FI92114C - Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori - Google Patents

Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori Download PDF

Info

Publication number
FI92114C
FI92114C FI923115A FI923115A FI92114C FI 92114 C FI92114 C FI 92114C FI 923115 A FI923115 A FI 923115A FI 923115 A FI923115 A FI 923115A FI 92114 C FI92114 C FI 92114C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
rotor
stator
cladding
coarse
diameter
Prior art date
Application number
FI923115A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI92114B (fi
FI923115A (fi
FI923115A0 (fi
Inventor
Antero Arkkio
Original Assignee
High Speed Tech Ltd Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by High Speed Tech Ltd Oy filed Critical High Speed Tech Ltd Oy
Publication of FI923115A0 publication Critical patent/FI923115A0/fi
Priority to FI923115A priority Critical patent/FI92114C/fi
Priority to EP93401742A priority patent/EP0583994B1/en
Priority to AT93401742T priority patent/ATE151578T1/de
Priority to CA002099951A priority patent/CA2099951C/en
Priority to RU93050287A priority patent/RU2124798C1/ru
Priority to ES93401742T priority patent/ES2099921T3/es
Priority to DE69309576T priority patent/DE69309576T2/de
Priority to DK93401742.7T priority patent/DK0583994T3/da
Priority to JP16822093A priority patent/JP3296891B2/ja
Priority to US08/086,880 priority patent/US5473211A/en
Priority to CN93107966A priority patent/CN1032341C/zh
Publication of FI923115A publication Critical patent/FI923115A/fi
Publication of FI92114B publication Critical patent/FI92114B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI92114C publication Critical patent/FI92114C/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/165—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors characterised by the squirrel-cage or other short-circuited windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/20—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having deep-bar rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/12—Machines characterised by means for reducing windage losses or windage noise

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Induction Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

92114
Epatahtisahkokone ja sen yhteydessa kåytettavåt roottori ja staattori 5 Keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannossa låhemmin maaritelty epatahtisahkokone.
Alalia vallitsevan tekniikan tason suhteen viitataan julkaisuihin GB-1427818, GB-1429826, DE-2502455 ja 10 DE-3641142, joissa esitetyissa epatahtisåhkokone- ratkaisuissa on keskitytty roottorissa oleviin ns. håkkikSåmirakenteisiin ja erityisesti niiden mekaanista lujuutta parantaviin ratkaisuihin. Sahkoisia arvoja on myos pyritty parantamaan perinteisella optimoinnilla 15 lahinna keskittyen pienentamaan pyorrevirtahavioita.
On todettava, ettS em. julkaisut keskittyvSt ratkaisuihin, joissa pyorixnisnopeudet ovat suhteellisen alhaisella, perinteisella, epatahtisahkokoneissa jo kauan kaytetylla pyorimisnopeusalueella.
20
Tavallisen, perinteisen epStahtisahkokoneen suunnit-telussa pyritaan optimoimaan lahinna virtalampo- ja megnetointihavioita, hystereesihavioita seka pyorrevirtahavioita. Niinsanottujen kaasukitkahavioiden 25 merkitys on perinteisen epStahtisahkokoneen suunnit- telussa vahainen.
Yleisesti havainnollisuuden vuoksi yksinkertaistettuna sahkokoneessa ja siten myos epatahtisahkokoneessa 30 syntyy havioita pyorimisnopeuden funktiona seuraavasti:
Ph(n) = po + pin + p2n2 + p3n3» (1) jossa 35 n = pyorimisnopeus,
Ph = kokonaishMviot, P0 = vakio-osa, joka kasittaa virtalMxnpo- ja magnetointihSviot, 2 92) i 4
Pi = hystereesihavioita kuvaava vakio, P2 = pyorrevirtahavioita ja muita pyorimis- nopeuden toiseen potenssiin liittyvia 5 havioita kuvaava vakio ja P3 = kaasukitkahavioita kuvaava vakio.
Tassa yhteydessa on todettava, etta kaavassa (1) esitetyt eksponentit eivat ainakaan kaikki ole kSytan-10 nossa kokonaislukuja vaan ko. lukuja lahella olevia murtolukuja. Kaavassa (1) onkin pyritty lahinna havainnollistamaan erityyppisten havioiden ja pyorimis-nopeuden valisia riippuvuussuhteita. Lisaksi on huomattava, etta vakiot P0, P1, P2, P3 saavat erilaisia 15 arvoja riippuen niihin vaikuttavista, IMhinna fysikaa-lisista tekijoista. Toisin sanoen termit P0, P!, P2, P3 ovat pyorimisnopeuden suhteen vakioita vain tietyssa sahkokonekonstruktiossa. 1 I:
Toisaalta sahkokonesuunnittelussa pyritaan minimoimaan kokonaishavioiden Ph(n) suhdetta akselitehoon, joka on
Paks(n) = k*n^ (2) 25 jossa k = konevakio, lahinna roottorin ja/tai såhko- koneen tilavuudesta riippuva vakio.
Talloin siis: 30 tfftr = k * + P1 + + P3ni> · <3)
Kaavasta (3) havaitaan pyorimisnopeuden kasvattamisen vaikutus havioiden suhteelliseen osuuteen akseli-35 tehosta. Pyorimisnopeutta kasvattamalla virtalampo-ja magnetointihSvioiden (vakio P0) vaikutus pienenee. Hystereesihaviot ovat oleellisesti vakiona pysyva osuus. SitSvastoin pyorrevirtahavioiden vaikutus (vakio P2) kasvaa oleellisesti suoraan verrannollisena 3 92114 pyorimisnopeuden kasvuun ja edelleen kaasukitkahavidi-den vaikutus (vakio P3) kasvaa oleellisesti pyorimis-nopeuden toiseen potenssiin verrannollisena.
5 Kaavasta (3) onkin, silloin kun suunnitellaan sahko-koneita, joilla on suuret pyorimisnopeudet, johdet-tavissa havainto, ettå pyorrevirtahåvioihin ja kaasu-kitkahavioihin liittyvien vakioiden (P2 ja P3) vaiku-tusta tulisi vahentaa suunnittelussa tehtSvin toimen-10 pitein siten, etta pyorrevirtahaviot minimoidaan ja kaasukitkahaviot eivat ainakaan kasva perinteisiin ratkaisuihin verrattuna. Sen sijaan virtalåmpo- ja magnetointihåvioihin liittyvan vakion P0 suuruutta voidaan jopa kasvattaa, sillå pyorimisnopeuden kasvun 15 vaikutus on kaantaen verrannollinen ko. havioiden suhteeseen.
