RU203559U1

RU203559U1 - ASYNCHRONOUS TRACTION MOTOR

Info

Publication number: RU203559U1
Application number: RU2020144375U
Authority: RU
Inventors: Тимофей Юрьевич Рыбак; Дмитрий Сергеевич Соловьев; Эдуард Наильевич Гайнуллин; Максим Владимирович Кравцов; Евгений Андреевич Попов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Тяговые Компоненты"; Акционерное общество "Русские электрические двигатели"
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-12

Abstract

Полезная модель относится к объектам электротехники и, в частности, к электрическим машинам - асинхронным двигателям.Асинхронный тяговый двигатель с обмоткой ротора по типу «беличьей клетки» из медных стержней и короткозамкнутых колец содержит статор с обмоткой, ротор с обмоткой, вал ротора с посадочными конусами для установки малых зубчатых колес, подшипниковые щиты с подшипниками, клеммную коробку для соединения фаз, элементы крепления к раме тележки и узлы крепления к опорно-осевым подшипникам. Сердечник ротора собран из листов электротехнической стали, методом горячей посадки установлен на втулку вала ротора и стянут нажимными листами ротора. При этом новыми отличительными признаками являются: установка на вал втулки с сердечником ротора, которая выполнена с внутренними полостями, внутри которых имеются перегородки, предотвращающие циркуляцию охлаждающего воздуха через втулку; для обеспечения постоянного контроля температуры обмотки статора в точке с максимальной расчетной температурой нагрева установлен датчик температуры в отверстии нажимной шайбы, выполненный таким образом, чтобы уложить датчик температуры в зубец статора; установка датчика частоты вращения вала; установка подшипникового узла, обеспечивающего защиту утечки смазки за счет каналов для выравнивания давления в камере и системы лабиринтных уплотнений, причем встроенные каналы для подачи и отведения смазки обеспечивают легкую замену смазки при эксплуатации без снятия двигателя и разборки подшипникового узла; принудительное охлаждение с помощью независимой вентиляции.Технический результат - улучшение ремонтопригодности, снижение материалоемкости. Бескорпусное исполнение обеспечивает компактность и уменьшение веса, а следовательно, и высокий показатель удельной мощности. Также обеспечивается легкий доступ для проведения сервиса и ремонта.The utility model relates to electrical engineering objects and, in particular, to electrical machines - asynchronous motors. An asynchronous traction motor with a rotor winding of the "squirrel cage" type of copper rods and short-circuited rings contains a stator with a winding, a rotor with a winding, a rotor shaft with landing cones for the installation of small gears, end shields with bearings, terminal box for connecting phases, fasteners to the bogie frame and fasteners to axial bearings. The rotor core is assembled from electrical steel sheets, shrink-fitted onto the rotor shaft sleeve and tightened by rotor pressure plates. At the same time, new distinctive features are: installation on the shaft of a sleeve with a rotor core, which is made with internal cavities, inside which there are partitions preventing the circulation of cooling air through the sleeve; to ensure constant monitoring of the temperature of the stator winding at the point with the maximum design heating temperature, a temperature sensor is installed in the hole of the pressure washer, made in such a way as to fit the temperature sensor into the stator tooth; installation of the shaft speed sensor; installation of a bearing assembly that protects lubricant leakage due to channels for equalizing the pressure in the chamber and a system of labyrinth seals, and the built-in channels for supplying and discharging grease provide an easy lubricant change during operation without removing the engine and disassembling the bearing assembly; forced cooling by means of independent ventilation. The technical result is improved maintainability, reduced material consumption. The open-frame design provides compactness and weight reduction, and, consequently, a high power density. It also provides easy access for service and repairs.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и, в частности, к электрическим машинам - асинхронным двигателям.The utility model relates to the field of electrical engineering and, in particular, to electrical machines - induction motors.

