Короткозамкнений ротор для асинхронної машини

1. Короткозамкнутый ротор для асинхронной машины, содержащий закрепленный на валу и удерживаемый с обеих сторон прижимными кольцами пакет железа для размещения стержней беличьей клетки, которые за пределами пакета железа прочно соединены каждый с короткозамкнутым кольцом, опирающимся в радиальном направлении на установленное на валу опорное кольцо, отличающийся тем, что каждое из двух прижимных колец аксиально дистанцировано от пакета железа и одновременно образует опорное кольцо для короткозамыкающего кольца, при этом между торцом пакета железа и опорным кольцом предусмотрены распорные ребра, выполненные преимущественно за одно целое с опорным кольцом. 2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо прилегает своей внутренней периферией непосредственно или на отдельных отрезках через первый упругий элемент к наружной периферии опорного кольца и прижато к нему усадочным кольцом, охватывающим короткозамыкающее кольцо. Изобретение относится к конструкциям электрических машин, а более конкретно, к короткозамкнутому ротору для асинхронной машины, содержащему закрепленный на валу и удерживаемый с обеих сторон прижимными кольцами пакет железа для размещения стержней беличьей клетки, которые за пределами пакета железа прочно соединены каждый с короткозамкнутым кольцом, опирающимся в радиальном направлении на установленное на валу опорное кольцо. У быстро вращающихся асинхронных двигателей выступающие с обеих сторон из пакета железа концы стержней беличьей клетки и соеди 3. Ротор по п 2, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо прилегает к опорному кольцу всей своей периферией. 4. Ротор по п.2, отличающийся тем, что на нару жной периферии опорного кольца и/или на внутре нней периферии короткозамыкающего кольца вы полнен паз, в который вложен первый упругий элемент, преимущественно гофрированная пру жина. 5. Ротор по п. 2, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо снабжено на своей внутрен ней периферии в трех или более зонах, равно мерно распределенных по ней, выемками. 6. Ротор по п. 2, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо снабжено на своей внутрен ней периферии в трех или более местах, равно мерно распределенных по ней, утолщениями. 7. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что опорное кольцо снабжено на наружной периферии направ ленным аксиально наружу выступом, который входит в кольцевой паз на обращенном к пакету железа торце короткозамыкающего кольца. 8. Ротор по п. 7, отличающийся тем, что осевой выступ на опорном кольце прилегает своей боко вой поверхностью со стороны вала к стенке паза со стороны вала, а при необходимости входит в паз на короткозамыкающем кольце даже с гео метрическим замыканием. 9. Ротор по п. 7, отличающийся тем, что между внутренней боковой поверхностью выступа и близкой к оси стенкой паза вложен упругий эле мент, преимущественно гофрированная пружина. ненные с ними короткозамыкающие кольца сильно нагреваются из-за больших центробежных сил и подвергаются опасности разрушения за счет неконтролируемых дисбалансов. Кроме того, любая набранная из стержней конструкция беличьей клетки имеет в зоне свободно лежащей обмотки (лобовой части обмотки) вибрацию в радиальном и окружном направлениях, которая, в частности, в тяговых двигателях может привести к вредным резонансным колебаниям, поскольку в большинстве случаев не удается выделить собственные частоты из частот возбуждения, например в передачах (зубья шестерен). О СО 00 см о> 28013 Для управления центробежными силами в зоне короткозамыкающих колец асинхронной машины в течение многих лет используют усадочные кольца, надеваемые на короткозамыкающее кольцо. Усадочное кольцо служит лишь для механического предохранения от изгиба. Вся конструкция по-прежнему остается вибрирующей. В известном из заявки ФРГ № 2721211 А1 короткозамкнутом роторе каждое короткозамыкающее кольцо фиксировано установлено на валу центрирующим кольцом. Центрирующее кольцо прилегает своей внутренней стороной с аксиальным прижимом к соседним торцам стержней беличьей клетки, а свободная часть внутреннего торца центрирующего кольца, имеет кольцеобразную выемку, к боковой поверхности которой на расстоянии от торца, кольцезамыкающего кольца, внутренняя кольцевая поверхность которого охватывает вал с радиальным зазором. Известная конструкция обладает хорошими демпфирующими свойствами в отношении вынужденных и резонансных колебаний, однако подходит только к двигателям малой мощности с небольшим диаметром ротора, поскольку сравнительно массивное центрирующее кольцо ухудшает охлаждение ротора, в частности оптимальное смывание воздухом лобовой части беличьей клетки. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является короткозамкнутыи ротор для асинхронной машины, содержащий закрепленный на валу и удерживаемый с обеих сторон прижимными кольцами пакет железа для размещения стержней беличьей клетки, которые за пределами пакета железа прочно соединены каждый с короткозамкнутым кольцом, опирающимся в радиальном направлении на установленное на валу опорное кольцо /Патент ФРГ № 4233474 С2, МПК5 Н02К 17/00, опубл. 