Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса является широкое освоение передовых ресурсосберега-щих технологий Освоение малоотходных и безотходных технологий изготовления электродвигателей малой мощности приобретает народнохозяйственное значение в связи со значительными объемами их выпуска
Конструкция применяемых в бытовых электроприборах однофазных асинхронных двигателей с зубцово-пазовым шихтованным магнитопроводом, всыпкой обмоткой статора и литой короткозамкнутои обмоткой ротора практически не менялась с начала их промышленного освоения, что обусловлено ее достоинствами конструктивной простотой обмотки ротора и отсутствием скользящего контакта, механической жесткостью магнитопровода, надежным креплением токонесущих проводников обмоток машины в пазах ферромагнитного магнитопровода и др Например, применяемые в отечественных электроприборах асинхронные двигатели серии КД достаточно просты по конструкции и надежны Применение в них металлокерамических подшипников скольжения позволило заметно снизить уровень шума Достигнута высокая степень механизации и автоматизации, типичных для электромашиностроения сборочно-испытательных, об-моточно-изолировочных и штамповочных работ, составляющих до 50 - 60% трудоемкости изготовления двигателя
Традиционным технологическим недостатком конструкции двигателя является, низкий коэффициент использования электротехнической стали (0,5 - 0,6 для асинхронных двигателей малой мощности), вследствие чего ежегодно сотни тысяч тонн дефицитного материала выбрасываются в отходы
В связи с изложенным выше практический интерес представляют торце
вые конструкции электродвигателей В том числе практически безотходная тор
цевая конструкция асинхронных двигателей с активным распределенным слоем
статора, впервые предложенная в 1965г профессором Новосибирского электро
технического института В М Казанским s
Цель работы. Разработка и внедрение в крупносерийное и массовое производство высокоэффективных технологических процессов изготовления торцевых асинхронных двигателей, в том числе кольцеобразных магнитопроводов статоров и роторов с пробивкой пазов с переменным шагом Работа направлена на решение большой научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение получение крупного экономического эффекта за счет снижения материалоемкости и трудоемкости изготовления электрических машин малой мощности, а так же повышение их надежности при эксплуатации Необходимость выполнения данной работы обусловлена потребностью народного хозяйства страны в значительном сокращении материалоемкости микромашин, трудозатрат на их изготовление и улучшения экологической обстановки в стране
Для достижения этой цели выполняются следующие исследования и разработки
Исследование и оптимизация основных конструкторско-технологиче-ских показателей качества асинхронных двигателей малой мощности и разработка новых конструкций и технологии изготовления асинхронных двигателей применительно к массовому производству.
Исследование асинхронных электродвигателей с обмотками из медных проводов
Исследование асинхронных электродвигателей с обмотками из алюминиевых проводов
Разработка торцевых асинхронных электродвигателей с плавным регулированием скорости вращения ротора
5 Разработка оценочных информационных моделей технологических
процессов
6 Разработка новых технологических процессов и оборудования для мас
сового производства торцевых электродвигателей, обеспечивающих
а) снижение материалоемкости изготовления двигателя, в том числе по
вышение коэффициента использования электротехнической стали,
б) снижение трудоемкости изготовления,
в) снижение уровня влияния технологического процесса на показатели
качества нового электродвигателя,
г) снижение уровня выброса экологически вредных отходов в окружаю
щую среду
В ходе выполнения работы получены результаты, представляющие научную и практическую ценность, которые выносятся автором на защиту Научная новизна:
Разработаны конструкции торцевого асинхронного электродвигателя с активным распределенным слоем и с распределенными обмотками статора, позволяющие снизить расход электротехнической стали на 44 - 50 % (коэффициент использования электротехнической стали 0,8 - 0,9), снизить расход обмоточной меди на 37% и трудоемкость изготовления примерно в 2 раза, уменьшить вредные выбросы в атмосферу
Показана целесообразность применения в торцевых конструкциях обмоток статора из алюминиевых проводов
Разработан торцевой асинхронный электродвигатель с активным распределенным слоем статора и плавным регулированием скорости вращения ротора
Впервые решены основные вопросы малоотходной технологии изготовления асинхронных торцевых электродвигателей с распределенными обмотками, позволяющие осуществлять массовый выпуск двигателей с улучшенными показателями качества, а именно
