RU2642435C1 - Self-braking coupled axial asynchronous motor - Google Patents
Self-braking coupled axial asynchronous motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642435C1 RU2642435C1 RU2017110172A RU2017110172A RU2642435C1 RU 2642435 C1 RU2642435 C1 RU 2642435C1 RU 2017110172 A RU2017110172 A RU 2017110172A RU 2017110172 A RU2017110172 A RU 2017110172A RU 2642435 C1 RU2642435 C1 RU 2642435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- axial
- magnetic circuits
- shaft
- Prior art date
Links
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
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
- H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
- H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
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, к самотормозящимся сдвоенным аксиальным асинхронным электродвигателям с двухдисковым статором и двухдисковым ротором.The invention relates to electrical engineering, to self-braking dual axial asynchronous electric motors with a two-disk stator and a two-disk rotor.
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 которого 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.Known bilateral 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. In this case, on each of the parts of the rotor shaft that are interconnected, a separate bearing is installed, with an outer ring of which a sleeve is connected that enters the hole of the cylindrical glass 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 bearing installed.
Эта электрическая машина отличается малыми осевыми габаритами, высокой нагрузочной способностью. Самовентиляционная система охлаждения машины функционирует за счет поступления вовнутрь центральной кольцевой полости машины охлаждающих воздушных потоков через отверстия ограждающих решеток и отверстия в дисках ротора и выброса нагретого воздуха наружу под действием цетробежных сил, возникающих при вращении ротора, через окна, выполненные в ободе корпуса статора.This electric machine is characterized by small axial dimensions, high load capacity. The self-ventilating cooling system of the machine operates by entering the central annular cavity of the machine of cooling air flows through the openings of the enclosing gratings and openings in the rotor disks and by ejecting heated air outward under the action of centrifugal forces arising from the rotor rotation through the windows made in the rim of the stator housing.
Однако для аксиальной конструкции магнитопроводов характерным является то, что магнитное сопротивление магнитопроводов в радиальном направлении изменяется (из-за изменяющейся геометрии магнитопроводов в радиальном направлении) и магнитный поток в магнитопроводах замыкается по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, повышая тем самым намагниченность областей зубцов и ярма, находящихся ближе к внутренним диаметрам магнитопроводов. Это ведет к дополнительному тепловыделению этих наиболее насыщенных участков магнитопроводов с находящимися там обмотками (Игнатов В.А., Вильданов К.Я. Торцовые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. - М. Энергоатомиздат, 1988 - 304 с.: ил., с. 297). Дополнительный повышенный нагрев зоны внутренней лобовой части нижнего магнитопровода статора с находящейся там обмоткой ведет к ускорению процессов старения ее изоляции в этой области и уменьшению срока службы. Это ведет к преждевременному выходу изоляции проводов обмоток из строя и уменьшению эксплуатационной надежности и долговечности работы электрической машины.However, it is characteristic of the axial design of the magnetic cores that the magnetic resistance of the magnetic cores in the radial direction changes (due to the changing geometry of the magnetic cores in the radial direction) and the magnetic flux in the magnetic cores closes along the path with the lowest magnetic resistance, thereby increasing the magnetization of the tooth and yoke regions, located closer to the inner diameters of the magnetic cores. This leads to additional heat dissipation of these most saturated sections of the magnetic circuits with the windings located there (Ignatov V.A., Vildanov K.Ya. Torque asynchronous electric motors of integral manufacturing. - M. Energoatomizdat, 1988 - 304 pp., Ill., P. 297) . An additional increased heating of the zone of the inner frontal part of the lower stator magnetic circuit with the winding located there leads to an acceleration of the aging processes of its insulation in this area and a decrease in the service life. This leads to premature failure of the insulation of the wires of the windings and a decrease in the operational reliability and durability of the electric machine.
Кроме этого 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.In addition, 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.
