Асинхронная энергоэффективная машина

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронным машинам, касается особенностей конструктивного выполнения статоров и роторов этих машин. Это изобретение может быть использовано при проектировании и изготовлении статоров и роторов асинхронных машин. Техническим результатом является уменьшение уровней внешних электромагнитных полей и увеличение вращающего электромагнитного момента асинхронной машины. Технический результат достигается тем, что асинхронная машина, включающая ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненными в виде плоских колец лобовых перемычек, снабжена двумя дополнительными плоскими кольцами с электропроводящими участками кольцеобразной формы по ширине кольца лобовых перемычек, закрепленными соосно на роторе в торцевых частях с небольшим воздушным зазором вблизи колец лобовых перемычек. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, касается особенностей конструктивного выполнения статоров и роторов машин переменного тока и может быть использовано при проектировании и производстве асинхронных машин.

Известны асинхронные машины с волновыми стержневыми обмотками на статоре (Вольдек А.И. Электрические машины, Л., 1978, с.407-409). Такие машины включают статор, содержащий сердечники с пазами прямоугольной формы, в каждом из которых находятся два активных проводника (стержня), причем активные проводники, расположенные в верхней части пазов сердечника, образуют верхний слой обмотки, и активные проводники (стержни), расположенные в нижних частях пазов сердечника, образуют нижний слой обмотки. Они также включают ротор с короткозамкнутой или фазной обмоткой. Торцевые части машин включают лобовые части обмоток статора и ротора. Лобовые части обмоток являются жесткими и не имеют специальной межвитковой изоляции. Однако вылет лобовых частей обмоток достаточно велик. Значительные потоки рассеяния, создаваемые этими лобовыми частями обмоток, не участвуют в формировании электромагнитного момента, но вызывают значительные электромагнитные внешние поля, негативно влияющие на человека и электронную аппаратуру.

Известна также электрическая машина с пазами сердечника статора или ротора прямоугольной формы и уменьшенным осевым вылетом лобовых частей (Лыткин В.В. Способ организации лобовых частей электрических машин с минимальным осевым вылетом / Вестник УГТУ №5 (25), Екатеринбург, 2003, с.190-193). Она содержит в пазах по крайней мере одного сердечника электрически изолированные активные проводники (стержни), а также лобовые части, расположенные по торцам сердечника, уменьшенных размеров, что снижает уровень внешних электромагнитных полей, но не создает существенного увеличения электромагнитного момента машины.

Известна также машина переменного тока, например асинхронная, с существенно уменьшенным объемом лобовых частей обмотки статора (патент РФ №2275729, RU БИПМ №12, 27.04.2006). Эта асинхронная машина, включающая ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненными в виде плоских колец лобовых перемычек, является энергоэффективной за счет уменьшенной металлоемкости и повышенного КПД.

В этой машине активные проводники обмотки статора, соединенные с выводами обмотки, расположены в верхнем слое обмотки. Большие части лобовых проводников обмотки статора расположены вблизи торцевых поверхностей зубцово-пазовой зоны статора - над центральными частями этих торцевых поверхностей, так как места их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки расположены по краям торцевых поверхностей этой зубцово-пазовой зоны.

Эти части лобовых проводников создают бегущие вблизи торцевых зубцово-пазовых поверхностей сердечника магнитные поля рассеяния. За счет значительного снижения объема лобовых частей обмоток существенно снижен уровень полей рассеяния и внешних электромагнитных полей машины, однако, особенно в бескорпусном исполнении машин, величина внешних электромагнитных полей может превышать нормативы. Кроме того, упомянутые бегущие магнитные поля рассеяния не участвуют в формировании электромагнитного момента асинхронной машины.

Технический результат - уменьшение уровней (энергии) внешних электромагнитных полей и увеличение вращающего электромагнитного момента асинхронной машины.

Технический результат достигается тем, что асинхронная энергоэффективная машина, включающая ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненными в виде плоских колец лобовых перемычек, снабжена двумя дополнительными плоскими кольцами, закрепленными соосно на роторе этой асинхронной машины, расположенными в ее торцевых частях, каждое из которых включает по крайней мере один проводящий электрический ток участок кольцеобразной формы, по ширине близкий к ширине кольца лобовых перемычек, причем эти проводящие электрический ток участки расположены с небольшим воздушным зазором вблизи упомянутых колец лобовых перемычек, а активные проводники обмотки статора, соединенные с выводами обмотки статора, расположены в нижнем слое этой обмотки.

Пример конкретного выполнения изобретения иллюстрируют фиг.1.

На фиг.1 показана эскизная компоновка асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, конструкция которой выполнена согласно предложению. Обозначения на фиг.1 соответствуют технической литературе, например Вольдек А.И. Электрические машины, Л., 1978.

На фиг.1 изображены: корпус асинхронной машины 1, статор машины 2, сердечник статора 3, в пазах которого расположена двухслойная обмотка статора 4 с активными проводниками в пазах сердечника статора 3 (ограничены пунктиром), соединенными по торцам сердечника проводниками в виде колец лобовых перемычек (показаны сечения перемычек, изолированные между собой). Изображен также ротор 5 с сердечником и короткозамкнутой обмоткой 6, который закреплен на валу 7 и может вращаться в подшипниках 8. По торцам сердечника ротора показаны сечения короткозамыкающих колец обмотки ротора 6. Активные проводники с выводами обмотки статора расположены в нижнем (со стороны спинки сердечника статора) слое обмотки. Это позволяет разместить выводы обмотки статора над торцевой поверхностью спинки (ярма) сердечника статора, а два дополнительных плоских кольца 9 и 10 вблизи колец лобовых перемычек обмотки статора 4.

