RU2655378C1 - Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive - Google Patents
Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655378C1 RU2655378C1 RU2017110175A RU2017110175A RU2655378C1 RU 2655378 C1 RU2655378 C1 RU 2655378C1 RU 2017110175 A RU2017110175 A RU 2017110175A RU 2017110175 A RU2017110175 A RU 2017110175A RU 2655378 C1 RU2655378 C1 RU 2655378C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- shaft
- axial
- stator
- rotor shaft
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 15
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 23
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000027311 M phase Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/32—Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary mechanical devices, e.g. with clutches or brakes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/106—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric brakes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к сдвоенным аксиальным (торцовым) асинхронным электрическим машинам с двухдисковым статором и двухдисковым ротором, и может быть использовано в агрегатах и приводных механизмах с быстрым и точным автоматическим остановом при работе приводного электродвигателя в одном направлении, т.е. в поточных линиях.The invention relates to electrical engineering, namely to dual axial (end) asynchronous electric machines with a two-disk stator and a two-disk rotor, and can be used in units and drive mechanisms with quick and accurate automatic stop when the drive motor is operating in one direction, i.e. in production lines.
Известна двусторонняя торцовая асинхронная электрическая машина со встроенным тормозным устройством (Патент РФ №2290735, 2006 г.), содержащая сборный корпус с центральной кольцевой полостью, магнитопроводы статора и ротора с обмотками, вал ротора и его подшипники, тормозное устройство и его пружину. При этом вал ротора электрической машины выполнен составным из двух частей, несущих по одному жестко закрепленному диску ротора и сопряженных между собой посредством шлицевого соединения, допускающего малое относительное смещение частей вала вдоль его оси. Тормозное устройство размещено на несущем щите корпуса электрической машины и включается в режим торможения под действием пружины после отключения электропитания обмотки магнитопровода статора. При этом на каждой из частей вала ротора, сопряженных между собой, установлен отдельный подшипник, с наружным кольцом каждого из которых связана втулка, входящая в отверстие цилиндрического стакана корпуса статора и имеющая возможность малого осевого смещения относительно корпуса статора совместно с подшипником и частью вала ротора, на которой установлен подшипник. Эта электрическая машина отличается малыми осевыми габаритами, высокой нагрузочной способностью, хорошей самовентиляционной системой охлаждения.Known two-way end-face asynchronous electric machine with integrated brake device (RF Patent No. 2290735, 2006), comprising a prefabricated housing with a Central annular cavity, the stator and rotor magnetic circuits with windings, the rotor shaft and its bearings, the brake device and its spring. In this case, the rotor shaft of the electric machine is made up of two parts, each bearing one rigidly mounted rotor disk and conjugated to each other by means of a spline connection allowing a small relative displacement of the shaft parts along its axis. The brake device is placed on the supporting shield of the body of the electric machine and is switched on in the braking mode under the action of the spring after disconnecting the power supply to the stator magnetic circuit winding. At the same time, a separate bearing is mounted on each of the parts of the rotor shaft that are interconnected with each other, and a sleeve is connected to the outer ring of each that enters the bore of the cylindrical cup of the stator housing and has the possibility of small axial displacement relative to the stator housing together with the bearing and part of the rotor shaft, on which the bearing is mounted. This electric machine is characterized by small axial dimensions, high load capacity, good self-ventilation cooling system.
Однако ее конструкция имеет большое число составных деталей со сложной геометрической формой (например, ротор и его вал, который состоит из двух частей), что ведет к достаточно сложной технологии его изготовления. Помимо этого, выходные валы ротора выполнены подвижными относительно корпуса, что ведет к усложнению сопряжения электрической машины с рабочим механизмом и требует повышенной точности установки. Большое число взаимно перемещающихся составных деталей со сложной геометрией и повышенные требования к точности установки и в том числе электрической машины по отношению к приводному механизму, наличие осевых усилий, действующих на радиально-упорные подшипники в процессе пуска и торможения, в целом снижают эксплуатационную надежность электрической машины.However, its design has a large number of composite parts with a complex geometric shape (for example, a rotor and its shaft, which consists of two parts), which leads to a rather complicated technology for its manufacture. In addition, the output shafts of the rotor are movable relative to the housing, which complicates the coupling of the electric machine with the working mechanism and requires increased installation accuracy. A large number of mutually moving components with complex geometry and increased requirements for installation accuracy, including an electric machine with respect to the drive mechanism, the presence of axial forces acting on angular contact bearings during start-up and braking, generally reduce the operational reliability of the electric machine .