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.In addition, the output shafts of the rotor are made 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, 2015 г.). Сдвоенная аксиальная асинхронная электрическая машина со встроенным тормозным устройством содержит 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 установленной между ними на валу тормозной пружиной с возможностью их аксиального перемещения вдоль оси. Вал ротора крепится в боковых щитах двигателя при помощи радиальных подшипников, наружные кольца каждого из которых входят в отверстие боковых щитов корпуса статора, а внутренние кольца упираются в заплечники, расположенные ближе к концам вала ротора. 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 шлицам вала ротора при подключении обмоток магнитопроводов статора к сети.The closest in technical essence to the claimed invention is a dual axial asynchronous electric machine with integrated braking device (RF patent No. 2558704, 2015). A double axial asynchronous electric machine with an integrated brake device comprises a prefabricated symmetrical housing with a central annular cavity, a stator, a rotor, magnetic circuits of the stator and rotor with windings, side shields with bearings, a rotor shaft, a brake device and a spring, the stator housing in the form of an external cylindrical rim is integral with the central support disk, on the axial surfaces of which the stator magnetic circuits with windings are rigidly fixed, the rotor shaft is made of two stages, and the distance between the shoulder pads 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 two times the size of the working air gap, while the rotor packages are made in the form of ring disks with a brake spring installed between them on the shaft with the possibility of axial movement along the axis. The rotor shaft is mounted in the side shields of the motor using radial bearings, the outer rings of each 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. Between each of the internal axial surfaces of the rotor packages and shoulder pads located closer to the center of the rotor shaft, gaps are formed equal to the amount of counter displacement of the rotor packages along the splines of the rotor shaft when connecting the stator magnetic coil windings to the network.
Данная электрическая машина отличается малыми осевыми габаритами, высокой нагрузочной способностью и при этом ее конструкция достаточно проста и технологична. Самовентиляционная система охлаждения машины функционирует за счет поступления вовнутрь центральной кольцевой полости машины охлаждающих воздушных потоков через вентиляционные отверстия в боковых щитах корпуса статора, отверстий в ступицах роторов, радиальных вентиляционных каналов. Выброс нагретого воздуха наружу происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, через вентиляционные отверстия обода корпуса статора. Охлаждение тепловыделяющих элементов приводного электродвигателя происходит за счет конвективного теплообмена между нагретыми областями и движущимся относительно них воздухом.This electric machine is characterized by small axial dimensions, high load capacity and at the same time its design is quite simple and technological. The self-ventilating cooling system of the machine operates due to the intake of the central annular cavity of the machine of cooling air flows through the ventilation holes in the side shields of the stator housing, the holes in the hubs of the rotors, and the radial ventilation channels. The outflow of heated air out occurs under the action of centrifugal forces arising from the rotation of the rotor through the ventilation holes of the rim of the stator housing. The cooling of the fuel elements of the drive motor occurs due to convective heat transfer between the heated regions and the air moving relative to them.
Однако для аксиальной конструкции магнитопроводов характерным является то, что магнитное сопротивление магнитопроводов в радиальном направлении изменяется (из-за изменяющейся геометрии магнитопроводов в радиальном направлении) и магнитный поток в магнитопроводах замыкается по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, повышая тем самым намагниченность областей зубцов и ярма, находящихся ближе к внутренним диаметрам магнитопроводов. Это ведет к дополнительному тепловыделению этих наиболее насыщенных участков магнитопроводов с находящимися там обмотками (Игнатов В.А., Вильданов К.Я. Торцовые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. - М. Энергоатомиздат, 1988 - 304 с.: ил., с. 297). Дополнительный повышенный нагрев зоны внутренней лобовой части нижнего магнитопровода статора с находящейся там обмоткой ведет к ускорению процессов старения ее изоляции в этой области и уменьшению срока службы. Это ведет к преждевременному выходу изоляции проводов обмоток из строя и уменьшению эксплуатационной надежности и долговечности работы электрической машины.However, it is characteristic of the axial design of the magnetic cores that the magnetic resistance of the magnetic cores in the radial direction changes (due to the changing geometry of the magnetic cores in the radial direction) and the magnetic flux in the magnetic cores closes along the path with the lowest magnetic resistance, thereby increasing the magnetization of the tooth and yoke regions, located closer to the inner diameters of the magnetic cores. This leads to additional heat dissipation of these most saturated sections of the magnetic circuits with the windings located there (Ignatov V.A., Vildanov K.Ya. Torque asynchronous electric motors of integral manufacturing. - M. Energoatomizdat, 1988 - 304 pp., Ill., P. 297) . An additional increased heating of the zone of the inner frontal part of the lower stator magnetic circuit with the winding located there leads to an acceleration of the aging processes of its insulation in this area and a decrease in the service life. This leads to premature failure of the insulation of the wires of the windings and a decrease in the operational reliability and durability of the electric machine.
