PL235171B1

PL235171B1 - Squirrel-cage rotor of induction motor

Info

Publication number: PL235171B1
Application number: PL430755A
Authority: PL
Inventors: Maciej Bernatt; Jakub Bernatt
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Napedow I Masz Elektrycznych Komel
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2020-06-01
Also published as: PL430755A1

Abstract

Klatkowy wirnik silnika indukcyjnego, w którym w każdym z prętów (1) klatki znajdują się wydrążone kanały (5) oraz (6), umożliwiające wprowadzenie w szczelinę między dolną ściankę prętów (1), a żłobki pakietu blach (4) odpowiedniego tworzywa wypełniającego tę szczelinę. Kanały (5) zamknięte są na wyjściu smarowniczkami (7) wyposażonymi w kulkowe zawory zwrotne (8).A squirrel cage rotor of an induction motor, in which each of the bars (1) of the cage has hollow channels (5) and (6), enabling the insertion of an appropriate material filling the gap between the lower wall of the bars (1) and the grooves of the sheet pack (4). gap. The channels (5) are closed at the outlet with lubrication nipples (7) equipped with ball check valves (8).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest klatkowy wirnik silnika indukcyjnego dużej i średniej mocy, wykonany techniką prętowania.The subject of the invention is a squirrel-cage rotor of a high and medium power induction motor, made by the rod-forming technique.

Standardowe rozwiązanie wirnika silnika indukcyjnego klatkowego większej mocy ma uzwojenie wykonane z prętów miedzianych lub mosiężnych. W wirnikach głębokożłobkowych stosowane są zwykle pręty o smukłym przekroju prostokątnym, lub trapezowym, umożliwiającym dobre wykorzystanie zjawiska wypierania prądu podczas rozruchu dla poprawy parametrów rozruchowych silnika. W wirnikach dwu klatkowych dla klatki rozruchowej stosowane są pręty o przekroju okrągłym (zwykle mosiężne), dla klatki pracy zaś najczęściej pręty o przekroju kwadratowym lub prostokątnym (zwykle miedziane). Pręty połączone są na czołach z miedzianymi pierścieniami zwierającymi metodą lutowania, spawania, lub zgrzewania.The standard design of the larger power squirrel cage induction motor has a winding made of copper or brass bars. In deep groove rotors, bars with a slender rectangular or trapezoidal cross-section are usually used, which enable good use of the phenomenon of current displacement during start-up to improve the starting parameters of the motor. In two-cage rotors, bars with a round section (usually brass) are used for the starting cage, and for a work cage, bars with a square or rectangular section (usually copper) are used. The rods are connected at the ends with copper short-circuiting rings by soldering, welding or welding.

Moment załączenia silnika do sieci i następujący po nim rozruch jest okresem, w którym występują największe zagrożenia tak dla trwałości klatki wirnika, jak i dla całej struktury silnika. Podczas rozruchu w prętach klatki przepływa prąd o wielkim natężeniu. W wyniku współdziałania tego prądu oraz sprzęgniętego z nim magnetycznego strumienia rozproszenia żłobkowego powstaje siła elektrodynamiczna działająca na pręty klatki w całej długości pakietu blach wirnika. Jest to siła pulsująca, o częstotliwości podwojonej w stosunku do częstotliwości prądu wirnika. Siła ta skierowana jest do dna żłobków i wywołuje w prętach (sztywno zamocowanych do pierścieni zwierających) pulsujące naprężenia zginające, prowadzące do zmęczenie materiału klatki i niebezpieczne dla trwałości jej konstrukcji. W okresie rozruchu z reguły występuje silne iskrzenie między prętami wirnika a ściankami żłobków pakietu blach; ponadto na cały wirnik działają szybkozmienne pulsacje momentu obrotowego silnika. Te mogą być również groźne dla ustroju klatki szczególnie, jeśli ich częstotliwość zbliżona jest do częstotliwości drgań własnych prętów, lub do częstotliwości drgań własnych poza pakietowych fragmentów klatki (zjawisko rezonansu).The moment of connecting the engine to the mains and the subsequent start-up is the period in which the greatest threats occur both for the durability of the rotor cage and for the entire structure of the engine. A high current flows through the bars of the cage during start-up. As a result of the interaction of this current and the magnetic flux of the groove scattering coupled with it, an electrodynamic force is generated acting on the cage bars along the entire length of the rotor sheet package. It is a pulsating force with twice the frequency of the rotor current. This force is directed to the bottom of the grooves and causes pulsating bending stresses in the bars (rigidly attached to the shorting rings), leading to fatigue of the cage material and dangerous to the durability of its structure. During the start-up period, as a rule, strong sparking occurs between the rotor bars and the walls of the sheet metal slots; in addition, the entire rotor is affected by rapidly changing pulsations of the engine torque. These can also be dangerous for the cage system, especially if their frequency is close to the natural frequency of the bars, or to the natural frequency of the parts of the cage outside the packets (resonance phenomenon).

