PL68385Y1 - Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego przystosowanego do eksploatacji przy częstych i długich rozruchach. W napędach urządzeń przemysłowych, o stosunkowo długim czasie rozruchu, stosowane są silniki indukcyjne jednoklatkowe z wirnikiem głębokożłobkowym. Klatka takiego wirnika posiada dużą pojemność cieplną, co pozwala na uruchomienie urządzeń o dużych momentach bezwładności, a więc i długich czasach rozruchu. W celu uzyskania w tych silnikach dobrych parametrów rozruchowych pręty klatki wirnika są wąskie i smukłe, o przekroju prostokątnym, trapezowym, lub do nich zbliżonym. W prętach takich efektywnie wykorzystywane jest zjawisko wypierania prądu w pierwszych chwilach rozruchu. W czasie rozruchu na pręty klatki działa duża siła elektrodynamiczna, będąca efektem współdziałania płynącego w prętach klatki prądu rozruchowego oraz strumienia magnetycznego rozproszenia żłobkowego wirnika. Jest to siła pulsująca, szybkozmienna, o częstotliwości podwojonej w stosunku do częstotliwości płynącego w wirniku prądu. Amplituda tej siły jest odwrotnie proporcjonalna do szerokości żłobka i w wirnikach głębokożłobkowych o smukłych kształtach prętów może osiągać znaczne wartości. Wektor siły elektrodynamicznej skierowany jest promieniowo do dna żłobka. Siła ta wywołuje naprężenia zginające w prętach, których maksimum znajduje się w miejscu połączenia prętów z pierścieniami zwierającymi. W tym samym miejscu występuje skokowa zmiana przekroju poprzecznego klatki, gdyż przekrój pierścienia zwierającego jest znacząco większy od przekroju pręta. Występuje więc tu efekt spiętrzania naprężeń i w tym właśnie miejscu najczęściej dochodzi do pęknięć lub przełamań klatki. Dla minimalizacji naprężeń w miejscu połączenia prętów z pierścieniem stosowane są różne rozwiązania zmniejszające sztywność konstrukcji klatki w tym miejscu. Znane i stosowane jest podłużne nacinanie prętów, oraz różne wyginanie prętów i zwiększanie ich długości w części pozapakietowej. Stosowane jest też promieniowe nacinanie pierścieni zwierających, na pewnej wysokości, między sąsiednimi połączeniami prętów z pierścieniem. Rozwiązania te znacznie utrudniają wykonawstwo wirnika klatkowego, ponadto wszelkie nacięcia, zarówno osiowe prętów jak i promieniowe pierścieni, zwykłe są miejscami, w których rozpoczyna się proces zmęczeniowego pękania klatki.

Znany jest także z opisu wzoru użytkowego CN201332343 (Y) podział pierścieni zwierających na segmenty o równej grubości. Celem tego podziału jest poprawa chłodzenia urządzenia wirnika. Natomiast poszukiwane jest rozwiązanie połączenia prętów z pierścieniami, które będzie mieć większą trwałość i nie będzie ulegać tak szybkim uszkodzeniom pod wpływem działania sił elektrodynamicznych w stanach rozruchowych. Podział pierścieni na segmenty o równej grubości tego nie zapewnia.

Według wzoru użytkowego klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego wykonana z prętów miedzianych i pierścieni zwierających składających się z segmentów charakteryzuje się tym, że segmenty pierścieni zwierających od strony pakietu mają najmniejszą grubość, a segmenty zewnętrzne mają największą grubość, przy czym segmenty są odsunięte od siebie na odległość δ.

Gradacja grubości segmentów uelastycznia węzły łączące pręty z pierścieniami. W połączeniach elastycznych są znacznie mniejsze naprężenia generowane przez siły elektrodynamiczne, gdyż węzły te, pod wpływem tych sił, uginają się. Mniejsze naprężenia zwiększają odporność połączeń na uszkodzenia.

Przedmiot wzoru użytkowego jest przedstawiony w przykładzie rozwiązania na rysunkach fig. 1 i fig. 2, na których fig. 1 przedstawia przekrój wirnika silnika klatkowego w płaszczyźnie osi wału, a fig. 2 przedstawia połączenie pręta uzwojenia wirnika z pierścieniem zwierającym podzielonym na trzy segmenty. Istotą rozwiązania klatki wirnika jest zastąpienie litych pierścieni zwierających, w obecnych wykonaniach klatek wirników, pierścieniami złożonymi z płaskich segmentów 1, 2 i 3 o takiej samej średnicy wewnętrznej i zewnętrznej, ale o mniejszych i możliwie zróżnicowanych grubościach. Segment 1 o najmniejszej grubości jest usytuowany w pobliżu pakietu blach 5, a segment 3 o największej grubości znajduje się na zewnątrz. Na rysunkach fig. 1 i fig. 2 pokazano rozwiązanie, w którym każdy z pierścieni zwierający pręty 4 uzwojenia składa się z trzech segmentów 1, 2 i 3, które są osadzone na podzwojniku 7 przymocowanym do konstrukcji usztywniającej 8 pakiet blach 5 wirnika. Pierścień zwierający może być podzielony także na inną liczbę segmentów np.: dwa, cztery bądź więcej. Segmenty 1, 2 i 3 pierścienia zwierającego mają różną grubość. Segment najcieńszy 1, osadzony najbliżej pakietu blach 5 ma grubość a,. Segment zewnętrzny 3 jest najgrubszy, jego wymiar osiowy wynosi a3. Gradacja wymiarów osiowych segmentów 1, 2 i 3 spełnia nierówność a, < a2 < a3.

Claims (2)

1. Segmenty 1,2 i 3 tworzące pierścień zwierający są odsunięte od siebie i nie stykają się. Na rysunkach fig. 1 i fig.
2. 2 pokazano rozwiązanie, w którym segmenty pierścieni są odsunięte od siebie na odległość δ. Odległość między segmentami 1 i 2 oraz 2 i 3 nie musi być identyczna, może być różna. Końcówki prętów 4 wirnika są połączone z segmentami 1, 2 i 3 pierścieni zwierających poprzez lutowanie, zgrzewanie lub spawanie. Podział pierścieni zwierających na segmenty 1, 2 i 3 i gradacja ich grubości zmniejsza sztywność miejsca połączenia prętów 4 z pierścieniem i uelastycznia to połączenie. Ponadto podzwojnik 7 jest wykonany w formie żeber i przy wirowaniu wirnika 5, przez podzwojnik 7, od strony wału 6 i przez szczeliny δ między segmentami 1, 2 i 3 przepływa powietrze, które jest zasysane przez końcówki prętów 4 działające jak wentylator. Powietrze to chłodzi segmenty 1, 2 i 3, a także końcówki prętów 4. Taka konstrukcja pierścieni zwierających ułatwia także ich wykonanie. Segmenty 1, 2 i 3 są zwijane z płaskich kształtek, a następnie spawane, co przy montażu umożliwia kątowe przemieszczenie spoin w segmentach 1,2 i 3 tworzących pierścień, tym samym zwiększa się trwałość konstrukcji klatki. Zastrzeżenie ochronne Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego wykonana z prętów miedzianych o przekroju prostokątnym lub trapezowym i pierścieni zwierających składających się z segmentów, znamienna tym, że segmenty (1) pierścieni zwierających od strony pakietu (5) mają najmniejszą grubość, a segmenty zewnętrzne (3) mają największą grubość, przy czym segmenty (1), (2) i (3) są odsunięte od siebie na odległość δ.