Из уровня техники известен двигатель асинхронный тяговый, который 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 (патент RU 184734 «Двигатель асинхронный тяговый», МПК Н02K 17/16, опубл. 07.08.2018). Недостатками данного асинхронного двигателя также являются массивность конструкции, обусловленная наличием корпуса изделия, высокая трудоемкость технического обслуживания в связи с отсутствием возможности пополнения смазки в подшипниках без частичной разборки двигателя, недостаточная надежность уплотнения подшипников при влиянии внешних воздействующих и эксплуатационных факторов (резкие перепады температур 60°С, ресурс подшипников 2 млн. км) в связи с применением эластичных манжет, отсутствие второго выходного конца вала.An asynchronous traction motor is known from the prior art, which contains a housing, a stator, and 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 with a circular cross-section and at least eight channels of a triangular shape. The stator is installed in the housing using the technology of heat transfer press fit (patent RU 184734 "Asynchronous traction motor", IPC Н02K 17/16, publ. 07.08.2018). The disadvantages of this induction motor are also the massive structure due to the presence of the product body, the high labor intensity of maintenance due to the lack of the possibility of replenishing the lubricant in the bearings without partial disassembly of the motor, insufficient reliability of the bearing seal under the influence of external influencing and operational factors (sharp temperature drops 60 ° C , bearing life 2 million km) due to the use of elastic cuffs, the absence of the second output end of the shaft.

Технической задачей предлагаемого к правовой охране технического решения двигателя асинхронного тягового является обеспечение высокого показателя удельной мощности двигателя.The technical task of the technical solution of an asynchronous traction engine proposed for legal protection is to ensure a high indicator of the specific power of the engine.

Технический результат направлен на улучшение ремонтопригодности и снижение материалоемкости, компактности, и соответственно, снижения веса двигателя.The technical result is aimed at improving maintainability and reducing material consumption, compactness, and, accordingly, reducing the weight of the engine.

Технический результат достигается тем, что асинхронный тяговый двигатель с обмоткой ротора из медных стержней и короткозамкнутых колец по типу «беличьей клетки» содержит статор с обмоткой, ротор с обмоткой, вал ротора с посадочными конусами для установки малых зубчатых колес, подшипниковые щиты с подшипниками, клеммную коробку для соединения фаз, элементы крепления к раме тележки и узлы крепления к опорно-осевым подшипникам. При этом сердечник ротора собран из листов электротехнической стали, методом горячей посадки установлен на втулку вала ротора и стянут нажимными листами ротора, а втулка выполнена с внутренними полостями с перегородками, предотвращающими циркуляцию охлаждающего воздуха через втулку.The technical result is achieved by the fact that an asynchronous traction motor with a rotor winding made of copper rods and squirrel cage rings contains a stator with a winding, a rotor with a winding, a rotor shaft with landing cones for installing small gear wheels, bearing shields with bearings, a terminal a box for connecting the phases, fastening elements to the bogie frame and attachment points to support-axial bearings. In this case, the rotor core is assembled from electrical steel sheets, installed by shrink-fitting on the rotor shaft sleeve and pulled together by rotor pressure plates, and the sleeve is made with internal cavities with partitions preventing the circulation of cooling air through the sleeve.

В зубец статора в отверстии нажимной шайбы установлен датчик температуры.A temperature sensor is installed in the stator tooth in the hole of the thrust washer.

В каждом подшипниковом щите выполнен канал подвода смазки. При этом в правом подшипниковом щите размещен датчик скорости вращения вала, ротор которого установлен на валу.Each end shield is provided with a grease supply channel. In this case, the shaft rotation speed sensor is located in the right end shield, the rotor of which is mounted on the shaft.

Бескорпусное исполнение сердечника статора обеспечивает компактность и уменьшение веса двигателя, а, следовательно, и высокий показатель удельной мощностиThe open-frame design of the stator core provides a compact and lightweight engine, and, consequently, a high power density

В целях снижения общей массы ротора втулка вала выполнена из алюминия и имеет внутренние полости с перегородками, предотвращающими циркуляцию охлаждающего воздуха через втулку. Кроме того, наличие втулки на валу ротора обеспечивает снижение материалоемкости ротора, получаемое за счет наличия отверстий во втулке, и ремонтопригодность ротора, достигаемую возможностью выпрессовки вала из втулки без потери целостности пакета ротора.In order to reduce the total mass of the rotor, the shaft sleeve is made of aluminum and has internal cavities with baffles that prevent the circulation of cooling air through the sleeve. In addition, the presence of a sleeve on the rotor shaft provides a reduction in the material consumption of the rotor, obtained due to the presence of holes in the sleeve, and the maintainability of the rotor, achieved by the possibility of extrusion of the shaft from the sleeve without losing the integrity of the rotor package.