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является сдвоенная аксиальная асинхронная электрическая машина со встроенным тормозным устройством (Патент РФ №2558704, опубл. 10.08.2015, бюл. №22), содержащая сборный симметричный корпус с центральной кольцевой полостью, статор, ротор, магнитопроводы статора и ротора с обмотками, боковые щиты с подшипниками, вал ротора, тормозное устройство и пружину, корпус статора в форме наружного цилиндрического обода составляет единое целое с центральным опорным диском, на аксиальных поверхностях которого жестко закреплены магнитопроводы статора с обмотками, вал ротора выполнен двухступенчатым, причем расстояние между заплечниками, расположенными ближе к центру вала, больше расстояния между внешними аксиальными поверхностями магнитопроводов статоров на величину, в два раза превышающую величину рабочего воздушного зазора, при этом пакеты роторов выполнены в форме кольцевых дисков с возможностью их аксиального перемещения вдоль оси с установленной между ними на валу тормозной пружиной.The closest in technical essence to the claimed invention is a dual axial asynchronous electric machine with an integrated brake device (RF Patent No. 2558704, publ. 08/10/2015, bull. No. 22), containing a prefabricated symmetrical housing with a central annular cavity, a stator, a rotor, magnetic circuits stator and rotor with windings, side shields with bearings, rotor shaft, brake device and spring, the stator housing in the form of an external cylindrical rim is integral with the central support disk, on axial axes The stator magnetic circuits with windings are rigidly fixed, the rotor shaft is made two-stage, and the distance between the shoulders located closer to the center of the shaft is greater than the distance between the external axial surfaces of the stators magnetic circuits by an amount twice as large as the working air gap, while the rotor packages are made in the form of annular disks with the possibility of their axial movement along the axis with a brake spring installed between them on the shaft.
Предлагаемая конструкция электрической машины достаточно проста и технологична и обладает малыми осевыми габаритами. Вал ротора электрической машины выполнен цельным (не требует точного соединения двух составных частей) и неподвижным в осевом направлении относительно статора и приводного механизма, что ведет к упрощению совмещения электрической машины с приводным механизмом. Применение роторов с простой геометрической формой в виде кольцевого диска упрощает как изготовление машины, так и ее сборку. Симметричная конструкция электрической машины позволяет полностью разгрузить подшипники от осевых усилий в любом режиме работы и дает возможность увеличить ресурс и долговечность электрической машины. В результате все это ведет к повышению эксплуатационной надежности электрической машины при одновременном снижении себестоимости ее изготовления.The proposed design of the electric machine is quite simple and technologically advanced and has small axial dimensions. The rotor shaft of the electric machine is made integral (does not require the exact connection of two components) and is stationary in the axial direction relative to the stator and the drive mechanism, which leads to simplification of the combination of the electric machine with the drive mechanism. The use of rotors with a simple geometric shape in the form of an annular disk simplifies both the manufacture of the machine and its assembly. The symmetrical design of the electric machine allows you to completely unload the bearings from axial forces in any mode of operation and makes it possible to increase the resource and durability of the electric machine. As a result, all this leads to an increase in the operational reliability of the electric machine while reducing the cost of its manufacture.
Данная конструкция электрической машины дает возможность получить большой тормозной момент и может работать в агрегатах и приводных механизмах с быстрым и точным автоматическим остановом (например, в поточных линиях). Однако особенность работы поточных линий состоит в том, что приводной электродвигатель работает в повторно-кратковременном режиме и только в одном направлении. При этом требуется более точное позиционирование приводного механизма, которое связанно с необходимостью более точного расположения изготавливаемых изделий на самой поточной линии в процессе производства.This design of the electric machine makes it possible to obtain a large braking torque and can work in units and drive mechanisms with fast and accurate automatic stop (for example, in production lines). However, a feature of the operation of production lines is that the drive motor operates in intermittent mode and in only one direction. This requires a more accurate positioning of the drive mechanism, which is associated with the need for a more accurate location of manufactured products on the production line itself during the production process.
Особенность процесса пуска самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся ротором и влияние осевого электромагнитного усилия на скорость его срабатывания подробно описаны в источнике на стр. 31 (Ряженцев Н.П., Швец С.А. Самотормозящийся асинхронный двигатель с конусным ротором. - Новосибирск: «Наука», 1974. - 70 с.). В нем указывается то, что после подачи напряжения ротор начнет вращаться только в тот момент, когдаThe peculiarity of the starting process of a self-braking asynchronous electric motor with a shifting rotor and the influence of the axial electromagnetic force on the speed of its operation are described in detail in the source on page 31 (Ryazhentsev N.P., Shvets S.A. Self-braking asynchronous motor with a conical rotor. - Novosibirsk: “Science ", 1974. - 70 p.). It indicates that after applying voltage, the rotor will begin to rotate only at the moment when
где М п - пусковой момент двигателя;where M p - starting torque of the engine;
М с - момент сопротивления всего агрегата; M s - the moment of resistance of the entire unit;
М т - тормозной момент. M t - braking torque.
