SE511115C3

SE511115C3 - An asynchronous

Info

Publication number: SE511115C3
Application number: SE9704593A
Authority: SE
Inventors: Lars Hoffmann
Original assignee: Stora Kopparbergs Bergslags Ab
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-08-30
Also published as: SE9704593L; WO1999030406A1; AU1791099A; SE9704593D0; SE511115C2

Description

10 511115 rotorflöde uppstå. När ett osymmetriskt rotorflöde upp- står kommer motoraxeln att skäras av det osymmetriska rotorflödet och spänning induceras över motoraxeln så att en ström kommer att flyta genom motoraxeln. Den så erhållna axelströmmen går från motoraxeln, genom det första lagret, genom statorstommen, genom det andra lagret och tillbaka till axeln. Dylika axelströmmar är beroende av belastningen och ändrar karaktär vid ändrad belastning. En annan orsak till att axelströmmar uppstår är att stator/rotor-plåtpaketet inte har en homogen mag- netisk kvalité, dvs. att jungfrukurvan inte har samma storlek i alla domäner runt plåten hos nämnda paket, så att osymmetri i flödet erhålles som resulterar i axel- strömmar. De högfrekventa spänningskomposanterna, som finns i statorstommen, bildas på grund av att krafthalv- ledarna har en mycket brant derivata. 10 511115 rotor flow occur. When an asymmetric rotor flow is stands, the motor shaft will be cut by the asymmetrical one the rotor flow and voltage are induced across the motor shaft so that a current will flow through the motor shaft. It saw obtained shaft current flows from the motor shaft, through it first layer, through the stator body, through the second the bearing and back to the shaft. Such shaft currents are depending on the load and changes character when changed loading. Another reason why shaft currents occur is that the stator / rotor plate package does not have a homogeneous net quality, ie. that the virgin curve does not have the same size in all domains around the plate of said package, so that asymmetry in the flow is obtained which results in streams. The high-frequency voltage components, such as present in the stator body, is formed due to the The leaders have a very steep derivative.

I motorlager som passeras av en elektrisk ström uppstår skador i löpbanor och på rullkroppar som kan förorsaka lagerdemolering långt innan den normala livslängden upp- nåtts.In motor bearings that are passed by an electric current occurs damage to running tracks and to rollers that can cause stock demolition long before the normal service life reached.

Innan förekomsten av lagerströmmar blev konstaterad och att lagerströmmarna kunde förorsaka skador på lagren, utfördes omfattande byten av motorer och växellådor i ett försök att eliminera skakningar i drivsystemen. Skakning- arna kvarstod även efter dylika byten. Dessutom blev det problem med pulsgivare som skakade. Pulsgivarna visade sig vara ocentrerad, men trots att de centrerades kvar- stod skakningarna även här. Problemen visade sig i stäl- let bero på skador i motorlagren och kunde tillfälligt avhjälpas genom att ersätta de skadade motorlagren med nya. Orsaken till lagerskadorna visade sig senare bero på elektriska strömmar som passerade lagren. Orsaken till dessa strömmar har förklarats ovan. Ett flertal olika försök har gjorts för att minska de skadliga lagerström- marnas inverkan på lagren. Asynkronmaskinerna har jordats 511 115» för att skydda dem mot kapacitiva urladdningsströmmar. En isolerad koppling har anordnats mellan motor och växel- låda. En jordningsborste har monterats på pulsgivaren.Before the presence of stock currents was found and that the bearing currents could cause damage to the bearings, Extensive engine and gearbox replacements were made in one try to eliminate shaking in the drive systems. Shaking- remained even after such exchanges. In addition, it became problems with pulse shakers. The encoders showed be unfocused, but despite the fact that they were the tremors stood here too. The problems turned out to be could be due to damage to the engine bearings and could temporarily remedied by replacing the damaged engine bearings with nya. The cause of the bearing damage later turned out to be due to electric currents passing through the bearings. The reason for these currents have been explained above. Several different Attempts have been made to reduce the harmful storage currents impact of stocks on inventories. The asynchronous machines have been grounded 511 115 » to protect them from capacitive discharge currents. One insulated coupling has been provided between the motor and the box. A grounding brush has been mounted on the encoder.

Inte någon av dessa åtgärder har varit tillfredsställande för att förhindra skador på motorlagren som orsakas av lagerströmmar. Ändamålet med uppfinningen är att väsentligt reducera ovannämnda problem med lagerströmmar och åtföljande lagerskador.None of these measures have been satisfactory to prevent damage to the engine bearings caused by storage currents. The object of the invention is to substantially reduce the above-mentioned problems with bearing currents and attendant bearing damage.

Asynkronmotorn enligt uppfinningen kännetecknas av att en ledare är anordnad mellan axeln och kortslutningsringen på varje sida av rotorn, att anslutningsdon elektriskt ansluter ledaren till axeln respektive kortslutnings- ringen, och att anslutningsdonet för anslutning av leda- ren till axeln är belägen vid ett ställe mellan lagret och rotorburen.The asynchronous motor according to the invention is characterized in that a conductor is arranged between the shaft and the short-circuit ring on each side of the rotor, to connectors electrically connects the conductor to the shaft and short-circuit and that the connector for connecting the conductors clean to the shaft is located at a place between the bearing and the rotor cage.

