Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя
Владельцы патента RU 2771938:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВО «КубГТУ» (RU)
Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологическому оборудованию для изготовления электрических машин. Техническим результатом является уменьшение магнитного сопротивления с дополнительным выравниванием магнитной симметрии в радиальном направлении ротора с улучшением его КПД и коэффициента активной мощности cos φ. Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя содержит пресс-форму, выполненную толстостенной и состоящую из полого цилиндра и подвижного дна, выполненного в виде диска, входящего в полый цилиндр по внутреннему диаметру. Внутри пресс-формы расположена вставка, выполненная съемной в форме полого цилиндра со сквозным отверстием, проходящим симметрично вдоль ее продольной оси и имеющим форму усеченного конуса основанием вверх. Внешний диаметр вставки равен внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы. Пресс-форма дополнительно содержит дополнительное подвижное дно, выполненное в виде диска, входящего в полый цилиндр по внутреннему диаметру со стороны большего основания сквозного отверстия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к технологическому оборудованию для изготовления электрических машин и может быть использовано в электрической промышленности для производства самотормозящихся асинхронных электродвигателей.
Известно устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя (Рященцев Н.П., Швец С.А. Самотормозящийся асинхронный двигатель с конусным ротором. Новосибирск, «Наука», 1974), представляющее собой специальный пресс с делительным приспособлением, обеспечивающим постепенное изменение диаметра штампа, необходимое для получения листов различных размеров с целью получения заданной конусности ротора. Однако такой пресс сложен в изготовлении, требует делительного приспособления, а при сборке электродвигателя требуется статор с такой же конической расточкой внутреннего диаметра.
Известно также устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя, содержащее тонкостенный стакан, вокруг которого расположен источник магнитного поля (А.С. № 1729, 1926 г.).
Однако ротор, изготовленный при помощи этого устройства, обладает только радиальной анизотропией, а осевое усилие в электродвигателе с таким ротором достигается за счет осевого смещения ротора относительно статора, что усложняет технологию изготовления.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и принятым авторами за прототип является устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя, содержащее стакан, при этом стакан одновременно является пресс-формой и выполнен толстостенным с подвижным дном, состоящим из полого цилиндра и подвижного дна, выполненного в виде диска, входящего в цилиндр по внутреннему диаметру, а внутри пресс-формы симметрично относительно продольной оси размещена вставка из электротехнической стали, изготовленная в форме полого тонкостенного усеченного конуса, чья высота равна длине активной части изготовленного ротора, а диаметр основания, находящийся внизу, равен внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы. (Патент РФ № 2589728, опубликовано 10.07.2016 г., бил. № 19).
Данное устройство позволяет получить осевую анизотропию магнитных свойств ротора, необходимую для создания осевого электромагнитного усилия в самотормозящемся асинхронном электродвигателе.
Недостатком данного устройства являются низкие энергетические характеристики, обусловленные увеличенным магнитным сопротивлением на границах 
—вставка—
, что приводит к дополнительному падению магнитного напряжения в этих местах, уменьшению рабочего магнитного потока, Ф, электродвигателя, и, соответственно, ухудшению его энергетических (КПД и коэффициент активной мощности cos φ) характеристик.
Помимо этого необходимость изготовления вставки из электротехнической стали и придания ей формы усеченного конуса со строгой симметрией для каждого изготавливаемого ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя ведет к получению неизбежных отходов дорогостоящей электротехнической стали, усложнению технологии изготовления устройства и в целом увеличению себестоимости его изготовления.
Кроме этого, в этом устройстве при изготовлении ротора достаточно сложно симметрично расположить вставку внутри пресс-формы относительно продольной оси на смеси высотой 
(из-за отсутствия фиксации положения вставки). Строгое симметричное расположение вставки внутри пресс-формы относительно продольной оси необходимо для обеспечения магнитной симметрии в радиальном направлении ротора после его изготовления (увеличение магнитной асимметрии в радиальном направлении ротора ведет к ухудшению его эксплуатационных характеристик, а именно к повышенным значениям шума и вибрации, проявляющимся при его работе).
