Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в однофазных асинхронных электродвигателях переменного тока малой и средней мощности с распределенной обмоткой статора.
Известен однофазный асинхронный электродвигатель (авт.свид. N 418938, М. кл. H 02 K 17/04, 1971 г.), содержащий статор с обмоткой, короткозамкнутый ротор, пакет ротора которого разделен по длине на две части, одна из которых выполнена полой и внутри нее установлен дополнительный несимметричный безобмоточный ферромагнитный статор.
Однако этот электродвигатель имеет большие габариты и массу. Кроме того, дополнительный несимметричный безобмоточный ферромагнитный статор, установленный внутри полого ротора, ухудшает энергетические характеристики из-за повышенного потребления электрической энергии.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является однофазный асинхронный электродвигатель (авт.свид. N 619997, М.кл. H 02 K 17/04, 1978 г.), содержащий статор с обмоткой, короткозамкнутый ротор и дополнительный магнитопровод, который установлен снаружи выступающей части ротора, а число сегментов равно числу полюсов обмотки статора.
Однако такая конструкция электродвигателя, обладая неиспользованными резервами, в процессе работы функционирует неэффективно из-за того, что рабочая длина ротора больше рабочей длины статора, приводящая к избыточной массе электродвигателя и к повышенной величине магнитного потока рассеяния. Кроме того, необходимо отметить, что пусковое устройство, обладая увеличенными размерами диаметра и длины магнитопровода, имеет большие потери активной мощности и дополнительное потребление электрической энергии. Все это приводит к снижению энергетических показателей асинхронного электродвигателя.
Техническим результатом изобретения является повышение энергетических показателей электродвигателя.
Технический результат достигается за счет того, что в однофазном асинхронном электродвигателе, содержащем статор с обмоткой, дополнительный магнитопровод и короткозамкнутный ротор, последний выполнен в виде многозаходных винтовых композитных слоев с чередованием магнитомягкого материала, содержащего, например, железокремнистый материал, и магнитотвердого материала, содержащего, например, редкоземельный металл самарий с кобальтом, с чередованием слоев по длине ротора в следующей периодической последовательности материала слоев и ингредиентов кремния:
Fe; SmCO5; FeSi(1,5±0,05%Si); SmCO5; FeSi(3,0±0,05% Si); SmCO5; FeSi(4,5±0,1%); SmSO5; FeSi(6,0±0,15% Si).
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого электродвигателя; на фиг. 2 - конструкция короткозамкнутого ротора.
Однофазный асинхронный электродвигатель содержит явнополюсный статор 1 с обмоткой возбуждения 2, короткозамкнутый ротор 3, дополнительный магнитопровод 4, который находится внутри ступицы 5, выполненный путем заливки из немагнитного материала, а также вал 6, подшипники 7 и подшипниковые щиты 8. Ротор состоит из многозаходных (в частности, девятизаходных) винтовых композитных слоев. Слои 9, 10, 11, 13, 13, 14, 15, 16 и 17 расположены с чередованием магнитомягкого материала с магнитотвердым материалом. Слой 9 выполнен из железного порошка, а слои 11, 13, 15 и 17 выполнены из порошка кремнистого железа, причем с различным дискретным содержанием кремния. Слой 11 содержит 1,5 ± 0,05% Si, слой 13 содержит 3,0 ± 0,05% Si; слой 15 содержит 4,5 ± 0,1% Si; а слой 17 - 6,0 ± 0,15% Si. Слои, содержащие различный состав кремния в стали, обладают различными магнитными свойствами и, следовательно, позволяют иметь различную магнитную проницаемость, причем изменение магнитных свойств происходит от слоя к слою в магнитной цепи ротора (фиг. 2). Все остальные слои ротора 10, 12, 14 и 16 выполнены из одинакового магнитотвердого материала, в частности SmCO5. При достаточно большом диаметре ротора группа слоев может быть повторена (в частности от 9 до 17 и снова от 9 до 17 слоя). Слои ротора 9 и 17 имеют ширину, в два раза меньшую, чем остальные слои, и вместе с тем они вместе равны ширине каждой из всех остальных слоев, взятых в отдельности, т.е. слои 9 и 17 являются совмещенными. По составу они относятся к магнитомягким материалам, только слой 9 состоит из чистого железа, а слой 17 кроме железа содержит 6,0 ± 0,15 Si. Эта конструкция электродвигателя относится к асинхронными электродвигателям с магнитной и электрической несимметрией. Таким образом ротор состоит из 5 заходных слоев магнитомягкого материала и 4 заходных слоев магнитотвердого материала с соответствующим углом между ними по окружности, равным 90o.