Nyt esillå oleva keksinto liittyy epatahtisahkokonei-siin, joissa sovelletaan suuria pyorimisnopeuksia, ns.
20 suurnopeustekniikkaa, erityisesti pyorimisnopeuksia, jotka ylittSvat oleellisesti ne pyorimisnopeusalueet, joilla perinteiset epStahtisahkokoneet toimivat.
Esimerkkina voidaan mainita keksinnon mukaisen epa-tahtisahkokoneen pyorimisnopeusalueena suuruusluokka 25 yli 105 kierrosta minuutissa, kun sen sijaan perin-teisilla epatahtisShkdkoneilla kehanopeusalue on tyypillisesti alle 50 m/s ja pyorimisnopeusalue on 103-3-103 kierrosta minuutissa. Nåin olien termilla suurnopeus tarkoitetaan tåsså keksinnossa pydrivan 30 elimen, erityisesti epStahtisahkokoneen roottorin .. kehSnopeuksia, jotka ovat yli 100 m/s, jopa aina » ’ 1000-2000 m/s, tyypillisesti kuitenkin 200-500 m/s, jolloin yleisimmin kSytettavilla pyorivan elimen mitoilla erityisesti roottorin halkaisijoilla roottorin 35 pydrimisnopeus on suuruusluokaltaan 104-105 kierrosta minuutissa, tyypillisesti 2 * 104- 2 * 105 kierrosta minuutissa, aina jopa arvoihin 106 kierrosta minuutissa asti.
92114 4
Aiemmin esitettyyn viitaten tunnetun tekniikan tason mukainen håvioiden optimointiajattelu ei johda suur-nopeusteknisissa sovelluksissa tyydyttavaan loppu-5 tulokseen.
Tåsså keksinnossa on yllåttaen havaittu, ettå roottorin ja staattorin valisen ilmavalin suuruudella on rat-kaiseva merkitys suurnopeusteknisissa epatahtisåhko-10 konesovelluksissa, erityisesti hyotysuhteen kannalta.
Tassa keksinnossa on yllattaen havaittu, etta roottorin ja staattorin valinen ilmavåli on kaantaen verrannolli-nen vakioiden P2 ja P3 suuruuteen; toisin sanoen suurnopeussovelluksissa pyorrevirta- ja kaasukitka-15 havioihin vaikuttavat vakiot ovat fysikaalisen mitoi-tuksen ja suunnittelun kannalta muuttujia, joiden riip-puvuus ilmavalista voidaan yksinkertaistaen ilmaista kaavalla: 20 1
Pi * - , (4)
Sx jossa 25 Pj = p2 tai P3, δ = ilmavali, ja x = potenssiluku > 0.
Vastaavasti voidaan todeta, etta vakio P0 kaavassa (1) 30 on riippuvuussuhteessa ilmavaliin δ seuraavasti: P0 « sy, (5) jossa 35 P0 = virtalåmpo- ja magnetointihaviot, δ = ilmavSli, ja y = potenssiluku > 0.
5 92114
Keksinnon yllattava havainto voidaan siis tiivistaa siihen, etta roottorin ja staattorin valista ilmavåliå voidaan ja on syyta suurentaa epåtahtisåhkokoneen suurnopeussovelluksissa hydtysuhteen optimoimiseksi, 5 silla kaavaan (1) liittyvien pyorrevirta- ja kaasukit-kahåvioiden, jotka puolestaan ovat oleellisesti joko toiseen tai kolmanteen potenssiin verrannollisia pyorimisnopeuteen nahden ja siten voimakkaasti vaikut-tavat suurnopeussovelluksissa ko. håvioihin, vakioiden 10 P2 ja P3 ovat kåantaen (kaava 4) verrannollisia il- mavålin suuruuteen. Toisaalta virtalåmpo- ja mag-netointihavioihin vaikuttavan vakion P0 arvoa voidaan jopa kasvattaa kokonaishavioiden siita kasvamatta esim. sallimalla suurempi magnetointivirta, silla 15 suurnopeussovelluksissa tåmån vakion P0 merkitys kokonaishavioiden kannalta on pieni. Kaytånnossa edella esitetty merkitsee todennakoisimmin sita, etta suurnopeussovelluksissa suunnitteluteknisesti pyorre-virtahavidita pyritaan minimoimaan mahdollisimman 20 pal jon kuitenkin siten, etta ainakaan kaasukitkahåviot eivat ainakaan kasva verrattuna perinteisiin suunnit-telutekniikoihin.
Edella esitettyjen tavoitteiden saavuttamiseksi ja 25 siten alalla vallitsevien ongelmien poistamiseksi mita suurimmassa maarin keksinnon mukaiselle epatahti-såhkdkoneella on paaasiassa tunnusomaista se, etta roottorin ja staattorin valinen ilmavSli tai vastaava on oleellisesti kaavan 30
Ds “ Dr Dr u .'· S = - > A + - + - (6)
2 B C
35 mukainen, jossa kaavassa (6)
Dr = roottorin ulkohalkaisija (mm),
Ds = staattorin sisåhalkaisija (mm), u = kehanopeus m/s, 6 9211 4 δ = ilmavåli (mm) , A = vakio, jonka suuruus > 0,3, edullisesti 0,7...1,5, sopivasti 1; laatu mm, 5 B = vakio, jonka suuruus < 150, edullisesti 50.. .100, sopivasti 70, C = vakio, jonka suuruus < 1200, edullisesti 300.. .600, sopivasti 400; laatu m/s/^, 10 ja se, etta roottorin kehånopeus on yli 100 m/s.
Edellå esitetylla tavalla toteutetussa epatahtisahko-koneessa saavutetaan hyvå hyotysuhde roottorin pyo-riessa suurnopeusalueella olevilla pyorimisnopeuksilla.
15
Erityisesti kaasukitkahavioiden osalta voidaan todeta, etta niita syntyy roottorin halkaisijasta ja pydrimis-nopeudesta riippuen seuraavasti: 20 4 n3 * Dr P3 * ——- · (7) 5°.2 25
Kaasukitkahavioiden poistaminen vaatii tehokkaan ilmavåliin kohdistuvan aksiaalisuuntaisen jåahdytys-puhalluksen. Kun ilmavaliM kasvatetaan erityisesti keksinnon mukaisella tavalla suurnopeussovelluksissa, 30 voidaan jååhdytyskaasu, kuten ilmapuhallus toteuttaa erittåin hyvallS hyotysuhteella.