Тормозной момент М т, создаваемый тормозной пружиной, снимается аксиальным электромагнитным усилием F. Однако аксиальное электромагнитное усилие F пропорционально току намагничивания I μ, а так как они возрастают от нуля по экспоненциальному закону, то в течение некоторого времени, пока F не увеличится до определенной величины, ротор стоит на месте. Аналогично аксиальное электромагнитное усилие F будет оказывать большое влияние на процесс торможения, проходящий при отключении питающего напряжения от обмотки статора, а именно на время срабатывания и точность позиционирования приводного механизма в целом.The braking torque M t created by the brake spring is removed by the axial electromagnetic force F. However, the axial electromagnetic force F is proportional to the magnetization current I μ , and since they increase from zero according to the exponential law, then for some time, until F increases to a certain value, the rotor stands still. Similarly, the axial electromagnetic force F will have a large impact on the braking process that occurs when the supply voltage is disconnected from the stator winding, namely, the response time and the positioning accuracy of the drive mechanism as a whole.
Использование сдвоенной аксиальной асинхронной электрической машины со встроенным тормозным устройством в качестве привода поточной линии не позволит обеспечить достаточную точность позиционирования приводного механизма из-за отсутствия возможности дополнительного увеличения аксиального электромагнитного усилия F, влияющего на тормозной момент и эффективность торможения.The use of a double axial asynchronous electric machine with an integrated brake device as a drive of the flow line will not allow for sufficient accuracy in the positioning of the drive mechanism due to the inability to further increase the axial electromagnetic force F , which affects the braking torque and braking performance.
Заявляемое изобретение решает задачу увеличения аксиального электромагнитного усилия при работе приводного электродвигателя в одном направлении.The claimed invention solves the problem of increasing axial electromagnetic force during operation of the drive motor in one direction.
Технический результат заключается в уменьшении времени срабатывания и пусковых токов, увеличении эффективности торможения электрической машины и обеспечении точности позиционирования при сохранении высоких энергетических характеристик.The technical result consists in reducing the response time and starting currents, increasing the braking efficiency of the electric machine and ensuring positioning accuracy while maintaining high energy characteristics.
Технический результат достигается тем, что самотормозящийся сдвоенный аксиальный асинхронный электродвигатель для привода поточных линий содержит статор и ротор, при этом статор состоит из тормозного устройства, сборного симметричного корпуса в форме наружного цилиндрического обода, с торцов которого неподвижно закреплены боковые щиты с подшипниками, составляющего единое целое с центральным опорным диском, на аксиальных поверхностях которого жестко закреплены магнитопроводы статора с обмотками, а ротор состоит из двухступенчатого вала ротора, у которого расстояние между заплечниками, расположенными ближе к центру вала, больше расстояния между внешними аксиальными поверхностями магнитопроводов статоров на величину, в два раза превышающую величину рабочего воздушного зазора, на валу размещены два пакета роторов, которые имеют возможность аксиально перемещаться вдоль оси вала ротора, пакеты выполнены в форме кольцевых дисков, имеющих магнитопроводы роторов с обмотками, с установленной между ними на валу тормозной пружиной, при этом пакеты роторов сопряжены с валом ротора посредством шлицевых соединений, которые выполнены зеркально относительно центрального опорного диска по геликоидной поверхности с углом осевого скоса относительно продольной оси вала, а направление вращения вала ротора совпадает с увеличением угла осевого скоса шлицевых соединений от краев вала к середине.The technical result is achieved in that the self-braking dual axial asynchronous electric motor for driving production lines contains a stator and a rotor, the stator consisting of a braking device, a prefabricated symmetrical housing in the form of an external cylindrical rim, from the ends of which side shields with bearings are fixed, integral with a central support disk, on the axial surfaces of which the stator magnetic circuits with windings are rigidly fixed, and the rotor consists of a two-stage the rotor shaft, in which the distance between the shoulders, located closer to the center of the shaft, is greater than the distance between the external axial surfaces of the stator magnetic circuits by an amount twice the size of the working air gap, two packages of rotors are placed on the shaft, which can axially move along the shaft axis rotor packages are made in the form of ring disks having rotor magnetic cores with windings, with a brake spring mounted between them on the shaft, while the rotor packages are paired with the shaft m rotor by means of splines, which are arranged specularly with respect to central support disk by helicoid axial surface with an angle of taper relative to the longitudinal axis of the shaft, and the direction of rotation of the rotor shaft coincides with the angle of the bevel axial spline shaft from outside to inside.
