Способ изготовления короткозамкнутых роторов электрических машин

Всесою проек исследовательторский и техзрыц 1 заш 1 -тно-коцстр тцтут удп логическ ного электроборул ецного иания ир циэ 1И 51," 01 ОТ КОЗ ЛГ 1- ЧЕСКИХ МЛ 11111 Н ится к элек- техцологии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВ 1 архомецко, С,В. Карас,и Ф.Н, Сарапулов8,44 (088.8)ское снидет.льство ССС 1кл. Н 02 К 15/02, 1977.(54) СПОСОВ ИВГОТОВПКН КНУТЪХ РОТОРОВ Э;ВКТРИ (57) Изобретение относ тротехцике, а именно к производства электрических машин скороткозамкцутыми роторами, Цельцзобр т ция - повышение производительности и качества роторов путемулучшения заполнения пазов, Сущностьспособа состоит в том, что передзаливкой пазов пакета 1 короткозамкцутого ротора электрической машиньраепланом 11 материала короткозамкцутой обмотки пакет 1 устанавли -нают н ицдуктор 6 с обмоткой 7, Индуктор б устананлинают в литьенуюФс рму, состоящую из частей 2 и 3,С:омощью индуктора Ь создают бегущее магнитное поле, взаимодейстнующее с расплавом, что приводит квозникновению объемных пондерсмоторцых сил, перемешивающих заливаемый н1566444 55 пазы расплав 11, В результате достигается однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемам и Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологии производства электрических машин с короткозамкцутым роторомЦелью изобретения является повьпдецце производительности и качества роторов путем улучшения заполнения иц ов.На фиг,1 показана принципиальная сх:ма установки для осуществления предлагаемого способа, ца фиг.2 сечение Л-Л ца фиг.1; на фиг,З блок-схема электрической части устацовк 1; ца фиг,4 - схема заливки корсткозамкцутых роторов электродвигателя с предварительным подпором расплава; ца фиг,5 - варианты пазов пакетов магцитопроводов роторов дцухклеточцый (а), трехклеточный (б), глубокопазцый (в)Способ изготовления короткозамкнутых роторов, содержащих пакеты 1, осуществляется ца установке, включающей лцтьевую форму, состояпгую, например, из частей 2 и 3, которые устацавливаются ца торцах пакета 1 ротора. Пакет 1 и части 2 и 3 литьевой формы скрепляются между собой оправкой 4 посредством клина 5, вставляемого в прорезь на хвостовой части оправки 4Кроме того, в установке имеется цидуктор 6, выполненный, например, в виде цилиндрического индуктора линейного асинхронного электродвигателя, обмотка 7 которого посредством кабеля 8 подключена к регулируемому цо напряжению и частоте источнику 9 питания. Часть 2 литьевой формы имеет литцик 10, Расплав 11 материала короткозамкцутой обмотки ротора может цаходиться в ковше 12 или специальной екости 13 (фиг,4), соединенной герметичными фланцами 14 и 15 посредством металлопровода 16 с литником 10. Часть металлопровода 16 может находиться в зоне действия дополнительного индуктора 17,Для уменьшения нагрева индуктора6 прп заливке стержней 18 короткозамкцутой обмотки и короткозамкнутых 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 улучшается заполнение пазов что ведет к повышению качества роторов ипроизводительности, 4 з,п.ф-лы,5 ил. колец 19 и 20 между внутренней поверхностью индуктора 6 и внешнейпакета ротора 1 может быть установлен теплоизолирующий экран 21, например, из асбестовой ткани,(фиг3) предусмотрен коммутационныйаппарат 22, например контактор илимагнитный пускатель, который включается от кнопки 23,Окончание процесса заливки расплава материала короткозамкнутой обмотки в литник 10 определяется попоявлению расплава в выпаре 24.Пакет ротора 1, собранный наоправке 4 с литьевой формой, состоящей из частей 2 и 3, закрепляется вполости индуктора 6 с помощью быстро.съемных зажимов 25 и 26, Непосредственно ицдуктор 6 крепится к столу 27болтовыми соединениями 28 и 29.Источник 9 питания представляетсобой, например тиристорный преобразователь частоты, в котором имеютсярегуляторы частоты Е и Г а такжерегуляторы напряжения П (тока 1).Способ осуществляется следующимобразом.На оправку 4 последовательно устанавливают часть 3 литьевой формь,пакет 1 магнитопровода ротора, теплозащитный экран 21, часть 2 литьевойформы. Перечисленные элементы жесткоскрепляют на оправке 4 посредствомклина 5,Указанная сборка помещается в полость индуктора 6 и закрепляется внем быстросъемными зажимами 25 и 26.В качестве индуктора 6 может бытьиспользован индуктор цилиндрическоголинейного двигателя, который посредством кабеля 8 (фиг.