Ротор асинхронной машины

 

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в асинхронных двигателях для электроприборов или в генераторах, работающих в динамических режимах. Сущность изобретения: ротор асинхронной машины содержит вал с насаженной на него массивной бочкой зубчатого ротора, короткозамкнутую клетку в виде немагнитных электропроводящих стержней, уложенных в продольные пазы и припаянных к электропроводящим немагнитным короткозамыкающим кольцам на торцах ротора, и массивную втулку из ферромагнитного материала, насаженную поверх массивного зубчатого ротора. К бочке ротора втулка крепится при помощи винтов с шайбами. В момент запуска асинхронного двигателя глубина проникновения электромагнитной волны в тело ротора незначительна, и током загружается только массивная втулка, что приводит к увеличению пускового момента двигателя и повышению динамических его характеристик. Кроме того наличие на поверхности массивной бочки ротора ферромагнитной втулки ведет к устранению зубцовых гармоник благодаря отсутствию пазов на поверхности ротора, а также к увеличению надежности двигателя благодаря улучшению крепления стержней обмотки и втулки. 2 ил.

Изобретение относится к области электромеханими и может найти применение в асинхронных машинах для электропроводов или в генераторах, работащих в динамических режимах.

Известны роторы асинхронных машин, содержащие собственно массивную среднюю часть бочку ротора с аксиальными пазами на поверхности, торцевые короткозамыкающие немагнитные токопроводящие кольца, и высокопроводящие стержни, уложенные в пазы ротора [1] Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор, асинхронной машины, имеющий сквозные продольные пазы, проходящие как через бочку ротора, так и через верхнюю часть кольцевых втулок [2] Расположение пазов на поверхности роторов указанных конструкций приводит к появлению значительных зубцовых гармоник, а также к увеличению намагничивающего тока статора. Хотя применение высокопроводящих клеток улучшает энергетические характеристики двигателей, их динамические показатели, в том числе пусковой момент, ухудшаются.

Указанные выше недостатки в предложенном устраняются тем, что с целью повышения надежности, устранения зубцовых гармоник, повышения пускового момента и улучшения динамических характеристик на поверхность массивной бочки ротора на валу асинхронной машины с короткозамкнутой клеткой в пазах насажена массивная втулка с ферромагнитного материала, крепление которой к массивной бочке ротора осуществлено при помощи винтов с шайбами.

На фиг.1 и на фиг.2 приведены чертежи ротора (вид сбоку и с торца).

Ротор асинхронной машины содержит вал 1 с утолщенной средней частью - бочкой ротора 2, концевые части в виде короткозамыкающих колец 3, сквозные продольные пазы с уложенными в них стержнями короткозамкнутой клетки 4. Поверх массивного зубчатого ротора насажена массивная втулка 5, которая фиксируется с торцов ротора винтами с шайбами 6. По торцам ротора стержни припаяны к короткозамыкающим кольцам 3. Для предотвращения разрыва места пайки стержней 4 с кольцами 3 под воздействием центробежных усилий предусмотрен выступ массивной втулки за пределы ротора. Для хорошего контакта между зубчатой поверхностью ротора и внутренней поверхностью втулки ротора, после укладки и пайки стержней, обрабатывается на токарном станке за одну установку, после чего на него напрессовывается массивная втулка.

Работа устройства состоит в следующем.

В момент запуска асинхронного двигателя частота тока ротора близка к частоте тока статора, глубина проникновения электромагнитной волны в тело массивного ротора незначительна в результате сильно выраженного поверхностного эффекта, и током загружается тонкий поверхностный слой ротора, толщина которого может быть рассчитана при наличии номинальных и обмоточных данных машины, а также электрических и магнитных характеристик применяемого для изготовления ротора ферромагнитного материала. Толщина массивной втулки 5 определяется глубиной проникновения волны в ротор при пуске двигателя. Так как массивная втулка имеет повышенное активное сопротивление, то возникает большой пусковой момент, характерный для асинхронных двигателей, с гладким массивным ротором [2] По окончании пуска, при установившейся скорости вращения, электромагнитное поле проникает гораздо глубже в тело ротора, и током загружается в основном короткозамкнутая клетка 4, имеющая меньшее активное сопротивление по сравнению с массивной втулкой 5. В результате устанавливается статический режим работы, который по своим энергетическим характеристикам близок к режиму работы асинхронных машин классического исполнения при значительных величинах коэффициента полезного действия и коэффициента мощности. В данной конструкции фактически реализуется эффект двухклеточного асинхронного двигателя, роль пусковой клетки которого играет массивная втулка с распределенными параметрами. Кроме того, отсутствие пазов на поверхности ротора предлагаемой конструкции ведет к устранению зубцовых гармоник, а крепление ферромагнитной втулки к массивной бочке ротора с помощью винтов с шайбами обеспечивает надежность ротора и застрахованность от проворачивания его при электродинамических ударах, в отличие от известных конструкций.

Ротор данной конструкции позволяет реализовать в асинхронной машине повышенные демпфирующие качества массивного ротора при возникновении динамических колебаний, что особенно важно при использовании таких машин в качестве асинхронных генераторов.

Формула изобретения

Ротор асинхронный машины, содержащий вал с насаженной на ней массивной бочкой ротора, торцевые немагнитные электропроводящие короткозамыкающие кольца, продольные пазы в бочке ротора и короткозамыкающих кольцах с проводящими немагнитными стержнями, отличающийся тем, что поверх массивного зубчатого ротора с короткозамкнутой клеткой насажена массивная втулка из ферромагнитного материала, служащая для устранения зубцовых гармоник, предохранения стержней от выпадания из пазов под воздействием центробежных усилий при вращении и улучшении пусковых свойств, крепление которой к массивной бочке ротора осуществлено при помощи винтов с шайбами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2