Vid en utföringsform av uppfinningen utgöres varje ledare av ett flertal långsträckta föremål, vilka kan ha formen av band, trådar, remsor, stänger, stavar och liknande och som är jämnt fördelade runt axeln.In one embodiment of the invention, each conductor is constituted of a plurality of elongate objects, which may have the shape of bands, threads, strips, rods, rods and the like and which are evenly distributed around the shaft.

Vid en annan utföringsform, som för närvarande föredrages mest utgöres varje ledare av en ringformig kropp med en central öppning för axeln, varvid den ringformiga kroppen kan ha en cylindrisk del, som bildar nämnda öppning, och en radiell fläns som vänder mot kortslutningsringen för fastsättning vid denna.In another embodiment, which is currently preferred most each conductor consists of an annular body with one central opening for the shaft, the annular body may have a cylindrical part forming said opening, and a radial flange facing the short circuit ring for attachment to it.

Anslutningsdonen kan utgöras av skruvar, bultar, nitar, elektriska adhesiva förband, svetsförband och liknande.The connectors can consist of screws, bolts, rivets, electrical adhesive dressings, welding dressings and the like.

Det föredrages att anslutningsdonet för anslutning av ledaren till axeln är anordnat omedelbart intill lagret. 511115 Frekvensomriktaren är företrädesvis pulsbreddmodulerad (PWM).It is preferred that the connector for connection of the conductor to the shaft is arranged immediately adjacent to the bearing. 511115 The drive is preferably pulse width modulated (PWM).

Uppfinningen beskrives närmare i det följande med hänvis- ning till ritningarna.The invention is described in more detail in the following with reference to to the drawings.

Figur 1 visar schematiskt en asynkronmotor som är försedd med ledare enligt uppfinningen.Figure 1 schematically shows an asynchronous motor which is provided with conductors according to the invention.

Figur 2 är en snittvy enligt linjen II-II i figur l.Figure 2 is a sectional view along the line II-II in Figure 1.

Figur 3 visar en annan utföringsform av en ledare sedd i en snittvy i samma position som den i figur 2.Figure 3 shows another embodiment of a conductor seen in a sectional view in the same position as that in Figure 2.

I figur 1 visas schematiskt en asynkronmotor som matas med växelström via en frekvensomriktare (ej visad) vilken är pulsbreddmodulerad (PWM). Asynkronmotorn har ett maskin- eller motorhus 14, en rotor 1 med en rotorlind- ning och en i motorhuset 14 stationärt anordnad stator 2 med en statorlindning. Asynkronmotorn har vidare en axel 3, som uppbär två lager 4, 5 och som sträcker sig genom och är fast förbunden med rotorn l. Med de två lagren 4, 5 är axeln 3 och rotorn 1 roterbart lagrad vid motor- huset. Rotorn 1 har runt sin omkrets ett flertal intill varandra anordnade stavar 6 och två motstående, parallella kortslutningsringar 7, 8, mellan vilka rotor- stavarna 6 sträcker sig och vid vilka rotorstavarna 6 är permanent fast förbundna. Rotorstavarna 6 och kortslut- ningsringarna 7, 8 bildar därvid tillsammans en rotorbur 9. Med 10 betecknas ett synkront, roterande flöde som under drift bildas mellan stator 2 och rotor 1. På varje sida av rotorn 1 finns en ledare ll, som är anordnad mellan axeln 3 och rotorburens 9 kortslutningsring 7, 8.Figure 1 schematically shows an asynchronous motor being fed with alternating current via a drive (not shown) which is pulse width modulated (PWM). The asynchronous motor has one machine or motor housing 14, a rotor 1 with a rotor winding and a stator 2 stationary in the motor housing 14 with a stator winding. The asynchronous motor also has a shaft 3, which carries two layers 4, 5 and which extends through and is fixedly connected to the rotor l. With the two bearings 4, 5, the shaft 3 and the rotor 1 are rotatably mounted at the motor the house. The rotor 1 has around its circumference a plurality adjacent arranged rods 6 and two opposite, parallel short-circuit rings 7, 8, between which the rotor the rods 6 extend and at which the rotor rods 6 are permanently permanently connected. Rotor rods 6 and short circuit The rings 7, 8 then together form a rotor cage 9. 10 denotes a synchronous, rotating flow as during operation is formed between stator 2 and rotor 1. On each side of the rotor 1 there is a conductor ll, which is arranged between the shaft 3 and the short-circuit ring 7, 8 of the rotor cage 9.

