close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4521

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4521
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 02K 17/16
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР ДЛЯ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ
(21) Номер заявки: 960667
(22) 1996.06.13
(31) 195 21 700.4
(32) 1995.06.14
(33) DE
(46) 2002.06.30
(71) Заявитель: ДаймлерКрайслер Рейл Системз ГмбХ
(DE)
(72) Автор: Хельфер Петер (AT)
(73) Патентообладатель: ДаймлерКрайслер
Рейл
Системз ГмбХ (DE)
(57)
1. Короткозамкнутый ротор для асинхронной машины, содержащий закрепленный на валу и удерживаемый с обеих сторон прижимными кольцами пакет железа для размещения стержней беличьей клетки, которые за пределами пакета железа каждый прочно соединены с короткозамыкающим кольцом, опирающимся в
радиальном направлении на установленное на валу опорное кольцо, отличающийся тем, что оба прижимных кольца аксиально дистанцированы от пакета железа и одновременно образуют опорное кольцо для короткозамыкающего кольца, при этом между торцом пакета железа и опорным кольцом предусмотрены распорные ребра, выполненные преимущественно за одно целое с опорным кольцом.
2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо прилегает своей внутренней периферией непосредственно или на отдельных отрезках через первый упругий элемент к наружной периферии
опорного кольца и прижато к нему усадочным кольцом, охватывающим короткозамыкающее кольцо.
3. Ротор по п. 2, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо прилегает к опорному кольцу всей
своей периферией.
4. Ротор по п. 2, отличающийся тем, что на наружной периферии опорного кольца и/или на внутренней
периферии короткозамыкающего кольца выполнен паз, в котором размещен первый упругий элемент, преимущественно гофрированная пружина.
Фиг. 1
5. Ротор по п. 2, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо снабжено на своей внутренней периферии в трех или более зонах, равномерно распределенных по ней, выемками.
BY 4521 C1
6. Ротор по п. 2, отличающийся тем, что короткозамыкающее кольцо снабжено на своей внутренней периферии в трех или более местах, равномерно распределенных по ней, утолщениями.
7. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что опорное кольцо снабжено на наружной периферии направленным аксиально наружу выступом, который входит в кольцевой паз на обращенном к пакету железа торце короткозамыкающего кольца.
8. Ротор по п. 7, отличающийся тем, что осевой выступ на опорном кольце прилегает своей боковой поверхностью со стороны вала к стенке паза со стороны вала, а при необходимости входит в паз на короткозамыкающем кольце даже с геометрическим замыканием.
9. Ротор по п. 7, отличающийся тем, что между внутренней боковой поверхностью выступа и близкой к
оси стенкой паза размещен упругий элемент, преимущественно гофрированная пружина.
(56)
DE 2721211 A1, 1978.
SU 1339786 A1, 1987.
SU 1529361 A1, 1989.
US 3832584 A, 1974.
WO 94/01918 A1, 1994.
Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к короткозамкнутому ротору для асинхронной машины, содержащему закрепленный на валу и удерживаемый с обеих сторон прижимными кольцами пакет железа для размещения стержней беличьей клетки, которые за пределами пакета железа каждый
прочно соединен с короткозамыкающим кольцом, опирающимся в радиальном направлении на установленное на валу опорное кольцо.
Изобретение исходит при этом из уровня техники, описанного, например, в заявке ФРГ № 2721211 А1,
принятой за прототип.
У быстро вращающихся асинхронных двигателей выступающие с обеих сторон из пакета железа концы
стержней беличьей клетки и соединенные с ними короткозамыкающие кольца сильно нагреваются из-за
больших центробежных сил и подвергаются опасности разрушения за счет неконтролируемых дисбалансов.
Кроме того, любая набранная из стержней конструкция беличьей клетки имеет в зоне свободно лежащей обмотки (лобовой части обмотки) вибрацию в радиальном и окружном направлениях, которая, в частности, в
тяговых двигателях может привести к вредным резонансным колебаниям, поскольку в большинстве случаев
не удается выделить собственные частоты из частот возбуждения, например в передачах (зубья шестерен).
Для управления центробежными силами в зоне короткозамыкающих колец асинхронной машины в течение многих лет используют усадочные кольца, надеваемые на короткозамыкающее кольцо. Усадочное кольцо служит лишь для механического предохранения от изгиба. Вся конструкция по-прежнему остается вибрирующей.
