Асинхронный электродвигатель

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о851668 (61) Дополнительное и авт. саид-ву (22) Заявлено 12J279 (21) 2849875/24-07 с присоединением заявки ЙУ (23) Приоритет

Опубликовано 300781 Бюллетень l49 28

Дата опубликования описания 300781 (51)М. Кл.з

Н 02 К 17/02

Государственный комнтет

СССР но ямам нзобретеннй н открытнfi (53) УДК 821.З1З. .713(088.8) (72) Автор изобретения

И.В.Бочкарев

° / ! и

Фрунзенский политехнический институт (7! ) Заявит:ель (54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

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

Известны асинхронные электродвигатели, состоящие из статора с обмотками, ротора в виде полого стакана, закрепленного донной частью на валу, и внутреннего магннтопровода, служащего для уменьшения магнитного сопротивления потоку, проходящему через воздушный зазор (1).

Недостаток известных асинхронных электродвигателей — невысокая надеж-. 15 ность, обусловленная незначительной жесткостью ротора, имеющего консольную установку на валу и тонкие стенки, которые легко деформируются. . Это вызывает необходимость сравнитель-20 но большого суммарного воздушного зазора с целью исключения возможности соприкосновения ротора при его радиальных деформациях со статором или внутренним магнитопроводом, . 25 вследствие чего известные электродвигатели имеют низкие энергетические показатели, в частности большой намагничивающий ток и низкий коэффициент мощности. Кроме того, отсут- 30

1 ствие принудительного охлаждения обуславливает низкие удельные выходные показатели на единицу веса.

Наиболее близок к предлагаемому асинхронный электродвигатель, в котором внутренний магннтопровод выполнен точеным из магнитной стали, установлен на дополнительных подшипниках с воэможностью независимого вращения н представляет собой ферромагнитный вспомогательный ротор. На торце вспомогательного ротора укреп« лен вентилятор, обеспечивающий интенсивный отвод тепла при всех режимах работы рабочего полога ротора, включая тормозной режюа(2) .

Недостаток известного электродвигателя — низкая надежнооть,обусловленная,незначительной жесткостью рабо- чего ротора, и низкие энергетические показатели, обусловленные большим суммарным воздушным зазором.

Цель иэобрЕтения — повьыение надежности и энергетических показателей асинхронного электродвигателя с полным рабочим ротором.

Поставленная цель достигается тем, что между консольным концом рабочего ротора и вспомогательным ротором установлены элементы стаби85 1668 лизирующие воздушный зазор, выполненные в виде упоров из изоляционного материала, которые закреплены в кольцевых проточках на поверхности вспомогательного ротора, или в виде подшипников.

На фиг. 1 изображен предлагаеьеай электродвигатель со стабилизирующими упорами, общий вид на фиг. 2— вариант с упором в виде подшипника.

Статор 1 с обмотками 2 запрессован в корпус 3, Рабочий ротор 4 имеет форму стакана и выполнен заодно со ступицей 5, жестко закрепленной на валу 6, Вал 6 установлен на подшипниках 7 и 8. Вспомогательный ферромагнитный ротор 9 через подшипники 10 и 11 установлен на ступице 12 подшипникового щита 13. На внешней поверхности вспомогательного ротора 9 выполнены кольцевые проточки, в которых расположены кольцевые упоры

14, выполненные из изоляционного материала с низким коэффициентом трения, например, из тефлона. Для. охлаждения машины на вспомогательном роторе 9 установлен центробежный вентилятор 15, а в рабочем роторе 4 и подшипниковых щитах 13 и 16 выполнены вентиляционные окна 17, 18 и 19. Для повышения технологичности конструкции вместо кольцевых упоров 14 установлен подшипник 20.

Электродвигатель предлагаемой конструкции работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотки

2 статора 1 рабочий ротор 4 и вспомогательный ротор 9 начинают вращаться.

Поскольку рабочая часть ротора 4 имеет вид тонкостенного консольного цилиндра, то электромагнитные силы, действующие на ротор 4, вызывают его радиальные деформации, особенно в пиковых режимах работы, например, при реверсе. Радиальные деформации при вращении вызываются и за счет центробежных сил, обусловленных технологическим эксцентриситетом, раэностенностью и неравномерностью нагревания рабочей части ротора 4.