Perinteisilla sShkokoneen mitoitusohjeilla ilmavali jaå pieneksi, kaytannossa maksimissaan pienillå 35 koneilla 1% ja keskisuurilla 0,5% roottorin halkaisijasta. Lahteen Hiitte Taschenbiicher der Technik, Energietechnik, Bend 1 Maschinen mukaan 7 921 i 4 pienkonei11a:
Dr 5 S « 0,2 + - [mm] (8a) 1000 ja keskisuurilla: 10
Dr 9 δ * - * (1 + -), (8b) 1200 2p 15 jossa p = napapariluku ja toisen lahteen mukaan Vogt.K, 1972, Elektrische 20 Maschinen, Berechnungen rotierender elektrischer
Maschinen, ¼ S * (0,25...0,4) * Pmek, (8c) 25 jossa δ = ilmavali [mm], ja Pme|C= såhkoteho [kW].
30 Erityisesti pyorrevirtahavioiden (vakio P2) suhteen per inteisissa ratkaisuissa voidaan todeta, ettå staattorissa ja roottorissa kulkeva virta ja staattorin ja roottorin uritus aiheuttavat ilmavalivuotiheyden epMjatkuvan jakauman pitkin ilmavalia (ts. sinimainen 35 ilmavalivuontiheyden jakauma sisåltaa yliaaltokom- ponentteja ja vuontiheyden jakauma on "porrasmainen"). Roottorin pyoriminen eri nopeudella kuin ilmavSlivuo ja vuontiheyden jakauman epåjatkuvuus aiheuttavat yhdesså roottorissa ja staattorissa lisSantyvia 40 pyorrevirtahavioita.
92114 8
Kun ilmavalia kasvatetaan niin epajatkuvan vuontiheyden yliaaltokomponentit ja siten pyorrevirtahMviot piene-nevat. Perinteisilla sahkokoneen mitoitusohjeilla saaduilla ilmavalin arvoilla lasketut pyorrevirtahMviot 5 ovat jopa useita dekadeja suuremmat.
Kuten edelta kay ilmi, ilmavalin mitoitus keksinnon mukaisesti mahdollistaa kokonaishavioiden erittain hyvan hallinnan suurnopeussovellusten vaikeasti 10 toteutettavissa olosuhteissa.
Keksinnon kohteena on myos roottori kåytettavaksi edella esitetyssa epatahtisahkokoneessa. Roottori on lahemmin maaritelty roottoriin kohdistuvan itsenaisen 15 patenttivaatimuksen johdanto-osassa.
Tunnettujen roottorikonstruktioiden suhteen viitataan tekniikan tasoon, joka on esitetty jo aiemmin viita-tuissa viitejulkaisuissa, joissa on pyritty kehittamaan 20 ns. håkkikaamiratkaisuja. HakkikSamiratkaisu ei ole edullinen - ainakaan nykyisin kaytossS olevin konstruk-tioin tehtyna - suurnopeussovelluksissa, joissa ilmavåli on muodostettu epatahtisåhkokoneelle patentti-vaatimuksessa 1 annettujen tunnusomaisten piirteiden 25 perusteella.
Tassa keksinnossa on yllattaen havaittu, etta suurnopeussovelluksissa roottorin sahkoa hyvin johtavasta materiaalista valmistettu pinnoite on roottorille 30 pMaasiassa tunnusomaisesti muodostettava yhtenSiseksi .. koko roottorin toiminnalliselle pinta-alalle ulottuvak- ‘ si. On edullista, etta pinnoite on ainakin osalla roottorin kehamittaa sateissuuntaiselta vahvuudeltaan yli 0,2 mm.
Kuten tunnettua, staattorissa ja roottorissa kulkee poikkileikkauspinta-alaa kohti yhta pal jon pMtovirtaa.
35 9 92114
Roottorissa kulkevan sahkovirran tulisi kulkea paa-asiassa hyvin sahkoM johtavassa pinnoitteessa, jotta virtalSmpohaviot olisivat itiahdollisinixnan pienet. Nain olien sahkoa hyvin johtavan pinnoitteen poikkileik-5 kauspinta-ala on pyrittava maksimoimaan siten, etta pinnoitteen keskimaarainen sSde on mahdollisimman suuri ts. pinnoite sijoittuu mahdollisimman suuressa maarin akselirungon ulkokehalle oleellisesti tasaisesti jakautuneena.
10
Keksinnon mukaisessa roottorissa kuormitetun roottorin vSåntomomentin synnyttavan virran suhde pinnoitteen poikkileikkauksen alaan on oleellisesti kaavan: 15 *005.5, 500 J = - < k * (40 + -) (9)
Ar Dr 20 mukainen, jossa J = virran tiheys (A/mm2),
Qs = staattorin urien lukumaara,
Nu = staattorin urassa kulkevien johtimien 25 lukumaara, I, = staattorivirran perusaallon (A) tehollisar- vo, 5, = staattorivirran ja jannitteen perusaallon valinen kulma, 30 Ar = roottorin pinnoitteen keskimaarainen poikkipinta-ala (leikkaus II-II, kuva 1) (mm2), k = kåyttokerroin (A/mm2), (vaihteluvali 1- 2,5), 35 Dr = roottorin halkaisijan lukuarvo (mm).
Roottorin kayttdkertoimen ajallinen keskiarvo on . korkeintaan 1.
92114 10
Lisaksi roottorin kayttokerroin k on hetkellisesti korkeintaan 2,5.
