Короткозамкнутий ротор асинхронної машини

1. Короткозамкнутий ротор асинхронної машини, який містить шихтований сердечник, у пазах якого встановлені стрижні обмотки, з'єднані з торцевих сторін короткозамикаючими кільцями, який відрізняє ться тим, що короткозамикаючі кільця виконані з внутрішнім діаметром, рівним діаметрові вала ротора і внутрішньому діаметрові шихтованого сердечника, причому обидва короткозамикаючих кільця насаджені на вал ротора і щільно прилягають до шихтованого сердечника. 2. Короткозамкнутий ротор за п. 1, який відрізняється тим, що між короткозамикаючими кільцями і шихтованим сердечником, з обох його торцевих сторін, на валу ротора нерухомо закріплені про U 2 (19) 1 3 33045 Недоліком цього пристрою є низька технологічність ротора через необхідність виконання складної і трудомісткої операції надягання короткозамикаючих кілець на стрижні. Потрібно всі стрижні одночасно сполучити з отворами кожного з короткозамикаючих кілець, що вимагає високої кваліфікації збирача і приводить до збільшення тривалості процесу виготовлення ротора. Ще одним недоліком цього відомого пристрою є збільшення аксіальних габаритів ротора. З огляду на те, що короткозамикаючі кільця надіваються на стрижні, потрібна додаткова довжина стрижня для створення виступаючих частин. Тому довжина кожного стрижня, що виступає за короткозамикаючі кільця, складає приблизно 30-50мм. Сумарна довжина з обох сторін складає 60-100мм, що приводить до збільшення подовжнього розміру ротора і вимагає більшого простору для установки ротора в корпус двигуна. Це призводить до збільшення габаритів усього двигуна в цілому і збільшення витрат металу для його вигото влення. Крім того, до недоліків слід віднести низьку надійність ротору через те, що в конструкції прототипу при зміні температури неможлива компенсація збільшення або зменшення довжини сердечника і довжини стрижнів, які по-різному змінюють свою довжину під впливом зміни температур. В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення технології виготовлення, скорочення аксіального габариту ротора, а також задача підвищення надійності конструкції ротору. Поставлена задача вирішується тим, що короткозамкнутий ротор асинхронної машини містить шихтований сердечник, у пазах якого встановлені стрижні обмотки, з'єднані з торцевих сторін короткозамикаючими кільцями. Відповідно до корисної моделі, короткозамикаючі кільця виконані з внутрішнім діаметром, рівним діаметрові вала ротора і внутрішньому діаметрові шихтованого сердечника, причому обидва короткозамикаючих кільця насаджені на вал ротора і щільно прилягають до шихтованого сердечника. В окремому варіанті виконання корисної моделі між короткозамикаючими кільцями і шихтованим сердечником, з обох його торцевих сторін, на валу ротора нерухомо закріплені проставочні кільця, які не доходять зовнішньою окружністю до стрижнів. Можливе конструктивне виконання пристрою, у якому короткозамикаючі кільця з'єднані між собою і стрижнями електричне, зварюванням або паянням. В окремому випадку стрижні мають прогин у радіальному напрямку за довжиною паза шихтованого сердечника, а пази шихтованого сердечника виконані із заглибленням на величину прогину стрижня, а на валу ротора виконаний бурт, до якого прилягає одне з короткозамикаючих кілець, а з боку іншого короткозамикаючого кільця на валу ротора нерухомо закріплене фіксуюче кільце. У пропонованій конструкції забезпечується підвищення технологічності виготовлення і зборки ротора за рахунок того, що короткозамикаючі кільця виконані з внутрішнім діаметром, рівним діаметрові вала ротора і шихтованих листів сердечника. 4 Спочатку на вал ротора надівають перше короткозамикаюче кільце до упору в бурт, потім перше проставочне кільце. Далі на вал ротора надівають листи шихтованого сердечника, друге проставочне кільце і друге короткозамикаюче кільце. Стрижні укладаються в загальний паз отриманого пакета, після чого здійснюють з'єднання короткозамикаючих кілець зі стрижнями. Тому у корисній моделі виключається операція надягання короткозамикаючих кілець на стрижні. Зменшення осьового габариту ротора досягається за рахунок того, що короткозамикаючі кільця безпосередньо прилягають до шихтованого сердечника, а стрижні покладені в пази короткозамикаючих кілець. Отже, виключається необхідність надягання кілець на стрижні, внаслідок чого довжина