На фиг.1 в торцевых частях машины показаны эти два плоских кольца 9 и 10 на валу 7 ротора асинхронной машины. Они выполнены из проводящего электрический ток материала (например, меди) и расположены вблизи колец лобовых перемычек обмотки статора 4, с небольшим воздушным зазором. Таким образом, каждое из колец 9 и 10 имеет проводящий электрический ток участок кольцеобразной формы, по ширине близкий к ширине колец лобовых перемычек обмотки статора 4, расположенный с небольшим воздушным зазором вблизи колец лобовых перемычек.

Работает предложенная асинхронная энергоэффективная машина следующим образом.

На выводы обмотки статора 4 подают напряжение источника переменного тока. В проводниках обмотки 4 возникают токи, которые создают электромагнитное поле, наибольшая концентрация которого (основной магнитный поток) наблюдается в сердечниках статора 3 и ротора 6 и зазоре между ними. Лобовые части обмоток 3 и 6 создают магнитные поля: вблизи лобовых частей - поля рассеяния, а также распространяющиеся в пространство вне корпуса машины - внешние электромагнитные поля. На активные проводники обмотки ротора 5, при взаимодействии токов в них с основным магнитным потоком машины, действуют силы, создающие основной вращающий электромагнитный момент машины.

Перемещающиеся (бегущие) вблизи зубцово-пазовых поверхностей сердечника статора магнитные поля рассеяния наводят ЭДС в проводящем материале дисков 9, 10. Эти ЭДС вызывают в кольцах 9, 10 токи. Эти токи взаимодействуют с бегущими полями рассеяния обмотки статора, создавая дополнительные вращающие электромагнитные моменты, которые действуют на кольца 9, 10, и ротор асинхронной машины. Кроме того, токи в кольцах 9, 10 оказывают экранирующее действие, снижая энергию внешних электромагнитных полей и величины полей рассеяния обмотки статора 4. Последнее также приводит к некоторому увеличению вращающего электромагнитного момента машины. Выполнение колец 9, 10 целиком из проводящего материала снижает уровень внешних электромагнитных полей при значительных токах в роторе (режимы пуска).

Таким образом, предложенная конструкция электрической машины позволяет создать асинхронную энергоэффективную машину, снижающую энергию внешних электромагнитных полей и увеличивающую механическую энергию в двигательном режиме, в основном, за счет создания дополнительных вращающих электромагнитных моментов машины.

Асинхронная энергоэффективная машина, включающая ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненными в виде плоских колец лобовых перемычек, отличающаяся тем, что она снабжена двумя дополнительными плоскими кольцами с электропроводящими участками кольцеобразной формы по ширине кольца лобовых перемычек, закрепленными соосно на роторе в торцевых частях с небольшим воздушным зазором вблизи колец лобовых перемычек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в мощных турбогенераторах. .

Изобретение относится к электромашиностроению . .

Изобретение относится к электромашиностроению . .

Изобретение относится к электромашиностроению . .

Изобретение относится к электротехнике , а именно,к электромашиностроению . .

Изобретение относится к : лектроте.- нике и может быть использовано в станкостроении , бытовой и специальной технике. .

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться как асинхронный электродвигатель и генератор электрической энергии одновременно. Технический результат заключается в повышении эффективности машины.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам. Технический результат - уменьшение массы, экономия материала и повышение КПД.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой электросварки.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой сварки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бензоэлектрических агрегатах и автономных электротехнических комплексах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении конденсаторного самовозбуждения предлагаемого генератора при работе в автономном режиме и снижении искажений напряжения при подключении несимметричной нагрузки.

Изобретение относится к компрессорной технике и может быть использовано в качестве агрегата для сжатия различных газов во многих отраслях промышленности, например в качестве газоперекачивающего агрегата на линейных компрессорных станциях.

Изобретение относится к области электротехники, в частности электрическим машинам, и может быть использовано для генерирования электрической энергии и преобразования электрической энергии в механическую.

Изобретение относится к области электротехники, преимущественно к электромашиностроению. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно электрическим машинам, и может быть использовано для преобразования электрической энергии. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения тяговых асинхронных двигателей, применяемых в железнодорожной промышленности, в частности к полу или частично закрытым двигателям.

Изобретение относится к электрическим машинам. Ротор (4) для электрической машины (1) содержит вал (6), крестовину на валу (6), многослойный барабан (8) на крестовине. Крестовина имеет множество расположенных на расстоянии элементов, определяющих между собой воздуховоды. Многослойный барабан (8) имеет множество охлаждающих каналов (17), соединенных с воздуховодами. Ротор (4) имеет также дроссельный элемент (25), связанный с, по меньшей мере, одним воздуховодом и/или охлаждающим каналом (17). Техническим результатом является предотвращение циркуляции любого объемного расхода воздуха сверх объемного расхода воздуха, требуемого для охлаждения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронным машинам, касается особенностей конструктивного выполнения статоров и роторов этих машин. Это изобретение может быть использовано при проектировании и изготовлении статоров и роторов асинхронных машин. Техническим результатом является уменьшение уровней внешних электромагнитных полей и увеличение вращающего электромагнитного момента асинхронной машины. Технический результат достигается тем, что асинхронная машина, включающая ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненными в виде плоских колец лобовых перемычек, снабжена двумя дополнительными плоскими кольцами с электропроводящими участками кольцеобразной формы по ширине кольца лобовых перемычек, закрепленными соосно на роторе в торцевых частях с небольшим воздушным зазором вблизи колец лобовых перемычек. 1 ил.

Наверх