5 Valmistusteknisesti pinnoite on edullista tehdå tavallisimmin magneettisesti johtavan akselirungon påålle sopivimmin liikemååran nopeaan muutokseen perustuvalla valmistustekniikalla esim. ns. råjåytys-pinnoituksella, jolla saadaan aikaan riittavan luja 10 kiinnipysyvyys akselirungon ja pinnoitteen valillå samanaikaisesti kuin pinnoitteelle saadaan riittavå vahvuus. Keksinnosså on havaittu, etta kiinnipysyvyys voidaan mååritella seuraavasti: 15 $p > 50 MPa, edullisesti yli 100 MPa. (10)
Talloin sahkoajohtavan pinnoitteen suurin mahdollinen h (mm) vahvuus on laskettavissa seuraavasti: 20 δ * 1.8 * 10u h » -, (11) n2 * Dr * <Spt jossa 25 <Sp = kiinnipysyvyys (MPa) , n = sahkokoneen pyorimisnopeus (1/min),
Dr = roottorin ulkohalkaisija (mm), ja 6pt = pinnoitemateriaalin tiheys (kg/m3) , 30
Lisaksi vaaditaan, etta roottorin akselirungon mate-riaalin myotoraja (Re, 60 2) on tyypillisesti:
Re > 400 MPa. (12) 35
Edella esitetyt kriteerit tSyttåvilla materiaaleilla voidaan valmistusteknisesti saada aikaan roottori, jonka pinnoite on yhtenaisenå muokkauslujittuneena kerroksena akselirungon påallå riittSvan vahvana 11 92114 pinnoitekerroksena. Lisaksi, kuten tunnettua, hyvin sahk8M johtavat materiaalit, kuten kupari, ovat pehmeita ja omaavat alhaisen xnurtolujuuden. KayttamSlla keksinnon mukaisen roottorin valmistuksessa esimerkiksi 5 nopeaan liikemåaran muutokseen perustuvaa valmistus-tekniikkaa, voidaan tållainen mekaanisesti pehmyt ja huonosti rasituksia sinanså kestava, sahkoå johtava pinnoitemateriaali kiinnittåa ja muokkaus lujittaa akselirungon ulkopintaan siten, etta roottorirakentees-10 ta muodostuu kestava.
Keksinnon mukaisesti voidaan akselirunkoon muodostaa uritus, joka taytetaån pinnoitemateriaalilla. Urien lukumaara voidaan maaritella seuraavasti: 15
Dr Dr
Qr > - , edullisesti - (13) 3,2 1...2 20 jossa
Qr = roottorin urien lukumaara, ja
Dr = roottorin ulkohalkaisija/mm.
25 Roottorin pinnoite voi olla tasavahva materiaalikerros tai se voi koostua tasavahvan materiaalikerrososan ja .* akselirungon uritukseen sijoittuvien pinnoitemate- riaaliosien yhdistelmSsta. Se, minkalaista pinnoite-konstruktiota kaytetMSn, riippuu useammasta tekijSsta, 30 joiden yhteisvaikutus on optimoitava tietyn epatahti-såhk6koneen suunnitteluvaiheessa. Akselirungon uritus aiheuttaa ilmavalivuontiheyden epSjatkuvuutta, joka edelleen lisaa staattorissa syntyvia havioitM. Urituk-sen aiheuttamia haviSitS voidaan pienentSS lisMåmållå 35 urien lukumåaraa. Urituksen aiheuttaman pySrrevir-tahaviot ovat pienimmSt yhtenSisella oleellisesti tasavahvalla pinnoitteella, mikå vastaa tilannetta, jossa Qr on aaretSn. Yhtenainen pinnoite aiheuttaa lisSåntyvan magnetointivirran tarpeen staattorikSamiin, 9211 4 12 joka lisaa staattorin urissa syntyvia kuparihåvioitå.
Tålloin eråånå vaihtoehtona on kåyttåå roottorikon-struktiota, joka koostuu sekå akselirungossa olevasta urituksesta, joka on varustettu pinnoitemateriaalilla 5 ja sen påållå olevasta yhtenåisestå pinnoitteesta.
Eri roottorikonstruktioilla laskettujen håvioiden erot ovat kuitenkin pieniå, olennaiseksi muodostuu ilmavålin suuruus ja tålloin kåytettåvån pinnoitteen 10 yhtenåisyys. Lopullinen roottorin pinnoitteen konstruktion valinta riippuu nåin olien suuressa måårin myos valmistettavuudesta.
Epåitsenåisisså, roottoriin kohdistuvissa patenttivaa-15 timuksissa on esitetty eråitå edullisia roottorin sovellusmuotoj a.
Edelleen keksinnon kohteena on staattori kåytettåvåksi edellå esitetysså epåtahtisåhkokoneessa. Staattori on 20 låhemmin mååritelty staattoriin kohdistuvien itsenåis-ten patenttivaatimusten johdanto-osassa.
Alalla vallitsevan, låhinnå perinteisiin såhkokoneisiin liittyvån tekniikan tason suhteen viitataan lahteeseen: 25 Vogt K. 1972 Elektrische Maschinen, Berechnung rotie-render electrischer Maschinen. Tåmån låhteen mukaan epåtahtisåhkokoneissa urajako on tyypillisesti 10...45 mm (pienin arvo pienillå koneilla), jolloin urien luku-maåråksi saadaan 30
Ds *: Qs < -· (14a) 3,2 35
Staattorin uritus aiheuttaa ilmavålivuon tiheyden epåjatkuvuutta ja lisåå nåin olien pyorrevirtahåvioitå. Niinpå tåsså keksinnosså on yllåttåen havaittu, ettå suurnopeussovelluksissa, joissa ilmavåli on muodostettu 13 92114 epatahtisåhkokoneelle patenttivaatimuksessa 1 annet-tujen tunnusomaisten piirteiden perusteella kasvat-tamalla stattorin urien lukumåaraå perinteisiin såhkokonesuunnitteluohjeisiin verrattuna, voidaan 5 pienentaa urituksen aiheuttamia havioitå, koska urituksen vaikutus ilmavålivuon tiheyden epåjatkuvuu-teen våhenee.
Staattorille paaasiassa tunnusomaisesti staattorin 10 urien lukumaaran tulee olla seuraava:
Ds Ds
Qs > - , edullisesti -, (14b) 15 3,2 2 jossa
Qs = staattorin urien lukumaarM, ja
Ds = staattorin sisahalkaisija/mm.
20
Lisaksi on edullista, etta roottorissa olevien urien lukumaara tayttaa ehdon:
Qr > Qs ; (15) 1 25 suhteessa staattorissa olevien urien lukumåarSån.
a
Vaihtovirta aiheuttaa staattorin urassa olevassa johtimessa ns. virran ahdon, joka kasvattaa niin 30 sanottua vaihtovirtaresistanssia ja edelleen staattori-havidita.
Virranahdon lisaava vaikutus vaihtovirtaresistanssiin on verrannollinen taajuuden toiseen potenssiin ja 35 johtimessa olevan såikeen halkaisijan toiseen potenssiin. (Låhde: Vogt K. 1972. Elektrische Maschinen, Berechnung rotierender electrischer Maschinen). Nain olien tassa keksinnossa on yllattaen edelleen havaittu, etta suurnopeussovelluksissa, joissa ilmavali on 92114 14 muodostettu epatahtisahkokoneelle patenttivaatimuk-sessa 1 annettujen tunnusomaisten piirteiden perusteel-la, jotta virranahdon vaikutus ei kasvaisi merkit-tSvasti, tåytyy saikeen halkaisijaa pienentaa verrat-5 tuna perinteisiin ratkaisuihin.
