Ротор асинхронного двигателя и способ его изготовления

(56) 1. "Электрис. 61,поверхности ротс рытия паза выпол установленных ме Р 21К.Я.Вильдано 088,8 )ество", 1973, 9 7 2АвторскоР 311338, кл. видетельство СССР02 К 3/08, 1965. теля,двига тыми коротко- амыка- закры- материтем, етичеся техноамкнутаяребрами мметрии треГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) РОТОР АСИНХРОННОГО ДВИГСПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ,(57) 1. Ротор асинхронногосодержащий сердечник с открыпазами, в которых размещенызамкнутая обмотка с короткозющими кольцами и элемент длятия паза из ферромагнитногоала, о т л и ч а ю щ и й с ячто, с целью повышения энергких характеристик и упрощенилогии изготовления,короткозобмотка снабжена радиальнымирасположенными вдоль оси си,ЯО 1022261 А паза до наружнойа элемент для закв виде секторов,ребрами обмотки.2. Ротор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ребра коротко- замкнутой обмотки соединены с короткозамыкающими кольцами.3, Способ изготовления ротора асийхронного двигателя, включающий изготовление сердечника с открытыми пазами, размещение в пазах коротко- замкнутой обмотки и,элементов для закрытия паза из ферромагнитного материала, термообработку и механическую обработку, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью упрощения тех-Я нологии изготовления, элементы для закрытия паза выполняют гаэотермичес- фф ким, например плазменным, напылением. %фью4. Способ по и. 3, о т л й ч а- С ю щ и й с я тем, что термообрабо ку для медной обмотки проводят в с де водорода или в вакууме при 820-900 С в течение 2-3 ч.Изобретение относится к конструкции электрических машин и технологии их изготовления и может быть использовано в электротехнической промышленности.Известен ротор асинхронного двигателя, содержащий сердечник .с открытыми пазами, в который укладывают готовую обмотку, а затем выполняют части зубцовой зоны из порошковых ферромагнитиков, магнитодиэлек триков, чем обеспечивают ротору необходимые конструктивные параметры, позволяющие несколько снизить потери и улучшить механическую характеристику электродвигателя 1 11. 15К недостаткам данного ротора относятся невеликие энергетические характеристики, так как магнитная проницаемость магнитодиэлектриков на два порядка меньше магнитной20 проницаемости стали сердечника.Известен также способ изготовления ротора, согласно которому сначала выполняют сердечник ротора с открытыми пазами любым известным способом, например штамповкой стального листа и последующей шихтовкой штампованных пластин и закреплением в пакете, затем в открытые пазы сердечника устанавливают готовую обмотку, после чего на поверхность зубцо" З 0 вой зоны наносят равномерный слой жидкого магнитодиэлектрика и производят его термоотверждение. В качест. ве ферромагнетика обычно используют порошковое железо, а в качестве изо лирующей связки - .различные смолы, клен или лаки. Указанный при этом слой закрепляет обмотки в пазах и .представляет собой части зубцовой )зоны и магнитные шунты одновремен но 1 1.Недостатком указанного способа .является сложная технология ротора.Наиболее близкими к предлагаемым являются ротор асинхронного торцово го двигателя и способ его изготовления, согласно которому сердечник и обмотка выполнена методами порошковой металлургии.Ротор содержит. сердечник с откры тими пазами, в котором размещена короткозамкнутая обмотка с коротко- замыкающими кольцами и элементы для закрытия паза из ферромагнитного материала. 55Способ изготовления ротора асин"хронного двигателя включает изготовление сердечника с открытыми пазами,размещение в пазах короткозамкнутойобмотки и элементов для захрытия 60паза из ферромагнитного материала,термообработку и механическую обработку 1 21,Недостатками известного ротораявляются низкие энергетические харак 5 теристики и сложная технология изготовления.Выполнени полузакрытых пазов вроторе ограничено известными недостатками методов порошковой металлур"гии, трудностью получения иэделийсложных не плоскопараллельных форм,получения одинаковой плотности вразличных сечениях протяжного изделия малой толщины, а также необхо,цимостью применения высоких давлений прессования для реализации за,цанной плотности. Другим недостаткомявляется проведение спекания в дваэтапа: спекание сердечника при=1000-1300 С и спекание сердечнйка с выполненной обмоткой.при пониженной температуре (450 С), чтоусложняет технологию изготовления иснижает качество обмотки, в связистем, что процесс спекания порошковой обмотки проходит интенсивно притемпературах, близких к температуреплавления спекаемых порошковых материалов. При низких температурахспекания процесс протекает медленнои удельное сопротивление обмоткиоказывается повышенным, что снижает.значение момента и смещает егомаксимум в область больших скольжений. Указанные факторы ухудшают энергетические показатели двигателя иусложняют технологию изготовления.Цель изобретения - улучшениеэнергетических показателей и упрощение технологии изготовления ротора,Поставленная цель достигаетсятем, что в роторе асинхронного двигателя, содержащем сердечник с открытыми пазами, в которых размещеныкороткозамкнутая обмотка с короткозамыкающими кольцами и элемент длязакрытия паза из ферромагнитногоматериала, короткозамкнутая обмоткаснабжена радиальными ребрами, расположенными вдоль оси симметриипаза до наружной поверхности ротора, а элемент для закрытия паза выполнен в виде секторов, установленных между ребрами обмотки,Кроме того, ребра короткозамкнутой обмотки соединены с короткозамыкающими кольцами.