Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest rozwiązanie klatki wirnika silnika indukcyjnego klatkowego głębokożłobkowego o prętach trapezowych lub prostokątnych.The subject of the invention is the solution of the rotor cage of a deep-groove cage induction motor with trapezoidal or rectangular bars.
Znanych jest wiele rozwiązań uzwojenia wirnika w silnikach indukcyjnych klatkowych głębokożłobkowych o prętach trapezowych lub prostokątnych. Standardowym rozwiązaniem pakietu blach wirnika są żłobki półzamknięte. Przekrój prętów uzwojenia wirnika jest dopasowany do przekroju żłobków, przy czym od strony szczeliny powietrznej żłobki są częściowo lub całkowicie zamknięte. Zaniknięcie to kompensuje siły odśrodkowe i zabezpiecza pręty przed wypadaniem. Celem ograniczenia lub eliminacji drgań prętów, pobudzanych siłami elektrodynamicznymi działających na pręty w kierunku promieniowym, wystę puje konieczność likwidacji promieniowego luzu w żłobkach. W żłobkach trapezowych robi się to przy pomocy stalowych klinów, o zmiennym na dł ugoś ci przekroju, wbijanych z obydwóch stron pakietu, między dno żłobka a pręt uzwojenia. W prętach o przekroju prostokątnym likwidację luzu żłobkowego robi się poprzez rozgniecenie górnej powierzchni pręta. Rozgniecenie to powoduje powiększenie szerokości pręta w strefie zagniecenia, co pozwala likwidować luz promieniowy pręta. Zarówno pierwszy jak i drugi sposób mocowania nie jest mocowaniem sprężystym i nie zapewnia stałej w czasie eksploatacji silnika, siły docisku prętów do powierzchni żłobków. Opis zgłoszenia patentowego JP 53008708 A dotyczy klina sprężystego płaskiego. Trwałość silników, napędzających maszyny robocze o dużej częstości i wartości zmiany momentu obciążenia, ze znanymi sposobami rozwiązania mocowania prętów w żłobkach wirnika, jest niewystarczająca. W silnikach tych, jeś li prę ty wirnika są trapezowe, to po stosunkowo krótkim czasie eksploatacji (oko ł o 3 miesiące), skutkiem działania elektrodynamicznej siły żłobkowej, kliny stalowe wyluzowują się bądź wysuwają się. Pręty uzwojenia zaczynają drgać i z czasem pękają. Przy prętach prostokątnych rozgniatanych czas niezawodnej pracy silnika wydłuża się około trzy razy, jednak zmienne siły elektrodynamiczne działające na pręty powodują rozluzowanie się prętów w żłobkach i w konsekwencji, podobnie jak w prętach trapezowych, klatki uszkadzają się. W obydwóch przypadkach czas niezawodnej pracy silnika jest niezadowalający.There are many known solutions for the rotor winding in deep groove squirrel cage induction motors with trapezoidal or rectangular bars. Half-closed slots are the standard solution of the rotor sheet package. The cross-section of the rotor winding bars corresponds to the cross-section of the slots, the slots being partially or completely closed on the side of the air gap. This collapse compensates for the centrifugal forces and prevents the rods from falling out. In order to limit or eliminate bar vibrations, stimulated by electrodynamic forces acting on the bars in the radial direction, it is necessary to eliminate the radial play in the slots. In trapezoidal slots, it is done with the use of steel wedges with a cross-sectional length variable, hammered on both sides of the package, between the bottom of the slot and the winding rod. In bars with a rectangular cross-section, the slack clearance is eliminated by crushing the upper surface of the bar. This crushing causes an increase in the bar width in the crimp zone, which allows for the elimination of the bar's radial play. Both the first and the second method of fastening are not elastic fasteners and do not ensure the constant pressure of the rods against the surface of the grooves during the operation of the engine. Patent application JP 53008708 A relates to a flat spring wedge. The durability of the motors driving the working machines with high frequency and the value of the change of the load torque, with the known methods of fixing the bars in the slots of the rotor, is insufficient. In these engines, if the rotor bars are trapezoidal, then after a relatively short time of operation (about 3 months), as a result of the electrodynamic groove force, the steel wedges loosen or slide out. The winding rods begin to vibrate and break over time. With squashed rectangular bars, the time of reliable engine operation is extended by about three times, but the variable electrodynamic forces acting on the bars cause the bars to loosen in the slots and, as a consequence, similarly to trapezoidal bars, the cages are damaged. In both cases, the time of reliable engine operation is unsatisfactory.