Задачей изобретения является усовершенствование устройства для изготовления ротора, позволяющее улучшить энергетические и эксплуатационные характеристики изготовленного ротора с упрощением технологии изготовления устройства, уменьшение расхода конструкционных материалов и себестоимости его изготовления.
Техническим результатом является уменьшение магнитного сопротивления с дополнительным выравниванием магнитной симметрии в радиальном направлении ротора с улучшением его КПД и коэффициента активной мощности cos φ.
Технический результат достигается тем, что устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя, содержит пресс-форму, выполненную толстостенной и состоящую из полого цилиндра и подвижного дна, выполненного в виде диска, входящего в полый цилиндр по внутреннему диаметру с расположенной внутри пресс-формы вставкой, при этом вставка выполнена съемной, в форме полого цилиндра со сквозным отверстием, проходящим симметрично вдоль ее продольной оси и имеющим форму усеченного конуса основанием вверх, причем внешний диаметр вставки равен внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы, при этом пресс-форма дополнительно содержит дополнительное подвижное дно, выполненное в виде диска, входящего в полый цилиндр по внутреннему диаметру со стороны большего основания сквозного отверстия.
Съемную вставку изготавливают из дерева, пластика или металла.
Выполненная вставка имеет форму цилиндра, то она имеет возможность достаточно просто входить внутрь пресс-формы по ее внутреннему диаметру, точно позиционироваться стенками относительно продольной оси, что ведет к обеспечению магнитной симметрии в радиальном направлении ротора после его изготовления и, соответственно, к улучшению эксплуатационных характеристик изготовленного ротора (к уменьшению шума и вибрации при его работе).
Использование съемной вставки позволяет в изготовленном магнитопроводе ротора уменьшить магнитное сопротивление на границе — (после процесса прессования частицы ферромагнитного порошка на границе — будут более плотно прилегать друг к другу из-за одной границ перехода), что приведет к уменьшению падения магнитного напряжения на границе, увеличению рабочего магнитного потока Ф электродвигателя в радиальном направлении, и, соответственно, улучшению энергетических характеристик (КПД и коэффициент активной мощности cos φ).
В данном способе упрощение технологии изготовления, уменьшение расхода конструкционных материалов осуществляется за счет возможности многократного использования сменной вставки для изготовления роторов с одинаковыми параметрами (типоразмерами, магнитной асимметрией), а также отсутствия необходимости использования дополнительного оборудования с выполнением технологических операций, связанных с изготовлением электротехнической стали, а затем вставки из нее для каждого типоразмера ротора и отсутствия неизбежных потерь дорогостоящей электротехнической стали. Дополнительное упрощение технологии изготовления и уменьшение стоимостных показателей происходит за счет того, что вставку можно изготовить из дерева, пластика или металла.
Сущность устройства поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан продольный разрез устройства для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя.
На фиг. 2 показан продольный разрез перевёрнутого на 180 градусов устройства для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя с сформованной монотонно изменяющейся магнитной асимметрией в роторе.
Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя содержит сборную пресс-форму, выполненную толстостенной, состоящую из полого цилиндра 1 и подвижного дна 2, выполненного в форме диска, входящего снизу в полый цилиндр 1 по внутреннему диаметру DВ (фиг. 1). Внутри пресс-формы, симметрично относительно продольной оси расположена, съемная вставка 3. Она выполнена в форме полого цилиндра со сквозным отверстием 4, проходящим симметрично вдоль ее продольной оси и имеющим форму усеченного конуса большим основанием вверх, причем внешний диаметр вставки равен внутреннему диаметру DВ полого цилиндра 1 пресс-формы. Вставка 3 может быть изготовлена из широкого спектра материалов, имеющих низкую себестоимость (дерево, пластик, металл и т.д).