В известном из заявки ФРГ 2721211 А1 короткозамкнутом роторе каждое короткозамыкающее кольцо
фиксировано установленным на валу центрирующим кольцом. Центрирующее кольцо прилегает своей внутренней стороной с аксиальным прижимом к соседним торцам стержней беличьей клетки, а свободная часть
внутреннего торца центрирующего кольца имеет кольцеобразную выемку, к боковой поверхности которой
на расстоянии от торца кольцевого паза прилегает наружная кольцевая поверхность осевого выступа короткозамыкающего кольца, внутренняя кольцевая поверхность которого охватывает вал с радиальным зазором.
Известная конструкция обладает хорошими демпфирующими свойствами в отношении вынужденных и
резонансных колебаний, однако, в сущности, подходит только к двигателям малой мощности с небольшим
диаметром ротора, поскольку сравнительно массивное центрирующее кольцо ухудшает охлаждение ротора,
в частности оптимальное смывание воздухом лобовой части беличьей клетки.
Другой путь повышения жесткости лобовой части беличьей клетки асинхронной машины против крутящих колебаний описан в патенте ФРГ № 4233474 С2. Здесь аксиально выступающие на торце стержни беличьей клетки
разделены в концевой зоне с образованием отдельных, радиально лежащих друг на друге концов, и соответствующие одному пазу концы стержней отогнуты по касательной навстречу друг другу. Эта конструкция очень сложна и
способна повлиять на радиальную жесткость лобовой части обмотки лишь в сравнительно небольшой степени.
В основе изобретения лежит задача создания короткозамкнутого ротора для асинхронных машин, лобовая часть беличьей клетки которого связана по всему диапазону частот вращения машины с телом ротора таким образом, что не возникает собственных колебаний или возникают только демпфированные собственные
колебания.
Эта задача решается, согласно изобретению, за счет того, что оба прижимных кольца аксиально дистанцированы от пакета железа и одновременно образуют опорное кольцо для короткозамыкающего кольца, при этом между
торцом пакета железа и опорным кольцом предусмотрены распорные ребра, выполненные преимущественно за
одно целое с опорным кольцом.
2
BY 4521 C1
Преимущество изобретения следует усматривать, в частности, в том, что лобовая часть беличьей клетки
по всему диапазону частот вращения машины связана, уже начиная с небольших частот вращении, с телом
ротора таким образом, что не возникает собственных колебаний или возникают только демпфированные
собственные колебания. Решение, согласно изобретению, учитывает в то же время изменения величины короткозамкнутой беличьей клетки, возникающие вследствие центробежной силы и теплового расширения материала беличьей клетки относительно тела ротора.
Сущность изобретения более подробно поясняется с помощью чертежей.
Примеры выполнения изобретения схематично изображены на чертежах, на которых показано:
фиг. 1 - первая форма выполнения изобретения в продольном разрезе концевой части короткозамкнутого
ротора, опирающегося, в основном, на усадочное кольцо;
фиг. 2 - сечение концевой части на высоте прижимного кольца короткозамкнутого ротора на фиг. 1 по
линии АА;
фиг. 3 - первый вариант формы выполнения из фиг. 1 с упругим элементом между короткозамыкающим и
опорным кольцами;
фиг. 4 - вторая форма выполнения короткозамкнутого ротора, короткозамыкающее кольцо которого
снабжено выемками;
фиг. 5 - вид сверху на торец короткозамкнутого ротора из фиг. 4;
фиг. 6 - третья форма выполнения короткозамкнутого ротора с опорным кольцом, входящим в паз короткозамыкающего кольца и содержащего упругий элемент.
На валу 1 обычным образом закреплен пакет 2 железа, имеющий на наружной периферии аксиально проходящие пазы, в которые уложены стержни 3 беличьей клетки и радиально фиксированы в них от воздействия центробежной силы. Стержни 3 выступают за пакет 2 железа и соединены с короткозамыкающим кольцом 4, заметно отстоящим от торца пакета 2 железа. Выступающие концы стержней 3 и короткозамыкающее
кольцо 4 образуют так называемую лобовую часть обмотки.
Концы стержней 3 выполнены сужающимися в радиальном направлении. На короткозамыкающее кольцо
4 надето усадочное кольцо 5. В кольцевом пространстве между валом 1 и короткозамыкающим кольцом 4
расположено опорное кольцо 6, прочно соединенное с валом 1, например посредством термоусадки, и всей
своей наружной периферией прилегающее к внутренней периферии короткозамыкающего кольца 4. Это
опорное кольцо 6 дистанцировано от торца пакета 2 железа. Оно снабжено на своей обращенной к пакету 2
железа стороне множеством радиальных ребер 7, которые служат для дистанцирования от пакета 2 железа и
в качестве прижимных пальцев для него. Опорное кольцо выполняет одновременно функцию прижимного
кольца для пакета 2 железа. Осевая фиксация опорного кольца осуществляется, как это описано в упомянутой выше заявке ФРГ № 2721211 А1.