Znanym sposobem zabezpieczenia klatki od niszczącego działania żłobkowych sił elektrodynamicznych jest ograniczanie, lub nawet całkowita likwidacja promieniowych luzów prętów w żłobkach pakietu blach, ujawnione m.in. w opisach PL 208 684, GB-1,044,574, JP-53008707. Jednak, z biegiem eksploatacji silnika, iskrzenie występujące między prętami, a ściankami żłobków podczas każdego rozruchu, zwiększa luzy pręta w żłobku i wyraźnie zmniejsza skuteczność tych rozwiązań. Szczególnie niebezpieczne dla trwałości silnika jest zwiększanie się luzu między prętem klatki a dolną ścianką (spodem) żłobka wirnika.A known method of securing the cage from the destructive effect of groove electrodynamic forces is to limit or even completely eliminate the radial clearances of the bars in the grooves of the sheet metal package, disclosed, among others, by in the descriptions PL 208 684, GB-1,044,574, JP-53008707. However, with the operation of the engine, the sparking between the bars and the walls of the grooves during each start-up increases the bar play in the groove and significantly reduces the effectiveness of these solutions. Particularly dangerous for the durability of the engine is the increase in the play between the cage bar and the lower wall (bottom) of the rotor groove.

Klatkowy wirnik silnika według wynalazku charakteryzuje się tym. że szczelina między prętem. klatki a dolną ścianką żłobka wypełniona jest odpowiednim tworzywem, wprowadzanym w tę szczelinę pod ciśnieniem. W ten sposób likwiduje się (lub znacznie ogranicza) szkodliwą szczelinę powietrzną występującą między dolną ścianką pręta a dnem żłobka wirnika, gdzie iskrzenie podczas rozruchu czyni największe szkody; ponadto znacznie poprawia się tym sposobem przewodność cieplną na przejściu pręt - pakiet blach wirnika, co korzystnie wpływa na obniżenie temperatury klatki podczas rozruchu i w dalszej eksploatacji silnika. Wprowadzenie tworzywa w istniejące szczeliny między prętami a ściankami żłobków zmniejsza również podatność prętów na drgania od pulsacji skrętnych momentu obrotowego silnika.The cage rotor of the engine according to the invention is characterized by this. that the gap between the rod. the cage and the bottom wall of the nursery is filled with a suitable material, introduced into this gap under pressure. In this way, the harmful air gap between the bottom wall of the bar and the bottom of the rotor groove is eliminated (or significantly reduced), where sparking during start-up causes the greatest damage; Moreover, this method significantly improves the thermal conductivity at the transition between the rod and the rotor plate package, which has a positive effect on lowering the cage temperature during the start-up and further operation of the engine. Introducing the material into the existing gaps between the bars and the walls of the grooves also reduces the susceptibility of the bars to vibrations caused by torsional pulsations of the engine torque.

Przykład rozwiązania klatki wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego wg wynalazku pokazany jest na rysunku Fig. 1, schematycznie przedstawiającym podłużny przekrój wirnika klatkowego. Pręty 1 tworzące klatkę wirnika, wsunięte w żłobki pakietu blach 4, połączone są pierścieniem zwierającym 2, opartym na ramionach podzwojnika 3. W każdym pręcie wirnika 1 znajduje się okrągły, osiowy kanał 5 wyprowadzający poza pierścień zwierający 2 oraz co najmniej dwa połączone z nim kanały 6 prowadzące w miejsce szczeliny powietrznej na styku pręta 1 z dnem żłobka w pakiecie blach 4. Na wyjściu pręta 1 z kanału 5 zamocowana jest smarowniczka 7 wyposażona w kulkowy zawór zwrotny 8.An example of a rotor cage design of a deep slot induction motor according to the invention is shown in Fig. 1, schematically showing a longitudinal section of a squirrel cage rotor. The bars 1 forming the rotor cage, inserted into the grooves of the sheet metal package 4, are connected by a shorting ring 2, supported on the legs of the sub-twist 3. In each rotor bar 1 there is a circular, axial channel 5 leading beyond the shorting ring 2 and at least two channels connected to it 6 leading to the place of the air gap at the contact of the bar 1 with the bottom of the groove in the sheet package 4. At the exit of the bar 1 from the channel 5, a grease nipple 7 equipped with a ball check valve 8 is mounted.

Analogiczne rozwiązanie można stosować również w silnikach dwuklatkowych. Szczególnie duże efekty mogą być do osiągnięcia w przypadku zastosowania tego rozwiązania w klatce rozruchowej silnika dwuklatkowego.A similar solution can also be used in double-cage engines. Particularly large effects can be achieved when this solution is used in the starting cage of a two-cage engine.

Claims

Patent claims

1. The cage rotor of the induction motor made by the rod method, characterized in that in each bar (1) of its cage there are channels (5), (6) enabling the insertion of a suitable material into the gap between the lower side of the bar and the bottom of the groove of the sheet metal (4) filling this gap.

2. A cage rotor for an induction motor according to claim A device according to claim 1, characterized in that each of the channels (5) of its cage bars is closed at its exit by a grease nipple (7) provided with a ball check valve (8).