З) через коммутационный аппарат 22 соединяется срегулируемым источником 9 питания,Посредством кнопки 23 включается коммутационный аппарат 22, который подает напряжение источника 9 питания ца обмотку 7 индуктора 6, И результате в индукторе 6 создается магнит 1566444цое поле, бегущее вдоль продольцойоси индуктора по поверхности, образованной зубцами и катушками обмотки7 ицдуктора,Бегущее магнитное поле, проникающее в пакет 1 короткозамкнутого ротора, наводит в цем вихревые токи,обуславливающие предварительныйнагрев пакета11 родолжителт ность нагрева зависит от размеров пакетаи типа заливаемого расплава. Тдк,например, предварительный подогрев пакета 1 ротора цри заливке алюминия осуществляется доРтемпературы порядка 400-550 С, апри заливке пакета ротора медьюдо 650 в 7 С,В зависимости от массы пакета 1магнитопроводд бегущее магнитноеполе может быть постоянным цо величине или пульсирующим (изменяющимся),что достигается его модулировдццемВеличина индукции бегущего магнитного поля задается системой регулирования источником 9 питания, 11 ри пульсирующем бегущем магнитном полечастота и напряжение, подаваемое цдобмотку 7 индуктора 6, изменяются отодной величины до другой ступенчато(скачкообразно) .11 редварительный подогрев пакетамагнитопровода короткозамкнутого ротора до установки его в полость индуктора 6 может осуществляться, например, в печи или в установке ТВЧ(токов высокой частоты)Основная операция по заливке предварительно нагретого пакета 1 такженачинается с создания бегущего магнитного поля тем же индуктором 6,как описано вьше,Из емкости с расплавом 11 материала короткозамкнутой обмотки (из ковша 12, Лиг,1) расплав через литник10 заливают в часть 2 литьевой формы,Жидкий металл (расплав) поступает впазы и затем в полость части 3 литьевой формы, Заливка расплава 11 производится до тех пор, пока он не появится иэ выпарника 24 (фиг,1).11 ри заливке направление бегущеГомагнитного поля выбирается таким,чтобы находящийся в этом магнитномполе расплав перемещался согласно снаправлением его перемещения в пазах,т.е, сверху вниз.Заливаемый расплав 11 и пакет 1короткоэамкнутого ротора взаимодействуют с бегущим магнитным полем ин 50 55 кдющих колец.В процессе заливки в течение 10- 20 с (зависит от размеров ц конструкции ротора) частоту тока заливки повышают от 0,5-5,0 до 30-70 ц, 11 ри этой частоте заканчивается заливка расплава 11 в пусковую (верхцюю) клетку (стержци малого сечения) или в верхнюю часть стержней глубо3 копазцого короткозамкцу ого ротора,В диапдзоне частот, боьяньх 5,0 Гц (до 30-60 1 ц), глубина цроцикнове 101520 2530 35 40 дукторд 6, В результате взаимодействия жидкого токопроводящего рдс плаца 11, движущегося в частях литьевой формы и пазах пакета, наводятся Э 1 С и, как следствие, токи, 11 ри вэаимодействни токов с бегущим магнитцым полем индуктора 6 создаются объемные пондеромо;орцые силы или такназываемые силы .1 оренцд, перемешиваюцие заливаемый рагцчдв 11, заставляя его проникать в самые узкие и малые свободные объемы. Кроме того, этим обеспечивдез ся однородность и уплотнение расплава по всем сечениям и объемдм,Вредные в электрических машинах (трдцсформаторах, двигдтелях) электрические потери в рассматриваемом случае являются полезными в том смысле, что они либо поддерживают температуру предварительно подогретого пакета короткозамкнутого ротора электрической машины на заданном уровне, либо несколько повышают, что положительно сказывается ца качестве заливки ротора и его короткозамкнутой обмотки.Учитывая особенность расплава (удельный вес, текучесть, удельную э: ектропроводность), а также лара- метры ротора (длину и диаметр пакета, сечение стержней, конструкцию обмотки ротора и т,п), частоту тока питания обмотки 7 индукторд 6 целесообразно выбирать в каждом конкретном случае,Глубина проникновения магнитного поля зависит от ряда параметров, в том числе от частоты, Тдк как при низких частотах (порядка 0,5-5,0 Гц) глубина проникновения магнитного поля наибольшая, то первоначально заливка расплава производится при этой частоте, что обеспечивает заполнение (заливку) вначале более глубоколежащих пазов (18 б, 18 в, фиг,5) и полостей, а также литьевых форм короткозамы1566 М 15 40 45 50 55 ция мс цтсго поля уменьшается Ло и личшы, рдцо глубине расположения пусковой (18;, фиг,5) клетки (верхцей части стержней пусковой клетки), Такой режим измецения частоты с, иитающс.