При охлаждении усадочного кольца 5 усадочное усилие действует сначала на короткозамыкающее кольцо 4, а затем на опорное кольцо 6. Натяжение усадочного кольца 5 рассчитано при этом так, что ни в каком
режиме эксплуатации машины не происходит прерывания фрикционного замыкания между внутренней боковой поверхностью короткозамыкающего кольца 4 и наружной боковой поверхностью опорного кольца 6.
Как хорошо видно из фиг. 1, описанная опорная конструкция лишь незначительно препятствует вентиляции электрически высоконагружаемой лобовой части беличьей клетки. Охлаждающий воздух может практически беспрепятственно протекать от осевых отверстий 8 в пакете 2 железа через промежутки между ребрами 7 радиально наружу. В случае необходимости также в опорном кольце 6 могут быть предусмотрены
сквозные отверстия 9, которые находятся между двумя соседними ребрами 7, однако необязательно должны
быть соосны с отверстиями 8 для охлаждающего воздуха.
В изображенной на фиг. 3 форме выполнения короткозамкнутого ротора из фиг. 1 и 2 связи короткозамыкающего кольца 4 с опорным кольцом 6 способствует упругий элемент, например гофрированная пружина 10. Она
частично прилегает к огибающей канавке на наружной боковой поверхности опорного кольца 6, а частично - к
внутренней боковой поверхности короткозамыкающего кольца 4. Аналогично форме выполнения на фиг. 1 короткозамкнутое 4 и опорное 6 кольца опираются непосредственно друг на друга. Гофрированная пружина 10 обеспечивают при этом связь на тот случай, если все же произойдет перерывание фрикционного замыкания.
В форме выполнения на фиг. 4 и 5 фрикционное замыкание и тем самым связь между короткозамыкающим 4 и опорным 6 кольцами обеспечиваются за счет особого выполнения короткозамыкающего кольца.
Вместо короткозамыкающего кольца с равномерным сечением в окружном направлении используемое здесь
короткозамыкающее кольцо 4 имеет в окружном направлении намеренную анизотропию. Эта анизотропия
достигается тем, что, например, на трех отрезках короткозамыкающего кольца 4 предусмотрены выемки 11,
которые равномерно распределены по внутренней периферии короткозамыкающего кольца и проходят приблизительно по углу 60-90°. В зоне 12 между выемками 11 короткозамыкающее кольцо 4 прилегает к опорному кольцу 6 практически всей своей шириной, а в зоне выемок 11, напротив, - приблизительно только половиной своей первоначальной ширины. Эта анизотропия вызывает при работе машины изменение формы
под действием центробежной силы как короткозамыкающего 4, так и усадочного 5 колец, что показано на
фиг. 5 штриховой линией в преувеличенном виде. Это изменение формы вызывает усилия в радиальном на3
BY 4521 C1
правлении, которые обозначены на фиг. 5 стрелками и усиливают связь посредством фрикционного замыкания в зонах 12.
Описанная анизотропия может быть, само собой, достигнута за счет того, что вместо выемок 11 предусмотрены распределенные по внутренней периферии короткозамыкающего кольца 4 утолщения, не показанные на фиг. 4 и 5.
Не выходя за рамки изобретения, у паяных беличьих клеток из легированного проводящего материала с
высокой прочностью связь короткозамыкающего кольца с опорным кольцом может осуществляться таким
образом, что опорное кольцо 6' имеет на наружной периферии направленный аксиально наружу выступ 13,
который входит в кольцевой паз 14 на обращенном к пакету 2 железа торце короткозамыкающего кольца 4'
(фиг. 6). Согласно первому варианту, осевой выступ 13 на опорном кольце 6' прилегает своей боковой поверхностью со стороны вала к стенке паза со стороны вала. В крайнем случае он может входить в паз 14 короткозамыкающего кольца 4' даже с геометрическим замыканием. Это создает связь, прогрессивно усиливающуюся по мере нагревания и увеличения частоты вращения. Для того, чтобы поддерживать нагрузку
выступа 13 на опорном кольце 6' в определенных пределах, предпочтительно расположить между внутренней боковой поверхностью выступа 13 и близкой к оси стенкой паза упругий элемент, преимущественно гофирированную пружину 15.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
4
BY 4521 C1
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
148 Кб
Теги
патент, by4521
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа