Асинхронная машина с разомкнутым магнитопроводом Советский патент 1978 года по МПК H02K41/04 

(54) АСИНХРОННАЯ МАШИНА С РАЗОМКНУТЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ

1

Изобретение относится к области электромашиностроения.

Известна асинхронная машина с разомкнутым магнитопроводом, содержащая статор с трехфазной обмоткой и вторичный элемент с короткозамкнутой обмоткой типа беличьей клетки 1.

В такой машине обмотка вторичного элемента обтекается рабочим током за пределами активной зоны, что приводит к снижению энергетических показателей машины, а именно КПД и момента.

Известна и другая асинхронная машина с разомкнутым магнитопроводом, содержащая статор с трехфазной обмоткой и вторичный элемент с петлевой изолированной короткозамкнутой в пределах двухполюсного деления обмоткой 2.

В этой машине протекание токов за пределы активной зоны ограничено выполнением обмотки вторичного элемента в виде петлевых изолированных короткозамкнутых контуров, что повышает КПД и момент, развиваемый машиной.

Недостаток данной машины в том, что шаг обмотки вторичного элемента предлагается выполнять диаметральным, а это оказывает отрицательное влияние, поскольку при входе второй стороны контура в активную зону создаются тормозные усилия, которые ведут к снижению момента и КПД машины.

Целью изобретения является увеличение момента и КПД.

Указанная цель достигается тем, что в асинхронной машине с разомкнутым магнитопроводом, содержащей статор с трехфазной обмоткой и вторичный элемент с петлевой изолированной короткозамкнутой в пределах двухполюсного деления обмоткой, шаг обмотки вторичного элемента связан с полюсным делением статора следующим соотношением:

у (1,2-1,3)т,

где у - шаг обмотки вторичного элемента,

т - полюсное деление статора. На фиг. 1 показана асинхронная машина с разомкнутым магнитопроводом на примере двигателя с дуговым статором; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Асинхронная машина с разомкнутым магнитопроводом состоит из статора 1, вторичного элемента 2 с пазами 3, в которые уложены секции изолированной петлевой короткозамкнутой обмотки. Шаг обмотки вторичного элемента выполнен удлиненным и связан с полюсным делением статора следуюшим соотношением:

у (1,2-1,3)т.

Предлагаемую Обмотку можно получить из известной дв хслойной барабанной фазной обмотки ротора асинхронного двигателя с обычным круговым статором, если секции каждой фазы разъединить между собой и замкнуть каждую из секций накоротко с шагом, большим, чем полюсное деление (). Аналогично, т. е. из отдельных изолированных контуров, замкнутых накоротко, выполняется схема обмотки вторичного элемента для линейного плоского двигателя.

Улучшение энергетических показателей машины с разомкнутым магнитоироводом с петлевой короткозамкнутой обмоткой на вторичном элементе, выполненной с удлиненным шагом, объясняется уменьшением влияния вторичного краевого эффекта. Усилие, развиваемое контуром такой обмотки при входе его в бегущее магнитное поле, определяется следуюш,им выражением:

fi fcos 9а. - COS (2(0,+ - cp,,)J - -f (cos X {f - /)Y,cos()4-9.)} +

+ Cje

Sln(co,+)4),

где

F

Yi+4Tl

1

F

КГ+Ж

coj (Bj.S; X (1), - (Bjj;

P « +

F.. arctg ; 9, arctg у ;

Гг - постоянная времени затухания апериодической составляюш,ей тока в контуре;

f -время начала входа k-то контура в

активную зону;

Ci - постоянная интегрирования; г, X - соответственно активное и индуктивное сопротивление рассеяния контура.

Как показали аналитические расчеты, при входе первой стороны контура сначала развивается отрицательное усилие, затем положительное. Чем длиннее контур, тем больше время входа его в активную зону, тем большее время он будет развивать положительное усилие. Таким образом, среднее усилие, развиваемое контуром, будет тем больше, чем больше у.

Кроме того, при удлиненном шаге на вторук сторону контура при входе ее с током в активную зону в некоторые моменты времени при определенном направлении тока действует втягивающее усилие. Все это обусловливает увеличение усилия, развиваемого машиной при удлинении шага контура. Увеличение щага обмотки вторичного элемента по сравнению с полюсным делением приводит к уменьшению тока в ней, следовательно, к уменьщению потерь мощности и повышению КПД.

Однако значительное увеличение шага контура нецелесообразно, так как одновременно уменьшается усилие, развиваемое контурами, находящимися в активной зоне:

fn./.( + H+ sin (2ш, -f - 9а, + 1,,) - Cl sin («.. + Н- ay,) е - ,

где ky sin ; a - ;

C2 - постоянная интегрирования.

Экспериментальное исследование и аналитические расчеты ноказали, что целесообразно производить увеличение шага контура у на 20-30% по сравнению с полюсным делением

t (- 1,2-1,3|. При этом усилие, развиваемое машиной, значительно увеличивается.

Во вторичных контурах машин с разомкнутым магнитопроводом кроме электромагнитных процессов, имеющих общие признаки с электромагнитными процессами в обычных асинхронных машинах с круговым статором, возникают дополнительные электромагнитные процессы, связанные с входом изолированных контуров в активную зону и выходом их из активной зоны, а также дополнительные процессы, обусловленные пульсирующей волной магнитного поля статора.

Электромагнитные процессы, имеющие общие признаки как в круговых машинах, так и в машинах с разомкнутым магнитопроводом состоят в том, что поле статора 1 наводит в изолированных контурах 4 ЭДС, которые создают токи в этих контурах. Эти токи, взаимодействуя с полем статора, создают усилия и вращающий момент двигателя.

Дополнительные электромагнитные процессы, связанные с входом изолированных конту,ров в активную зону и выходом из активной зоны состоят в том, что индуктированные токи и тормозные силы, возникающие при этом в обмотке вторичного элемента с удлиненным шагом резко снижаются. Это ведет к увеличению полезного момента и КПД машины с разомкнутым магнитопроводом.

Формула изобретения

Асинхронная машина с разомкнутым магнитопроводом, содержащая статор с трехфазной

обмоткой и вторичный элемент с петлевой изолированной короткозамкнутой в пределах двухполюсного деления обмоткой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения момента и КПД, шаг обмотки вторичного элемента связан с полюсным делением статора следующим соотнощением:

у (1,2-1,3)т,

где у - шаг обмотки вторичного элемента; т - полюсное деление статора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 48767, кл. Н 02К 41/00, 1936.