РОТОР АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

РОТОР АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ


RU (11) 2076425 (13) C1

(51) 6 H02K1/22, H02K1/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93052293/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.11.18 
(45) Опубликовано: 1997.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л., Энергия, 1978, с. 552 - 561. 2. Патент ФРГ N 1763269, кл. 21 d2 20, 1972. 3. Авторское свидетельство СССР N 807449, кл. H 02 K 1/22, 1981. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Ярославский электромашиностроительный завод" 
(72) Автор(ы): Макаров Л.Н.; Ахунов Т.А.; Попов В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Ярославский электромашиностроительный завод" 

(54) РОТОР АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 

Использование: асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором типа беличьей клетки. Сущность изобретения: ротор асинхронного короткозамкнутого электродвигателя имеет чередующиеся закрытые пазы двух форм и площадей, на высоте hпр от наружной поверхности ротора первый из пазов имеет бутылочную форму с сужениями в верхней и нижней частях, а второй - расширение в верхней и сужение в нижней частях при отношении площадей на этой высоте для первого и второго пазов от 1,0 до 2,5, пазы имеют расположенные ниже высоты hпр части с расширением сверху и сужением снизу, размеры которых обеспечивают отношение полных площадей пазов от 1,0 до 0,4, а высота мостика над первым пазом больше, чем над вторым, где hпр - глубина проникновения электромагнитной волны при неподвижном роторе. Технический результат: одновременное улучшение пусковых и рабочих характеристик. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронным двигателям (АД) с короткозамкнутым ротором типа беличьей клетки.

Известны двухклеточные АД, содержащие на роторе две короткозамкнутые клетки, одна из которых выполняет роль пусковой обмотки, а другая рабочей, при этом рабочая и пусковая обмотки могут размещаться в отдельных, т.е. чередующихся пазах различных форм [1]

Известен ротор АД с чередующимися пазами бутылочной и овальной форм с различными индуктивностями рассеяния и одинаковыми высотами, содержащими стержни короткозамкнутой обмотки [2] Для такого ротора высота верхней части паза бутылочной формы равна глубине hпр проникновения электромагнитной волны при неподвижном роторе, определяемая выражением (1)



где f1 частота напряжения сети (Гц);

o=410-7 магнитная проницаемость воздуха (Гн/м);

удельная проводимость материала стержней ротора (106/Омм).

Известен также ротор короткозамкнутого АД с чередующимися бутылочными и овальными пазами, в котором верхняя часть бутылочного паза имеет высоту hпр по (1) и равна высоте овального паза, а ее площадь поперечного сечения составляет не менее 0,15 и не более 0,5 площади овального паза [3]

Известные короткозамкнутые роторы с чередующимися пазами позволяют улучшать пусковые свойства АД, но при этом ухудшаются энергетические показатели номинального рабочего режима из-за снижения КПД и коэффициента мощности.

В изобретении решается задача одновременного улучшения как пусковых, так и энергетических показателей рабочего режима АД за счет полного использования всех чередующихся пазов ротора в номинальном режиме. Это достигается тем, что для ротора асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с чередующимися пазами двух различных форм, проводимостей рассеяния и площадей поперечного сечения пазы выполнены закрытыми и на высоте hпр от наружной поверхности ротора первый из пазов имеет бутылочную форму с сужениями в верхней и нижней частях, а второй из пазов имеет расширение в верхней и сужение в нижней частях при отношении площадей на этой высоте для первого и второго пазов в пределах от 1,0 до 2,5, причем пазы имеют расположенные ниже высоты hпр части с расширением сверху и сужением снизу, размеры которых обеспечивают отношение площадей первого и второго пазов в пределах от 1,0 до 0,4, а высота мостика перекрытия над первым пазом больше, чем над вторым, где hпр глубина проникновения электромагнитной волны при неподвижном роторе.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена часть листа предлагаемого ротора с чередующимися пазами первым 1 и вторым 2 с высотами мостиков перекрытия над закрытыми пазами hш1, hш2 и шириной верхней части пазов b1, b2.

Высота hпр на чертеже соответствует по (1) глубине проникновения электромагнитной волны при неподвижном роторе, и эта часть пазов 1 и 2 обеспечивает показатели пускового режима АД; показатели номинального рабочего режима АД обеспечиваются полными сечениями пазов 1 и 2.

