Асинхронный электродвигатель
Иллюстрации
Реферат
+""""еоОс и» тт т
ОПИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.09.76 (21) 2405289 24-07 (51) М. Кл.з
Н 02 К 17/02
Н 02 К 1/06 с присоединением заявки №
Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30,03.79. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 621.313.333 (088,8) по делам изобретений открытий (72) Автор изобретения
Д. В. Макаренко (71) Заявитель (54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ где D — диаметр расточки статора;
P — число пар полюсов.
На фиг. 1 показано распределение максимального значения индукции в зазоре вдоль
5 оси электродвигателя без скоса пазов (кривая 1) и с частичным скосом (кривая 2); на фиг. 2 представлен один из примеров развертки магнитной цепи электродвигателя описываемого устройства, пунктирными
I0 линиями показаны оси пазов 3 ротора, сплошными — оси пазов 4 статора; на фиг. 3 дана пространственная векторная диаграмма асинхронного двигателя; на фиг. 4— вариант устройства с частичным скосом
15 пазов по краям ротора; на фиг. 5 — 8— варианты устройства со скосом пазов на роторе и статоре.
Повышение КПД асинхронного электро20 двигателя данного устройства основано на следующем.
Известно, что в зоне номинального скольжения асинхронных двигателей, у которых оси пазов статора и ротора параллельны на
25 всей длине пакета стали (электродвигатели без скоса пазов), максимальное значение индукции результирующего потока в зазоре машины В; не изменяется вдоль оси машины в пределах пакета стали (фиг. 1, 30 кривая 1).
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к трехфазным асинхронным электродвигателям с короткозамкнутым или фазным ротором, имеющим повышенное значение коэффициента полезного действия.
Известны асинхронные электродвигатели, содержащие статор и ротор с пазами для обмоток (11.
Однако такие двигатели обладают недостаточным КПД.
Известен также асинхронный электродвигатель, содержащий магнитопроводы статора и ротора с пазами для обмоток (2).
Этот двигатель наиболее близок по технической сущности и достигаемому результату к изобретению. Увеличение КПД данного двигателя по сравнению с двигателями основного исполнения достигается за счет увеличения расхода активных материалов.
Цель изобретения — уменьшение расхода активных материалов при сохранении КПД двигателя.
Для этого на участках (0,25 — 0,6) общей длины магнитопроводов пазы выполнены с относительным скосом, величина которого определяется по формуле
b, = (0,014 — 0,07)
P (i1 65 5ОЗЬ - 655036
b, = (0,014 — 0,07)
Также известно, что в асинхронных электродвигателях со скосом пазов (оси пазов статора и ротора скрещиваются вдоль всей длины пакета стали машины) в зоне номинального скольжения значение В;„ вдоль оси машины является переменной величиной. При этом в центре пакета стали значения В в зазоре машины без скоса и со скосом пазов практически равны, от этой точки вдоль оси машины индукция повышается к одному из краев пакета стали и понижается к другому. Отсюда вытекает, что в зоне номинального скольжения поток в зазоре машины со скосом пазов практически равен потоку этой же машины без скоса пазов.
В двигателе в той зоне машины, для которой у двигателя со скосом пазов образуется ослабление потока, предлагается пазы статора и ротора выполнить взаимопараллельными (фиг. 2), что приведет к повышению значения В;„, в этой зоне примерно до величины, имеющей место в машине без скоса пазов. В результате поток машины в целом увеличивается и оказывается больше, чем поток двигателя без скоса или со скосом пазов при том же скольжении (фиг. 1, кривая 2). Как показывает анализ, поток машины при этом возрастает на 2 — Зо/О в целом для машины, что приводит к увеличению момента электродвигателя.
Из пространственной векторной (фиг. 3) диаграммы следует, что увеличение результирующей МДС F> приводит к уменьшению угла ф и, следовательно, к еще большему увеличению момента. Однако этот резерв повышения момента невелик вследствие высокого значения cos ф у современных электродвигателей.
Увеличение момента электродвигателя вызывает уменьшение скольжения (при постоянном моменте нагрузки на валу). В результате уменьшения скольжения снижаются потери в меди машины. Все эти факторы и приводят к росту КПД машины предлагаемого устройства или к уменьшению расхода активных материалов при сохранении
КПД. Из фиг. 3 следует, что увеличению
МДС F< машины соответствует увеличение угла О.
Анализ показывает, что максимальный прирост магнитного потока наблюдается при общей длине скоса пазов, равной (0,25 — 0,6) длины магнитопроводов, и при общем скосе пазов
Изложенное справедливо для направления вращения ротора, совпадающего с направлением скоса его пазов 3 (если скос выполнен на статоре, то при вращении в направлении, противоположном этому скосу) .