Edelleen keksinnon mukaiselle staattorille pååasiassa tunnusomaisesti urassa kaytettavien johtimien yksit-tMisten saikeiden halkaisijan tulee tayttåa ehto: 10 15000 ds < - , (16) n * p 15 jossa p = koneen napaparien lukumåårå, n = sahkokoneen pyorimisnopeus [1/min], ja ds = saikeen halkaisija [nun].
20 On selvaa, etta minimivaiheluku on kaksi, jotta moottori pyorisi. Kun vaihelukua kasvatetaan, niin staattorin urissa kulkeva virran aiheuttama ilmavSli-vuon epajatkuvuus alkaa tasoittua ja tasta aiheutu-neet haviot pienenevat.
25
Suurnopeusepatahtikoneen vaiheluku m tulisi olla: m > 2. (17) 30 Seuraavassa selityksessa havainnollistetaan lahenunin keksintoa oheiseen piirustukseen viittaamalla. Piirus-tuksessa » kuva 1 esittåå pitkittåisleikkauksena erasta keksinnQn 35 mukaisen epatahtisåhkokoneen sovellusta, kuva 2 esittåa leikkausta II-II kuvasta 1, 15 92114 kuva 3 esittaa leikkausta III-III kuvasta 1 lahinna roottorirakennetta, ja 5 kuva 4 esittaa roottorin vaihtoehtoista toteutus-mahdollisuutta kuvan 2 mukaisessa leikkauk-sessa kuvasta 1.
Piirustuksessa on esitetty viitenumerolla 1 putkimainen 10 runko, jonka sisaSn on sijoitettu staattori 2 kååmityk-sineen 3. Staattori 2 kasittaa sisapinnalla olevan urituksen 4, joka on toteutettu edella kuvatulla tavalla kaavan (14) mukaisesti. Urituksessa 4 oleva kaamitys on puolestaan saikeiden halkaisijan osalta 15 toteutettu edellS kuvatun kaavan (16) mukaisesti.
Eraan edullisen sovelluksen mukaisesti staattorin kSSmitys 3 on muodostettu ns. LITZ-langasta, jossa yksittaisen johdinsaikeen halkaisija on pienempi kuin 20 0,4 mm edullisesti pienempi tai yhtasuuri kuin 0,1 mm. Staattorin urien lukumaara on edullisesti jaollinen parillisilla vakoluvun arvoilla ja sopivasti luvulla 12 kolmivaiheisissa epatahtisahkokoneissa. Staattorin kaåmitys on edullisesti, ainakin joissakin sovelluksis-25 sa, kytketty havioiden minimoimiseksi ainakin kahden kolmivaiheisen toisiinsa vaiheistetun invertterin (taajuusmuuttajan) ohjaukselle sopivaksi (ei esitetty piirustuksessa).
30 Staattorin 2 reikaån 5 on sijoitettu sen pituussuun-taisesti pituusakselinsa P ympari pyoriva roottori 6, joka on laakeroitu runkoon 1 (ei esitetty). Roottori 6 kasittaa akselirungon 7 ja sen ulkopinnalla olevan pinnoitteen 8 muodostaman yhdistelman. Pinnoite 8 on 35 sijoitettu ulottumaan roottorin 6 pituussuunnassa ainakin staattorin 2 ja kaamityksen 3 alueelle. Akselirunko 7 on ainakin magneettisesti johtava tai 16 92114 myos sahkoa johtava. Esitetyssa sovelluksessa ak-selirunko 7 on umpinainen rakenne, mutta se voi olla myos ontto. Akselirungon 7, joka on sopivimmin tarkoi-tukseen soveltuvaa terasta materiaaliltaan, myotoraja 5 ainakin radiaalisuunnassa on yli 400 MPa erityisesti silloin, kun akselirunko 7 on umpinainen rakenne. Erityisesti niissa tapauksissa, joissa akselirunko muodostetaan ontoksi, on akselirungon 7 materiaalin oltava vetolujuudeltaan parempaa materiaalia, jolloin 10 eraana sopivana myotorajana voidaan mainita ainakin radiaalisuunnassa 800 MPa. Erityisesti kuvaan 2 viitaten voidaan todeta, etta akselirunko 7 on oleel-lisesti roottorin pituussuunnassa uritettu, jolloin urien 7a lukumåara on kaavan (13) mukainen. Erityisesti 15 kuvassa 4 on esitetty vaihtoehto, jossa akselirunko 7 on sileapintainen, eli urien lukumaåra on periaatteessa ååreton.
