Højfrekvente elektriske motorer

Ved slibning af små huller kræves der meget høje slibespindelhastigheder for at opnå passende skærehastigheder. Så ved slibning af huller med en diameter på 5 mm med en cirkel med en diameter på 3 mm ved en hastighed på kun 30 m / s, skal spindlen have en rotationshastighed på 200.000 rpm.

Anvendelsen til at øge hastigheden af ​​remdrevet er begrænset af de maksimalt tilladte omdrejninger af remmen. Rotationshastigheden af ​​spindler drevet af bånd overstiger normalt ikke 10.000 omdrejninger i minuttet, og båndene glider, fejler hurtigt (efter 150-300 timer) og skaber vibrationer under drift.

Højhastigheds-lufthjul er heller ikke altid egnede på grund af den meget betydelige blødhed af deres mekaniske egenskaber.

Problemet med at skabe højhastighedsspindler er af særlig betydning for produktionen af ​​kuglelejer, hvor højkvalitets indvendig slibning og rilleslibning er påkrævet. I denne forbindelse anvendes talrige modeller af såkaldte elektrospindler med omdrejningshastigheder på 12.000-50.000 o/min og mere i værktøjsmaskiner og kuglelejeindustrien.

Den elektriske spindel (fig. 1) er en tre-næse slibespindel med en indbygget højfrekvent egern-burmotor. Motorrotoren er placeret mellem to udløbere for enden af ​​spindlen modsat slibeskiven.

Konstruktioner med to eller fire understøtninger bruges sjældnere. I sidstnævnte tilfælde er motorakslen forbundet med spindlen ved hjælp af en kobling.

Statoren af ​​spindelmotoren er samlet af elektrisk stålplade. Den har en bipolær spole på. Motorens rotor ved rotationshastigheder på op til 30-50 tusinde omdrejninger i minuttet er også ringet op fra metalplader og udstyret med en konventionel kortslutningsvikling. De har en tendens til at reducere rotorens diameter så meget som muligt.

Ved hastigheder over 50.000 o/min er statoren på grund af betydelige tab udstyret med et hus med køling af strømmende vand. Rotorerne på motorer designet til at fungere ved sådanne hastigheder er lavet i form af en solid stålcylinder.

Valget af lejetype er af særlig betydning for driften af ​​elektrospindler. Sfæriske lejer med øget nøjagtighed anvendes ved omdrejningshastigheder op til -50.000 omdr./min. Sådanne lejer skal have en maksimal frigang på højst 30 mikron, hvilket opnås ved korrekt fyldning. Lejer fungerer med en forspænding skabt ved hjælp af kalibrerede fjedre. Der skal udvises stor omhu ved kalibrering af forspændingsfjedre med kuglelejer og valg af pasform.

Ved omdrejningshastigheder over 50.000 omdrejninger i minuttet fungerer aksellejerne tilfredsstillende, når de afkøles intensivt af arbejdsolie, der leveres af en speciel pumpe. Nogle gange leveres smøremidlet i sprøjtet tilstand.

Højfrekvente 100.000 rpm elektrospindler er også bygget på aerodynamiske lejer (luftsmurte lejer).

Produktionen af ​​højfrekvente elektriske motorer kræver meget præcis fremstilling af individuelle dele, dynamisk afbalancering af rotoren, præcis samling og sikring af streng ensartethed af mellemrummet mellem statoren og rotoren.

I forbindelse med ovenstående udføres produktionen af ​​elektriske spindler efter særlige tekniske forhold.

Fig. 1. Højfrekvent elektrisk slibespindel.

Effektiviteten af ​​højfrekvente motorer er relativt lille. Dette skyldes tilstedeværelsen af ​​øgede ståltab og lejefriktionstab.

Dimensionerne og vægten af ​​højfrekvente elektriske motorer er relativt små.

Ris. 2. Moderne højfrekvent elektrisk spindel

Brugen af ​​elektriske spindler i stedet for remdrev i produktionen af ​​kuglelejer øger arbejdsproduktiviteten af ​​interne slibemaskiner med mindst 15-20% og reducerer kraftigt afvisninger i tilspidsning, ovalitet og overfladerenhed. Holdbarheden af ​​slibespindler øges med 5-10 gange eller mere.

Brugen af ​​højhastighedsspindler til boring af huller med en diameter på mindre end 1 mm er også af stor interesse.

Frekvensen af ​​strømmen, der forsyner den højfrekvente elektriske motor, vælges afhængigt af den nødvendige rotationshastighed n for den elektriske motor ifølge formlen

da p = 1.

Så ved rotationshastigheder af elektriske spindler på 12.000 og 120.000 rpm kræves frekvenser på henholdsvis 200 og 2000 Hz.

Særlige højfrekvente generatorer blev tidligere brugt til at drive højfrekvente motorer.Til disse formål bruges nu statiske frekvensomformere på højhastigheds-felteffekttransistorer.

I fig. 3 viser en trefaset synkron induktionsgenerator af indenlandsk produktion (type GIS-1). Som det kan ses af tegningen, er der brede og smalle riller på statoren af ​​en sådan generator. Feltviklingen, hvis spoler er placeret i statorens brede slidser, forsynes med jævnstrøm. Det magnetiske felt af disse viklinger er indesluttet gennem statortænderne og rotorfremspringene som vist i fig. 3 med stiplet linje.

Ris. 3. Induktionsstrømgenerator med øget frekvens.

Når rotoren roterer, krydser det magnetiske felt, der bevæger sig langs rotorfremspringene, vindingerne af vekselstrømsviklingen placeret i statorens smalle slidser og inducerer en vekselvis e. etc. c. Hyppigheden af ​​denne e. etc. c. afhænger af omdrejningshastigheden og antallet af rotorører. De elektromotoriske kræfter induceret af den samme flux i de feltviklede viklinger ophæver hinanden på grund af den forestående aktivering af spolerne.

Excitationsspolen føres gennem en selensretter tilsluttet AC-nettet. Både statoren og rotoren har magnetiske kerner lavet af stålplade.

Generatorer med det beskrevne design produceres med en nominel effekt på 1,5; 3 og 6 kW og ved frekvenser på 400, 600, 800 og 1200 Hz. Den nominelle rotationshastighed for synkrone generatorer er 3000 rpm.