Исследования показывают, что при вращении ротора в обратном направлении такЗо
55 же несколько повышается КПД двигателя по сравнению с машиной обычного исполнения.
При скосе пазов машины возникает аксиальное усилие, которое, в частности, зависит от разности индукций результирующего потока по краям пакета стали. В двигателях предлагаемого устройства это усилие меньше, чем в двигателях с обычным скосом пазов, так как скос выполняется только на части длины пакета стали и разность индукций В;,„, по краям пакета стали меньше.
Однако для двигателей с нагруженными подшипниковыми узлами бывает целесообразно это усилие уменьшить за счет дополнительных мероприятий. В конструкции на фиг. 4 в случае равенства скоса пазов Зротора по краям пакета b„=b... все составляющие аксиальных усилий, вызываемых скосом пазов, полностью уравновешиваются и не воздействуют на подшипниковый узел машин.
Выполнить модификацию фиг. 4 целесообразно также для уменьшения влияния скоса пазов 3 на площадь поперечного сечения паза.
Несмотря на усложнение технологии, эта конструкция может оказаться полезной для машин с большим насыщением стали магнитной цепи.
Для этой модификации
b,=b,, +b„ при любом соотношении Ь,, и Ь,, Скос производится в одном направлении от участка с параллельными осями пазов статора и ротора.
Наибольший эффект повышения КПД— при направлении вращения по скосу пазов.
Для двигателей более 10 кВт скос пазов целесообразно осуществлять на статоре.
В устройствах на фиг. 5 — 8 предусмотрен скос пазов 3 и 4 как на статоре, так и на роторе, он применяется в тех случаях, когда желательно уменьшить значение bc для одной из частей машины. Направления скоса пазов статора и ротора должны быть противоположными. Предпочтительное направление вращения — по скосу пазов 3 ротора.
Величина суммарного скоса на фиг. 5, 7, 8
bc=b,, +b... а на фиг. б
b, =Ь,, +b,„+b,, +b,„ где bc,, Ь... Ь... bc, — частичные скосы.
Предпочтительное направление вращения— по скосу пазов ротора.
В том случае, когда технологические возможности для скоса пазов ротора больше, чем статора (хотя также ограничены), может быть применена конструкция фиг. 7.
Если технологически статор обладает большими возможностями для скоса пазов, а ротор — меньшими, то больший скос выполняется на статоре, но предпочтительное
655036
Ва;„
8dmо
1,а а,а а,8 о,7
o„ а 8 а,а
o,v
0,7. фиг. f направление вращения — по скосу пазов ротора.
На фиг. 8 рассмотрен пример, когда оси пазов статора скошены в одном направлении. В этом случае 5
bc — 1с, ис, °
Если bc) 0, то предпочтительное направление вращения — против скоса пазов, при
Ь,(0 — по скосу пазов. 10
Общее правило при выполнении скоса пазов следующее: на развертке магнитной цепи машины оси пазов статора и ротора не должны одновременно иметь центральной симметрии в пределах пакета стали. 15
Как следует из изложенного и данных натурных испытаний, предлагаемое устройство трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым или фазным ротором обеспечивает повышение уровня 20
КПД в том же диапазоне, что и специально выпускаемая промышленностью серия асинхронных электродвигателей с повышенным значением КПД (серия АОТ2). Однако при этом электродвигатель предлагаемого уст- 25 ройства не требует дополнительного расхода активных и других материалов, а также изменения технологии производства.
Формула изобретения
Асинхронный электродвигатель, содержащий магнитопроводы статора и ротора с пазами для обмоток, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов при сохранении КПД, на участках (0,25 — 0,6) общей длины магнитопроводов пазы выполнены с относительным скосом, величина которого определяется по формуле
6, = (0,014 — 0,07) "
P где D — диаметр расточки статора;
P — число пар полюсов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Сергеев П. С. Проектирование электрических машин. М., «Энергия», 1969, с. 422—
423.
2. Каталог справочник. Асинхронные электродвигатели единой серии А2 и АО2 мощностью от 0,6 до 100 кВт, изд-во «Информэлектро». М., 1969, с. 45 — 47.
Изд, № 216 Тираж 865
Типография, пр, Сапунова, 2 с1
НПО
Фиг.3 сг Фиг. 6
Фиг..7
Заказ 185/4
655036 бс1 в,, ф uã.6
Фиг В
Подписное