RU2604982C1

RU2604982C1 - Device of three-phase asynchronous engine of the increased mechanical power

Info

Publication number: RU2604982C1
Application number: RU2015105622/07A
Authority: RU
Inventors: Виталий Борисович Дегтярев; Игорь Николаевич Широбоков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ДЕГТЯРЕВ"
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-12-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: present invention relates to electrical engineering and can be used in three-phase asynchronous electric machines with rotor excitation from permanent magnets. Device of three-phase asynchronous motor includes stator with symmetric three-phase double-layer winding and rotor with short-circuited winding and two diametrically located slots in which are placed opposite radially magnetized permanent magnets from NdFeB alloy.

EFFECT: technical result consists in increasing of specific power and reducing of electromagnetic torque of the electric motor.

1 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в трехфазных асинхронных электрических машинах с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB.The present invention relates to the field of electrical engineering and can be used in three-phase asynchronous electric machines with excitation of the rotor from permanent magnets made of NdFeB alloy.

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.From the current level of technology, asynchronous three-phase squirrel-cage rotor motors are widely known and most common. An asynchronous electric motor is excited by alternating current, which, as a rule, is supplied to the electric motor from an alternating current main.

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).A known AC motor containing a stator with a winding, a rotor with a short-circuited winding, made in the form of a squirrel cage, and a shaft with bearing bearings (see ed. St. USSR N 1053229, class. H02K 17 / 00.1983).

Конструкции асинхронных двигателей описаны в книге М.М. Кацмана «Электрические машины и трансформаторы», раздел IV. М.: Высшая школа, 1961 г.Designs of induction motors are described in the book of M.M. Katzman's “Electrical Machines and Transformers,” section IV. M .: Higher school, 1961

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.The technical result to which the present invention is directed is to increase the efficiency of the stator winding with improved harmonic composition (MDS), reduced dispersion, optimal electromagnetic parameters and reduced current load, the creation of three-phase electric motors with increased useful mechanical power developed by the motor in relation to to consumed electrical power.

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.The problem to which the invention is directed, is to create an induction motor with the maximum possible specific electromagnetic moment and maximum motor efficiency, defined as the ratio of usable mechanical power to consumed electric power.

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.This problem is solved due to the fact that the claimed device of a three-phase asynchronous motor of increased mechanical power with excitation of the rotor from permanent magnets made of NdFeB alloy is characterized in that it contains a stator of an asynchronous motor, including a stator core in the form of a hollow cylinder with a symmetric placed in the grooves on its inner surface a three-phase two-layer winding, the working sections of the coils of which are located along the axis of the electric motor, and the rotor with a short-circuited winding and two opposite directions with radially magnetized permanent magnets of the NdFeB alloy placed in diametrically spaced grooves.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приняты следующие обозначения.The invention is illustrated by drawings, in which the following notation.

На фиг. 1 Устройство трехфазного асинхронного двигателя повышенной механической мощности с возбуждением ротора от постоянных магнитов из сплава NdFeB:In FIG. 1 The device of a three-phase asynchronous motor of increased mechanical power with the excitation of the rotor from the permanent magnets of the alloy NdFeB:

1 - сердечник статора асинхронного двигателя; 2 - вентиляционные отверстия;1 - stator core of an induction motor; 2 - ventilation openings;

3 - полюса возбуждения ротора; 4 - симметричная трехфазная двухслойная обмотка статора; 5 - короткозамкнутый ротор с алюминиевой литой обмоткой.3 - pole excitation of the rotor; 4 - symmetric three-phase two-layer stator winding; 5 - squirrel-cage rotor with cast aluminum winding.

На фиг. 2 Ротор с короткозамкнутой обмоткой и двумя постоянными магнитами из сплава NdFeB:In FIG. 2 Short-circuited rotor with two permanent magnets made of NdFeB alloy:

3 - полюса возбуждения ротора; 6 - алюминиевая литая обмотка; 7 - вентиляционные лопатки.3 - pole excitation of the rotor; 6 - cast aluminum winding; 7 - ventilation blades.

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.The device of a three-phase asynchronous motor of increased mechanical power with the excitation of the rotor from the permanent magnets of the NdFeB alloy consists of a rotor with permanent magnets of the NdFeB alloy and the stator of the induction motor.

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.The stator includes a stator core (1) and a symmetric three-phase two-layer stator winding (4), laid in longitudinal grooves on the inner surface of the stator core (1), the stator housing is made of cast iron or aluminum, the stator core (1) is made of sheet steel.

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.The rotor of the electric motor is a squirrel-cage rotor (5) with an aluminum cast winding (6) and diametrically arranged rotor excitation poles (3) located in the grooves of the rotor made of radially magnetized pole permanent magnets NdFeB located in diametrically located grooves.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

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.When voltage is applied to the motor windings, currents form in them, forming a rotating magnetic field. The excitation poles of the rotor (3) and the squirrel-cage rotor (5) with an aluminum cast winding (6) begin to be affected by mechanical moments. The magnetic field of the diametrically located rotor excitation poles (3), made of radially magnetized pole permanent NdFeB magnets, under the action of the moment developed by the internal winding of the short-circuited rotor (5) with an aluminum cast winding (6), is accelerated to a sub-synchronous speed and then pulled into synchronism with stator field. From this moment, a single stream of rotor excitation poles and stator windings is created in the machine, as a result of their interaction the maximum possible specific electromagnetic moment is created on the motor shaft.

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.This design is notable for its simplicity of execution and eliminates the need for an expensive equipment system and the additional consumption of electric energy to excite an asynchronous machine and create an asynchronous motor of any power with the useful qualities of a synchronous motor. The stator winding consists of a three-phase two-layer winding having improved harmonic composition (MDS), reduced dispersion, optimal electromagnetic parameters and reduced current load.

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.In the design of the inventive electric motor, permanent magnets from NdFeB grade N52 with a residual induction of 1.48 T., Coercive force Hcb> 876 kA / m, coercive force by induction, Hcj> 955 kA / m and maximum magnetic energy VN 287-303 kJ / were used m ³ .

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).Permanent magnets from NdFeB with residual induction 1.29-1.33 T can be used in the proposed engine design. (1.33-1.37 T.), with a coercive force Hcb> 876 kA / m, a coercive force by induction, Hcj> 955 kA / m and a maximum HV magnetic energy of 318-334 kJ / m3 (342-358 kJ / m ³ ).

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.A prototype of the inventive induction motor was manufactured, the tests of which confirmed the high efficiency of the stator winding having improved harmonic composition (MDS), reduced dispersion, optimal electromagnetic parameters and reduced current load, obtaining the maximum possible specific electromagnetic moment and an increase in the useful mechanical power developed by the motor in relation to the consumed electric power.

Claims

A device of a three-phase asynchronous motor of increased mechanical power with excitation of the rotor from permanent magnets from an NdFeB alloy, characterized in that it contains a stator of an asynchronous motor, including a stator core in the form of a hollow cylinder with a symmetrical three-phase two-layer winding located in the grooves on its surface, the working sections of the coils of which are located along the axis of the electric motor, and a rotor with a short-circuited winding and two counter-directed radially magnetized magnet constants mi of NdFeB alloy placed in diametrically located grooves.