Roottorin 6 pinnoite 8 on valmistettu hyvin sahkoa 20 johtavasta materiaalista, kuten kuparista, erityisesti muokkauslujitetusta kuparista. Pinnoitteen 8 tarkoituk-sena on nimenomaan toimia epatahtisahkokoneen lapi kulkevan kokonaisvirran johtimena, jolloin roottorin 6 våantomomentin synnyttavån virran (amppeeria) suhde 25 pinnoitteen 8 poikkileikkauksen pinta-alaan on tyypil- lisesti pienempi 40 A/m2 kaavan (9) mukaisesti. Pinnoite 8 on kiinnitetty akselirungon 7 ulkopintaan erityisen sopivasti ns. råjaytyspinnoitusmenetelmållå. Vastaavat muut menetelmat, jotka perustuvat pinnoituk-30 seen, jossa pinnoitettava materiaali kiinnitetåan alustaan, tassa tapauksessa nimenomaan akselirunkoon 7, esimerkiksi suuren liikemaårån muutoksen avulla, jolloin pinnoitemateriaalissa tapahtuu pinnoituksen muodostuksen aikana muokkauslujittumista, tulevat 35 kyseeseen. On selvaa, ettå pinnoitteen 8 materiaalina voidaan kayttaa kuparin lisaksi my6s muita hyvin såhkoå johtavia materiaaleja, kuten alumiinia tai • · 17 92114 sopivia seosmateriaaleja. Pinnoite 8 voi olla vahvempi, erityisesti pinnoitteen 8 alueella 8a, joka on pinnoit-teen 8 paådyissa roottorin pituussuunnassa staattorin 2 paatyjen ulkopuolella ja joka normaalisti tunnetuissa 5 ratkaisuissa muodostaa oikosulkuvyohykkeen ns. oiko-sulkurenkaan. Osan 8a pituus voi vaihdella siten, etta se on roottorin 6 pituussuunassa kaamityksen 3 alueella tai sen ohi, mutta useimmiten osa 8a paattyy oleellisesti kaamityksen 3 påadyn kohdalle. Tassa 10 suhteessa viitataan erityisesti kuvaan 3. Erityisesti staattorin 2 ja kaamityksen 3 kohdalla pinnoite 8 on oleellisesti ainakin 0,2 mm:n vahvuinen roottorin 6 sateissuunnassa, sopivasti 0,5-5 mm, jopa 1-10 mm. Erityisesti pinnoitteen 8 paåtyosat 8a voivat olla 15 pinnoitteen vahvin osa sateissuunnassa. Kuvassa 2 on esitetty pinnoiterakenne, joka kuvan 4 mukaisesta tasavahvasta materiaalikerroksesta poiketen koostuu esimerkiksi tasavahvasta tai vahvuudeltaan vaihtelevas-ta materiaalikerrososasta 8b sekå akselirungon 7 20 uritukseen 7a sijoittuvien pinnoitemateriaaliosien 8c yhdistelmåsta. On luonnollisesti selvaa, ettå pinnoite 8 on useimmissa tapauksissa ulkopinnaltaan tyostetty sen jalkeen, kun pinnoite on kiinnitetty edellå kuvatulla tavalla akselirungon 7 ulkopintaan, joka on 25 tyostetty siten, etta se kåsittåa pinnoitetta 8 vastaavan syvennyksen, johon mm. kuvan 2 mukainen uritus 7a kuuluu, t.s. pinnoitteen 8 ulkopinta on valmiissa roottorissa oleellisesti samassa tasossa kuin akselirungon 7 pinnoitteen 8 ulkopuolella oleva 30 pinta.
EdellM kuvatulla tavalla saadaan aikaan pinnoite 8, joka keståa suurnopeussovelluksissa kaytettavat pydrimis- ja kehanopeudet, jotka saattavat erityisesti 35 kehSnopeuden osalta nousta yli 100 m/s, jopa 200-500 m/s ja pyorimisnopeuden osalta 2*104-2*105 1/min jopa 106, aina 1000 m/s. Naissa ratkaisuissa, jotka on 92114 18 tarkoitettu toimimaan erityisesti korkeissa kehanopeuk-sissa, on tarpeen kåyttåå jopa sellaisia akselirungon 7 materiaaleja, joiden myotoraja on yli 1000 MPa.
5 Keksinnon perusajatuksen mukaisesti ilmavali S, joka on toteutettu kaavan (6) måårittelyn mukaisesti, muodostuu staattorin 2 reiån 5 pinnan ja pinnoitteen 8 ulkopinnan våliin, eli ilmavali on kuvan 2 merkintoja kåyttaen (Ds - Dr)/2.
10
Pinnoite 8 voi sisåltSa ainakin osittain vyohykkeita tai alueita, joissa pinnoitteen vahvuus sateissuunnassa muuttuu korkeintaan suhteessa 1:10, sopivasti 1:4-6. Edelleen pinnoitteen pintamuoto voi vaihdella kåsittaen 15 esim. alueita tai vyohykkeita, joissa on syvennyksiå ja harjanteita. Pinnoitteen 8 vahvuus sateissuunnassa ainakin jollakin kohtaa pinnoitetta on suurempi kuin 0,5%, sopivasti 0,7%, jopa yli 1%, korkeintaan 20% (pienihalkaisijaisilla) roottorin ulkohalkaisijasta Dr.
20
Keksinnon etujen havainnollistamiseksi suoritettiin viela seuraava koesarja, jonka kaikissa koekonstruk-tioissa pyrittiin sahkoteknisesti korkeat laatu-kriteerit tayttaviin epatahtisahkokoneisiin.
25
Koekone A
Tama koekone suunniteltiin nykyisen tekniikan tason tietåmyksen perusteella kayttåen erityisesti roottorin 30 osalta kuparimateriaalista valmistettua ns. hakkikaami-ratkaisua (vrt. esim. GB-1,427,818) seuraavin paamitoi-: tuksin. Staattorin pituus oli kaikissa koekoneissa 140 mm.
19 92114 η = 1,5 * ΙΟ5 1/min,
Dr = 70 nun, δ = 0,70 mm (<5« 0,2 + Dr/1000 « 0,3; kaava 5 8a) ,
Qs = 24 (Dr/3,2; kaava 13), ja
Qr = 26
Koekoneessa akselirungon urien syvyys oli max. 2 mm.
10
Koekone B (nelja varianttia) n = 1,5 * 105 1/min,
Dr = 70 mm, 15 S = 3 mm (kaava 6),
Qs1 = 24 tai Qs2 = 36 (kaava 14)
Qr1 = 26 tai Qr2 = 40 (kaava 15)
Pinnoitteen vahvuus oli 1-2 mm, t.s. roottorin urien 20 syvyys max. n. 1,0 mm (roottori oli siis kuvan 2 mukainen).
Koekone C (nelja varianttia) 25 n 1,5 * 105
Dr = 70 mm, 5, = 2 mm, δ2 = 3 mm tai <53 = 4 mm (kaava 6)
Qs1 = 24 tai Qs2 = 36 (kaava 14) ,
Qr = 00.
30
Roottori oli kuvan 4 mukainen ja pinnoitteen vahvuus : noin 1 mm.
Seuraavassa on esitetty luettelomuodossa koetulokset 35 såhkoisista havioistM suhteessa akselitehoon kullakin koekonevaihtoehdolla.
• · 20 92114
Koetulokset
Koekone Sahkoiset haviot % A 18
B
IMQst, Qr1) 2,9 B2(Qs2, Qr1) 2,5 B3(Qsl, Qrz) 2,8 B4(Qs1, Qr2) 2,4
C
C,(i1f Qs1) 4,2 C2(i2, Qs1) 3,0 C3(62, Qs2) 2,5 C4(*3' Qsl) 2,8
Oleellista koetuloksissa on se, ettå kaytettMesså epatahtisåhkokoneessa ilmavalia ja roottorikonstruk-tiota, jotka ovat keksinnon perusajatuksen mukaisia, 5 sahkoiset haviot pienenivåt parhaimmillaan yli 15% verrattuna perinteisellå tekniikalla valmistettuun suurnopeusalueella toimivaan epatahtisahkokoneeseen. Ilmavalin xnerkitys on ratkaiseva, mutta myos root-tor ikonstruktio samoin kuin staattorin ja roottorin 10 uraluvut vaikuttavat hSvioihin. Koesarja antaa alan ammattilaiselle tarvittavat IShtokohdat kussakin suunnittelutehtåvMssa ainakin kokeellisesti suoritet-j‘ tavalle optimoinnille.