Вал ротора крепится в боковых щитах двигателя при помощи радиальных подшипников, наружные кольца которых входят в отверстие боковых щитов корпуса статора, а внутренние кольца упираются в заплечники, расположенные ближе к концам вала ротора.The rotor shaft is mounted in the side shields of the motor using radial bearings, the outer rings of which enter the hole of the side shields of the stator housing, and the inner rings abut against the shoulders located closer to the ends of the rotor shaft.
Между каждой из внутренних аксиальных поверхностей пакетов роторов и заплечниками, расположенными ближе к центру вала ротора, образованы зазоры, равные величине встречного смещения пакетов роторов по шлицевым соединениям при подключении обмоток магнитопроводов статора к сети.Between each of the internal axial surfaces of the rotor packets and the shoulder pads located closer to the center of the rotor shaft, gaps are formed equal to the magnitude of the counter displacement of the rotor packets along the spline joints when the stator magnetic windings are connected to the network.
Тормозная пружина упирается обоими своими торцами через надетые на вал ротора упорные кольца.The brake spring abuts against both its ends through the thrust rings mounted on the rotor shaft.
Наружный цилиндрический обод корпуса статора с внешних сторон содержит отверстия для контроля над состоянием и толщиной тормозных накладок, одновременно служащие дополнительными вентиляционными отверстиями.The outer cylindrical rim of the stator housing from the outer sides contains holes for monitoring the condition and thickness of the brake linings, while serving as additional ventilation holes.
Так как чередование фаз подаваемого напряжения на m-фазные обмотки возбуждения магнитопроводов статоров предварительно согласованы таким образом, чтобы направление вращения вала ротора совпадало с увеличением угла осевого скоса шлицевых соединений от краев вала к середине, то в момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле при взаимодействии с токами короткозамкнутых обмоток пакетов роторов приведет к возникновению крутящего момента, который будет действовать на пакеты роторов. При этом пакеты роторов сопряжены подвижно в аксиальном направлении с валом посредством шлицевых соединений, которые выполнены зеркально относительно центрального опорного диска по геликоидной поверхности с углом осевого скоса шлицевых соединений относительно центрального опорного диска, и при заторможенном вале ротора, который соединен неподвижно с приводным механизмом, обе части пакетов роторов под воздействием крутящего момента будут накручиваться по шлицевым соединениям к его центру, дополнительно увеличивая аксиальное электромагнитное усилие F и ускоряя момент времени, при котором сдвоенные части пакетов роторов полностью отодвинутся от тормозного устройства и ротор растормозится. Ускорение времени срабатывания ведет к тому, что подключенный при пуске под напряжение электродвигатель находится в заторможенном состоянии меньший промежуток времени, что ведет к уменьшению пусковых токов, протекающих по обмоткам электродвигателя в этот промежуток времени.Since the phase rotation of the applied voltage to the m-phase field windings of the stator magnetic cores is preliminarily coordinated so that the direction of rotation of the rotor shaft coincides with an increase in the axial bevel angle of the spline joints from the shaft edges to the middle, when the motor starts, the rotating magnetic field interacts with currents the short-circuited windings of the rotor packages will cause a torque that will act on the rotor packages. In this case, the rotor packages are axially movably coupled to the shaft by means of splined joints, which are made mirror-like relative to the central support disk along a helicoid surface with an axial bevel angle of the splined connections relative to the central support disk, and when the rotor shaft is locked, which is fixedly connected to the drive mechanism, both parts of the rotor packages under the influence of torque will be wound along the spline connections to its center, further increasing the axial electric omagnitnoe accelerating force F and the moment in time at which the twin rotors package part completely move away from the brake assembly and the rotor disinhibited. Acceleration of the response time leads to the fact that the electric motor connected during start-up under voltage is in a braked state for a shorter period of time, which leads to a decrease in the starting currents flowing through the motor windings during this period of time.