Наличие в подшипниковых щитах встроенных каналов для подачи и отведения смазки обеспечивают легкую замену смазки при эксплуатации без снятия двигателя и разборки подшипникового узла, что улучшает ремонтопригодность двигателя.The presence in the bearing shields of built-in channels for the supply and discharge of grease provide an easy change of grease during operation without removing the engine and disassembling the bearing assembly, which improves the maintainability of the engine.

Конструктивное исполнение асинхронного тягового двигателя и сущность заявляемой полезной модели поясняется следующими графическими материалами: фиг. 1 - продольный разрез асинхронного тягового двигателя, фиг. 2 - вид А на фиг. 1, фиг. 3 - вид Б-Б на фиг. 1, фиг. 4 - вид спереди асинхронного тягового двигателя.The design of the asynchronous traction motor and the essence of the claimed utility model is illustrated by the following graphic materials: FIG. 1 is a longitudinal section of an asynchronous traction motor, FIG. 2 - view A in FIG. 1, fig. 3 - view b-b in fig. 1, fig. 4 is a front view of an induction traction motor.

Позициями на фиг. 1 - фиг. 4 обозначены следующие элементы: 1 - сердечник статора; 2 - обмотка статора; 3 - вал; 4 - правый (первый) подшипниковый щит; 5 - левый (второй) подшипниковый щит; 6 - клеммная коробка; 7 - устройство защиты воздуховода; 8 - сердечник ротора; 9 - втулка; 10 - обмотка ротора («беличья клетка»); 11 - сетка; 12 - подшипник; 13 - канал подвода смазки; 14 - ротор датчика скорости вращения вала; 15 - основание для крепления к моторно-осевой подвеске, 16 - нажимные листы ротора, нажимная шайба статора 17, 18 - датчик температуры, 19 - канал отвода смазки; 20 - отверстие для слива конденсата из двигателя, 21 - кольцо заземления.The positions in FIG. 1 to FIG. 4 the following elements are indicated: 1 - stator core; 2 - stator winding; 3 - shaft; 4 - right (first) bearing shield; 5 - left (second) bearing shield; 6 - terminal box; 7 - air duct protection device; 8 - rotor core; 9 - bushing; 10 - rotor winding ("squirrel cage"); 11 - mesh; 12 - bearing; 13 - lubricant supply channel; 14 - rotor of the shaft rotation speed sensor; 15 - base for attachment to the motor-axle suspension, 16 - rotor pressure plates, stator pressure washer 17, 18 - temperature sensor, 19 - grease drainage channel; 20 - hole for draining condensate from the engine, 21 - grounding ring.

Предлагаемый асинхронный тяговый двигатель с обмоткой 10 ротора по типу «беличьей клетки» (фиг. 1) содержит статор (сердечник статора 1 и обмотка статора 2). Сердечник статора 1 имеет бескорпусное исполнение. Листы статора стягиваются под прессом зажимными кольцами с обеих сторон с помощью разрывопрочных пластин, образуя жесткую конструкцию за счет каркаса, что обеспечивает компактность и уменьшение веса, а, следовательно, и высокий показатель удельной мощности. На разрывопрочной пластине сердечника статора сверху установлена клеммная коробка 6 для соединения фаз, элементы крепления к раме тележки 15 и узлы крепления к опорно-осевым подшипникам (на фиг. 1 условно не обозначены).The proposed asynchronous traction motor with a rotor winding 10 of the "squirrel cage" type (Fig. 1) contains a stator (stator core 1 and stator winding 2). The stator core 1 has a frameless design. The stator sheets are pulled together under the press by clamping rings on both sides using tear-resistant plates, forming a rigid structure due to the frame, which provides compactness and weight reduction, and, consequently, a high power density. On the rupture-resistant plate of the stator core, a terminal box 6 is installed on top for connecting the phases, fastening elements to the bogie frame 15 and attachment points to axial support bearings (not conventionally indicated in Fig. 1).

