Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

(51)4 Н 0 ТЕНИ Е ИЗОБР СВИДЕТЕЛЬСТВ ИС ТОРСК НЙ РОТОР АСИНХРОН(54) КОРОТКОЗАМ НОГО ДВИГАТЕЛЯ 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 754578, кл. Н 02 К 3/06, 1980.Видеман Е. и Келленбергер В. Кструкции электрических машин. Л.ОЭнергия, 1972, с. 197.(57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения "повышение надежности. Ротор асинхронного двигателя содержит сердечник спазами 2, в которых закреплены стержни 3 обмотки встречными клиньями 4.Концы стержней соединены с к.з. кольцами. Выступы 6, выполненные на бо"ковых стенках пазов, расположены впродольных углублениях 7 на боковыхсторонах стержней 3. Боковые стороны8 выступов 6 выполнены наклонно кбоковым стенкам пазов 2. Изобретениепозволяет исключить вибрации стержней в пазах в радиальном направлениипод действием электродинамических ицентробежных сил. З.з.п. ф-лы, 8 ил.Изобретение относится к электро- машиностроению, в частности к асинхронным двигателям, короткозамкнутая обмотка роторов которых собрана из отдельных стержней и короткозамыкающих колец.Цель изобретения - повышение надежности короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя при "жестком" креплении стержней в пазах сердечника ротора.На фиг. 1 изображен ротор в варианте с традиционным расположением клиньев между стержнями ротора и дном пазов, продольный разрез; на фиг. 2-4 - сечения А-А на фиг. 1 с различными вариантами формы поперечного сечения стержней обмотки ротора; на фиг. 5 - ротор в варианте расположения клиньев и выступов пазов в продольных углублениях стержней, продольный разрез; на фиг, 6 и 7 - сечения Б-Б на фиг. 5 с различными вариантами формы поперечного сечения 25 стержней и различным месторасположением выступов на боковых стенках пазов; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг,5 в торцовой зоне сердечника ротора при выполнении выступов в пазах толь О ко в средней части сердечника ротора.Короткозамкнутый ротор асинхрон" ного двигателя содержит сердечник 1 с лазами 2, в которых стержни 3 закреплены встречными клиньями 4.35 Концы стержней 3 соединены с коротко- замыкающими кольцами 5, На боковых стенках пазов 2 выполнены выступы б, а на боковых сторонах стержней 3 - аналогичные по форме выступам б про" дольные углубления 7, причем при сборке обмотки ротора выступы б расположены в продольных углублениях 7, Стержни 3 расположены с зазором относительно боковой стенки паза с вы ступами 6, Боковые стороны 8 выступов б выполнены наклонно к боковым стенкам пазов 2, Под таким же углом к боковым поверхностям стержней выполнены и сопрягаемые с боковыми сторонами 8 выступов 6 боковые стороны продольных углублений 7 стержней 3 обмотки ротора. Угол наклона боковых поверхностей 8 выступов 6 к боковым стенкам пазов 2 должен быть таким, чтобы при закреплении в пазах 255 стержней 3 клиньями 4 стержни 3 проскальзывали относительно этих боко.вых сторон 8 выступов б. В итоге стержни 3 в пазах 2 закреплены: врадиальном направлении - между боковыми сторонами 8 выступов 6 и клинья.ми 4; в тангенциальном направлении -между боковыми сторонами 8 выступов6 и боковыми стенками пазов 2, неимеющими выступов 6, причем обеспе"чено прилегание стержней 3 к этимбоковым стенкам пазов 2.Выступы 6 могут быть выполненыкак на всей длине сердечника 1, таки в средней части его на длине 9.Последнее необходимо, когда есть потребность уменьшить уровень термомеханических напряжений в стержнях 3,возникающих при неравномерном нагре"ве стержня 3 по высоте в процессетяжелых пусков двигателя,,На фиг, 1 в качестве примера пока"заны клинья , выполненные как встреч.ные на всю длину сердечника 1 ротора. Зто могут быть стальные клинья,концы которых каким"либо способом(не показаны), Принципиально могутбыть использованы и две пары клиньевна паэ, устанавливаемых у каждоготорца сердечника 1 ротора, а при закреплении стержней 3 в пазах 2 толь"ко на длине 9 - пара укороченных клиньев 4 на паз. Аналогично могут бытьвыполнены клинья 4 и при установкеих в продольных углублениях 7 стержней 3.На фиг. 5 представлен вариант исполнения клиньев 4 встречными.на всюдлину ротора с закреплением их концов в короткозамыкающих кольцах 5,что позволяет уменьшить потери в обмотке, Возможен вариант закреплениястержней 3 в пазах 2 с использованием одного клина 4 на паз при выполнении с соответствующим уклоном сопрягаемой с ним поверхности стержня 3обмотки ротора.Форма и размеры выступов 6 и продольных углублений 7 могут быть произвольными. Необходимо лишь при всехсиловых воздействиях на стержни 3обеспечить контактные давления по поверхности сопряжения стержней 3 с вы-:ступами 6 или клиньями 4, не превы"шающими допустимые для материаластержней 3 напряжения смятия. Вьполнение ротора по фиг. 6-8 позволяетповысить энергетические характерис 1458941тики вследствие увеличения высотыярма;Процессы пусков двигателя с предложенным ротором,.