При этом согласно способу изготовления ротора асинхронного двигателявключающему изготовление сердечникас открытыми пазами, размещение впазах короткозамкнугой обмотки иэлементов для закрытия паза из ферро.магнитного матерйала, термообработкуи механическую обработку, элементыдля закрытия паза выполнены:газотермическим, например плазменным,напылением,Кроме тогоу термообработку длямедной обмотки проводят в среде водорода или в вакууме при 820-900 Св течение 2-3 ч.На фиг. 1 показан предлагаемыйротрр, торцовой вариант, на фиг, 2то же, линейный вариант, на фиг. 3то же, цилиндрический вариант, нафиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1.Ротор асинхронного двигателясостоит из сердечника 1 -с зубцами 2,содержащими активные части 3, кото-:.рые выполнены над прилегающими пазами, в которых размещена короткозамкнутая обмотка, снабженнная ребром 4.Ротор работает следующим образом.Магнитное поле,статора индуктирует через. воздушный зазор в активные части 3 зубцовой зоны и зубцы 2 ротора магнитный поток, которыйзамыкается в сердечнике ротора. Врезультате этого .в короткозамкнутойобмотке при условии изменения магнитного потока в пространстве избиливо времени наводится электрическийток, который взаимодействует с индуктированным магнитным ыолем всердечнике, зубцах 2 и активных частях 3, В результате того, чтоактивные части расположены над прилегающими пазами, в которых раэмещ ф на обмотка с ребром 4, магнитная индукция от зубца 2 сердечника до оси обмотки снижается монотонно, не З 0 приводя к образованию высших гармоник, при этом ребро 4 обмотки служит . немагнитной перегородкой между смежными зубцами, что ограничивает рассеяние магнитного потока через ак тивные части 3 от зубца к зубцу. В результате уменьшения амплитуд выс. ших гармоник и их интерференции с гармониками индуктора снижаются потери в роторе и улучшается механическая характеристика электродвигателя.Способ изготовления ротора асинхронного двигателя включает основные операции: изготовление сердечника с обмоткой, что наиболее целесообраз но изготовлять совместно методами порошковой металлургии, и плазменное напыление элементов закрытия паза иэ ферромагнитного материала.Однако возможно раздельное изготовление сердечника или обмотки: штам повкой, резанием из проката, холодным выдавливанием и т. и, Целесообразно при этом производить Формовку ребра обмотки непосредственно при прессовании порошковой обмотки, вы давливании или травлении.На поверхности зубцовой зоны сердечника 1 с обмоткой, включающей стороны короткозамыкающих колец в пазовой плоскости, плазменным напылением наносят слой ферромагнитного матерйала. Для этого в область сопла плаэмотрона подают порошок железа, :легированный кремнием и алюминием, и напыляют им, например, при следующем режиме: в качестве плазмообразующего и транспортирующего порошка газов используют аргон при давлении 350 кПа, ток плазмотрона 350 А, напряжение на плазмотроне .30-35 В. Фракционный состав наносимого порошка выбирают по диаметру частиц в диапазоне 0,04-0,1 мм. При напылении сердечника с обмоткой их устанавливают в рабочем органе приводного механизма, которым задают ему циклическое перемещение относительно плаэмотрона, например вращательное перемещение вокруг оси ротора торцовой или цик" лической формы, и ведут напыление, перемещая плазмотрон вдоль зубцовой эоны. После получения покрытия достаточной толщины, при котором ребра обмотки заглубляются в нем на1-2 мм, процесс напыления прекращают (фиг. 2).Затем производят термообработку ротора при 820-900 С в течение 2-3 ч в среде водорода или в вакуум,. Указанная температура обеспечивает получение эффективного контакта между частицами меди порошковой обмотки и лежит в области нулевого значс.чия константы равновесия реакции эосст 1- новления окиси железа, что позволяет . получить обмотку с высокой электропроводностью, а также огранинивает рост проводимости спеченного сердечника эа счет ограничения процесса восстановления изолирующейфазы (Г 0). После спекания производят механическую обработку эубцовой зоны резанием, точением или шлифованием для снятия избытка напыленного материала и отккрытия пазов по ребрам 4 обмотки.Преимуществом поедлагаемого ротора является простота технологии его изготовления, позволяющая выполнить без применения больших давлений уплотнения и полузакрытые пазы роторов различной конструкции (фиг.1-3)с равной плотностью в любой частипокрытия.,Значение. укаэанной плотности достигает 0,85-0,90 от плотности наносимых материалов, что даетвозможность получать магнитные проницаемости напыленной зоны, соизмеримые с проницаемостью и выполненныепрессованием порошков в пресс-формедавлением 600-1000. МПа В то же время увеличивается рабочая площадь полюсов на 25-40 за счет активного использования пазовой области зубцовой зоны.Изобретение позволяет повысить энергетические характеристики и технологию изготовления роторов асинхронных двигателей.1022261 Фи.д Составитель А. ЛинеТехред А.Вабинец Редактор орректор А. Дзят Рачкулине писно аказ 4060/46 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Госу по делам13035, Москва раж 687рственнообретениЖ"35, Ра комитета СССРи открытийская наб., д. 4/5