Заявляемое изобретение решает задачу повышения эффективности охлаждения внутренних участков магнитопроводов с находящимися там обмотками.The claimed invention solves the problem of improving the cooling efficiency of the internal sections of the magnetic circuits with the windings located there.
Технический результат заключается в повышении времени непрерывной работы, эксплуатационной надежности и долговечности работы электрической машины.The technical result is to increase the time of continuous operation, operational reliability and durability of the electric machine.
Технический результат достигается тем, что самотормозящийся сдвоенный аксиальный асинхронный электродвигатель содержит статор и ротор, где статор состоит из тормозного устройства, сборного симметричного корпуса в форме наружного цилиндрического обода с неподвижно закрепленными на нем боковыми щитами с подшипниками, который составляет единое целое с центральным опорным диском, на аксиальных поверхностях которого неподвижно закреплены магнитопроводы статора с обмотками, а ротор состоит из двух пакетов роторов в форме кольцевых дисков с вентиляционными лопатками на наружных поверхностях, содержащих магнитопроводы роторов с обмотками, с установленной между ними на валу тормозной пружиной с возможностью их аксиального перемещения вдоль оси, вала ротора, выполненного 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 внутри центрального опорного диска выполнена сеть радиальных вентиляционных каналов, проходящих под опорными поверхностями магнитопроводов статоров, соединяющих внешнюю поверхность корпуса статора, сопряженного с атмосферой, с внутренней центральной полостью машины, которая находится между внутренней поверхностью центрального опорного диска и внешней стороной вала и расположена соосно как с полостями, образованными внешней стороной вала и внутренними поверхностями магнитопроводов статоров, так и с осевыми вентиляционными каналами, проходящими вдоль внутренних поверхностей магнитопроводов роторов, соединенными с сетью радиальных вентиляционных каналов, проходящими под опорными поверхностями магнитопроводов роторов, выходящих на наружные поверхности кольцевых дисков ротора.The technical result is achieved in that the self-braking dual axial asynchronous electric motor contains a stator and a rotor, where the stator consists of a braking device, a prefabricated symmetrical housing in the form of an external cylindrical rim with side shields fixedly fixed on it with bearings, which is integral with the central supporting disk, on the axial surfaces of which the stator magnetic circuits with windings are fixedly fixed, and the rotor consists of two packages of rotors in the form of ring disks in with ventilation blades on external surfaces containing rotor magnetic circuits with windings, with a brake spring mounted between them on the shaft with the possibility of axial movement along the axis, of the rotor shaft made of two stages, and the distance between the shoulders located closer to the center of the shaft is greater than the distance between external axial surfaces of the stator magnetic cores by an amount two times the size of the working air gap, while inside the central supporting disk is made and a network of radial ventilation ducts passing under the supporting surfaces of the stator cores connecting the outer surface of the stator housing, coupled with the atmosphere, with the inner central cavity of the machine, which is located between the inner surface of the central supporting disk and the outer side of the shaft and is aligned with the cavities formed by the outer side of the shaft and the inner surfaces of the stator cores, and with axial ventilation ducts running along the inner surface th magnetic circuits of rotors connected to a network of radial ventilation ducts passing under the supporting surfaces of the magnetic circuits of the rotors that extend to the outer surfaces of the annular rotor disks.
