RU184734U1

RU184734U1 - Asynchronous traction motor

Info

Publication number: RU184734U1
Application number: RU2018128998U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Пуль; Игорь Владимирович Шестаков
Original assignee: Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург"
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2018-11-07

Abstract

Двигатель асинхронный тяговый относится к области электротехники, к электродвигателям. Двигатель может быть управляемым контроллером на принципах цифрового частотного регулирования в составе программно-аппаратного комплекса «Программируемый контроллер - Двигатель асинхронный тяговый - Исполнительный механизм системы» и предназначенным для плавноскоростного, малоинерционного привода различного рода исполнительных механизмов мобильной военной и гражданской техники, работающих в жестких для электрооборудования условиях окружающей среды. Двигатель содержит корпус, статор, ротор. Ротор имеет установленную между валом ротора и пакетом ступицу из алюминиевого сплава, которая имеет не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения и не менее восьми каналов треугольной формы. Статор установлен в корпус по технологии термопередающей прессовой посадки.За счет примененных в полезной модели технических решений повысились эффективность охлаждения, надежность работы двигателя асинхронного тягового (на отказ от перегрева) до степени, позволяющей эксплуатировать его в термонагруженных замкнутых металлических моторных отсеках техники без дополнительного внешнего охлаждающего оборудования к нему.Asynchronous traction motor refers to the field of electrical engineering, to electric motors. The engine can be a controllable controller based on the principles of digital frequency regulation as part of the programmable hardware “Programmable controller - traction asynchronous motor - Actuator system system” and designed for smoothly, low inertia drive of various kinds of actuators for mobile military and civilian vehicles operating in hard for electrical equipment environmental conditions. The engine contains a housing, a stator, a rotor. The rotor has an aluminum alloy hub installed between the rotor shaft and the package, which has at least eight cooling axial channels of rounded cross section and at least eight channels of triangular shape. The stator is installed in the housing according to the technology of thermo-transfer press landing. Due to the technical solutions used in the utility model, the cooling efficiency and the reliability of the asynchronous traction motor (to prevent overheating) are increased to a degree that allows it to be operated in thermally-loaded closed metal motor compartments of the equipment without additional external cooling equipment to it.

Description

Полезная модель относится к объектам электротехники и, в частности к электрическим машинам - асинхронным двигателям.The utility model relates to objects of electrical engineering and, in particular, to electric machines - asynchronous motors.

Известен асинхронный двигатель (патент RU 2 497260 С2, МПК Н02К 1/20, опубликован 27.10.2013, бюл. №30), содержащий корпус, статор, ротор, в котором осевые охлаждающие каналы круглого сечения выполнены в листах пакета ротора. Недостатком данного асинхронного двигателя является его недостаточная эффективность охлаждения ротора. Это приводит к снижению уровня надежности изделия.A known induction motor (patent RU 2 497260 C2, IPC Н02К 1/20, published October 27, 2013, bull. No. 30), comprising a housing, a stator, a rotor, in which axial cooling channels of circular cross section are made in sheets of a rotor package. The disadvantage of this induction motor is its lack of cooling efficiency of the rotor. This leads to a decrease in the level of reliability of the product.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, выбранному в качестве прототипа, является асинхронный двигатель, содержащий корпус, статор, ротор, который имеет внутренний охлаждающий контур из проходящих через ротор в осевом направлении и расположенных на двух концентрических окружностях каналов охлаждения ротора (патент RU 2 399141С1, МПК Н02К 1/32, опубликован 10.09.2010, бюл. №30). Недостатком данного асинхронного двигателя также является недостаточно эффективное охлаждение ротора, что отражается на надежности работы электродвигателя, в особенности, в случае его работы внутри термонагруженных металлических моторных отсеках транспортных средств с весьма ограниченными возможностями для воздухообмена, отвода тепла и в схожих условиях эксплуатации.Closest to the proposed technical solution, selected as a prototype, is an induction motor containing a housing, a stator, a rotor, which has an internal cooling circuit from axially passing through the rotor and located on two concentric circles of the rotor cooling channels (patent RU 2 399141С1, IPC Н02К 1/32, published September 10, 2010, bull. No. 30). A disadvantage of this induction motor is also the insufficient cooling of the rotor, which affects the reliability of the electric motor, especially if it is used inside thermally loaded metal motor compartments of vehicles with very limited possibilities for air exchange, heat removal and in similar operating conditions.

