Асинхронный электродвигатель для регулируемого привода машин и механизмов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА МАШИН И МЕХАНИЗМОВ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Парфенович Олег Николаевич Третьяков Артем Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Асинхронный электродвигатель для регулируемого привода машин и механизмов, характеризующийся тем, что содержит статор с сердечником и обмоткой, силовой ротор,сердечник которого выполнен удлиненным по отношению к сердечнику статора, стержневую обмотку силового ротора с короткозамкнутыми кольцами на его торцах, две кольцевые перегородки, за которые выведены в зону охлаждения электродвигателя торцевые части сердечника силового ротора для сообщения с окружающей средой через отверстия в подшипниковых щитах электродвигателя, причем каждая из выступающих симметрично 12180 1 2009.08.30 относительно сердечника статора частей сердечника силового ротора выполнена полой в виде стакана, в котором размещен ротор вентилятора, выполненный в виде алюминиевого стакана с сердечником из ферромагнитного материала, установленного на подшипнике свободно на валу электродвигателя только с одной своей внешней стороны, с возможностью привода во вращение полем силового ротора, замыкающимся через ферромагнитный сердечник, закрепленный на его валу, причем пазы и стержни выступающих частей сердечника силового ротора выполнены конструктивно отличающимися от пазов и стержней активной его части, размещенной относительно сердечника статора в пределах его длины на короткозамкнутых кольцах силового ротора размещены диски с лопастями вентиляторов, выполненные из материала с высокой теплопроводностью и теплоотдачей. Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных электроприводах с повышенным энергоресурсом для параметрического регулирования частоты вращения со стороны статора. Известен асинхронный электродвигатель, имеющий индукционные дисковые сопротивления 1. Такой электродвигатель выполнен на базе асинхронного электродвигателя с фазным ротором, у которого вместо контактных колец на валу машины жестко закреплены индукционные стальные диски. В диски вложены катушки из медного провода в теплостойкой изоляции. Выводы катушек подключены через полый вал непосредственно к выводам обмотки ротора. Индукционные диски смонтированы вне двигателя. Ток ротора,протекающий по обмоткам индукционных дисков, создает магнитный поток, который наводит в массивных полудисках вихревые токи. Индукционные диски имеют комплексное сопротивление, величина которого возрастает с увеличением частоты тока ротора, т.е. с уменьшением частоты вращения. Большая часть энергии скольжения, которая расходуется в роторной цепи, выделяется в индукционных дисках, допускающих значительный перегрев и имеющих хорошие условия охлаждения вентилятором, жестко закрепленным на валу ротора. Поэтому длительно допустимый по нагреву момент электродвигателя при частоте вращения, равной 0,5 синхронной, составляет 60-70 , а при частоте вращения,близкой к нулю, - 35-40 номинального момента электродвигателя. Частоту вращения такого электродвигателя регулируют с помощью тиристорного регулятора напряжения. Недостатками данного электродвигателя являются сложность конструкции (фазный ротор, выносные диски и пр.), низкие энергетические параметры ( , ), весьма низкая кВт. массогабаритная мощность (0,040,03)кг Известен также асинхронный короткозамкнутый электродвигатель 2, предназначенный для параметрического со стороны статора регулирования частоты вращения силового ротора, который можно взять за прототип. Указанный электродвигатель выполняется на базе стандартного электродвигателя АИРС, содержит статор с сердечником и обмоткой,силовой ротор, у которого сердечник выполнен удлиненным по отношению к сердечнику статора, стержневую обмотку силового ротора с короткозамкнутыми кольцами на торцах силового ротора, кольцевую перегородку, за которую выходит выступающая часть удлиненного силового ротора, сообщающаяся с окружающим двигатель воздухом через отверстия в подшипниковом щите двигателя, выступающая за сердечник статора часть сердечника силового ротора выполнена полой в виде стакана, и в этой полости на подшипниках свободно установлен на валу двигателя ротор вентилятора, состоящий из ферромагнитного материала со стержневой обмоткой, приводимый во вращение полем силового ротора электродвигателя, выступающая за пакет статора часть ротора имеет пазы и стержни иной конструкции, чем пазы и стержни активной части пакета силового ротора, размещенного в пределах длины пакета статора на короткозамкнутом кольце ротора, вынесенном за кольцевую перегородку, размещены диски с лопатками вентилятора, выполненные 2 12180 1 2009.08.30 из материалов высокой теплопроводности и теплоотдачи. Регулирование частоты вращения такого электродвигателя осуществляется тиристорным регулятором напряжения, размещенным в увеличенной клеммной его коробке. По данным исследования 3 электродвигатель имеет улучшенные энергетические показатели ( , ), допустимый по условиям нагрева момент в заторможенном режиме кВт(0,25-0,3)Мн, более высокую массогабаритную мощность (0,10,13)кг Недостатками данного электродвигателя являются относительно худшие