Вал ротора крепится в боковых щитах двигателя при помощи радиальных подшипников, наружные кольца каждого из 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 each 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.
Пакеты роторов сопряжены с валом ротора посредством шлицевых соединений.Packages of rotors are coupled to the rotor shaft by means of spline connections.
Повышение эффективности охлаждения внутренних участков магнитопроводов статоров с находящимися там обмотками происходит за счет повышения интенсивности охлаждения этих участков при работающем электродвигателе. Это осуществляется благодаря конструктивным особенностям, которые позволили изменить направление движения охлаждающих воздушных потоков и сделали циркуляцию охлаждающих воздушных потоков принудительной через наиболее напряженные в тепловом отношении зоны внутренних участков магнитопроводов статоров с находящимися там обмотками.Improving the cooling efficiency of the inner sections of the stator magnetic circuits with the windings located there is due to an increase in the cooling intensity of these sections with the electric motor running. This is due to design features that made it possible to change the direction of movement of the cooling air flows and made the circulation of cooling air flows forced through the most heat-stressed zones of the internal sections of the stator magnetic circuits with the windings located there.
В предлагаемой конструкции охлаждающие воздушные потоки будут попадать в кольцевую полость двумя путями. Одни потоки будут проходить через вентиляционные отверстия в боковых щитах корпуса статора и охлаждать диски роторов и тормозные устройства, а вторые будут проходить через сеть радиальных вентиляционных каналов, выполненных внутри центрального опорного диска, проходящих под опорными поверхностями магнитопроводов статоров, внутреннюю центральную полость машины, полости, образованные внешней стороной вала и внутренними поверхностями магнитопроводов статора, внутренние лобовые части обмоток статоров, осевые вентиляционные каналы, соединенные с сетью радиальных вентиляционных каналов, проходящими под опорными поверхностями магнитопроводов роторов, выходящих на наружные поверхности дисков ротора с расположенными там вентиляционными лопатками, с последующим выбросом нагретого воздуха наружу под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, через вентиляционные отверстия обода корпуса статора.In the proposed design, cooling air flows will enter the annular cavity in two ways. Some flows will pass through the ventilation openings in the side shields of the stator housing and cool the rotor disks and braking devices, while the second ones will pass through a network of radial ventilation channels made inside the central support disk passing under the supporting surfaces of the stator cores, the internal central cavity of the machine, cavities, formed by the outer side of the shaft and the inner surfaces of the stator magnetic circuits, the inner frontal parts of the stator windings, axial ventilation ducts, with united with a network of radial ventilation ducts passing under the supporting surfaces of the rotor cores that extend to the outer surfaces of the rotor disks with the ventilation blades located there, followed by the release of heated air outward under the action of centrifugal forces arising from the rotor rotation through the ventilation holes of the stator housing rim.
Дополнительное охлаждение наиболее напряженных в тепловом отношении зон внутренних участков магнитопроводов статоров с находящимися там обмотками за счет принудительной циркуляции охлаждающих потоков ведет к уменьшению перегрева изоляции проводов и, как следствие, к увеличению срока ее службы, а также увеличению времени непрерывной работы. Увеличение срока службы изоляции проводов ведет к увеличению эксплуатационной надежности и долговечности работы машины в целом.Additional cooling of the most heat-stressed areas of the internal sections of the stators magnetic circuits with the windings located there due to the forced circulation of cooling flows leads to a decrease in the overheating of the insulation of the wires and, as a consequence, to an increase in its service life and also an increase in the time of continuous operation. Increasing the service life of wire insulation leads to an increase in the operational reliability and durability of the machine as a whole.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показан общий вид самотормозящегося сдвоенного аксиального асинхронного электродвигателя.In FIG. 1 shows a general view of a self-braking dual axial asynchronous electric motor.