го ицдуктор тока обеспечивает суествеиое повышени кдчествд зд.ииси клетки короткозамкцутого ротаря, 10Велчиид иоцдеромоторных сил, кроме того, : диисит кдк от величцы токд (идтцости тока) в токоироводящем р; и;.ие 11, тдк и от величц иидукии бегу "и го гдгитцогсполя и Г11 тогу величину индукции бегу;ои;: итиого поля цдустара 6 обе сд1 исвцсилости От ти 1 я ряс плд;.с;сеченн (геетрицессх рдзмс;роз)стержней, и также коцструкцш короткоздмкцутой обмотки, Приведенная высотд стержня коррелировдцд с величиной индуссии магнитного поля, 11 рииоеци с,ложности конструсии контсодггнуто обмотки, требуется 25 с од; д цие ол ыггх величии иоцдеромотс рных сил и, следовательно, больших ;цдукций Тдк, например, для рдс:илдия легких мс.тдллов, например ялюмиия, требуется ицдукция бегущего мдг 10 цитгс поля ця уровне 06-1,0 Тл,а для рдсиидиов тяяселых металлов,например меди, 0,4-1,6 и богег.В преилдгдеог способе изготовлеця дя повышения кд естс д ч- .отовлеия корс ткоздгнсцутк ротороц используется импульсное (стуиенчс"с) из - мецеци гока в диапазоне ук:зднисс иярдметров, чем обесиечиается магитцди вибрация заливаемого рясилад 11. 1 а фи иокдздцд схема осуиестилеил сиосои, ирц котором сбесие -иидется ирс.двдритс.,нь иодис;р рдслдид 11 цд входе гиггцикд 10 части2 литиевой Формы зд счет объемцыхиоцдеромоторцых сил, действующих ндтокоироиодящгй рдсилав в металлоироводе 16 бегущим магнитным полем, создаваемым ицдуктором 17, В качествецдукторя гожет быть исиоиьзован,идиример, ицдуктор плоского двухстороннего или, что предпочтительнее,цилиндрического линейного дсцнхронцого электродвигателя,11 оложительцым зс 11 ектом от использования ицдуктора 17 могут бытьэлектр ические потери в расилдне,иызидццые протекающими в цем токами,1(роме предварительного подпора расплава 11 за счет электрических потерь, в нем обеспечивается сохранение (иоддерждние) требуемой темпе 1 рдтуры расплава ца входе в литник 10,Предварительный подогрев пакета 1ротора может осуществляться путемвоздйствия ца него бегущим магнитным полем с помощью индуктора 6,Таким образом, предлагаемый способизготовления короткозамкнутых роторовэлектрических машин позволяет бездополнительного технологическогооборудования обеспечивать высокоекачество короткозамкнутых роторов,расширить возможности использованияцогх материалов и сплавов, а такжеболее совершенных и сложных конструкций короткоздмкнутых обмоток, чтов конечном итоге позволит повыситьнддежность короткоздмкнутых асинхронных электрических машин, ушучшить их электромехацические и энергетические характеристики,Использование предлагаемого способа позволяет значительно повыситьпроизводительносгь и безопасностьтруда, создать предпосылки полнойавтоматизации заливки короткозамкнутых роторов в агрегатных системах,новьсить уровень и культуру производства, улучшить условия труда Формула изобретения 1. Способ изготовления короткозамкнутых роторов электрических машин, согласно которому осуществляютпредварительный подогрев пакета ротора, устанавливают пакет в литьевую Форму и заливают расплав материала короткозамкнутой обмотки в пазыпакета, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения производительности и качества роторов путем улучшения заполнения пазов, перед заливкой литьевую Аорму с пакетом ротораустанавливают в индуктор и создаютири заливке с помощью индуктора бегущее магнитное поле,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что бегущее магнитное иоле модулируют по частоте инапряжению3, Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что заливкуцдчинают при частоте бегущего магнитного поля О, 5-5,0 Гц, а заканчиваютпри частоте 30-60 Гц с плавным переходом от низкой частоты к высокой. 4, Способ по пп, 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что заливку расплавов тяжелых металлов, например меди, осуществляют при индукции 0,4-0,6 Тл а легких, например апюминия, - при индукции 0,6-1,0 Тл.5, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что предварительный подогрев, пакета ротора осуществляют путем воздействия на него бегущим магнитным полем.1 одписное бретенинм и отк 1 эьгсияь ушская наб д, ч/5ри ГКНТ СССР р .нвводственно-ивдат льскни кокбицат "1 агент"Ужгород ул Га о"од, ул, агарина,фЗаказ 1226 В 1 ИИ 11 И Государе ецц го кокоте 1 И)1, Мн кв н(1 иК) Ам.У тор Т, 1 ал