Сборная пресс-форма имеет подвижное дно 5, выполненное в форме диска, входящего сверху в полый цилиндр 1 по внутреннему диаметру DВ.
На фиг. 2 изображено перевёрнутое относительно исходного положения на 180 градусов устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя со сформованной в роторе смесью 6, состоящей из ферромагнитного порошка, имеющего уменьшенную магнитную проницаемость , с жидким связующим веществом (например, эпоксидной смолой) по форме сквозного отверстия 4 съемной вставки 3 и смесью 7, состоящей из ферромагнитного порошка, имеющего увеличенную магнитную проницаемость , с жидким связующим веществом, с необходимым углом α и соответственно с требуемой монотонно изменяющейся магнитной асимметрией.
Устройство работает следующим образом.
Во внутрь сборной пресс-формы, состоящей из полого цилиндра 1 и подвижного дна 2, помещают симметрично относительно продольной оси вставку 3, изготовленную в форме полого цилиндра со сквозным отверстием 4, проходящим симметрично вдоль ее продольной оси и имеющим форму усеченного конуса основанием вверх (для удобства засыпки смеси), причем внешний диаметр вставки равен внутреннему диаметру DВ полого цилиндра 1 (фиг. 1).
Затем в полость, образованной подвижным дном 2 и сквозным отверстием 4, засыпают смесь, состоящую из ферромагнитного порошка, имеющего уменьшенную магнитную проницаемость , с жидким связующим веществом.
После этого в полый цилиндр 1, поверх смеси, состоящей из ферромагнитного порошка, имеющего уменьшенную магнитную проницаемость , с жидким связующим веществом, вставляют подвижное дно 5 с последующим двусторонним прессованием и формированием смеси.
Далее переворачивают сборную пресс-форму на 180 градусов и вынимают подвижное дно 2 и вставку 3. В полость, образованной сформированной смесью 6, состоящей из ферромагнитного порошка, имеющего уменьшенную магнитную проницаемость , с жидким связующим веществом по форме сквозного отверстия 4 съемной вставки 3 и полым цилиндром 1 засыпают смесь 7, состоящую из ферромагнитного порошка, имеющего увеличенную магнитную проницаемость , с жидким связующим веществом (фиг. 2). После засыпки, поверх смеси 7, вставляют подвижное дно 2 с последующим двусторонним прессованием. В результате получается спрессованная гомогенная масса, состоящая из жидкого связующего вещества с ферромагнитным порошком, имеющим уменьшенную магнитную проницаемость , и спрессованная гомогенная масса, состоящая из жидкого связующего вещества с ферромагнитным порошком, имеющим увеличенную магнитную проницаемость , с необходимым углом α (который формируется вставкой 3) и соответственно с требуемой монотонно изменяющейся магнитной асимметрией. После процесса полимеризации изготовленный ротор извлекают, например, путем фиксации полого цилиндра 1 и выдавливания его в осевом направлении, с последующим снятием подвижного дна 2 и подвижного дна 5 и получают готовое изделие.
1. Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя, содержащее пресс-форму, выполненную толстостенной и состоящую из полого цилиндра и подвижного дна, выполненного в виде диска, входящего в полый цилиндр по внутреннему диаметру с расположенной внутри пресс-формы вставкой, отличающееся тем, что вставка выполнена съемной в форме полого цилиндра со сквозным отверстием, проходящим симметрично вдоль ее продольной оси и имеющим форму усеченного конуса основанием вверх, причем внешний диаметр вставки равен внутреннему диаметру полого цилиндра пресс-формы, при этом пресс-форма дополнительно содержит дополнительное подвижное дно, выполненное в виде диска, входящего в полый цилиндр по внутреннему диаметру со стороны большего основания сквозного отверстия.
2. Устройство для изготовления ротора самотормозящегося асинхронного электродвигателя по п.1, отличающееся тем, что съемную вставку изготавливают из дерева, пластика или металла.