На фиг. 2 показан вид сбоку самотормозящегося сдвоенного аксиального асинхронного электродвигателя.In FIG. 2 shows a side view of a self-braking dual axial asynchronous electric motor.
Сборный корпус самотормозящегося сдвоенного аксиального асинхронного электродвигателя 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, неподвижно закрепленных к ободу 3 корпуса статора 1 винтами 6 и 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 составляет тормозное устройство и 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 housing of a self-braking dual axial asynchronous electric motor 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, 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. Перемещения пакетов роторов ограничиваются в выключенном состоянии тормозными кольцевыми накладками 7, 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 2 δ.The rotor shaft 23 is made integral and stepped, having two protrusions with increasing diameters from the edges to the center, based on
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 rotor shaft 23 has
В машине реализована самовентиляционная система охлаждения, включающая сеть вентиляционных отверстий 37 (фиг. 2), выполненных в боковых щитах 4, 5 корпуса статора 1, сеть радиальных вентиляционных каналов 38 - под опорными поверхностями магнитопроводов ротора 15, 16, осевые вентиляционные каналы 39 - в дисках роторов, вентиляционные лопатки 40, 41 - на наружных поверхностях дисков роторов, сеть радиальных вентиляционных каналов 42, проходящих через центральный опорный диск 2 под опорными поверхностями магнитопроводов статоров 12, 13 и наружный цилиндрический обод 3, соединяющие внешнюю поверхность корпуса статора 1, сопряженного с атмосферой, с внутренней центральной полостью машины 43 (фиг. 1).A self-ventilation cooling system is implemented in the machine, including a network of ventilation holes 37 (Fig. 2) made in the
Причем осевые вентиляционные каналы 39, проходящие вдоль внутренних поверхностей магнитопроводов ротора 15, 16, расположены соосно с внутренней центральной полостью машины 43 с возможностью прохождения охлаждающих потоков воздуха от внутренней центральной полости машины 43 через полости 44, 45, образованные внешней стороной вала 23 и внутренними поверхностями магнитопроводов статоров 12, 13, внутренние лобовые части m-фазных обмоток возбуждения 14 к осевым вентиляционным каналам 39.Moreover, the
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 46, 47 наружного цилиндрического обода 3 корпуса статора 1. Отверстия 47 используются также для контроля над состоянием тормозных кольцевых накладок 7.To supply cooling air to the central cavity of the machine, the ventilation holes 37 (Fig. 2) are used, and
Самотормозящийся сдвоенный аксиальный асинхронный электродвигатель работает следующим образом.Self-braking dual axial asynchronous electric motor operates as follows.
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.In the process of assembling the electric motor by selecting the thickness of the
При подключении напряжения к m-фазным обмоткам 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 к заплечникам 31, 32, и пакеты роторов отодвинутся от тормозного устройства и полностью растормозятся.When voltage is connected to the 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. 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. Между пластинами 21, 22, неподвижно закрепленными 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.At the same time, the main magnetic flux crosses the magnetic circuits of 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 электродвигателя функционирует за счет поступления вовнутрь центральной кольцевой полости машины охлаждающих воздушных потоков двумя путями. Одни потоки будут проходить через вентиляционные отверстия 37 в боковых щитах 4, 5 корпуса статора 1 и охлаждать диски роторов и тормозные устройства, а вторые будут проходить через сеть радиальных вентиляционных каналов 42, выполненных внутри центрального опорного диска 2, проходящих под опорными поверхностями магнитопроводов статоров 12, 13, внутреннюю центральную полость машины 43, полости 44, 45, образованные внешней стороной вала 23 и внутренними поверхностями магнитопроводов статоров 12, 13, внутренние лобовые части m-фазных обмоток возбуждения 14, осевые вентиляционные каналы 39, соединенные с сетью радиальных вентиляционных каналов 38, проходящих под опорными поверхностями магнитопроводов ротора 15, 16, выходящих на наружные поверхности дисков роторов с расположенными там вентиляционными лопатками 40, 41 (фиг. 1). Далее нагретый воздух выталкивается наружу под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, через вентиляционные отверстия 46, 47 наружного цилиндрического обода 3 корпуса статора 1.The self-ventilating cooling system of the electric motor operates due to the two ways of cooling air flow entering the central annular cavity of the machine. Some flows will pass through the ventilation holes 37 in the side shields 4, 5 of the