стрижня зменшена на величину, що виступає за короткозамикаючі кільця. Таким чином, потрібна менша аксіальна відстань для розміщення ротора, що відкриває можливість використання простору, що звільнюється. Підвищення надійності ротора у корисній моделі досягається завдяки тому, що у пропонованій конструкції ротора короткозамикаючі кільця виготовлені з внутрішнім діаметром отвору, рівному внутрішньому діаметрові вала і внутрішньому діаметрові шихтованого сердечника. Обидва кільця щільно прилягаючими до шихтованого сердечника й електричне замкнуті між собою увареними в них стрижнями. Для низьких температур, коли стискальність міді перевищує стискальність сталі, приймаються до уваги два конструктивних фактори. По-перше, коефіцієнт заповнення при шихтовці, рівний 0,95-0,96. Тобто існуючі мікрозазори між листами пакета заліза зменшуються, наближаючи коефіцієнт заповнення до одиниці. По-друге, для збільшення гарантії цілісності електричних ланцюгів «білячої клітки» кожен стрижень має деякий прогин у радіальному напрямку, а кожний паз шихтованого сердечника виконаний глибше на величину прогину стрижня. Коли при стисканні листів шихтованого сердечника мікрозазори вже заповнені, а стискання продовжується, в дію вступають прогнуті стрижні, прагнучи розпрямитися. Запропонована конструкція ротора випробувана під навантаженням у діапазоні температур от -60°С до +200°С і визнана працездатною. Демпферні зазори між шихтованим сердечником і короткозамикаючими кільцями, які утворені проставочними кільцям, при зміні температури дають можливість компенсувати різність довжин стрижнів і шихтованого сердечника наступним чином. Відомо, що через зміну температури твердих тіл змінюються їх розміри. Довжина тіла lT при температурі Т визначається: lT = l0 (1+ a DT ), (1) де l0 - довжина тіла при температурі Т0 за Кельвіном (20°С=293,15°К); a - температурний коефіцієнт довжини (для міді a=16,7.10-6К-1, для сталі вуглецевої 11,112,6.10-6К-1); DТ=213,15-293,15= -80°К - при охолодженні до Т=-60°С. 5 33045 Тоді, при Т = -60°С довжина мідного стрижня скоротиться згідно з (1): lт = l0 [1 + 16,7 .10-6 . (-80)] = 0 .998664 l0, а довжина сталевого шихтованого сердечника: lт = l0 [1 + 12,6 .10-6 . (-80)] = 0 .998992 l0. Тобто, при охолодженні до Т = -60°С кожен міліметр довжини стрижня зменшиться на 1,336мкм, а шихтованого сердечника - на 1,008мкм. На фігурі показана схема короткозамкнутого ротора, поздовжній розріз. Короткозамкнутий ротор асинхронного двигуна містить вал 1, на якому розташовані мідні короткозамикаючі кільця 2 із діаметром внутрішнього отвору, рівним внутрішньому діаметрові шихтованого сердечника З, виготовленого з металевих листів (залізо, електротехнічна сталь). Кільця 2 розташовані з обох боків сердечника 3 і мають пази 4. Обидва кільця 2 електричне замкнуті між собою увареними в них стрижнями 5, розміщеними в пазах сердечника і в пазах кілець. Між короткозамикаючими кільцями 2 і шихтованим сердечником 3, з обох його торцевих сторін, на валу ротора нерухомо закріплені проставочні (дистанційні) кільця 6, через які короткозамикаючі кільця 2 щільно прилягають до сердечника 3. На валу ротора 1 Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 6 виконаний бурт 7, до якого прилягає одне з короткозамикаючих кілець 2, а з боку іншого короткозамикаючого кільця 2 на валу 1 нерухомо закріплено, наприклад, напресоване фіксуюче кільце (втулка) 8. В ши хтованому сердечнику 3 виконані вентиляційні отвори 9. Збирання пристрою здійснюється в такий спосіб. Спочатку одне з короткозамикаючих кілець 2 надівається на вал ротора до упора в бурт 7. Потім на вал 1 надівається перше проставочне кільце 6. Після установки шихтованого сердечника 3 на вал 1 надівається друге проставочне кільце 6 і потім друге короткозамикаюче кільце 2 таким чином, щоб пази кілець збігалися з пазами шихтованого сердечника, в які потім вкладаються мідні стрижні 5. Потім здійснюють електричне з'єднання стрижнів 5 із короткозамикаючими кільцями 2 у «біляче колесо» за допомогою зварювання або паяння. Після цього на вал по пресовій посадці насаджується втулка 8, утворюючи пакет ротора. Таким чином, у корисній моделі, що заявляється, досягається поліпшення технології виготовлення, скорочення аксіального габариту ротора і підвищення надійності конструкції ротора. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601