Технической задачей предлагаемого к правовой охране технического решения двигателя асинхронного тягового является расширение основных характеристик и, соответственно, расширение возможностей данного двигателя за счет внедрения конструктивных элементов электродвигателя с подобранной геометрией охлаждающих каналов и схемой циркуляции охлаждающего воздуха для съема возникающего тепла с ротора и статора двигателя с целью повышения эффективности охлаждения без применения дополнительного внешнего вентиляторного или иного оборудования охлаждения и увеличения, тем самым, числа моточасов наработки электродвигателя на отказ, как основного критерия надежности заявляемого электродвигателя при его работе в жестких условиях в составе мобильной техники.The technical task of the technical solution of the asynchronous traction motor proposed for legal protection is the expansion of the main characteristics and, accordingly, the expansion of the capabilities of this motor by introducing structural elements of the electric motor with the selected geometry of the cooling channels and the cooling air circuit for removing the heat from the rotor and stator of the motor with the aim increase cooling efficiency without the use of additional external fan or other equipment cooling and increase, thereby, the number of hours of operation of the motor to failure, as the main criterion for the reliability of the inventive motor when it is operating in harsh conditions as part of mobile equipment.

Техническим результатом полезной модели является улучшение охлаждения ротора, статора и в целом двигателя асинхронного тягового без применения дополнительных охлаждающих технических устройств, повышающее компактность и, одновременно, надежность работы асинхронного двигателя в целом и, в особенности, в условиях плотной компоновки и насыщенности тепловыделяющими агрегатами и приборами замкнутого пространства моторных/околомоторных металлических отсеков транспортных средств.The technical result of the utility model is to improve the cooling of the rotor, stator and the asynchronous traction motor as a whole without the use of additional cooling technical devices, which increases the compactness and, at the same time, the reliability of the asynchronous motor as a whole and, in particular, in the conditions of a tight arrangement and saturation of heat-generating units and devices closed space of motor / near-motor metal compartments of vehicles.

Технический результат достигается тем, что в двигателе асинхронном тяговом, содержащем корпус, статор и ротор, имеется внутренний охлаждающий контур из проходящих через ротор в осевом направлении и расположенных на двух концентрических окружностях каналов охлаждения ротора. В самом роторе имеется ступица из специального алюминиевого сплава, установленная между валом ротора и пакетом ротора, которая имеет не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения и не менее восьми каналов треугольной формы с расчетно-заданными величинами углов в основании и со скруглением вершины треугольника, статор, установленный в корпус по технологии термопередающей прессовой посадки с подобранной, в том числе для оптимальной термопередачи, величиной усилия натяга и посадки.The technical result is achieved by the fact that in the asynchronous traction motor, comprising a housing, a stator and a rotor, there is an internal cooling circuit from axially passing through the rotor and located on two concentric circles of the rotor cooling channels. In the rotor itself there is a hub made of a special aluminum alloy, mounted between the rotor shaft and the rotor package, which has at least eight cooling axial channels of a circular cross section and at least eight channels of a triangular shape with calculated angles at the base and with a rounded apex of the triangle, a stator installed in the housing according to the technology of heat transfer press fit with selected, including for optimal heat transfer, the amount of interference and landing force.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый двигатель асинхронный тяговый отличается тем, что ротор содержит ступицу из алюминиевого сплава, установленную между валом ротора и пакетом ротора, которая имеет не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения и не менее восьми каналов треугольной формы с расчетно-заданными величинами углов и скругления, статор установлен в корпус по технологии термопередающей прессовой посадки. Двигатель асинхронный тяговый может быть, в том числе, управляемым через контроллер на принципах цифрового частотного регулирования, работающим в составе программно-аппаратного комплекса «Программируемый контроллер - Двигатель асинхронный тяговый - Исполнительный механизм системы» и предназначенным для бесступенчатого/плавноскоростного, малоинерционного привода различного рода исполнительных механизмов техники, работающих в жестких условиях окружающей среды с различными факторами воздействия на электрооборудование.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive asynchronous traction motor is characterized in that the rotor contains an aluminum alloy hub installed between the rotor shaft and the rotor package, which has at least eight cooling axial channels of circular cross section and at least eight channels of triangular shape with with the calculated and specified values of angles and rounding, the stator is installed in the housing according to the technology of heat transfer press fit. An asynchronous traction motor can be, inter alia, controlled via a controller on the principles of digital frequency regulation, operating as part of the programmable hardware complex “Programmable controller - Asynchronous traction motor - Executive system mechanism” and designed for stepless / smooth-speed, low-inertia drive of various kinds of executive machinery mechanisms operating in harsh environmental conditions with various factors affecting electrical equipment.

