5.3. Конструкция сердечника ротора

Сердечники роторов асинхронных двигателей при D₂ < 990 мм выполняют с непосредственной посадкой на вал без промежуточной втулки. В двигателях с высотой оси вращения h ≤ 250 мм применяют посадку сердечников на гладкий вал без шпонки. В двигателях больших размеров сердечники крепят на валу с помощью шпонки. Если диаметр ротора превышает 990 мм, то сердечник шихтуют из отдельных сегментов и крепят на втулке ротора или на продольных ребрах, приваренных к валу (оребренные валы).

В большинстве двигателей с высотой оси вращения h≥250 мм выполняют аксиальные каналы в целях некоторого улучшения условий охлаждения ротора и снижения его массы и момента инерции.

Аксиальные каналы (рис. 5.12) могут быть расположены в одном ряду (m_к2 =1) или при больших диаметрах ротора в двух рядах (m_к2 = 2). Число аксиальных каналов в сердечнике ротора обычно колеблется от 9 до 12, а их диаметр (d_K2) — в пределах от 15 до 30 мм. Большие диаметры выполняют в роторах двигателей с большим числом полюсов. При расположении каналов в два ряда их диаметры уменьшают.

Рис. 5.12. Аксиальные вентиляционные каналы в сердечнике ротора:

а — расположение каналов в один ряд (т_к2 =1);

6 — расположение каналов в два ряда (m_к2 = 2).

Радиальные каналы в сердечнике ротора, так же как и в статоре, выполняют лишь при длине сердечника, превышающей 0,25 — 0,3 м. В таких роторах необходимо предусматривать также и выполнение аксиальных каналов, которые служат для прохода охлаждающего воздуха к радиальным каналам.

Наличие каналов, их диаметр и расположение оказывают влияние на магнитное напряжение ярма ротора и должны быть учтены при расчете магнитной цепи.

Внутренний диаметр сердечника ротора d_j при непосредственной посадке на вал равен диаметру вала D_B и может быть определен по формуле

(5.52)

Значения коэффициента k_B даны в табл. 5.3.

Таблица 5.3

h, мм	50—63	71—250	280—355		400—500
2p	2—6	2—8	2	4—12	4	6	8—12
kв	0,19	0,23	0,22	0,23	0,2	0,23	0,25

Если сердечник ротора насажен на втулку или оребренный вал, то внутренний диаметр D_}, м, определяется, исходя из допустимой индукции в ярме ротора с использованием следующих выражений:

6. Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи проводят для режима холостого хода двигателей, при котором для асинхронных машин характерно относительно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора. Насыщение зубцовых зон приводит к уплощению кривой поля в воздушном зазоре (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Распределение индукции в воздушном зазоре асинхронного двигателя:

1. Ненасыщенного (синусоидальная кривая);

2. Насыщенного (уплощенная кривая)

Пересечение реальной (уплощенной) кривой поля 2 в зазоре с основной гармонической 1 происходит в точках, отстоящих от оси симметрии одного полупериода кривой на угол ψ≈35°. Поэтому за расчетную индукцию принимается не амплитудное значение:

В_расч = В_max∙cos ψ ≈ В_max∙cos35˚≈0,82 В_max. По В_расч следует определить Н_расч по основной кривой намагничивания и увеличить затем результат в

k = 1/0,82 раз, приведя напряженность к амплитудному значению индукции. Для воздушного зазора, имеющего линейную зависимость

Н = f(B), эта операция равносильна непосредственному определению магнитного напряжения зазора по В_δ. При определении магнитных напряжений участков магнитной цепи с нелинейными магнитными характеристиками влияние уплощения учитывается специальными кривыми намагничивания для зубцов и ярм асинхронных двигателей, построенными по основной кривой намагничивания с учетом указанных зависимостей. При этом принимают

Марку электротехнической стали рекомендуется выбирать в зависимости от высоты оси вращения проектируемого асинхронного двигателя:

Марка стали 2013 2212 2214 2312 2412

Высота оси вращения, мм 45-250 160-250 71-250 280-355 280-560

Расчет магнитной цепи проводится далее.