201185. lajstromszámú szabadalom • Zaj- és rezgésszegény törpe aszinkron motor
1 HU 201185 B 2 A találmány tárgya zaj- és rezgésszegény törpe aszinkron motor, házban elrendezett elliptikus mezőt létrehozó állórésszel, a házban ágyazott tengellyel és a tengelyen elfordulásmentesen rögzített, zárt rotorhomyú, présöntött kalickarendszerű kalickás forgórésszel. K javasolt törpe aszinkron motor elsősorban erősen változó terhelésű üzemi kondenzátoros törpemotoros hajtásokban alkalmazható előnyösen. A villamos forgógép gyártás területén az utóbbi időben fokozott fontosságot nyert az elektronikus hajtásokban gyakran és nagy számban alkalmazott elliptikus mezejű törpe aszinkron motorok gyártása. Ezekre a motorokra jellemző, hogy a villamos gépek hagyományos működési elmélete, így tervezési, gyártási módszerei nem adaptálhatók egyszerűen a méretek megfelelő csökkentésével. A kalickás forgórészű villamos gépek forgórészeinek horonyferdítése az állórész horonyharmonikusainak kiküszöbölése valamint a forgórész aszimmetria hatásainak csökkentése érdekében történik. Erre a technológiára ad kitanítás H. Jordan: „Der geräuscharme Elektromotor” című könyve (W. Girardet kiadó, Essen, 1957), továbbá Dr. Tímár P. László: „Villamosgépek zaja és rezgése”, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986. című műve. Ezek a források azt is egyértelműen lefektetik, hogy az elméleti kutatások, elemzések, valamint a gyakorlati vizsgálatok kizárólag forgómezős villamos gépekre lettek kifejlesztve illetve elvégezve, és az egyre jelentősebb piacot meghódító elliptikus mezejű törpe villamos gépek sajátosságaira a szerzők nem hívták fel a tervezők, gyártók figyelmét. Ezekre a törpe aszinkron motorokra jellemző, hogy zárt rotorhoronnyal készülnek, és a forgórész felületén kialakul egy homogén hengerfelület, ami miatt a horonyharmonikusok hatása jelentéktelenné válik. A forgórész horonyferdítése ugyancsak előnytelen, mivel tengelyirányú periodikus erőt gerjeszt, amit tovább növel az is, hogy az állórész és a forgórész aktív hossza egyenlő ezekben a motorokban. Az elliptikus mezejű törpe aszinkron motorokban tehát a horonyferdítés periodikusan változó gerjesztő erőt hoz létre, amit a hibás mechanikai szerelés még külön kiemelhet. Ez a gerjesztőerő az elliptikus mezejű motor forgórészét mint tengelyirányban lengő rendszert gerjeszti. Ez a kinetikus rendszer legalább három energiatárolót tartalmaz, nevezetesen a forgórész tömegét, a rugalmas motorpajzsokat és a pajzscsapágyak előtt elhelyezett hullámos alátét rugókat, és kisfrekvenciás tengelyirányú gerjesztett lengéseket végez, amely a pajzsok rezonáns frekvenciájához közel, esetenként azzal egybeeső frekvenciával leng. így tehát a horonyferdítés, amelynek kedvező hatását forgómezős aszinkron motoroknál szinte egyeduralkodóan kihasználják, elliptikus mezejű töipe aszinkron motoroknál kellemetlen rezgést és zajt hoz létre, amelynek csökkentése vagy kiküszöbölése ismereteink szerint még nem megoldott. A találmánnyal célunk elliptikus mezejű törpe aszinkron motorok zaj- és rezgésszintjének csökkentése anélkül, hogy a motor méretei növekednének és a gyártási technológia jelentősen bonyolultabbá válna. Találmányunk alapgondolatát az a felismerés alkotja, hogy olyan szerkezeti kialakítást kell megvalósítani, amely szükségtelenné teszi a forgórészen az eddig zaj- és rezgéscsillapításra is használt horonyferdítést, ugyanakkor nem hoz létre tengelyirányú erőhatást és a főfluxust sem csökkenti, azaz nem növeli a motor geometriai méreteit. Mivel a horonyharmonikusok csillapítását a rotorfelület megmunkálásakor létrejövő hengerfelület ellátja, - ez a hengerfelület zárt rotorhorony és a törpemotoroknál szokásos szilíciummentes lágy dinamólemez esetén villamosán homogén - ezért a tengelyirányú gerjesztőerőket kell a lehető legnagyobb mértékben kiküszöbölni, azaz olyan megoldást kellett keresnünk, amely a forgórész horonyferdítését helyettesíti ugyan, de nem hoz létre tengelyirányú erőkomponenst. A kitűzött feladat megoldása során olyan törpe aszinkron motort vettünk kiindulási alapul, amelynek házban elrendezett, elliptikus mezőt létrehozó állórésze, a házban ágyazott tengelye, és a tengelyen elfordulásmentesen rögzített, zárt rotorhomyú homogén présöntött kalicka rendszerű kalickás forgórésze van. Ezt a törpe aszinkron motort találmányunk értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a forgórész két egyező méretű lemezcsomagból van összeépítve, amelyek egymástól távközzel vannak elválasztva és a tengely irányban húzódó rotorhomyaik egymáshoz képest fél rotorosztással el vannak fordítva, és a lemezcsomagok között a távközben a présöntött kalickarendszer részét képező és azzal egydarabból álló, a lemezcsomagok külső átmérőjével azonos külső átmérőjű homogén rövidrezáró gyűrű van kialakítva. Ezzel a megoldással elértük, hogy a forgórész ideális hosszát úgy tudtuk megnövelni, hogy az aktív forgórész vashossz ne változzék, és így nem jön tengelyirányú húzóerő létre. A kalickás forgórész lemezcsomagjának tengelyirányú két részre osztásával, az osztott részek egymáshoz képest távközzel történő elválasztásával, a távközbe helyezett rövidrezáró gyűrű alkalmazásával, továbbá az egymás mellett lévő forgórész részek egymáshoz viszonyított fél horonyosztással való elfordításával mind a tranziens, mind a kvázistacioner zaj illetve rezgés alapvető forrásai, mind a motor üzeme során fellépő tengelyirányú periodikusan változó gerjesztőerők kiküszöbölhetők, melynek következtében nem jön létre a szakmai körökben „dobhatásnak” nevezett jelenség, amit a motorpajzsok tengelyirányú rugalmas deformációja és rezonanciája idéz elő. A találmány szerinti törpe aszinkron motor egy előnyös kiviteli alakja értelmében a lemezcsomagok között a rövidrezáró gyűrű belsejében nem mágnesezhető anyagú távtartó gyűrű van elhelyezve, ami egyszerűsíti a középső rövidrezáró gyűrű gyártását, valamint a lemezcsomagok kellő távközzel történő elhelyezését és elmozdulásmentes rögzítését a tengelyen. A javasolt törpe aszinkron motor főbb előnyei között megemlíthetjük, hogy jóllehet a forgórészgyártás a hagyományoshoz képest kismértékben lassul, gyártása azonos forgórész lemezcsomaggal és hagyományos technológiával valósítható meg. Mivel a főfluxus nem csökken, a motor geometriai méretei, így súlya, végső soron előállítási költségei sem nőnek meg, ugyanakkor megszünteti a legveszélyesebb zaj- és rezgést kiváltó gerjesztő erőket. A forgórész javasolt kialakításával a törpe aszinkron motornak sem indítónyomatéka, sem pedig üzemi villamos nyomatéka nem csökken. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