При отключении питающего напряжения от m-фазных обмоток возбуждения 14 исчезает магнитный поток, удерживающий пакеты роторов в рабочем положении. Вследствие этого тормозная пружина 30 вызывает обратное взаимное осевое смещение их по шлицевым соединениям 28, 29 вдоль вала 23. При этом каждый пакет ротора входит в контакт со своей тормозной накладкой, 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 supply voltage is disconnected from the m-
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110172A RU2642435C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Self-braking coupled axial asynchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110172A RU2642435C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Self-braking coupled axial asynchronous motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2642435C1 true RU2642435C1 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=61023945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110172A RU2642435C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Self-braking coupled axial asynchronous motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2642435C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959578A (en) * | 1987-11-24 | 1990-09-25 | Axial Electric, Inc. | Dual rotor axial air gap induction motor |
| RU2199176C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-02-20 | Орловский государственный технический университет | Electric drive for intermittently running machines and mechanisms |
| US20030189388A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-09 | Fukuo Hashimoto | Axial flux motor assembly |
| 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 |
| 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 |
-
2017
- 2017-03-27 RU RU2017110172A patent/RU2642435C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959578A (en) * | 1987-11-24 | 1990-09-25 | Axial Electric, Inc. | Dual rotor axial air gap induction motor |
| RU2199176C1 (en) * | 2002-01-25 | 2003-02-20 | Орловский государственный технический университет | Electric drive for intermittently running machines and mechanisms |
| US20030189388A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-09 | Fukuo Hashimoto | Axial flux motor assembly |
| 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 |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10630157B2 (en) | Axial flux machine | |
| US20070114861A1 (en) | Rollen and rollenmotoren | |
| RU2698704C1 (en) | Device of electric machine with axial magnetic flow | |
| CN102594024A (en) | Air-cooled electrical machine | |
| CN102823113A (en) | Electrical motor incorporating internal rotor cooling | |
| CN110707843A (en) | Motor cooling structure and permanent magnet synchronous motor for electric automobile | |
| RU2558704C1 (en) | Double axial asynchronous machine with in-built brake mechanism | |
| US3455419A (en) | Magnetic coupling devices | |
| US10637337B2 (en) | Automatic torque-adjustable speed-changing motor for electric pedicab | |
| US7683520B2 (en) | Electric motor and rotating device that changes relative phase of rotors | |
| RU2290735C1 (en) | Double-ended abutting induction electrical machine with built-in brake | |
| RU2642435C1 (en) | Self-braking coupled axial asynchronous motor | |
| CA2361964A1 (en) | Electric brake | |
| JPS6127986B2 (en) | ||
| RU2655378C1 (en) | Self-braking double axial asynchronous electric motor for flow line drive | |
| RU2602242C1 (en) | Self-braking asynchronous electric motor with dual squirrel-cage rotor | |
| RU2199176C1 (en) | Electric drive for intermittently running machines and mechanisms | |
| EP2887499A1 (en) | Stator insulation for cold magnets | |
| RU2583676C1 (en) | Disintegrator | |
| CN110380570A (en) | Pumping unit direct drive unit | |
| RU2262175C1 (en) | Face-type electrical machine with built-in braking device | |
| JP2019134667A (en) | Electric motor assembly | |
| FI118942B (en) | Lift Motor | |
| US11891981B2 (en) | Generator/gearbox arrangement for a wind power installation with a brake | |
| RU2655654C1 (en) | Self-braking asynchronous electric motor with double squirrel-cage rotor for drive of flow lines |