Улучшение качества изготовления литых медных короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей

Проблемы заливки медью обмоток сердечников роторов обусловлены, главным образом, её низкой жидкотекучестью, весьма активным взаимодействием с воздушной средой и литейной формой. Роторы имеют, как правило, большую длину, что при заливке может сопровождаться снижением электропроводности меди при введении

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ компонентов для повышения её жидкотекучести, а также чревато образованием литейных дефектов. В силу этих причин долгое время попытки организовать производство АД с ЛМКО ротора были неудачными.

Таким образом, предпринимались попытки освоения ЛМКО, как правило, на АД малых габаритов и с массой заливаемой меди до 3 кг. Вместе с тем, в связи с необходимостью внедрения энергосберегающих технологий добычи полезных ископаемых, интерес к ЛМКО ротора мощных АД возрастает. Поэтому в последние годы подобные исследования активизировались: создаются новые сплавы, в том числе с высокой электропроводностью, совершенствуется технология плавки и заливки обмоток роторов медью [1. с, 225–241; 2, с. 46–53].

Известны различные способы изготовления литых короткозамкнутых обмоток роторов: под давлением и статический, когда расплав заполняет форму, формирует стержни и коротко замыкающие кольца под действием силы тяжести [3].

Указанные способы имеют ряд недостатков:

• –    из-за наличия литниковой системы: сложность, а следовательно, высокая стоимость литейной оснастки;

• –    турбулентное движение расплава при заполнении литейной формы;

• –    невозможность предотвращения попадания в расплав шлаков из разливочного ковша;

• –    частое появление литьевого брака: рыхлость, пористость, недоливы, утяжки;

• –    для литых из меди обмоток роторов контакт расплава с атмосферой ведёт к появлению «водородной болезни»;

• –    наличие термического оборудования отдельно для нагрева оснастки и для приготовления расплава.

Указанные недостатки приводят к неудовлетворительному качеству (наличие литейных дефектов и высокому удельному сопротивлению материала отливки) литых короткозамкнутых обмоток роторов, к повышению стоимости их изготовления.

Для улучшения качества изготовления литых короткозамкнутых обмоток роторов предложен способ изготовления в среде инертных газов (рис.1).

Пакет листов ротора 1 на оправке 4, зажатый с двух сторон литейными формами 6 и 7 и зафиксированный штифтом 5 помещён в нагревательную печь 8, имеющую крышку 9, нагревательный элемент 11, подвижную плиту 13 и основание 14.

Процесс изготовления литой короткозамкнутой обмотки ротора происходит следующим образом:

• –    пакет листов ротора 1 собирают на оправке 4;

• –    зажимают с обеих сторон формами 6 и 7;

• –    закрепляют всю сборку штифтом 5;

  
  
  

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

• –    опилки или измельченную стружку материала обмотки ротора через отверстия

10 засыпают в полость 15 формы 7;

• –    далее через пазы 2 пакета листов ротора, в полость 3 формы 6.

• –    полость 3 имеет форму и размеры короткозамыкающего кольца;

• –    полость 15 имеет увеличенные размеры для компенсации усадки материала обмотки при расплавлении.

Затем всю конструкцию, с засыпанным материалом обмотки, устанавливают на подвижную плиту 13 в нагревательной печи. После этого печь закрывается крышкой 9 и в пространство 12 подаётся инертный газ (углекислый, аргон и т.д.).

Защитная атмосфера предотвращает контакт разогретых элементов конструкции ротора (листов ротора, листового покрытия) с кислородом атмосферы, что предотвращает их окисление.

При использовании в качестве материала короткозамкнутой обмотки ротора меди, защитная атмосфера исключает контакт расплава меди с водородом атмосферы, что предотвращает появление «водородной болезни».

Затем с помощью нагревательного элемента 11 печи (индуктор, спираль сопротивления) сборка нагревается до температуры плавления материала обмотки ротора (медь, алюминий) и выдерживается при этой температуре необходимое время, достаточное для расплавления и осадки всей засыпки.

В течение этого времени производится периодическое встряхивание, например, с помощью кулачкового механизма 1 (рис. 2).

Благодаря этому происходит медленное плотное заполнение форм расплавом, что благоприятно сказывается на качестве литой короткозамкнутой обмотке ротора.

При этом отсутствуют такие дефекты литья, как рыхлости и раковины, которые присущи литью под давлением и статическому литью. После расплавления всей засыпки получается отливка короткозамкнутой обмотки ротора с короткозамыкающими кольцами 2 и стержнями 3.

А - А

А

Рис. 1. Способ изготовления короткозамкнутых литых роторов асинхронных электродвигателей

Рис. 2. Способ изготовления короткозамкнутых литых роторов асинхронных электродвигателей

После этого печь отключают и сборке дают остыть вместе с печью. Затем производится открытие печи, извлечение сборки. Благодаря отсутствию литников и выпоров значительно уменьшается трудоёмкость разборки, уменьшается материалоёмкость процесса изготовления обмотки, удешевляется дальнейшая обработка.

Данный способ позволяет легко автоматизировать процесс изготовления роторов с литой короткозамкнутой обмоткой, особенно при серийном и массовом производстве [4].

Способ изготовления короткозамкнутых обмоток роторов отличается тем, что с целью повышения качества отливки и уменьшения себестоимости изготовления производится:

• -    защитная атмосфера из инертных газов;

• -    ликвидируется литниковая система (литник, выпор, питатели, стояк, коллектор);

• -    применение периодическое встряхивание расплава.