Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к электротехнике. Сущность изобретения: асинхронный двигатель содержит статор и короткозамкнутый ротор. В пазах магнитопровода ротора расположены электропроводные стержни 3, имеющие в средней части продольные прорези 5. В формуле изобретения приведены соотношения, определяющие ширину прорези. 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2032976
Класс(ы) патента: H02K1/26, H02K3/12
Номер заявки: 5051121/07
Дата подачи заявки: 01.07.1992
Дата публикации: 10.04.1995
Заявитель(и): Зиньковский Александр Тихонович
Автор(ы): Зиньковский Александр Тихонович
Патентообладатель(и): Зиньковский Александр Тихонович
Описание изобретения: Изобретение относится к электротехнике, а именно к асинхронным электродвигателям с короткозамкнутым ротором.
Известны конструкции асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами, электропроводные стержни которых имеют открытые, полуоткрытые, полузакрытые и закрытые пазы [1, с.211, 2, с.229, 3, с.82]
Недостатками асинхронных двигателей с указанными роторами являются:
большой пусковой ток и малый пусковой вращающий момент, вызванные малым активным сопротивлением короткозамкнутой обмотки ротора в момент пуска двигателя;
наличие ЭДС зубцовых гармонических поля [3, с.437] которые уменьшают КПД двигателя и его момент при нормальном режиме работы [10, с.528] вызывают электромагнитные вибрации и шум [10, с.531] и могут стать причиной "точек незапуска" [4]
Наиболее близким техническим решением является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором [6] поперек продольного направления электропроводных стержней которого образованы пазы с интервалами по длине этих стержней.
В момент пуска двигателя в результате эффекта вытеснения тока к наружной поверхности электропроводных стержней [3, с.510] увеличивается их активное сопротивление, что приводит к уменьшению пускового тока и увеличению пускового момента [5, 6, 8, 9]
Однако, во время пуска двигателя имеют место паразитные моменты, причиной которых являются зубцовые гармонические поля, и силы одностороннего притяжения между статором и ротором. Последние уменьшают пусковой момент и могут сделать работу двигателя невозможной [3, с.438]
Известны технические решения, связанные с уменьшением ЭДС, зубцовых гармонических поля. Эффективным средством уменьшения паразитных асинхронных моментов, к примеру, является скос пазов ротора [3, с.439] Однако, скос пазов увеличивает рассеяние в двигателе, ухудшает его рабочие характеристики [3, с. 440] При этом возрастает расход металла на электропроводные стержни из-за увеличения их длины. Не всегда удается уменьшить ЭДС зубцовых гармонических поля подбором оптимального числа пазов на полюс и фазу. Более того, в двухполюсных машинах вообще нет идеального соотношения числа пазов статора и ротора [7, с.41]
Целью изобретения является улучшение пусковых и энергетических характеристик и уменьшение ЭДС зубцовых гармонических поля асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Указанная цель достигается тем, что в асинхронном двигателе, содержащем зубчатый статор, ротор с магнитопроводом, в пазах которого расположены электропроводные стержни обмотки, последние имеют на наружной поверхности в верхней части по меньшей мере одну прорезь, выполненную в средней части стержней в продольном направлении, при этом ширина прорези определяется из следующих соотношений:
а tс1 С или a tc1 -c где tс1 зубцовый шаг статора;
С ширина верхней части стержня;
Z1 число пазов статора;
р число полюсов.
Отметим, что по краям наружной поверхности в ее верхней части возможны и другие продольные прорези, уменьшающие ширину b образующихся продольных "дорожек".
После образования продольной прорези площадь сечения верхней части электропроводного стержня уменьшается на а˙h, где а ширина прорези, h глубина прорези.
Уменьшение сечения электропроводного стержня в верхней части приводит к увеличению активного сопротивления стержня в момент пуска двигателя, в результате чего уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент.
Благодаря продольной прорези по краям наружной поверхности стержня образуются выступы (продольные "дорожки").
При глубине продольной прорези, равной глубине проникновения тока в момент пуска двигателя, продольные "дорожки" эквивалентны двум электропроводным стержням, оси симметрии которых отстоят друг от друга на расстояние l.
Определим ширину продольной прорези а.
l 2l a+c, a 2l-c
Пусть ltc1, что соответствует а tc1 C.