А. Выполнение ротора по фиг. 1-4.5Исходное состояние: стержни 3 в пазах 2 поджаты клиньями 4 к поверхностям 8 выступов 6 и к боковым стенкам .пазов 2, выполненным без выступов 6,радиальные зазоры между стержнями 3и выступами 6 отсутствуют,Первый момент пуска - электродинамические силы, действующие на стержни3, наибольшие. В связи с отсутствием 15зазоров стержни 3 в пазах 2 не перемещаются,В процессе пуска - стержни 3 вследствие вытеснения тока, нагреваясьнаиболее сильно в верхней части, свободно расширяются в радиальном и тангенциальном направлениях в пределахимеющихся в этой части пазов зазоровмежду стержнями 3 и элементами пазов2. Средний по сечении подогрев стерж" 25ней 3 на участках от боковых поверхностей 8 выступов 6 до клиньев 4 в4-5 раз меньше, чем средний по сечениюподогрев всего стержня:,. Радиальныйразмер этих же участков стержней 3 З 0также примерно в 4-5 раз меньше высоты всего стержня 3. Поэтому деформа-.,ции участков стержней 3 от поверхностей сопряжения их с боковыми сторонами 8 выступов 6 до нижнего основа 35ния будут примерно в 16-25 раз меньше, чем пластические деформации стержней обмотки ротора в прототипе, ипрактически составят .величину в пределах 5,0-10,0 мкм, Это означает, 40что стержни на рассматриваемых участках работают практически в областиупругих деформаций, вследствие чегозазоры между стержнями 3 и элементами пазов 2 не образуются,Б, Выполнение ротора по фиг. 5-7,Исходное состояние: стержни 3 в лазах 2 поджаты клиньями 4 к поверхностям 8 выступов 6 и к боковым стенкам пазов 2, выполненным без выступов 6, радиальные зазоры между стержнями 3 и выступами 6 отсутствуют,1Первый момент пуска - электродинамические силы, действующие на стержни 3; наибольшие, но в связи с отсутствием в соединении радиальных зазоров стержни 3 относительно пазов 2 не перемещаются. В процессе пуска - стержни 3вследствие вытеснения тока, нагреваясь наиболее сильно в верхней части,свободно расширяются и радиально итангенциально в пределах имеющихсяв верхних частях пазов 2 зазоров,Средний по сечению подогрев стержнейна радиальной длине продольных углублений 7 в 2-3 раза меньше среднегоподогрева всего стержня 3. Радиальная длина продольного углубления 7примерно в 2 раза меньше полкой высотыстержня 3. Таким образом, радиальноетепловое расширение стержней 3 научастках продольного углубления 7примерно в 4-6 раэ меньше, чем пластические деформации стержней в прототипе, и практически может составить величину порядка 30-50 мкм, Однако наибольшей величины эти зазоры достигнутпримерно к середине пуска:двигателя,когда электродинамические силы практически скомпенсированы центробежными силами и не могут вызвать перемеще"ния стержней в пазах,Изложенное показывает, что и в пер"вом, и во втором случаях нет условийдля вибрации" стержней в пазах в радиальном направлении под действиемэлектродинамических и центробежныхсил, В первом случае стержни 3 постоянно поджаты к элементам пазов 2и эта степень поджатия при эксплуатации двигателя не изменяется, Во втором случае хотя к середине каждогопуска и образуются зазоры между стержнями и элементами пазов, обеспечивающими крепление стержней в исходномсостоянии, стержни в пазах в радиальном направлении не перемещаются, таккак к этому моменту центробежные силы стержней превышают силы электродинамические. В этом же втором случаепри охлаждении ротора первоначальнаястепень закрепления стержней в пазахвосстанавливается, так как в процессе пусков двигателя пластические деформации стержней отсутствуют.Изобретение позволяет повыситьнадежность мощных асинхронных двигателей.формула изобретения.1, Короткозамкнутый ротор аасин.-.хронного двигателя, содержащий шихто"ванный сердечник, в пазах которогорасположены стержни короткозамкнутойобмотки, закрепленные посредством5 1458941 6встречных клиньев, и короткоэамыкаю- ступы выполнены в средней части серщие кольца, о т л и ч а ю щ и й с я дечника,тем, что, с целью повьшения надежнос, Ротор по п, 1, о т л и ч ати, каждый стержень установлен с за- ю щ и й с я тем, что, с целью повышезором относительно одной боковой м ния энергетических характеристик,стенки паза, на которой выполнен про- встречные клинья установлены в про. дольный выступ, по меньшей мере одна дольных углублениях стержней и конбоковая сторона которого расположена тактируют с продольными выступами боНаклонно к боковой стенке паза, а на 10 ковых стенок пазов,боковой стороне каждого стержня вы, Ротор по п. 3, о т л и ч аполнены продольные углубления по фор- ю щ и й с я тем, что, с целью уменьме выступов и стержень контактирует щения потерь в обмотке, встречныес одной боковой стороной выступа,на-, клинья выполнены иэ электропроводноклоненной к боковой стенке паза, 1 го немагнитного материала и механи 2, Ротор по п, 1, о т л и ч а- чески и электрически соединены с кою щ и й с я тем, что продольные вы- .роткоэамыкающнми кольцами,1458941ф-В б Составитель В.Петри Редактор М.Келемеш Техред М.Дйдык Корректор О,Кравцова.аказ 375/56 Тираж 645 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,