Массивный ферромагнитный ротор для асинхронного электродвигателя с фазно-полюсным управлением

 

Полезная модель относится к области электромеханики и может быть использована в асинхронных электродвигателях, предназначенных для применения в инверторных электропроводах с фазно-полюсным управлением. Техническим результатом устройства является снижение активного сопротивления Ш-образного массивного ферромагнитного ротора и повышение КПД многофазного асинхронного инверторного электродвигателя с фазно-полюсным управлением. Достигается это тем, что внутренняя поверхность массивного ферромагнитного ротора, предназначенного для использования в асинхронных электродвигателях с фазно-полюсным управлением и имеющего в сечении Ш-образную форму, покрыта слоем токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора, например, меди, или на ней выполнены пазы: аксиально-радиальные, каждый из которых имеет П-образную конфигурацию в плоскости поперечного сечения ротора, проходящей через ось последнего и параллельной этой оси или тангенциально-концентрические, геометрические центры которых расположены на оси ротора. 3 илл.

Полезная модель относится к области электромеханики и может быть использована в асинхронных электродвигателях, предназначенных для применения в инверторных электропроводах с фазно-полюсным управлением.

Известны роторы асинхронных машин, имеющие цилиндрическую форму и выполненные массивными или шихтованными (Шенфер К.И. Асинхронные машины. - 4-е изд. - М., Л.: ГОНТИ НКТП СССР, 1938. - 412 с.).

Недостатком данных устройств является то, что при их использовании наблюдается низкий коэффициент полезного действия (КПД) у асинхронных электродвигателей, применяющихся в инверторных электропроводах с фазно-полюсным управлением, магнитопроводы статоров которых выполнены в виде полых цилиндров, имеющих два ряда пазов - внутренний и наружный, - предназначенных для размещения в них многофазных тороидальных обмоток статора. Низкие значения КПД объясняются большим магнитным потоком рассеяния в таких электродвигателях в случае использования в них роторов цилиндрической формы (как массивных, так и шихтованных), возникающего вследствие малой площади рабочей поверхности ротора, взаимодействующей с магнитным потоком, который создается многофазной обмоткой статора.

Известен массивный ферромагнитный ротор многофазного асинхронного электродвигателя, предназначенного для применения в инверторных электропроводах с фазно-полюсным управлением, имеющий в сечении Ш-образную форму, гладкую поверхность и выполненный таким образом, что охватывает снаружи и изнутри статор двигателя с многофазной тороидальной обмоткой, имеющий наружную, торцевую и внутреннюю рабочие поверхности, обеспечивая тем самым уменьшение потока рассеяния в двигателе (Многофазный асинхронный инверторный электропривод с фазно-полюсным управлением. Патент РФ 100863, МПК Н02Р 27/04/ Бражников А.В., Белозеров И.Р.; Краснояр. 2010130384/07; Заявл. 20.07.2010; Опубл. 27.12.2010).

Недостатком данного устройства является большое активное сопротивление ротора, вследствие чего асинхронный двигатель с таким ротором имеет низкий КПД.

Задачей предлагаемого устройства является снижение активного сопротивления Ш-образного массивного ферромагнитного ротора и повышение КПД многофазного асинхронного инверторного электродвигателя с фазно-полюсным управлением.

Достигается это тем, что внутренняя поверхность массивного ферромагнитного ротора, предназначенного для использования в асинхронных электродвигателях с фазно-полюсным управлением и имеющего в сечении Ш-образную форму, покрыта слоем токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора, например, меди, или на ней выполнены пазы: аксиально-радиальные, каждый из которых имеет П-образную конфигурацию в плоскости поперечного сечения ротора, проходящей через ось последнего и параллельной этой оси или тангенциально-концентрические, геометрические центры которых расположены на оси ротора.

Покрытие рабочей поверхности ротора слоем токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора (например, меди) приводит к снижению активного сопротивления ротора, уменьшению электрических потерь в нем и, в итоге, к возрастанию КПД электродвигателя.

Выполнение аксиально-радиальных или тангенциально-концентрических пазов приводит к увеличению периметра внутренней поверхности ротора, взаимодействующей с магнитным потоком. Вследствие этого возрастает объем массива металла в котором возникают вихревые токи и который определяется как произведение периметра массивного ротора на эквивалентную глубину проникновения магнитного поля в тело ротора (Нейман Л.Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. - М.: Госэнергоиздат, 1949. - 150 с.), что в результате приводит к снижению активного сопротивления ротора, уменьшению электрических потерь в нем и, в итоге, к возрастанию КПД электродвигателя.

Изложенная сущность поясняется графически.

На фиг.1 показано поперечное сечение Ш-образного массивного ферромагнитного ротора 1, внутренняя поверхность покрыта слоем 2 токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора (например, меди).

На фиг.2 в аксонометрии показан Ш-образный массивный ферромагнитный ротор 1 с сечением в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, на внутренней поверхности которого выполнены аксиально-радиальные пазы 3, каждый из которых имеет П-образную конфигурацию в плоскости поперечного сечения ротора, проходящей через ось последнего и параллельной этой оси.

На фиг.3 в аксонометрии показан Ш-образный массивный ферромагнитный ротор 1 с сечением в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, на внутренней поверхности которого выполнены тангенциально-концентрические пазы 4, геометрические центры которых расположены на оси ротора.

При пуске многофазного асинхронного инверторного электродвигателя с фазно-полюсным управлением магнитное поле статора создает в Ш-образном массивном ферромагнитном роторе 1 вихревые токи, которые в свою очередь создают вторичное вращающееся магнитное поле ротора. В результате взаимодействия токов статора с магнитным полем ротора и токов ротора с магнитным полем статора создается крутящий момент. При этом слоя 2 токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора (например, меди) приводит к уменьшению суммарного удельного электрического сопротивления всего ротора в целом, а в результате - к уменьшению электрических потерь в роторе и, в итоге, к возрастанию КПД электродвигателя.

При пуске многофазного асинхронного инверторного электродвигателя с фазно-полюсным управлением магнитное поле статора создает в Ш-образном массивном ферромагнитном роторе 1 вихревые токи, которые в свою очередь создают вторичное вращающееся магнитное поле ротора. В результате взаимодействия токов статора с магнитным полем ротора и токов ротора с магнитным полем статора создается крутящий момент. При этом наличие аксиально-радиальных П-образных пазов 3 или тангенциально-концентрических пазов 4 на внутренней поверхности Ш-образного массивного ферромагнитного ротора 1 приводит к увеличению площади рабочей поверхности ротора, взаимодействующий с магнитным потоком. Следовательно, увеличивается объем массива металла, в котором возникают вихревые токи и который определяется как произведение периметра массивного ротора на эквивалентную глубину проникновения магнитного поля в тело ротора, что в результате приводит к снижению активного сопротивления ротора, уменьшению электрических потерь в нем и, в итоге, к возрастанию КПД электродвигателя.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении КПД многофазного асинхронного инверторного электродвигателя с фазно-полюсным управлением, за счет покрытия рабочей поверхности Ш-образного массивного ферромагнитного ротора слоем токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора (например, меди), или выполнения аксиально-радиальных или тангенциально-концентрических пазов на внутренней (рабочей) поверхности Ш-образного массивного ферромагнитного ротора.

1. Массивный ферромагнитный ротор для асинхронного электродвигателя с фазно-полюсным управлением, имеющий в сечении Ш-образную форму, отличающийся тем, что внутренняя поверхность массивного ферромагнитного ротора покрыта слоем токопроводящего материала, имеющего меньшее удельное электрическое сопротивление, чем ферромагнитный материал сердечника ротора, например меди.

2. Массивный ферромагнитный ротор для асинхронного электродвигателя с фазно-полюсным управлением, имеющий в сечении Ш-образную форму, по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности ротора выполнены аксиально-радиальные пазы, каждый из которых имеет П-образную конфигурацию в плоскости поперечного сечения ротора, проходящей через ось последнего и параллельной этой оси, или тангенциально-концентрические пазы, центры которых расположены на оси ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ручной дуговой электросварке

Лучший надежный недорогой профессиональный сварочный аппарат инверторного типа относится к ручной дуговой сварке и пайке металлов. В частности, эта полезная модель относится к сварочным аппаратам для ручной сварки покрытым штучным электродом.

Изобретение относится к тепловым конденсационным электростанциям
Наверх