1994/. Здесь аксиально выступающие на торце стержни беличьей клетки разделены в концевой зоне с образованием отдельных, радиально лежащих друг на друге концов, и соответствующие одному пазу концы стержней отогнуты по касательной навстречу друг другуЭта конструкция очень сложна и способна повлиять на радиальную жесткость лобовой части обмотки лишь в сравнительно небольшой степени. В основу изобретения поставлена задача создания такого короткозамкну-того ротора для асинхронной машины, который имел бы более простую конструкцию и мог бы в большей степени повлиять на радиальную жесткость лобовой обмотки путем создания такой конструкции, в которой лобовая часть беличьей клетки связана по всему диапазону частот вращения машины с телом ротора таким образом, чтобы не возникало собственных колебаний или возникали бы только демпфированные собственные колебания. Поставленная задача решается в предлагаемом изобретении, которое, как и известный короткозамкнутыи ротор для асинхронной машины содержит закрепленный на валу и удерживаемый с обеих сторон прижимными кольцами пакет железа для размещения стержней беличьей клетки, которые за пределами пакета железа прочно соедине ны каждый с короткозамкнутым кольцом, опирающимся в радиальном направлении на установленное на валу опорное кольцо, а, согласно изобретению, каждое из двух прижимных колец аксиально дистанцировано от пакета железа и одновременно образует опорное кольцо для короткозамыкающего кольца, при этом между торцом пакета железа и опорным кольцом предусмотрены распорные ребра, выполненные преимущественно за одно целое с опорным кольцом Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что коротко-замыкающее кольцо прилегает своей внутренней периферией непосредственно или на отдельных отрезках через первый упругий элемент к наружной периферии опорного кольца и прижато к нему усадочным кольцом, охватывающим короткозамыкающее кольцо. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что короткозамыкающее кольцо прилегает к опорному кольцу всей своей периферией. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что на наружной периферии опорного кольца и/или на внутренней периферии короткозамыкающего кольца выполнен паз, в который вложен первый упругий элемент, преимущественно гофрированная пружина. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что короткозамыкающее кольцо снабжено на своей внутренней периферии в трех или более зонах, равномерно распределенных по ней, выемками. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что короткозамыкающее кольцо снабжено на своей внутренней периферии в трех или более местах, равномерно распределенных по ней, утолщениями. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что опорное кольцо снабжено на наружной периферии направленным аксиально наружу выступом, который входит в кольцевой паз на обращенном к пакету железа торце короткозамыкающего кольца. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что осевой выступ на опорном кольце прилегает своей боковой поверхностью со стороны вала к стенке паза со стороны вала, а при необходимости входит в паз на короткозамыкающем кольце даже с геометрическим замыканием. Особенностью предлагаемого изобретения является и то, что между внутренней боковой поверхностью выступа и близкой к оси стенкой паза вложен упругий элемент, преимущественно гофрированная пружина. В предлагаемой конструкции оба прижимных кольца аксиально дистан-цированы от пакета железа и одновременно образуют опорное кольцо для короткозамыкающего кольца, при этом между торцом пакета железа и опорным кольцом предусмотрены распорные ребра, выполненные преимущественно за одно целое с опорным кольцом. Преимущество изобретения следует усматривать, в частности, в том, что лобовая часть беличьей клетки по всему диапазону частот вращения машины связана, уже начиная с небольших частот вращения, с телом ротора таким образом, 28013 что не возникает собственных колебаний или возникают только демпфированные собственные колебания. Решение согласно изобретению учитывает в то же время изменения величины короткозамкнутой беличьей клетки, возникающие вследствие центробежной силы и теплового расширения материала беличьей клетки относительно тела ротора. Примеры выполнения изобретения схематично изображены на чертежах, на которых показано: фиг.1 - первая форма выполнения изобретения в продольном разрезе концевой части короткозамкнутого ротора, опирающегося, в основном, на усадочное кольцо; фиг.2 - сечение концевой части на высоте прижимного кольца короткозамкнутого ротора на фиг.1 по линии АА; фиг.