15 i • · ·

Claims (35)

  1. 9211 4 21
  2. 1. Epåtahtisåhkokone, jossa on staattorin suhteen 5 pyoriva, såhkoa johtava roottori ja niiden valissa ilmavali tai vastaava, tunnettu siitå, ettå roottorin (6) ja staattorin (3) vålinen ilmavali (δ) on oleellisesti kaavan
  3. 10 Ds - Dr Dr u δ = - > A + - + -
  4. 2. C 15 mukainen, jossa kaavassa Dr = roottorin ulkohalkaisija (mm), Ds = staattorin sisåhalkaisija (mm), u = kehanopeus (m/s), δ = ilmavali (mm),
  5. 20 A = vakio, jonka suuruus > 0,3, edullisesti 0,7...1,5, sopivasti 1, B = vakio, jonka suuruus < 150, edullisesti 50...100, sopivasti 70, C = vakio, jonka suuruus < 1200, edullisesti 25 300...600, sopivasti 400; laatu rn/s/mm, ja siitå, ettå roottorin (6) kehanopeus on yli 100 m/s.
  6. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen epåtahtisåhkokone, 30 tunnettu siitå, ettå epåtahtisåhkokoneen roottorin (6) kehanopeus on tyypillisesti 200-500 m/s, ja ettå roottorin (6) pyorimisnopeus on tyypillisesti 2*104-2*105 kierrosta minuutissa, kuitenkin enintåån 106 kierrosta minuutissa. 35
  7. 3. Roottori kåytettåvåksi patenttivaatimuksen 1 mukaisessa epåtahtisåhkokoneessa, jolloin roottoriin (6) on akselirungon (7) tai vastaavan yhteyteen muodostettu såhkoa johtava pinnoite, tunnettu 92114 22 siitå, ettå pinnoite (8) on muodostettu yhtenåiseksi, koko roottorin (6) toiminnalliselle pinta-alalle ulottuvaksi.
  8. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen roottori, tunnettu siita, ettå pinnoitteen (8) vahvuus vaihtelee siten, ettå roottorin (6) såteissuunnassa pienimmån ja suurimman pinnoitteen vahvuuden vålinen suhdeluku on korkeintaan 1:10 ja ettå pinnoitteen (8) vahvuus 10 såteissuunnassa ainakin jollakin kohtaa pinnoitetta on suurempi kuin 0,5%, sopivasti 0,7%, jopa yli 1%, korkeintaan 20% roottorin ulkohalkaisijasta Dr.
  9. 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen roottori, 15 tunnettu siitå, ettå pinnoite (8) on oleellisesti tasavahva kerros roottorin (6) pituussuunnassa ainakin staattorin (2) kohdalla.
  10. 6. Patenttivaatimusten 3 tai 4 mukainen roottori, 20 tunnettu siitå, ettå pinnoite (8) muodostuu ainakin staattorin (2) kohdalla yhdistelmåstå, joka kåsittåå yhtenåisen materiaalikerrososan (8b) ja roottorin (6) akselirunkoon (7) tai vastaavaan muodostetulla urituk-sella (7a) olevan pinnoitemateriaaliosan (8c). 25
  11. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen roottori, tunnettu siitå, ettå yhtenåinen materiaalikerrososa (8b) on tasavahva kerros ainakin roottorin (6) pituussuunnassa staattor in (2) kohda11a. 30 . 8. Patenttivaatimuksen 3, 4 tai 6 mukainen roottori, • · : tunnettu siitå, ettå pinnoite (8) kåsittåå ainakin osalla toiminnallista pinta-alaansa vyohykkeitå ja/tai alueita, joissa pinnoitteen pintamuoto vaihtelee. 35
  12. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen roottori, tunnettu - siitå, ettå pinnoitteen (8) pintamuoto kåsittåå vuorot- televia syvennyksiå ja harjanteita. 23 92114
  13. 10. Jonkin patenttivaatimuksista 3-9 mukainen root- tori, tunnettu siita, etta pinnoite (8) kasittaå påatyosat (8a), jotka ovat sateissuuntaiselta vah- 5 vuudeltaan suuremmat kuin pinnoitteen (8) osa, joka sijoittuu staattorin (2) kohdalle.
  14. 11. Jonkin patenttivaatimuksista 3-10 mukainen roottori, tunnettu siita, ettå pinnoitteen (8) vahvuus 10 on enintaan kaavan δ * 1,8 * 10u h « - n2 * Dr * δ t 15 mukainen, jossa <Sp = kiinnipysyvyys (MPa) , n = sahkokoneen pyorimisnopeus (1/min), Dr = roottorin ulkohalkaisija (mm), 20 <Spt = pinnoitteen tiheys (kg/m3) , ja jolloin pinnoite (8) on ainakin osalla roottorin (6) toiminnallista pinta-alaa sateissuuntaiselta vahvuudel-25 taan yli 0,2 mm, sopivasti 0,5-5 mm, jopa 1-10 mm.
  15. 12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen roottori, tunnettu siitå, etta uritus (7a) on muodostettu oleellisesti akselirungon (7) tai vastaavan pituussuuntaisesti, 30 jolloin urituksen (7a) urat ovat roottorin kehan suunnassa sopivimmin maSravalein. 1 Patenttivaatimuksen 6 mukainen roottori, tunnettu siita, etta uritus (7a) kSsittaa keskenaån risteilevien 35 urien muodostaman yhdistelman, jossa ainakin joidenkin urien pituussuunta poikkeaa akselirungon (7) tai vastaavan pituussuunnasta. 92114 24
  16. 14. Patenttivaatimuksen 3 mukainen roottori, tunnettu siita, etta pinnoite (8) on muodostettu akselirungon (7) tai vastaavan pintaan sopivimmin liikemåaran muutokseen perustuvaa kiinnitystekniikkaa, erityisesti 5 rajSytyspinnoitusmenetelmaa kayttSen erityisesti tarkoituksena saada aikaan akselirunkoon (7) tai vastaavaan kiinnittyva muokkauslujitettu pinnoite (8) , jonka kiinnipysyvyys (5p) on sopivimmin yli 50 MPa, edullisesti yli 100 MPa. 10
  17. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen roottori, tunnettu siita, etta roottorin (6) akselirungon (7) tai vastaavan myotoraja ainakin radiaalisuunnassa on yli 400 MPa, erityisesti umpinaisella akselirunkorakenteel- 15 la (7) tai vastaavalla.
