходного напряжения генератора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам постоянного тока. Технический результат заключается в создании однополярных, однонаправленных импульсов, исключающих обратную составляющую ЭДС на каждом полюсном делении.

Группа изобретений относится к электрическим генератором транспортных средств. Электрическая машина содержит корпус, первую обмотку возбуждения, первую обмотку якоря, вторую обмотку возбуждения, вторую обмотку якоря и контроллер.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении технологичности изготовления ротора с постоянными магнитами и упрощении установки полюсов с постоянными магнитами в ротор.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в шаговом двигателе. Технический результат состоит в повышении надежности установки штифта.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору крупной электрической машины с воздушным охлаждением. Технический результат - повышение допустимой плотности тока в обмотке ротора и повышение единичной мощности электрической машины без увеличения ее габаритов и массы.

Изобретение относится к электроэнергетике. Технический результат - повышение удельной мощности, КПД, надежности, обеспечение компактности.

Изобретение относится к электроизоляционному материалу для катушки, причем электроизоляционный материал размещен между сердечником статора и катушкой и способен изолировать катушку от сердечника статора. Расширяющийся добавочный слой со стороны сердечника статора и расширяющийся добавочный слой со стороны катушки включают в себя пеноматериалы, вспенивающиеся при нагревании. Пеноматериал, включенный в расширяющийся добавочный слой со стороны сердечника статора, имеет такую характеристику вспенивания, что характеристика возрастания скорости вспенивания от повышения температуры, смещается в сторону более низких температур относительно характеристики возрастания пеноматериала, включенного в расширяющийся добавочный слой со стороны катушки. Изобретение позволяет уменьшать разность в скорости вспенивания между добавочным слоем со стороны катушки и со стороны сердечника статора. 9 ил.

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции роторов асинхронных двигателей с посадкой сердечника ротора непосредственно на вал. Технический результат состоит в повышении ресурса электродвигателя за счет снижения нагрева вала и, соответственно, внутреннего кольца подшипника. Ротор асинхронного двигателя состоит из сердечника с обмоткой, содержащей стержни и короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками. Сердечник установлен непосредственно на валу двигателя, на котором смонтированы подшипники качения. На цилиндрической внутренней поверхности сердечника ротора выполнены параллельные оси вала пазы с образованием зубчатой внутренней поверхности сердечника. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх