Гистерезисный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K19/08 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к гйстерезисньш электродвигателям.

Известна конструкция гистерезисного электродвигателя, содержащего статор с обмоткой и ротор с активной частью из одного ферромагнитного слоя, изготовленного из гистерезисного материала (1.

,

Гистерезисный слой при каждом пуске электродвигателя полностью перемагйичивается его магнитным полем. За счет высокой намагничивающей силы, необходимой для проведения магнитного потока гистерезисный слой, гистерезисные злектродвигатели имеют низкий КПД и коэффициент мощности. Для повышения КПД и коэффициента мощности электродвигатели перевозбуждают снижением магнитного потока в синхронном режиме, например уменьшением напряжени; питания..

Известен также синхронный электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор с активной частью из.двух коаксиально установленных цилиндрических элементов из магнитнотвердого материала 2.

Данное устройство наиболее близко к изобретению по технической сущ ности и достигаемому результату. Недостаток этого устройства заключается в невысоком КПД в режиме пуска.

Цель изобретения - повышение КПД пуска при пониженном магнитном ftoтоке.

10 Это достигается тем,что материалы коаксиально установленных слоев ротора из йагнйтйот1Эёрдогб матерйала имеют соотношение коэрцитивных сил 1,5-3. Кроме того, отношение площа15.ди продольнЬго сечения элемента ротора, выполненного из материала с меньшей коэрцитивной силой, равно 0,7-1,2,

На фиг.1 показан предлагаемый электродвигатель; на фиг.2 приведены

20 осциллограммы токов в пусковом режиме одной из фазных обмоток; на - фйг.З - осциллограммы токов в синхронном режиме.

Статор с обмоткой 1 через подшипниковый узел связан с немагнитным вгшом 3. На вал 3 напрессована втулка 4 из гистерезисного материала, а на втулку 4 напрессована втулка 5 также из гистерезисного материала, но с меньшей коэрцитивной.

илой, чем у втулки 4. Каждая из тулок 4 и 5 является отдельным гисерезисным слоем, а их совокупность представляет собой активную часть отора. В общем случае конструкция отора может содержать ряд дрУгйх конструктивных неактивных втулок, выполненных из магнитных или немагнитных материалов и в совокупности с валом составляющих неактивную часть ротора. Втулки 4 и 5 могут быть выполнены как отдельные детали йэ сплошного материала,.например, из металлокерамики, или как отдельные узлы, набранные из пластин, изготовленных из листового материала, например типа викаллой. Как раздельные детали или узлы, втулки 4 и 5 могут отсутствоТвать, а гистерезисные слои можно создать в единой детали,например методом порошковой металлургии, или в едином узле, например из пластин вик,аллоя методом местного i H yKционного нагрева. Различие в магнитных свойствах гистёрезисных слоев приэтом достигается в первом случае за счет изменения составляющих компонентов порошков и их процен- , тного содержания, а во втором случае за счет различия режима термообработки внутренней и наружной поверхностей активной части.

За счет выполнения активной части ротора из двух гистереэисных слоев с указанным выше соотношением коэрцитивных сил магнитный поток в пусковом режиме при пониженном потоке распределяется между отдельными слоями так,ЧТО слой с меньшей коэрцитивной силой используется при этом при индукции, соответствующей

петле гистерезиса с коэффициентом выпуклости, близким к его максимальному значению. Наилучшее использование одного из его слоев увеличивает КПД пуска электродвигателя.

,.Осциллограммы токов соответствуют пусковому (фиг. 2) и синхронному , (фиг.3) режим работы гистёрезисного электродвигателя с импульсным перевозбуждением. Для илйпульйнйго способа перевозбуждения характерно то,

что здесь эффект перевозбуждения достигается за счет наложения на .основное напряжение питания однополярных импульсов напряжёнйя с длительностью импульса, равной обычно 0,02jfO,2 от длительности периода основной волны напряжения. Периодические импульсы напряжения вызывают периодические импульсы тока в фазных обмотках статора, наложенные на основные волны фазных токов. Импульсы фазных токов, в свою очередь, Приводят к импульсам результирующей магнитодвижущей силы (МДС) статора, действующей На магнитное состояние ротора.

В пусковом режиме при каждом положительном импульсе тока ротор приобретает до;|голНительную намагниченность. Так как МДС статора вргццается относительно неподвижного ротора то за пол ожи .ельным намагничивеиошлм импульсок тока следует отрицательный импульс тока противовключени меньшей амплитуды, размагничивающий ротор, ПротиБОвключение МДС статора и намагниченности ротора происходит после поворота МДС на 180 эл.. град. отНоситеЛЬНо оси намагниченности, чему при неподвижном роторе соответствует время в полпериода основной частоты питания .При противовключенйи ротор теряет дополнительную намагниченность, приобретенную при намагничивающем импульсе тока. Быстрый спад тока до установившегося уровня, равного току перед намагничивающим импульсом, и отсутствие дополнительны} : пульсаций тока в промежутке времени до следующего намагничивающего импульса свидетельствуют О.ТОМ, что неподвижный ротор практически за полпериода основной частоты полностью теряет дополнительную намагниченность и далее полностью Перемагнйчивается вращающей МДС. Поэтому в промежутках времени между окончанием процесса размагничивания и началом очередного процесса импульсного намагничивания пусковые свойства гистерез {сного электродвигателя при его питании от напряженйя, соде15жащего периодические однополярные импульсы, полностью аналогичны пусковым свойствам этого .электродвигателя при его питании от напряжения той же величины, но при отсутствий периодических однополярн импульсов.

При увеличении частоты вращения ротора и снижения скольжения замедляется Поворот МДС относительно ротора, особенно в подсинхронном режиме. Следовательно, замед;;яется и процесс размагничивания ротора противовключением. Интервал времени работы электродвигателя с размагниченным ротором уменьшается, а затем при входе рртора в синхронизм с МДС полностью исчезает. В подсинхронном режиме при малых скольжениях отсутствует заметное влияние тормозных моментЬй от намагниченности ротора и, наоборот, становится существенным влияние положительных синхронных мойёнтов в интервале времени от моменте найагйичивания .до момента Окончания размагничивания,

В синхронном режиме отрицательные импульсы тока реакции якоря отсутствуют, .так как МДС и намагниченность ротора вращаются синхронно, и их противовключения не происходит. Установившийся, ток становится меньше уровня установившегося тока пус