При отключении напряжения от m-фазной обмотки возбуждения статора будет происходить угасание энергии электромагнитного поля, и это приведет к уменьшению скорости вращения ротора. При этом уменьшение скорости пакетов роторов будет проходить быстрее, чем уменьшение скорости в приводном механизме из-за большого момента инерции приводного механизма. Разница скоростей пакетов роторов и приводного механизма будет способствовать тому, что части пакетов роторов получат дополнительное ускорение за счет избыточного момента приводного механизма для ускоренного скручивания их по шлицевым соединениям от заплечников к тормозному устройству. Причем большая инерционность приводного механизма будет сказываться положительно и способствовать уменьшению времени срабатывания, то есть времени после отключения напряжения от m-фазных обмоток возбуждения магнитопроводов статоров до полной остановки механизма. Кроме этого, наличие угла осевого скоса шлицевых соединений относительно продольной оси вала при скручивании пакетов роторов по шлицевым соединениям от заплечников к тормозным кольцевым накладкам позволяет увеличить аксиальное электромагнитное усилие из-за дополнительного воздействия реакции шлицевых соединений на пакеты роторов, что будет способствовать увеличению эффективности торможения и точности позиционирования.When the voltage is disconnected from the m-phase stator excitation winding, the electromagnetic field energy will fade, and this will lead to a decrease in the rotor speed. In this case, a decrease in the speed of the rotor packages will be faster than a decrease in speed in the drive mechanism due to the large moment of inertia of the drive mechanism. The difference in the speeds of the packages of rotors and the drive mechanism will contribute to the fact that parts of the packages of rotors will receive additional acceleration due to the excessive moment of the drive mechanism to accelerate their twisting along the splined joints from the shoulder to the brake device. Moreover, the large inertia of the drive mechanism will have a positive effect and will help to reduce the response time, that is, the time after disconnecting the voltage from the m-phase field windings of the stator magnetic circuits until the mechanism stops completely. In addition, the presence of the angle of the axial bevel of the splined joints relative to the longitudinal axis of the shaft when the rotor packets are twisted along the splined joints from the shoulders to the brake annular linings allows increasing the axial electromagnetic force due to the additional effect of the splined joints reaction on the rotor packets, which will increase the braking efficiency and positioning accuracy.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показан общий вид самотормозящегося сдвоенного аксиального асинхронного электродвигателя для привода поточных линий.In FIG. 1 shows a general view of a self-braking dual axial asynchronous electric motor for driving production lines.
На фиг. 2 показан вид сбоку самотормозящегося сдвоенного аксиального асинхронного электродвигателя для привода поточных линий.In FIG. 2 shows a side view of a self-braking dual axial asynchronous electric motor for driving production lines.
Сборный корпус электрической машины состоит из корпуса статора 1, имеющего центральный опорный диск 2, выполненный единым с наружным цилиндрическим ободом 3, и двух симметрично расположенных боковых щитов 4 и 5, жестко присоединенных к ободу 3 корпуса статора 1 винтами 6, несущих тормозные кольцевые накладки 7. Накладки 7, оснащенные подложками 8, жестко связаны с резьбовыми втулками 9, имеющими кольцевые выступы с регулировочными прокладками 10. Весь этот узел тормозного устройства крепится в боковых щитах 4 и 5 корпуса статора 1 внутри его центральной кольцевой полости при помощи винтов 11, вкрученных в резьбовые втулки 9 с внешней стороны боковых щитов 4 и 5.The prefabricated casing of the electric machine consists of a
Центральный опорный диск 2 корпуса статора 1 разделяет центральную кольцевую полость машины на две симметрично расположенные области, в которых размещены магнитопроводы статора 12, 13 с m-фазными обмотками возбуждения 14 и пакеты роторов, выполненных в форме кольцевых дисков, состоящих из магнитопроводов ротора 15, 16 с короткозамкнутыми обмотками 17, жестко закрепленных на ступицах роторов 18, 19.The central supporting
К наружным аксиальным плоскостям пакетов роторов посредством винтов 20 жестко присоединены кольцевые закаленные пластины 21, 22, которые в обесточенном состоянии m-фазных обмоток возбуждения 14 магнитопроводов статора 12, 13 плотно прилегают к тормозным кольцевым накладкам 7 боковых щитов 4 и 5.To the outer axial planes of the rotor packages by means of