Особенно резко радиаЛьные деформации возрастают при работе с частотой вращения, равной или кратной частоте собственных колебаний ротора 4, т.е., в режиме резонанса. Тем самым, рабочая цилиндрическая часть ротора 4 упруго деформируется, приобретая эллипсоидное поперечное сечение.

При э.том ротор 4 начинает проскаль° зывать по фракционным упорам 14, препятствующим его дальнейшим деформациям и не позволяющим соприкоснуться ему со статором 1. С этой же целью между консольным концом рабочего ротора 4 и вспомогательным ротором 9 может быть установлен дополнительный подшипник 20, корректирующий несимметрию консольной рабочей части

tO

4%

$O

5$

40 ротора 4 относительно собственной оси, чтоо особенно важно в случае выполнения рабочего ротора 4 из ферромагнитного материала так как уже при небольшом эксцентриситете может произойти прилипание ротора 4. Поскольку коэффициент трения материала фрикционных упоров 14 имеет низкое значение, то механический контакт между роторами 4 и 9 не приводит к пластическим деформациям и механическому повреждению рабочего полого ротора 4 и практически ие увеличивает его момент инерции. Центробежный вентилятор 15 при вращении ро тора 9 обеспечивает интенсивное охлаждение электродвигателя во всех режимах работы рабочего ротора 4, включая стопорный.

Надежность предлагаемого устройства повышается за счет увеличения жесткости рабочего полого ротора и уменьшения его вибрации, что достигается установкой дополнительного подшипника между консольным концом рабочего ротора и вспомогательным ротором или фрикционных упоров иа внешней поверхности последнего. Благодаря тому, что дополнительный подшипник выполнен . из нержавеющей стали, он является немагнитным, при этом отсутствует магнитное притяжение его обойм.

Поскольку относительные частоты вращения обойм этого подшипника в большинстве рабочих режимов электродвигателя .невелики, то потери в нем также незначительны.

Таким образом, установка дополнительного подшипийка практически йе увеличивает момента инерции рабочего ротора. С этой же целью фрикцнонные упоры выполнены иэ материаяа с низким значением коэффициента трения. Поскольку эти упоры установлены в кольцевых проточках, выполненных в вспомогательном роторе, то наличие этих проточек улучшает энергетические характеристики вспомогательного ротора за счет уменьшения потерь в нем от токов, обусловлеиийх зубцовыми гармониками поля. Установка укаванных элементов позволяет стабилизировать суммарный воздушный зазор и выполнить его меньшим по сравнению с известными электродвигателями, а следовательно, улучшить энергети ческие показатели, в частности уменьшить намагничивающий ток, поднять коэффициент мощности и полезного действия. Кроме того, они позволяют повышать мощность электродвигателя путем увеличения длины рабочего ротора без увеличения его диаметра и величины воздушных зазоров, что позволяет поднять быстродействие при высоких энергетических показателях.

При этом в sctBHcHMocTH от длины рабочего ротора, фрикционные упоры и стабилизирующий подшипник могут при851668

Формула изобретения

10 9 Q 11

17 Х аНИИПИ Заказ6382/82 Тираж 730 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, меняются как раздельно друг от друга, так и совместно. Аналогично эти элементы могут применяться и в известных электрических двигателях с полыми ротором и неподвижным внутренним ,магнитопроводсм.

Таким образом, предлагаемый электродвигатель имеет расширенную область применения, например, может применяться в устройствах, подвергающихся вибрациям и ударам.

1. Асинхронный электродвигатель, содержащий коаксиально расположен- 15 ныв в корпусе статор с обмотками, закрепленный консольно полый рабочий и внутренний вспомогательный роторы, установленные с возможностью независимого вращения, вентилятор, уста- 2О иовленный на вспомогательном роторе, и подшипниковые щиты, о т л и ч а юшийся тем,что, с целью повышения надежности и энергетических показателей, между рабочим и вспомогательным роторами расположен по меньшей мере один выполненный нз материала с низким коэффнци «н том трения кольцевой упор, препятствующий деформации полого ротора и сти били з ирующнй воз— душный зазор.

2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что вспомогательный ротор имеет на наружной поверхности кольцевые проточки, в которых расположены упомянутые коль цевые упоры.

3. Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л н ч а ю шийся тем, что упор, расположенный со стороны свободного конца консольно закрепленно- го полого ротора, выполнен в виде полшипника, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лопухина Е.М., Солихина Г.С.

Асинхронные микромашины с полым ротором. М., 1967, с.123-127.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 274216, кл. Н 02 К 17/02, 1970.