При этом сердечник ротора 8 собран из листов электротехнической стали, методом горячей посадки установлен на втулку 9 вала 3 ротора и стянут нажимными листами ротора 16. Втулка 9 выполнена с внутренними полостями с перегородками, предотвращающими циркуляцию охлаждающего воздуха через втулку. Вал 3 ротора выполнен с посадочными конусами для установки малых зубчатых колес.In this case, the rotor core 8 is assembled from electrical steel sheets, installed by shrink-fitting on the bushing 9 of the rotor shaft 3 and pulled together by the pressure plates of the rotor 16. The bushing 9 is made with internal cavities with partitions preventing the circulation of cooling air through the bushing. The rotor shaft 3 is made with landing cones for the installation of small gear wheels.

На вал 3 установлены подшипниковые щиты (правый/первый 4 и левый/второй 5) с подшипниками 12. В каждом подшипниковом щите 4 и 5 выполнены каналы подвода смазки 13 и отвода смазки 19 (фиг. 2, фиг. 4). При этом в правом подшипниковом щите 4 размещен датчик скорости вращения вала, ротор 14 которого установлен на валу 3 (фиг. 2). В цилиндрической части сверху подшипниковых щитов 4 и 5 выполнены каналы воздуховодов, закрытые устройствами защиты 11 и 7 соответственно.On the shaft 3, end shields are installed (right / first 4 and left / second 5) with bearings 12. Each end shield 4 and 5 has channels for supplying grease 13 and removing grease 19 (Fig. 2, Fig. 4). In this case, a shaft rotation speed sensor is located in the right end shield 4, the rotor 14 of which is mounted on the shaft 3 (Fig. 2). In the cylindrical part, on top of the end shields 4 and 5, duct channels are made, closed by protection devices 11 and 7, respectively.

Для обеспечения постоянного контроля температуры обмотки статора 2 в точке с максимальной расчетной температурой нагрева в отверстии нажимной шайбы статора 17, установлен датчик температуры 18 (фиг. 3).To ensure constant monitoring of the temperature of the stator winding 2 at the point with the maximum calculated heating temperature in the hole of the stator pressure washer 17, a temperature sensor 18 is installed (Fig. 3).

Для предотвращения повреждений зубчатых передач от паразитных токов, протекающих через вал асинхронного двигателя, на подшипниковых щитах устанавливаются кольца заземления 21 (фиг. 4).To prevent damage to gears from parasitic currents flowing through the shaft of the induction motor, grounding rings 21 are installed on the bearing shields (Fig. 4).

Технические решения, используемые в представленном тяговом двигателе, позволяют снизить расходы на обслуживание основного изделия (отсутствует необходимость разборки изделия для пополнения смазки в подшипниках), повысить надежность тягового привода за счет применения колец заземления вала (паразитные токи не влияют на надежность и ресурс зубчатых передач в составе привода).The technical solutions used in the presented traction motor make it possible to reduce the maintenance costs of the main product (there is no need to disassemble the product to replenish the lubricant in the bearings), increase the reliability of the traction drive due to the use of shaft grounding rings (parasitic currents do not affect the reliability and service life of gears in as part of the drive).

Опытный образец асинхронного тягового двигателя прошел испытания на выполнение требований технического задания ATД01.00.ООО.ООО ТЗ, что подтверждает работоспособность 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 the technical assignment ATD01.00.OO.OO.TZ, which confirms the operability of the electric motor, made using these technical solutions proposed for legal protection.

Claims

Asynchronous traction motor with a rotor winding of the "squirrel cage" type, containing a stator with a winding, a rotor with a winding, a rotor shaft with landing cones for mounting small gears, end shields with bearings, a terminal box for connecting phases, fasteners to the bogie frame and attachment points to support-axial bearings, characterized in that the rotor core is assembled from sheets of electrical steel, installed by shrink fit on the rotor shaft sleeve and pulled together by rotor pressure plates, and the bushing is made with internal cavities with partitions, in the stator tooth in the hole of the pressure washer a temperature sensor is installed, while grease supply and drainage channels are made in each bearing shield, and a shaft rotation speed sensor is located in the right end shield, the rotor of which is mounted on the shaft.