Вал ротора 23 выполнен цельным и ступенчатым, имеющим два выступа с увеличивающимися диаметрами от краев к центру, базируется на радиальных подшипниках 24, 25, с наружными кольцами которых связаны боковые щиты 4 и 5, а внутренние кольца фиксированы заплечниками 26, 27 вала ротора 23, и соединенный с магнитопроводами ротора 15, 16 через ступицы 18, 19 посредством шлицевых соединений 28, 29 с возможностью их осевых перемещений под воздействием тормозной пружины 30. При этом шлицевые соединения 28, 29 выполнены зеркально относительно центрального опорного диска 2 по геликоидной поверхности с углом α осевого скоса шлицевых соединений 28, 29 относительно продольной оси вала ротора 23. При проектировании и изготовлении данного электродвигателя необходимо отталкиваться от задач, которые будут предъявляться к конкретному электроприводу, и максимально требовательно подходить к выбору величины угла α осевого скоса шлицевых соединений 28, 29 относительно продольной оси вала ротора 23, так как она будет влиять на характеристики машины. При этом увеличение угла α осевого скоса шлицевых соединений 28, 29 относительно продольной оси вала ротора 23 будет пропорционально увеличивать аксиальное электромагнитное усилие.The
Перемещения пакетов роторов ограничиваются в выключенном состоянии тормозными кольцевыми накладками 7 тормозного устройства, а во включенном состоянии, при сжатой тормозной пружине 30, заплечниками 31, 32 вала ротора 23, выполненными таким образом, что расстояние между ними обеспечивает рабочие воздушные зазоры δ между магнитопроводом статора 12 и магнитопроводом ротора 15, магнитопроводом статора 13 и магнитопроводом ротора 16, при этом расстояние между заплечниками 31, 32 вала ротора 23 больше расстояния между внешними аксиальными поверхностями магнитопроводов статоров 12, 13 на величину 2δ.The movement of the rotor packages is limited in the off state by the brake
Тормозная пружина 30 размещена на валу ротора 23 и упирается своими торцами через упорные кольца 33, 34 в ступицы роторов 18 и 19. Упорные кольца 33, 34 служат для равномерного распределения усилия тормозной пружины 30 по внутренней аксиальной поверхности ступиц роторов 18, 19.The
Вал ротора 23 имеет выходные шлицевые отверстия 35, 36 для присоединения приводного механизма.The
В машине реализована самовентиляционная система охлаждения, включающая сеть вентиляционных отверстий 37 (фиг. 2), выполненных в боковых щитах 4 и 5 корпуса статора 1, сеть радиальных вентиляционных каналов 38 - под опорными поверхностями его магнитопроводов, осевые вентиляционные каналы 39 - в дисках роторов, вентиляционные лопатки 40, 41 - на наружных поверхностях дисков роторов и внутреннюю вентиляционную полость 42 центрального опорного диска 2 корпуса статора 1. Для подвода охлаждающего воздуха в центральную полость машины служат вентиляционные отверстия 37 (фиг. 2), а для выброса нагретых воздушных масс из полости машины предназначены вентиляционные отверстия 43, 44 обода 3 корпуса статора 1. Отверстия 44 используются также для контроля над состоянием тормозных кольцевых накладок 7.A self-ventilation cooling system is implemented in the machine, including a network of ventilation holes 37 (Fig. 2) made in the
Самотормозящийся сдвоенный аксиальный асинхронный электродвигатель для привода поточных линий работает следующим образом.Self-braking dual axial asynchronous electric motor for driving production lines works as follows.
Чередование фаз подаваемого напряжения на m-фазных обмотках возбуждения 14 магнитопроводов статора 12, 13 предварительно согласовано таким образом, чтобы направление вращения вала ротора 23 совпадало с увеличением угла α осевого скоса шлицевых соединений 28, 29 от их краев к середине. Так же предварительно в процессе сборки электродвигателя путем выбора толщины регулировочных прокладок 10 добиваются требуемых величин зазоров Δ между внутренними аксиальными поверхностями ступиц роторов 18, 19 и заплечниками 31, 32 вала ротора 23, которые обеспечиваются в собранной конструкции электродвигателя за счет разжимающего действия тормозной пружины 30. Величины зазоров Δ будут выбираться исходя из технических требований для каждого конкретного электропривода, так как будут влиять на быстродействие срабатывания при пуске и торможении электродвигателя (чем меньше величины зазоров Δ, тем меньше время срабатывания электродвигателя). При этом тормозные кольцевые накладки 7, оснащенные подложками 8, будут жестко связаны с резьбовыми втулками 9, имеющими кольцевые выступы с регулировочными прокладками 10 требуемой толщины, а тормозное устройство будет крепиться в боковых щитах 4 и 5 корпуса статора 1 внутри его центральной кольцевой полости при помощи винтов 11, вкрученных в резьбовые втулки 9 с внешней стороны боковых щитов 4 и 5. После процесса сборки щиты 4 и 5 будут неподвижно закреплены к ободу 3 корпуса статора 1 винтами 6.The phase rotation of the applied voltage on the m-
При подключении электрической машины к сети m-фазных обмоток возбуждения 14 магнитопроводов статора 12, 13 возникает пусковой ток, превышающий номинальный ток рабочего режима машины, вследствие чего возникает магнитное поле, под воздействием осевых электромагнитных сил которого пакеты роторов совершают встречное осевое смещение по шлицевым соединениям 28, 29 на валу ротора 23.When the electric machine is connected to the network of m-