условия отвода из ротора греющих потерь и охлаждение в его торцевой части, расположенной со стороны выступающего конца вала ротора, передающего вращающий момент на нагрузку,а также тяжелые температурные условия работы подшипника ротора вентилятора, расположенного внутри полой части силового ротора. Задача изобретения улучшение условий охлаждения электродвигателя и отдельных его узлов, повышение энергоэффективности при работе электродвигателя на естественной и регулировочных характеристиках, а также повышение его надежности. Указанная задача достигается тем, что асинхронный электродвигатель для регулируемого привода машин и механизмов, согласно изобретению характеризующийся тем, что содержит статор с сердечником и обмоткой, силовой ротор, сердечник которого выполнен удлиненным по отношению к сердечнику статора, стержневую обмотку силового ротора с короткозамкнутыми кольцами на его торцах, две кольцевые перегородки, за которые выведены в зону охлаждения электродвигателя торцевые части сердечника силового ротора для сообщения с окружающей средой через отверстия в подшипниковых щитах электродвигателя, причем каждая из выступающих симметрично относительно сердечника статора частей сердечника силового ротора выполнена полой в виде стакана, в котором размещен ротор вентилятора, выполненный в виде алюминиевого стакана с сердечником из ферромагнитного материала, установленного на подшипнике свободно на валу электродвигателя только с одной своей внешней стороны, с возможностью привода во вращение полем силового ротора, замыкающимся через ферромагнитный сердечник, закрепленный на его валу, причем пазы и стержни выступающих частей сердечника силового ротора выполнены конструктивно отличающимися от пазов и стержней активной его части, размещенной относительно сердечника статора в пределах его длины на короткозамкнутых кольцах силового ротора размещены диски с лопастями вентиляторов, выполненные из материала с высокой теплопроводностью и теплоотдачей. Применение таких конструктивных решений в электродвигателе позволяет за счет потоков охлаждающего воздуха от четырех вентиляторов, два из которых вращаются с постоянной, не зависящей от частоты вращения силового ротора скоростью, значительно улучшить условия охлаждения электродвигателя при работе его на естественной и регулировочной характеристиках, что позволит увеличить снимаемую с вала электродвигателя мощность. Применение для электропривода вентиляторов, полых, в виде алюминиевых стаканов роторов с выносом опорных подшипников в зону охлаждения позволяет улучшить температурные условия их эксплуатации и таким образом повысить надежность работы данного электродвигателя. Сущность изобретения поясняется чертежом. На фигуре изображен общий вид асинхронного электродвигателя для регулируемого привода машин и механизмов. Электродвигатель содержит статор 1 с сердечником, силовой ротор 2 с удлиненным симметрично по отношению к сердечнику статора, стержневую обмотку 3 части силового ротора 4 в пределах длины сердечника статора, стержневую обмотку 5, 7 частей силового ротора 6, 8,выступающих за сердечник статора, кольцевые перегородки 9, 10, радиальные отверстия 11,12 и осевые отверстия 13, 14 в подшипниковых щитах 15, 16 двигателя, железо сердечника 17, 18 роторов вентиляторов 19, 20, лопасти вентиляторов теплорассеивателей 21, 22,закрепленных на короткозамкнутых кольцах силового ротора 2, вентиляторы 23, 24, за 3 12180 1 2009.08.30 крепленные на роторах вентиляторов 19, 20. Такая конструкция электродвигателя позволяет получить частоту вращения роторов вентиляторов 19, 20, постоянной, определяемой числом пар полюсов обмотки статора, и независимой от скорости вращения силового ротора. Электродвигатель работает следующим образом. При снижении переменного напряжения на обмотках статора 1 и наличии замкнутой по частоте вращения силового ротора 2 системы управления, скорость вращения силового ротора 2 будет изменяться вниз от номинальной, но частота вращения роторов 19, 20 вентиляторов 23, 24 будет постоянна,близкая к номинальной. Отвод потерь скольжения, выделяющихся в стержневой обмотке силового ротора 2, будет осуществляться за счет теплопроводности в осевом направлении по обе стороны силового ротора 2 с выходом на вентиляторы - теплорассеиватели 21, 22,откуда, потоком забираемого через отверстия 11, 12 воздуха, вентиляторами 23, 24 малых роторов 19, 20, вращающихся с постоянной, близкой к синхронной, скоростью, через отверстия 13, 14 подшипниковых щитов - в окружающую среду. Предлагаемый электродвигатель может быть рекомендован для применения в регулируемом электроприводе машин и механизмов, в частности, наиболее целесообразно его использование в электроприводе различного рода нагнетателей, в подъемно-транспортных машинах, работающих в режиме частых управляемых пуско-тормозных циклов. Источники ни формации 1 Иванов Т.М., Онищенко Г.Б., Автоматизированный электропривод в химической промышленности. - М. Машиностроение, 1979. - С. 93-97. 2. Патент РБ 4647. 3 Парфенович О.Н., Кебеде А.Н. Регулируемый асинхронный с короткозамкнутым ротором электродвигатель в электромехатронном исполнении // Энергетика. - М. -3. 1998. - С. 42-45. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4