Anslutningsdon 12, 13 ansluter ledaren ll elektriskt till axeln 3 och kortslutningsringen 7, 8 så att axeln 3 kort- slutes till rotorburen 9. Anslutningsdonet 12, som anslu- ter ledaren ll till axeln 3, är belägen vid ett ställe 511115 mellan lagret 4, 5 och rotorburen 9. Vid den beskrivna asynkronmotorn alstrar det roterande flödet 10 genom induktion en spänning i axeln 3, som ger upphov till en elektrisk ström genom axeln 3 såsom förklarats tidigare.Connectors 12, 13 connect the conductor 11 electrically shaft 3 and the short-circuit ring 7, 8 so that the shaft 3 is connected to the rotor cage 9. The connector 12, which is connected ter the conductor l1 to the shaft 3, is located at a place 511115 between the bearing 4, 5 and the rotor cage 9. At the described the asynchronous motor generates the rotating flow 10 through induction a voltage in the axis 3, which gives rise to a electric current through the shaft 3 as explained earlier.

Utan de två ledarna ll kommer denna ström att cirkulera i den krets som omfattas av axeln 3, det ena lagret 4, motorhuset 14, det andra lagret 5 och åter axeln 3. Tack vare föreliggande uppfinning ledes strömmen i stället från axeln 3, genom den ena ledaren ll, genom rotorburen 9, genom den andra ledaren 11 och tillbaka till axeln 3.Without the two conductors ll, this current will circulate in the circuit covered by the shaft 3, the one bearing 4, the motor housing 14, the second bearing 5 and again the shaft 3. Thank you whether the present invention conducts the current instead from the shaft 3, through one conductor 11, through the rotor cage 9, through the second conductor 11 and back to the shaft 3.

Beroende på utformningen av ledarna ll och deras anslut- ningsdon 12 kan fràn en huvuddel, dvs. 51% och däröver, till praktiskt taget all ström ledas bort från axellagren 4, 5, vilket resulterar i en motsvarande väsentlig redu- cering av skador pà axellagren 4, 5 som orsakas av elek- triska strömmar genom axellagren. Ledarna ll med till- hörande anslutningsdon 12, 13 kan anses bilda bryggor mellan motoraxeln 3 och rotorburen 9.Depending on the design of the conductors ll and their connection device 12 can from a main part, i.e. 51% and above, virtually all current is diverted away from the shaft bearings 4, 5, which results in a corresponding significant reduction damage to the shaft bearings 4, 5 caused by electrical trical currents through the shaft bearings. The leaders ll with associated connectors 12, 13 can be considered to form bridges between the motor shaft 3 and the rotor cage 9.

Vid den i figurerna 1 och 2 visade utföringsformen består varje ledare ll av tre stänger som är jämnt fördelade runt axeln 3, som är fastskruvade i axeln och kortslut- ningsringen 7, 8 med hjälp av anslutningsdon i form av skruvar eller liknande.In the embodiment shown in Figures 1 and 2, each conductor ll of three rods evenly distributed around the shaft 3, which are screwed into the shaft and ring 7, 8 by means of connectors in the form of screws or the like.

Vid den i figur 3 visade utföringsformen består ledaren ll av en ringformig kropp med en central öppning för axeln 3. Den ringformiga kroppen har en cylindrisk del, som bildar nämnda öppning, och en radiell fläns som vänder mot kortslutningsringen för fastsättning vid denna med hjälp av skruvar, bultar 13 eller liknande.In the embodiment shown in Figure 3, the conductor consists ll of an annular body with a central opening for axis 3. The annular body has a cylindrical part, forming said opening, and a radial flange which faces the short-circuit ring for attachment to it by means of screws, bolts 13 or the like.

Claims

10 15 20 25 30 35 511115 PATENT REQUIREMENTS

An asynchronous machine comprising a frequency converter, a machine housing (14), a rotor (1) with a rotor winding, a stator (2) arranged in the machine housing with a stator winding, and a shaft (3) supporting the rotor (1) and which is rotatably mounted by means of bearings (4, 5) at the machine housing, which rotor (1) has around its circumference a plurality of adjacent rods (6) and two opposite short-circuit rings (7, 8), with which the rods (6) are permanently fixedly connected to form a rotor cage (9), in which an asynchronous machine during operation a shaft current arises through said shaft (3), can be indicated by a conductor (11) being arranged between the shaft (3) and the short circuit. the connecting ring (7, 8) on each side of the rotor (1), that the connectors (12, 13) electrically connect the conductor (11) to the shaft (3) and the short-circuit ring (7, 8), respectively, and that the connector (12) for connecting the the conductor (11) to the shaft (3) is located at a place between the bearing (4, 5) and the rotor cage (9).

2. An asynchronous machine as claimed in claim 1, characterized in that each conductor (II) consists of a plurality of elongate objects in the form of bands, wires, strips, rods, rods and the like, which objects are evenly distributed around the axis (3). ).

3. An asynchronous machine as claimed in claim 1, characterized in that each conductor (II) is constituted by an annular body with a central opening for the shaft (3).

Asynchronous machine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the connectors (12, 13) comprise or consist of screws, bolts, rivets, electrical adhesive joints, welded joints and the like. 10 511115

5. Asynchronous machine according to claim 3, characterized in that the annular body has a cylindrical part, which forms said opening, and a radial flange which faces the short-circuit ring for attachment thereto.

Asynchronous machine according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the connector (12) for connecting the conductor (II) to the shaft (3) is arranged immediately next to the bearing (4, 5).

7. An asynchronous machine according to any one of claims 1-6, characterized in that the frequency converter is pulse width modulated (PWM).