Конструктивное исполнение двигателя асинхронного тягового и сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:The design of the asynchronous traction motor and the essence of the claimed utility model is illustrated by the drawings:

на фиг. 1 представлен продольный разрез двигателя асинхронного тягового с указанием стрелками направлений и схемы циркуляции охлаждающего воздуха;in FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an asynchronous traction motor with directional arrows and cooling air circulation patterns;

на фиг. 2 показано продольное сечение ротора двигателя асинхронного тягового в сборе;in FIG. 2 shows a longitudinal section of a rotor of an asynchronous traction motor assembly;

на фиг. 3 представлен вид А ротора двигателя асинхронного тягового в сборе (вид сбоку).in FIG. 3 is a view A of the rotor of the asynchronous traction motor assembly (side view).

Предлагаемый к правовой охране двигатель асинхронный тяговый состоит из корпуса 1, в который запрессован статор 2, и ротора в сборе 3, который на электромагнитных принципах взаимодействует со статором 2 и, в свою очередь, состоит из вала ротора 4 с установленной на нем ступицей 5, выполненной из алюминиевого сплава с заданной теплопроводностью, и роторного пакета из электротехнической стали 6, который размещается на ступице 5, предназначенной для решения вопросов температурной компенсации и эффективности охлаждения. Ступица 5 из сплава на основе алюминия имеет не менее восьми осевых охлаждающих каналов 7 округлого сечения и не менее восьми охлаждающих каналов 8 с треугольной формой сечения с расчетно-заданными величинами углов в основании с целью формирования потоков и циркуляции охлаждающего воздуха по оптимизированной схеме теплопередачи. При этом треугольные каналы 8 имеют вершину, расположенную ближе к оси ротора в сборе 3, нежели углы в основании и выполненную с подобранным радиусом скругления 9. Снаружи корпуса 1 располагаются ребра 10, предназначенные для отвода тепла от статора 2. Ступица 5 установлена на вал ротора 4 с использованием соединительного элемента 11, в роли которого может выступать шпоночное или шлицевое соединение.The asynchronous traction motor proposed for legal protection consists of a housing 1, in which a stator 2 is pressed, and a rotor assembly 3, which interacts with a stator 2 on electromagnetic principles and, in turn, consists of a rotor shaft 4 with a hub 5 mounted on it, made of aluminum alloy with a given thermal conductivity, and a rotor package of electrical steel 6, which is located on the hub 5, designed to address issues of temperature compensation and cooling efficiency. The aluminum alloy hub 5 has at least eight axial cooling channels 7 with a rounded cross-section and at least eight cooling channels 8 with a triangular cross-section with calculated angles at the base in order to form flows and circulate cooling air according to an optimized heat transfer scheme. In this case, the triangular channels 8 have a vertex closer to the axis of the rotor assembly 3 than the corners at the base and made with a selected radius of rounding 9. On the outside of the housing 1 there are ribs 10 designed to remove heat from the stator 2. The hub 5 is mounted on the rotor shaft 4 using a connecting element 11, which may be a keyed or spline connection.