Klatka wirnika silnika indukcyjnego klatkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że pręty uzwojenia o przekroju trapezowym lub prostokątnym są podbijane od strony dna żłobka klinami sprężystymi mającymi dodatkowo własności tłumiące. Klin sprężysty ma kształt rury rozciętej wzdłużnie tak, aby przekrój poprzeczny rury miał kształt litery C, przy czym wnętrze rury jest wypełnione tworzywem elastycznym.The rotor cage of a squirrel-cage induction motor according to the invention is characterized in that the winding bars with a trapezoidal or rectangular cross-section are tamped from the slot bottom side with spring wedges additionally having damping properties. The resilient wedge has the shape of a tube with a longitudinal cut so that the cross-section of the tube is C-shaped, the inside of the tube is filled with elastic material.
Przykłady rozwiązania uzwojenia wirnika silnika indukcyjnego klatkowego z prętami o przekroju prostokątnym lub trapezowym przedstawiono na rysunkach Fig. 1 i Fig. 2. Na rysunku Fig. 1 pokazano przekrój żłobka z prętem 1 trapezowym, a na rysunku Fig. 2 przekrój żłobka z prętem 1 prostokątnym. W obydwóch przypadkach ta część żłobka 2, którą zajmuje klin 3 sprężysty, jest węższa od pręta 1. Klin 3 sprężysty jest wbity między dno żłobka 2, a pręt 1 uzwojenia. Klin 3 sprężysty jest wykonany ze stalowej rury przeciętej wzdłużnie tak, że jego 3 przekrój poprzeczny ma kształt litery C. Wnętrze klina jest wypełnione tworzywem 4 elastycznym, na przykład gumą kauczukową. Wbicie klina 3 między dno żłobka a pręt 1 trapezowy powoduję, że ścianki boczne pręta 1 trapezowego przylegają mocno do ścian bocznych żłobka, tym samym pręt 1 jest unieruchomiony w żłobku. Wbity klin 3 sprężysty w żłobku prostoką tnym powoduje przyleganie zewnę trznego boku prę ta 1 do wewnę trznej powierzchni główek 5 zębów zamykających żłobek, co również unieruchamia pręt 1 w żłobku. Powierzchnia pręta 1 stykająca się z klinem 3 sprężystym może być prosta lub mieć kształt wklęsłego walca. Przy powierzchni walcowej uzyskuje się korzystniejszy styk klina 3 z prętem 1. Kliny 3 sprężyste w kształcie litery C powodują stały docisk prętów 1 do ścianek żłobków i nie pozwalają na poluzowania się prętów 1 w żłobkach.Examples of the rotor winding of a squirrel cage induction motor with rectangular or trapezoidal bars are shown in Fig. 1 and Fig. 2. Fig. 1 shows a cross-section of a slot with a trapezoidal bar 1, and Fig. 2 shows a cross-section of a slot with a rectangular bar 1 . In both cases, the part of the slot 2, which is occupied by the spring wedge 3, is narrower than the rod 1. The spring wedge 3 is driven between the bottom of the slot 2 and the winding rod 1. The resilient wedge 3 is made of a steel tube cut longitudinally so that its cross-section 3 is C-shaped. The interior of the wedge is filled with an elastic material 4, for example rubber. Driving the wedge 3 between the bottom of the slot and the trapezoidal bar 1 causes that the side walls of the trapezoidal bar 1 adhere firmly to the side walls of the slot, thus the bar 1 is fixed in the slot. The driven spring wedge 3 in the rectangular slot causes the external side of the bar 1 to adhere to the inner surface of the heads 5 of the teeth closing the slot, which also fixes the bar 1 in the slot. The surface of the bar 1 in contact with the spring wedge 3 can be straight or have the shape of a concave cylinder. With a cylindrical surface, a more favorable contact of the wedge 3 with the rod 1 is obtained. C-shaped spring wedges 3 cause constant pressure of the rods 1 against the walls of the slots and prevent the rods 1 from loosening in the slots.
W czasie eksploatacji silnika, kliny 3 sprężyste zapewniają stałą, działają c ą w kierunku promieniowym siłę docisku prętów 1 do ścian żłobków likwidując w ten sposób możliwość powstania luzów i drgań prętów 1 wywołanych działaniem żłobkowych sił elektrodynamicznych. Wypełnienie wnę trza klina tworzywem 4 elastycznym, na przykład gumą kauczukową, zapewnia tłumienie drgań klina 3 przy działaniu elektrodynamicznych sił żłobkowych.During the operation of the engine, the elastic wedges 3 provide a constant radial pressure force of the bars 1 against the walls of the slots, thus eliminating the possibility of the formation of play and vibrations of the bars 1 caused by the action of the slot electrodynamic forces. Filling the interior of the wedge with an elastic material 4, for example rubber rubber, provides damping of the vibrations of the wedge 3 under the action of electrodynamic groove forces.