Поясним некоторые соотношения, характеризующие выполнение и работу предлагаемого ротора. Условно назовем первый паз 1 пусковым, а второй паз 2 рабочим и их обмотки будем считать приведенными к обмотке статора. Для параллельно включенных относительно потока статора пазов 1 и 2 выражения для индуктивного сопротивления рассеяния х2 и активного сопротивления r2 ротора можно представить соотношениями

x2+(xрq2р+xпq2п)/(qр+qп)2=(xр+K2<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/183.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>xп)/(1+K)2; (2)

r2 1/(qp + qп 1/Q, (3)

К qп/qp, (4)

где хр и хп приведенные индуктивные сопротивления рассеяния рабочей и пусковой обмоток ротора;

qp и qп площади поперечного сечения рабочего и пускового пазов;

qp + qп Q суммарная площадь рабочего и пускового пазов, постоянная величина для конкретной конструкции АД.

Из (2) (3) следует, что индуктивное сопротивление х2 большей долей определяется тем пазом, который имеет большее сечение в рассматриваемом режиме, а активное сопротивление r2 определяется суммарной площадью пазов 1 и 2.

В пусковом режиме ограничение пускового тока достигается в основном за счет пускового паза 1, который по сравнению с пазом 2 имеет на высоте hпр повышенное индуктивное сопротивление из-за большей площади большей высоты мостика hш1>hш2 и меньшей ширины верхней части паза b1<b (cм. чертеж). Требуемое значение пускового момента достигается выбором площади пазов 1 и 2 на высоте hпр, определяющей сопротивление r2 при пуске. Высота верхней части паза 1 обычно не превышает 6,0 мм при ширине b1 не менее 2,0 мм; при алюминиевых стержнях для температуры 75oС = 21,5106/Омм и тогда по (1) hпр 15,3 мм, поэтому практически достижимые отношения на высоте hпр находятся в пределах от 1,0 до 2,5.

В номинальном режиме АД в работе участвуют все части пазов 1 и 2 и при этом индуктивное сопротивление х2 определяется в основном пазом 2, который по сравнению с пазом 1 имеет пониженное значение хp<x из-за большей ширины верхней части b2>b1 и меньшей высоты мостика перекрытия hш2<h (cм. чертеж). Сопротивление х2 по (2) рабочего режима имеет минимальное значение, соответствующее условию dx2/dK 0, откуда следует К хр/хп, т.е. с учетом (4) минимальное значение х2 достигается при условии

К хр/хп qп/qр или

хpqp хпqп (5)

Практически целесообразные отношения полных площадей пазов qп/qр по (5) находятся в пределах от 1,0 до 0,4.

Таким образом, выбирая соответствующие соотношения площадей и проводимостей рассеяния пазов 1 и 2 предлагаемого ротора для пускового и рабочего режимов работы, можно создавать оптимальную функцию короткозамкнутого ротора, повышая одновременно показатели пускового и рабочего режимов. Применение предлагаемого ротора позволяет получать АД при полном использовании пусковых и рабочих пазов с оптимальными значениями КПД, коэффициента мощности, пусковых момента и тока, превышающими показатели известных к.з. роторов. Это дает возможность унифицировать целый ряд исполнений в сериях АД и повысить их технический уровень.

Таким образом, изобретение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости из-за большого мирового выпуска асинхронных двигателей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Ротор асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с чередующимися пазами двух различных форм, проводимостей рассеяния и площадей поперечного сечения, отличающийся тем, что пазы выполнены закрытыми и на высоте hпр от наружной поверхности ротора первый из пазов имеет бутылочную форму с сужениями в верхней и нижней частях, а второй из пазов имеет расширение в верхней и сужение в нижней частях при отношении площадей на этой высоте для первого и второго пазов в пределах 1,0 2,5, причем пазы имеют расположенные ниже высоты hпр части с расширением сверху и сужением снизу, размеры которых обеспечивают отношение полных площадей первого и второго пазов в пределах 1,0 0,4, а высота мостика перекрытия над закрытыми пазами для первого паза больше, чем для второго, где hпр глубина проникновения электромагнитной волны при неподвижном роторе.