УСТРОЙСТВО ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОВЫШЕННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ Российский патент 2016 года по МПК H02K21/46 H02K1/27 

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в трехфазных асинхронных электрических машинах с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB.

Из существующего уровня техники широко известны и наиболее распространены асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Асинхронный электродвигатель возбуждается переменным током, который, как правило, подводится к электродвигателю от сети переменного тока.

Известен электродвигатель переменного тока, содержащий статор с обмоткой, ротор с короткозамкнутой обмоткой, выполненной в виде беличьей клетки, и вал с подшипниковыми опорами (см. авт. св. СССР N 1053229, кл. H02K 17/00,1983).

Конструкции асинхронных двигателей описаны в книге М.М. Кацмана «Электрические машины и трансформаторы», раздел IV. М.: Высшая школа, 1961 г.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, состоит в повышении эффективности работы статорной обмотки с улучшенным гармоническим составом (МДС), пониженным рассеиванием, оптимальными электромагнитными параметрами и уменьшением токовой нагрузки, создании трехфазных электрических двигателей с увеличенной полезной механической мощностью, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании асинхронного электродвигателя с максимально возможным удельным электромагнитным моментом и максимальной эффективностью двигателя, определяемой как отношения полезной механической мощности к потребляемой электрической мощности.

Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство трехфазного асинхронного двигателя повышенной механической мощности с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB отличается тем, что содержит статор асинхронного двигателя, включающий сердечник статора в виде полого цилиндра с размещенной в пазах на его внутренней поверхности симметричной трехфазной двухслойной обмоткой, рабочие участки катушек которой расположены вдоль оси электродвигателя, и ротор с короткозамкнутой обмоткой и двумя встречно направленными радиально намагниченными постоянными магнитами из сплава NdFeB, размещенными в диаметрально расположенных пазах.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приняты следующие обозначения.

На фиг. 1 Устройство трехфазного асинхронного двигателя повышенной механической мощности с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB:

1 - сердечник статора асинхронного двигателя; 2 - вентиляционные отверстия;

3 - полюса возбуждения ротора; 4 - симметричная трехфазная двухслойная обмотка статора; 5 - короткозамкнутый ротор с алюминиевой литой обмоткой.

На фиг. 2 Ротор с короткозамкнутой обмоткой и двумя постоянными магнитами из сплава NdFeB:

3 - полюса возбуждения ротора; 6 - алюминиевая литая обмотка; 7 - вентиляционные лопатки.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя повышенной механической мощности с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB состоит из ротора с постоянными магнитами из сплава NdFeB и статора асинхронного двигателя.

Статор включает сердечник статора (1) и симметричную трехфазную двухслойную обмотку статора (4), уложенную в продольные пазы на внутренней поверхности сердечника статора (1), корпус статора выполняется из чугунного или алюминиевого литья, сердечник статора (1) из тонколистовой электротехнической стали.

Ротор электродвигателя представляет собой короткозамкнутый ротор (5) с алюминиевой литой обмоткой (6) и размещенными в пазах ротора диаметрально расположенными полюсами возбуждения ротора (3), выполненными из радиально намагниченных полюсных постоянных магнитов NdFeB, размещенных в диаметрально расположенных пазах.

Работает устройство следующим образом.

При подаче напряжения на обмотки двигателя в них возникают токи, образующие вращающееся магнитное поле. На полюса возбуждения ротора (3) и короткозамкнутый ротор (5) с алюминиевой литой обмоткой (6) начинают воздействовать механические моменты. Магнитное поле диаметрально расположенных полюсов возбуждения ротора (3), выполненных из радиально намагниченных полюсных постоянных магнитов NdFeB, под действием момента, развиваемого внутренней обмоткой короткозамкнутого ротора (5) с алюминиевой литой обмоткой (6), разгоняется до подсинхронной скорости и далее втягивается в синхронизм с полем статора. С этого момента в машине создается единый поток полюсов возбуждения ротора и обмотки статора, в результате взаимодействия которых на валу электродвигателя создается максимально возможный удельный электромагнитный момент.

Данная конструкция отличается простотой исполнения и позволяет отказаться от дорогостоящей системы оборудования и дополнительного расхода электрической энергии на возбуждение асинхронной машины и создать асинхронный двигатель любой мощности с полезными качествами синхронного двигателя. Статорная обмотка состоит из трехфазной двухслойной обмотки, имеющей улучшенный гармонический состав (МДС), пониженное рассеивание, оптимальные электромагнитные параметры и уменьшенную токовую нагрузку.

В конструкции заявляемого электродвигателя использованы постоянные магниты из NdFeB марки N52 с остаточной индукцией 1,48 Тл., коэрцитивной силой Hcb>876 кА/м, коэрцитивной силой по индукции, Hcj>955 кА/м и максимальной магнитной энергией ВН 287-303 кДж/м³.

В предлагаемой конструкции двигателей могут быть использованы постоянные магниты из NdFeB с остаточной индукцией 1.29-1.33 Тл. (1.33-1.37 Тл.), коэрцитивной силой Hcb>876 кА/м, коэрцитивной силой по индукции, Hcj>955 кА/м и максимальной магнитной энергией ВН 318-334 кДж/м3 (342- 358 кДж/м³).

Был изготовлен опытный образец заявляемого асинхронного электродвигателя, испытания которого подтвердили высокую эффективность работы статорной обмотки, имеющей улучшенный гармонический состав (МДС), пониженное рассеивание, оптимальные электромагнитные параметры и уменьшенную токовую нагрузку, получение максимально возможного удельного электромагнитного момента и увеличение полезной механической мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.

Настоящее изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных асинхронных электрических машинах с возбуждением ротора от постоянных магнитов. Устройство трехфазного асинхронного двигателя содержит статор с симметричной трехфазной двухслойной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой и двумя диаметрально расположенными пазами, в которых размещены встречно направленные радиально намагниченные постоянные магниты из сплава NdFeB. Технический результат состоит в увеличении удельной мощности и повышении электромагнитного момента электродвигателя. 2 ил.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя повышенной механической мощности с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB, отличающееся тем, что содержит статор асинхронного двигателя, включающий сердечник статора в виде полого цилиндра с размещенной в пазах на его внутренней поверхности симметричной трехфазной двухслойной обмоткой, рабочие участки катушек которой расположены вдоль оси электродвигателя, и ротор с короткозамкнутой обмоткой и двумя встречно направленными радиально намагниченными постоянными магнитами из сплава NdFeB, размещенными в диаметрально расположенных пазах.