При подключении обмотки статора 1 к сети переменного напряжения по ней проходит ток, создающий, например, в слоях 9 и 11 (фиг. 2) магнитопровода короткозамкнутого ротора 3 магнитные потоки Ф1 и Ф2. Вследствие того, что активные потери в этих слоях магнитопровода различны, то различными являются и фазы магнитных потоков Ф1 и Ф2 во времени. Кроме того, пути движения магнитных потоков различны. Магнитный поток Ф1 выходит из статора 1 и проходит напрямую к ротору 3, а магнитный поток Ф2 - от статора 1 ответвляется на дополнительный магнитопровод 4 и замыкается на роторе 3, т.е. магнитные потоки смещены в пространстве. Аналогичное смещение магнитных потоков происходит и в других смежных слоях 11 и 13, 13 и 15, 15 и 17.
Таким образом, взаимодействие потоков Ф1 и Ф2 с токами ротора от ЭДС, наведенных этими потоками, эквивалентно взаимодействию эллиптического магнитного поля с токами ротора от ЭДС, наведенных этим же магнитным полем, т. е. приводит к возникновению вращающего момента. До частоты вращения, близкой к синхронной, ротор 3 разгоняется как асинхронный, а затем самостоятельно втягивается в синхронизм и ротор продолжает вращаться с синхронной частотой вращения. В таком электродвигателе с полюсами из магнитотвердого материала при исчезновении тока создается реактивный момент. Появление реактивного момента обусловлено отличием проводимостей рабочего воздушного зазора вдоль и поперек оси полюсов. По этой причине ротор двигателя, обладая магнитной анизотропией, стремится занять положение, при котором энергия магнитного поля в рабочем воздушном зазоре имеет минимальное значение. Поэтому однофазный асинхронный электродвигатель работает в синхронно-асинхронном режиме.
Использование заявляемого решения позволит уменьшить затраты меди на 33%, увеличить мощность электродвигателя на 70%, повысить cosϕ на 13%, увеличить КПД однофазного электродвигателя на 9-15%, снизить ток холостого хода на 20%, что в целом позволит улучшить его энергетические показатели.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ | 2002 |
|
RU2243572C2 |
Асинхронный однофазный электродвигатель вращательно-поступательного движения | 1985 |
|
SU1257775A1 |
ОДНОФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ | 1971 |
|
SU310332A1 |
Однофазный асинхронный двигатель | 1990 |
|
SU1765874A1 |
АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ | 1966 |
|
SU216110A1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1998 |
|
RU2196660C2 |
КОМБИНИРОВАННЫЙ РОТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ | 2014 |
|
RU2575920C2 |
ОДНОФАЗНЫЙ ЯВНОПОЛЮСНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ | 1996 |
|
RU2109390C1 |
Однофазный электродвигатель | 1981 |
|
SU1070647A1 |
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА | 2020 |
|
RU2737316C1 |
Изобретение относится к области электротехники. Технической результат изобретения - повышение энергетических показателей электродвигателя. Сущность изобретения состоит в том, что ротор однофазного асинхронного электродвигателя выполнен в виде многозаходных винтовых композитных слоев с периодическим чередованием по длине ротора магнитомягкого материала, в частности железокремнистого материала, и магнитотвердого материала (МТМ) в следующей периодической последовательности материала слоев и ингредиентов кремния: Fe; МТМ; FeSi (1,5 ± 0,05% Si); МТМ; FeSi (3,0 ± 0,05% Si); МТМ; FeSi (4,5 ± 1% Si); МТМ; FeSi (6,0 ± 0,15% Si ). Предлагаемое устройство может найти применение в электромашиностроении для изготовления однофазных асинхронных электродвигателей малой и средней мощности с распределенной обмоткой статора, не содержащих пусковых элементов. 2 ил.
Однофазный асинхронный электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и дополнительным магнитопроводом, короткозамкнутый ротор, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде многозаходных винтовых композитных слоев с чередованием по длине ротора магнитомягкого, в частности, железокремнистого материала и магнитотвердого материалов (МТМ) в следующей периодической последовательности материала слоев и ингредиентов кремния в слоях из железокремнистого материала: Fe, МТМ, Fe (1,5 ± 0,05% Si); МТМ; Fe Si (3,0 ± 0,05% Si);МТМ; Fe Si (4,5 ± 0,1% Si); МТМ; FeSi (6,0 ± 0,15% Si).
Однофазный асинхронный электродвигатель | 1977 |
|
SU619997A1 |
ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАВ ПТ БФОНД З'^ООЕРТОВfeWb | 1971 |
|
SU418938A1 |
Ротор электрической машины | 1980 |
|
SU936224A1 |
GB 1531587 A, 08.11.78 | |||
DE 2060326 A, 25.05.72 | |||
АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РЕЗАНИЯ ВЫХОДЯЩЕГО ИЗ ПРЕССА ГЛИНЯНОГО БРУСА НА КИРПИЧИ | 0 |
|
SU164827A1 |
Способ получения фтороксигалосоединений | 1986 |
|
SU1470176A3 |
Авторы
Даты
1999-05-20—Публикация
1994-10-11—Подача