Одновременно с этим основной магнитный поток пересекает магнитопроводы ротора 15, 16 с короткозамкнутыми обмотками 17 и наводит в них ЭДС. Так как короткозамкнутые обмотки 17 образуют замкнутые контуры, то по ним будет протекать ток. Вращающееся магнитное поле при взаимодействии с токами, протекающими по короткозамкнутым обмоткам 17 роторов, приведет к возникновению крутящего момента (по закону Ампера), который будет действовать на пакеты роторов. Крутящий момент от пакетов роторов через шлицевые соединения 28, 29, вал ротора 23 и выходные шлицевые отверстия 35, 36 будет передаваться к приводному механизму.At the same time, the main magnetic flux crosses the magnetic circuits of the
Так как пакеты магнитопроводов ротора 15, 16 сдвоенного ротора сопряжены подвижно в аксиальном направлении с валом ротора 23 посредством шлицевых соединений 28, 29, которые выполнены зеркально относительно центрального опорного диска 2 по геликоидной поверхности с углом α осевого скоса шлицевых соединений 28, 29 относительно продольной оси вала ротора 23, то при заторможенном вале ротора 23, который соединен неподвижно с приводным механизмом, пакеты роторов под воздействием крутящего момента будут накручиваться по шлицевым соединениям 28, 29 к заплечникам 31, 32, дополнительно увеличивая имеющееся аксиальное электромагнитное усилие F и тем самым ускоряя момент времени, при котором пакеты роторов отодвинутся от тормозного устройства и полностью растормозятся.Since the packages of the magnetic circuits of the
При этом тормозная пружина 30 получает дополнительное сжатие, а зазоры Δ между внутренними аксиальными поверхностями ступиц роторов 18, 19 и заплечниками 31, 32 вала ротора 23 уменьшаются.In this case, the
Между пластинами 21, 22, неподвижно прикрепленными к наружным аксиальным плоскостям пакетов роторов с помощью винтов 20, и тормозными кольцевыми накладками 7 образуются зазоры, равные величине Δ, а между аксиальными рабочими поверхностями магнитопроводов статора 12, 13 и ротора 15, 16 устанавливаются рабочие зазоры δ, сохраняющиеся в процессе вращения ротора, которое он получает в результате действия вращающегося магнитного поля.Between the
Осевые силы притяжения магнитопроводов статора 12, 13 и ротора 15, 16 превышают силу сжатия тормозной пружины 30, поэтому между внутренними аксиальными поверхностями ступиц роторов 18, 19, упорными кольцами 33, 34 и тормозной пружиной 30 возникают усилия взаимодействия, равные разности силы притяжения магнитопроводов статора 12, 13 и ротора 15, 16 и силы сжатия тормозной пружины 30, которые воспринимаются заплечниками 31, 32 вала ротора 23. Так как силы притяжения двух пакетов роторов равны по модулю, но направлены встречно, то они взаимно компенсируются заплечниками 31, 32 вала ротора 23 и не будут передаваться далее через заплечники 26, 27 на радиальные подшипники 24, 25 вала ротора 23, тем самым полностью их разгрузят, что положительно отражается на ресурсе и долговечности электрической машины.The axial forces of attraction of the magnetic circuits of the
Самовентиляционная система охлаждения машины функционирует за счет поступления вовнутрь центральной кольцевой полости машины охлаждающих воздушных потоков через вентиляционные отверстия 37 в боковых щитах 4, 5 корпуса статора 1, осевые вентиляционные каналы 39 в ступицах роторов 18, 19, радиальные вентиляционные каналы 38, выходящие на наружные поверхности дисков роторов с расположенными там вентиляционными лопатками 40, 41, и выброса нагретого воздуха наружу под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, через вентиляционные отверстия 43, 44 обода 3 корпуса статора 1.The self-ventilating cooling system of the machine operates by entering the central annular cavity of the machine of cooling air flows through the ventilation holes 37 in the side shields 4, 5 of the
При отключении электропитания от m-фазных обмоток возбуждения 14 исчезает магнитный поток, удерживающий пакеты роторов в рабочем положении. Это вызовет постепенное уменьшение скорости вращения пакетов роторов. Вследствие этого тормозная пружина 30 вызывает обратное взаимное осевое смещение их по шлицевым соединениям 28, 29 вдоль вала ротора 23 из-за того, что основной магнитный поток будет не в состоянии удерживать пакеты роторов в рабочем положении. Каждый пакет ротора входит в контакт со своей тормозной кольцевой накладкой 7, а между внутренними аксиальными поверхностями ступиц роторов 18, 19 и заплечниками 31, 32 вала ротора 23 образуются зазоры, равные величине Δ. В результате трения поверхностей закаленных пластин 21, 22 пакетов роторов и тормозных кольцевых накладок 7 происходит остановка ротора.When the power is disconnected from the m-