На валу ротора 4 установлен элемент 12, действующий как вентилятор и направляющий потоки воздуха вдоль ребер 10 корпуса 1.An element 12 is installed on the rotor shaft 4, acting as a fan and directing air flows along the ribs 10 of the housing 1.

Ступица 5 изготовлена из сплава на основе алюминия, который, как металл, обладает большей удельной теплопроводностью, чем листы электротехнической стали пакета ротора (в основе железо), что также улучшает теплоотвод и, тем самым, охлаждение двигателя.The hub 5 is made of an aluminum-based alloy, which, like a metal, has a higher specific thermal conductivity than the sheets of the electrical steel of the rotor package (iron-based), which also improves heat dissipation and, therefore, engine cooling.

Для увеличения эффективности теплоотдачи с поверхности корпуса и уменьшения температуры обмотки статора применена технология термопередающей прессовой посадки статора в корпус с обеспечением натяга, гарантирующего более эффективные съем и отвод тепла.To increase the efficiency of heat transfer from the surface of the casing and reduce the temperature of the stator winding, the technology of thermally transmitting press fit of the stator into the casing is applied with a tightness guaranteeing more efficient removal and removal of heat.

Технические решения: в части исполнения ступицы из алюминия, устанавливаемой между валом ротора и пакетом ротора, внутри которой проходит сеть из не менее восьми охлаждающих осевых каналов округлого сечения, а на поверхности ступицы исполнена триангуляционная сеть из не менее чем восьми каналов треугольной формы, при этом один из углов треугольного канала имеет скругленный расчетнорадиусный угол, статора, установленного в корпус по термопередающей прессовой посадке, позволили улучшить охлаждение двигателя асинхронного тягового и, тем самым, повысить число моточасов на отказ и обеспечить надежность его работы в термонагруженных режимах работы/процессах в составе мобильной техники.Technical solutions: in terms of the execution of the aluminum hub, installed between the rotor shaft and the rotor package, inside of which there passes a network of at least eight cooling axial channels of circular cross section, and a triangulation network of at least eight triangular channels is made on the surface of the hub one of the corners of the triangular channel has a rounded calculated radial angle, the stator installed in the housing according to the heat transfer press fit, allowed to improve the cooling of the asynchronous traction motor and, thus thereby, increase the number of engine hours for failure and ensure the reliability of its operation in thermally loaded operating modes / processes as part of mobile equipment.

Опытный образец двигателя асинхронного тягового прошел испытания на выполнение требований ГОСТ РВ, что подтверждает осуществимость, полезность, надежность и конкурентоспособность электродвигателя, выполненного с использованием настоящих технических решений, предлагаемых к правовой охране.The prototype of the asynchronous traction motor has been tested to meet the requirements of GOST RV, which confirms the feasibility, usefulness, reliability and competitiveness of the electric motor made using these technical solutions proposed for legal protection.

Изготовлена партия двигателей асинхронных тяговых с использованием совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели.A batch of asynchronous traction motors was manufactured using a combination of essential features of the claimed utility model.

Claims

1. An asynchronous traction motor, comprising a housing in which the stator is pressed in, a rotor rotatably about its axis, interacting with the stator on electromagnetic principles and having axial channels, an element acting as a fan, characterized in that the housing contains ribs from the outside, and the rotor represents a rotor shaft onto which, using a connecting element, a hub made of aluminum alloy is mounted and contains axial rounded holes and axial channels of a triangular shape, with the vertices t the triangles located closer to the rotor axis have roundings made according to the radius specified by the calculation, the rotor package is also installed on the hub, and the element acting as a fan is mounted on the rotor shaft.

2. Traction asynchronous motor according to claim 1, characterized in that a keyway is used as a connecting element.

3. A traction induction motor according to claim 1, characterized in that a spline connection is used as a connecting element.

4. Traction asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the hub contains at least eight axial rounded holes.

5. Traction asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the hub contains at least eight axial channels of a triangular shape.