а) разработано и внедрено в производство автоматизированное оборудо
вание для изготовления кольцеобразных магнитопроводов статора и ротора с
пробивкой отверстий под обмотку с переменным шагом,
б) разработано и внедрено в производство автоматизированное оборудова
ние для изготовления ферронаполненных катушечных групп статора с активным
распределенным слоем,
5 Предложен метод оценки эффективности разрабатываемой технологии,
на стадии проектирования, с помощью оценочной информационной модели
Практическая ценность: показано, что торцевые асинхронные электродвигатели с активным распределенным слоем и с распределенными обмотками статора, имеют значительно меньшую трудоемкость изготовления, лучшие весовые и габаритные показатели, существенно меньше (примерно в 3 раза) технологических операций отрицательно влияющих на выходные показатели, по сравнению с двигателями цилиндрической конструкции,
- показана возможность реализации в массовом производстве практически
безотходной конструкции активного объема торцевого электродвигателя с рас
пределенными обмотками статора;
определены основные направления малоотходной технологии изготовления торцевых электродвигателей,
показано, что при изготовлении торцевых электродвигателей существенно меньше вредные выбросы в окружающую атмосферу, чем при производстве двигателей традиционной конструкции
показана возможность, на начальной стадии проектирования, определять эффективность разрабатываемой технологии с помощью оценочной модели
Реализация работы. Опытные образцы торцевых асинхронных двигателей с активным распределенным слоем статора мощностью 120 Вт и скоростью вращения ротора 1500 об/мин , работа над которыми велась автором, прошли испытания во ВНИПТИЭМ (г Владимир) Автором разработаны и внедрены технология и оборудование для серийного производства торцевых асинхронных электродвигателей с активным распределенным слоем статора (годовой объем 500 тыс шт ) на Чепецком механическом заводе (г Глазов, Удмуртия) Работа по созданию торцевого электродвигателя с распределенными обмотками статора и технология его массового производства отмечена двумя серебряными медалями ВДНХ СССР (1989г), получено автором 7 патентов на изобретения, одно из которых относится к технологии изготовления ферронаполненных катушечных групп активного распределенного слоя статора Разработанный метод опенки эффективности потенциальной технологии с помощью оценочных информационных моделей широко применялся в Дивногорском научно-исследовательском инсти-
туте электротехнической промышленности и ОАО «Краснодарский ЗИП» при разработке технологии изготовления торцевых электродвигателей
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на краевой научно-технической конференции «Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления» (г Красноярск, 1988г), Оренбургской областной научно-практической конференции «Молодые ученые и специалисты народному хозяйству» (г Оренбург, 1989г), на заседании секции электрических машин малой мощности НТС Минэлектротехприбора (НПО «Энергия», г Воронеж, 1989г), республиканской научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи и машиновентнльные системы» (г Томск, 1991г), на семинаре «Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением (г Севастополь, 1992г), Украинско-российско-польском се-минаре «Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением» (г Севастополь, 1993г), научной конференции с международным участием «Проблемы электротехники» (г Новосибирск, 1993г), на Ученом совете Академии электротехнических наук РАН (г Москва, 1995г) сделан доклад на тему «Технологические основы массового производства торцевых асинхронных электродвигателей с активным распределенным слоем статора», по результатам которого, решением Президиума Академии электротехнических наук от 16 мая 1995 г протокол № 11, автору было присвоено почетное ученое звание ДОКТОРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (Диплом доктора наук АЭН № 73 г Москва)
Настоящая работа, содержит результаты хоздоговорных работ с Дивно-горским научно-исследовательским институтом электротехнической промышленности, Дивногорским заводом низковольтной аппаратуры, ОАО «Чепецкий механический завод», ОАО «Краснодарский ЗИП», ОАО «Армавирский электротехнический завод» и др , по разработке конструкции и малоотходной технологии массового производства торцевых асинхронных двигателей малой мощности с активным распределенным слоем статора и с распределенными обмотками статора
Публикации. Основные результаты исследований отражены в 52-х печатных работах, в том числе в 7 изобретениях Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (169 наименований) и 5-ти приложений, содержит 288 страниц основного текста, иллюстрируется 57 таблицами и 72 рисунками