З - первый вариант формы выполнения из фиг.1 с упругим элементом между короткозамыкающим и опорным кольцами; фиг.4 - вторая форма выполнения короткозамкнутого ротора, короткозамыкающее кольцо которого снабжено выемками, фиг.5 - вид сверху на торец короткозамкнутого ротора из Фиг. 4; фиг.6 - третья форма выполнения короткозамкнутого ротора с опорным кольцом, входящим в паз короткозамыкающего кольца и содержащего упругий элемент. На валу 1 обычным образом закреплен пакет 2 железа, имеющий на наружной периферии аксиально проходящие пазы, в которые уложены стержни 3 беличьей клетки и радиально фиксированы в них от воздействия центробежной силы. Стержни 3 выступают за пакет 2 железа и соединены с коротко-замыкающим кольцом 4, заметно отстоящим от торца пакета 2 железа. Выступающие концы стержней 3 и короткозамыкающее кольцо 4 образуют так называемую лобовую часть обмотки. Концы стержней 3 выполнены сужающимися в радиальном направлении. На короткозамыкающее кольцо 4 надето усадочное кольцо 5. В кольцевом пространстве между валом 1 и короткозамыкающим кольцом 4 расположено опорное кольцо б, прочно соединенное с валом 1, например посредством термоусадки, и всей своей наружной периферией прилегающее к внутренней периферии коротко закликающего кольца 4. Это опорное кольцо 6 дистанци-ровано от торца пакета 2 железа. Оно снабжено на своей обращенной к пакету 2 железа стороне множеством радиальных ребер 7, которые служат для дистанцирования от пакета 2 железа и в качестве прижимных пальцев для него. Опорное кольцо выполняет одновременно функцию прижимного кольца для пакета 2 железа Осевая фиксация опорного кольца осуществляется, как это описано в заявке ФРГ № 2721211 А1. При охлаждении усадочного кольца 5 усадочное усилие действует сначала на короткозамыкающее кольцо 4,а затем на опорное кольцо 6. Натяжение усадочного кольца 5 рассчитано при этом так, что ни в каком режиме эксплуатации машины не происходит прерывания фрикционного замыкания между внутренней боковой поверхностью короткозамыкающего кольца 4 и наружной боковой поверхностью опорного кольца 6. Как хорошо видно из фиг.1, описанная опорная конструкция лишь незначительно препятствует вентиляции электрически высоконагружаемой лобовой части беличьей клетки. Охлаждающий воздух может практически беспрепятственно протекать от осевых отверстий 8 в пакете 2 железа, через промежутки между ребрами 7 радиально наружу. В случае необходимости также в опорном кольце 6 могут быть предусмотрены сквозные отверстия, которые находятся между двумя соседними ребрами 7, однако необязательно должны быть соосны с отверстиями 8 для охлаждающего воздуха. В изображенной на фиг.З форме выполнения короткозамкнутого ротора, из фиг.1 и 2 связи короткозамыкающего кольца 4 с опорным кольцом 6 способствует упругий элемент, например гофрированная пружина 9. Она частично прилегает к огибающей канавке на наружной боковой поверхности опорного кольца 6, а частично - к внутренней боковой поверхности короткозамыкающего кольца 4. Аналогично форме выполнения на фиг.1 коротко замкнутое 4 и опорное 6 кольца опираются непосредственно друг на друга. Гофрированная пружина 9 обеспечивает при этом связь на тот случай, если все же произойдет перерывание фрикционного замыкания. В форме выполнения на фиг 4 и 5 фрикционное замыкание и, тем самым, связь между короткозамыкающим 4 и опорным 6 кольцами обеспечиваются за счет особого выполнения короткозамыкающего кольца. Вместо короткозамыкающего кольца с равномерным сечением в окружном направлении используемое здесь короткозамыкающее кольцо 4 имеет в окружном направлении намеренную анизотропию. Эта анизотропия достигается тем, что, например, на трех отрезках короткозамыкающего кольца 4 предусмотрены выемки 10, которые равномерно распределены по внутренней периферии короткозамыкающего кольца, и проходят приблизительно по углу 60-90°. В зоне 11 между выемками 10 короткозамыкающее кольцо 4 прилегает к опорному кольцу 6 практически всей своей шириной, а в зоне выемок 10, напротив, - приблизительно только половиной своей первоначальной ширины. Эта анизотропия вызывает при работе машины изменение формы под действием центробежной силы как коротко замыкающего 4, так и усадочного 5 колец, что показано на фиг.5 штриховой линией в преувеличенном виде. Это изменение формы вызывает усилия в радиальном направлении, которые обозначены на фиг.5 стрелками и усиливают связь посредством фрикционного замыкания в зонах 11. Описанная анизотропия может быть, естественно, достигнута за счет того, что вместо выемок 10 предусмотрены распределенные по внутренней периферии короткозамыкающего кольца 4 утолщения, не показанные на фиг.4 и 5. Не выходя за рамки изобретения, у паяных беличьих клеток из легированного проводящего материала с высокой прочностью связь короткозамыкающего кольца, с опорным кольцом может осуществляться таким образом, что опорное кольцо 12 имеет на наружной периферии направленный аксиально наружу выступ 13, который входит в кольцевой паз 14 на обращенном к паке 28013 ту 2 железа торце короткозамыкающего кольца 15 (фиг.6). Согласно первому варианту, осевой выступ 13 на опорном кольце 12 прилегает своей боковой поверхностью со стороны вала к стенке паза со стороны вала. В крайнем случае он может входить в паз 14 коротко замыкающего кольца 15 даже с геометрическим замыканием. Это создает связь, прогрессивно усиливающуюся по мере на гревания и увеличения частоты вращения. Для того, чтобы поддерживать нагрузку выступа 13 на опорном кольце 12 в определенных пределах, предпочтительно расположить между внутренней боковой поверхностью выступа 13 и близкой к оси стенкой паза упругий элемент, преимущественно гофирированную пружину 16. Фиг.1 28013 8 Фиг.4 Фиг.5 28013 Фиг.6 ДП "Український інститут промислової власності (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044)295-81-42,295-61-97 Підписано до друку -5* О*/. 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг 0¥4 обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам. УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22