При этом уменьшение скорости вращения пакетов роторов будет проходить быстрее, чем уменьшение скорости приводного механизма из-за большой разницы их моментов инерции. Разница скоростей пакетов роторов и приводного механизма будет способствовать тому, что пакеты роторов получат дополнительное ускорение за счет избыточного момента приводного механизма и это приведет к их ускоренному скручиванию по шлицевым соединениям 28, 29 от заплечников 31, 32 к тормозным кольцевым накладкам 7 тормозного устройства и позволит увеличить аксиальное электромагнитное усилие F из-за воздействия реакции шлицевых соединений 28, 29 на пакеты роторов. Все это в конечном итоге будет способствовать дополнительному увеличению эффективности торможения и точности позиционирования поточной линии.In this case, a decrease in the speed of rotation of the packages of rotors will be faster than a decrease in the speed of the drive mechanism due to the large difference in their moments of inertia. The difference in the speeds of the packages of rotors and the drive mechanism will contribute to the fact that the packages of rotors will receive additional acceleration due to the excess torque of the drive mechanism and this will lead to their accelerated twisting along the
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110175A RU2655378C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110175A RU2655378C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655378C1 true RU2655378C1 (en) | 2018-05-28 |
Family
ID=62559864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110175A RU2655378C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655378C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112600353A (en) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 湖北科技学院 | Perforating device of stepless speed regulation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2290735C1 (en) * | 2005-06-30 | 2006-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Double-ended abutting induction electrical machine with built-in brake |
| CN202978641U (en) * | 2012-12-27 | 2013-06-05 | 宁波新大通电机有限公司 | Composite-rotor self-braking three-phase asynchronous motor |
| RU2551893C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Self-braking asynchronous electric motor with dual massive rotor |
| RU2558704C1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Double axial asynchronous machine with in-built brake mechanism |
| RU2602242C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Self-braking asynchronous electric motor with dual squirrel-cage rotor |
-
2017
- 2017-03-27 RU RU2017110175A patent/RU2655378C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2290735C1 (en) * | 2005-06-30 | 2006-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Double-ended abutting induction electrical machine with built-in brake |
| CN202978641U (en) * | 2012-12-27 | 2013-06-05 | 宁波新大通电机有限公司 | Composite-rotor self-braking three-phase asynchronous motor |
| RU2551893C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Self-braking asynchronous electric motor with dual massive rotor |
| RU2558704C1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Double axial asynchronous machine with in-built brake mechanism |
| RU2602242C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Self-braking asynchronous electric motor with dual squirrel-cage rotor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112600353A (en) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 湖北科技学院 | Perforating device of stepless speed regulation |
| CN112600353B (en) * | 2020-12-24 | 2024-05-24 | 湖北科技学院 | Stepless speed regulating punching device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10012273B2 (en) | Magnetorheological fluid clutch apparatus and control systems | |
| JP6194194B2 (en) | Compact electric centrifugal compressor | |
| US4649307A (en) | Induction-type planetary reducing coupling for very high speed rotating machines | |
| EP3611403B1 (en) | Jam-tolerant electric linear actuator | |
| RU2558704C1 (en) | Double axial asynchronous machine with in-built brake mechanism | |
| RU2655378C1 (en) | Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive | |
| CN109672310B (en) | Three-phase alternating current synchronous motor and electrical equipment | |
| CN109566525B (en) | Oxygen increasing machine | |
| JP6061815B2 (en) | motor | |
| EP3864313A1 (en) | Magnetorheological fluid clutch apparatus with low permeability drums | |
| RU2602242C1 (en) | Self-braking asynchronous electric motor with dual squirrel-cage rotor | |
| CN103867290B (en) | Turbocharger embedding an electrical machine with permanent magnets | |
| RU2290735C1 (en) | Double-ended abutting induction electrical machine with built-in brake | |
| CN105703532A (en) | Dynamo-electric machine with a brake | |
| RU2551893C1 (en) | Self-braking asynchronous electric motor with dual massive rotor | |
| US3502918A (en) | Electric motors | |
| CN104896058B (en) | A kind of liquid mixed arrangements for speed regulation of magnetic | |
| RU2655654C1 (en) | Self-braking asynchronous electric motor with double squirrel-cage rotor for drive of flow lines | |
| RU2642435C1 (en) | Self-braking coupled axial asynchronous motor | |
| JP7345759B2 (en) | magnetic gears | |
| RU2661641C1 (en) | Self-braking asynchronous electric motor with double squirrel-cage rotor for drive of flow lines | |
| CN110380570B (en) | Direct driving device for oil pumping unit | |
| CN109256896B (en) | Cycloidal-pin-wheel type alternating current motor | |
| US10788085B2 (en) | Magnetorheological fluid clutch apparatus and control systems | |
| CN101976906A (en) | Disc brake motor for rotary whirley |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190328 |