При l tc1 a tc1 c
Пусть l tc1. Тогда, если один стержень, к примеру, находится под "убывающей" волной индикации электромагнитного поля, то другой в этот момент испытывает влияние "возрастающей" волны индукции электромагнитного поля. Поэтому в стержнях индуктируются ЭДС противоположного знака.
ЭДС ΔЕ, наведенные во вновь образованных стержнях, благодаря электрическому соединению стержней между собой взаимно уничтожаются. С другой стороны, действие встречно направленных токов, наведенных в стержнях ЭДС зубцовых гармонических поля, взаимно уравновешиваются.
Известно, что скос пазов ротора на tс1 частично нейтрализует действие прямой и обратной зубцовых гармонических порядка ± 1, а скос пазов ротора на t уничтожает действие наиболее опасной прямой гармонической + 1 [3, с.439]
Очевидно, что скос пазов ротора на tc1 аналогичен действию в момент пуска двигателя двух нескошенных удаленных друг от друга на tс1наружных частей электропроводного стержня короткозамкнутой обмотки ротора.
Соответственно, скос пазов ротора на t аналогичен действию двух нескошенных, удаленных друг от друга на tc1 наружных частей (продольных "дорожек") электропроводного стержня.
Таким образом, при удалении наружных частей электропроводного стержня друг от друга на tc1 частично парализуется действие прямой и обратной зубцовых гармонических порядка ± 1, а при расстоянии между ними tc1 уничтожается действие наиболее опасной прямой гармонической + 1.
Предложенное техническое решение характеризуется новым признаком, а именно, образованием на наружной поверхности электропроводного стержня в верхней части, по меньшей мере по одной продольной прорези.
Указанный отличительный признак дает основание считать предложенное техническое решение соответствующим критерию "новизна".
В предложенном техническом решении есть и другие признаки, которые не обнаруживаются в известных решениях:
конкретно указана ширина продольной прорези;
вытеснение тока в момент пуска двигателя происходит в две симметрично расположенные относительно оси электропроводного стержня токопроводящие части стержня короткозамкнутой обмотки.
Указанные выше признаки приводят к достижению положительного эффекта: уменьшению пускового тока, увеличению пускового момента и уменьшению ЭДС зубцовых гармонических поля асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что имеет место новая совокупность признаков и что предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".
На фиг.1 представлен асинхронный двигатель; на фиг.2 сечение электропроводного стержня; на фиг.3 электропроводный стержень, вид сверху; на фиг.4 пазы статора, кривая зубцового поля, прямой, скошенный и предлагаемый электропроводные стержни, вид сверху.
Ротор асинхронного двигателя содержит вал 1, на котором насажен магнитопровод 2, и обмотку, состоящую из электропроводных стержней 3, расположенных в пазах магнитопровода 2, и двух короткозамыкающих колец 4.
Электропроводные стержни 3 обмотки имеют на наружной поверхности в верхней части продольные прорези 5.
В момент пуска двигателя в результате эффекта вытеснения ток вытесняется на наружную поверхность электропроводного стержня 3 и проходит по двум симметрично расположенным относительно оси стержня продольным "дорожкам". Увеличение в момент пуска активного сопротивления электропроводного стержня короткозамкнутой обмотки приводит к уменьшению пускового тока и увеличению пускового момента.
Зубцовые гармонические поля наводят в наружных частях электропроводного стержня ЭДС противоположного знака, которые взаимно уничтожаются. Действие встречно направленных токов, частично наведенных ЭДС зубцовых гармонических поля, взаимно уравновешивается.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет: улучшить пусковые характеристики увеличить пусковой момент и уменьшить пусковой ток;
улучшить энергетические характеристики уменьшить пусковой ток;
уменьшить ЭДС зубцовых гармонических поля.
Так как асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором являются самыми массовыми электрическими машинами, улучшение их показателей приведет к существенному экономическому эффекту.
Формула изобретения: АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий зубчатый статор, ротор с магнитопроводом, в пазах которого расположены электропроводные стержни обмотки, имеющие на наружной поверхности в верхней части по меньшей мере одну прорезь, отличающийся тем, что прорези выполнены в средней части стержней в продольном направлении, при этом ширина a прорези определяется из следующих соотношений:
a tc1 c
или
где tc1 зубцовый шаг статора;
c ширина верхней части стержня;
z1 число пазов статора;
p число полюсов.