  18. 16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen roottori, tunnettu siita, etta roottorin (6) akselirungon (7) tai vastaavan myotoraja ainakin radiaalisuunnassa on yli 20 800 MPa, erityisesti ontolla akselirunkorakenteella (7) tai vastaavalla.
  19. 17. Patenttivaatimuksen 3, 6, 12 tai 13 mukainen roottori, tunnettu siita, etta akselirungossa (7) 25 tai vastaavassa olevan akselirungon (7) oleellisesti pituussuuntaisen urituksen (7a) tai urituksen (7a) ko. osan urien lukumaara on kaavan Dr Dr
  20. 30 Qr > -, edullisesti - 3,2 1...2 '· mukainen, jossa Qr = urien lukumSåra, ja 35 Dr = roottorin ulkohalkaisija/mm. 1 2 • · · i. Patenttivaatimuksen 3 mukainen roottori, tunnettu siita, etta roottorin (6) kehanopeus on yli 100 m/s, 2 tyypillisesti 200-500 m/s. 25 92114
  21. 19. Patenttivaatimuksen 3, 6, 12 tai 13 mukainen roottori (6), jonka akselirunko (7) on uritettu (7a), joka on sijoitettu epatahtisahkokoneessa urituksella (4) varustetun staattorin (2) yhteyteen, tunnettu 5 siita, etta roottorissa (6) olevan akselirungon (7) oleellisesti pituussuuntalsen urituksen (7a) tai urituksen (7a) ko. osan urien lukumaara tayttaa ehdon Qr * Qs' 10 jossa Qr = roottorin urien lukumaara, ja Qs = staattorin urien lukumaara.
  22. 20. Patenttivaatimusten 3, 4 tai 11 mukainen root- tori, tunnettu siitS, etta kuormitetun roottorin vaantdmomentin synnyttavan virran suhde pinnoitteen (8) poikkileikkauksen alaan on oleellisesti kaavan: 1 2 3 4 Q.*N. *I1*cosff1 500 J = -]_ < k * (40 + -) Ar Dr 2 25 mukainen, jossa J = virran tiheys (A/mm2), · Qs staattorin urien lukuroaarå, Nu = staattorin urassa kulkevien johtimien 3 3. lukumaara, I1 = staattorivirran perusaallon (A) tehollisar- vo, • 6, = staattorivirran ja jånnitteen perusaallon : valinen kulma, 4
  23. 35 Ar = roottorin pinnoitteen keskimaarainen poikkipinta-ala (leikkaus Il-ll, kuva l) (mm2), k = kayttokerroin (A/mm2), (vaihteluvali 1- 2,5),
  24. 40 Dr = roottorin halkaisijan lukuarvo (mm). 92114 26
  25. 21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen roottori, tunnettu siita, etta roottorin kayttokertoimen (k) ajallinen keskiarvo on korkeintaan 1. 5
  26. 22. Patenttivaatimuksen 20 ja 21 mukainen roottori, tunnettu siita, etta kayttdkerroin (k) on hetkel-lisesti korkeintaan 2,5.
  27. 23. Staattori kaytettavaksi patenttivaatimuksen 1 mukaisessa epatahtisahkokoneessa staattorin (2) kasittaessa urituksen (4), johon on sijoitettu kaarni-tys (3), tunnettu siita, etta staattorin urituksen (4) urien lukumaara tSyttaa ehdon: 15 °s Ds Q. > - , edullisesti - 3,2 2 20 jossa Qs = staattorin urien lukumaara, ja Ds = staattorin sisahalkaisija/mm. 1 Patenttivaatimuksen 23 mukainen staattori (2), 25 joka on varustettu urituksella (4) ja joka on sijoitettu epatahtisahkokoneessa roottorin (6) yhteyteen, , , roottorin (6) akselirungon (7) tai vastaavan ollessa varustettu akselirungon (7) tai vastaavan pituussuun-taisella urituksella (7a) tai urituksella, joka 30 osittain on oleellisesti akselin (7) pituussuuntainen, tunnettu siita, etta roottorissa (6) olevan ak selirungon (7) tai vastaavan pituussuuntaisen urituksen i (7a) tai urituksen pituussuuntaisten urien lukumaarM tayttaa ehdon 35 Qr 2 Qs, 27 92114 jossa Qr = roottorin urien lukumaarS, ja Qs = staattorin urien lukumMara. 5
  28. 25. Patenttivaatimuksen 23 mukainen staattori, tuimettu siita, etta staattorin (2) urien lukumaåra on jaollinen parillisilla vakoluvun arvoilla.
  29. 26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen staattori, tuimettu siita, etta kolmivaiheisissa epåtahtisåhko-koneissa staattorin (2) kaamitys (3) on kytketty ainakin kahteen kolmivaiheiseen toisiinsa vaihteistet-tuun invertteriin. 15
  30. 27. Patenttivaatimuksen 23 mukainen staattori, tuimettu siita, etta staattorin kaamitys (3) on kytketty yhteen kaksivaiheiseen invertteriin.
  31. 28. Staattori kaytettavaksi patenttivaatimuksen 1 mukaisen epatahtisahkokoneen seka patenttivaatimuksen 23 mukaisen staattorin yhteydessa, tunnettu siita, etta staattorissa (2) kåytettåvan kaåmityksen (3) yksittaiset saikeet tayttavat halkaisijan osalta ehdon 25 15000 ds * - , n * p 30 jossa p = koneen napaparien lukumaara, n = sahkokoneen pyorimisnopeus [1/min], ja ds = saikeen halkaisija [mm]. 35
  32. 29. Patenttivaatimuksen 28 mukainen staattori, tunnettu siita, etta kaamitys (3) on muodostettu ns. LITZ-langasta, jolloin johdinsaikeen halkaisija on pienempi kuin 0,4 mm, edullisesti pienempi 0.1 mm. 28 92114
FI923115A 1992-07-07 1992-07-07 Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori FI92114C (fi)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI923115A FI92114C (fi) 1992-07-07 1992-07-07 Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori
DE69309576T DE69309576T2 (de) 1992-07-07 1993-07-06 Elektrische Asynchronmaschine mit Läufer und Ständer
AT93401742T ATE151578T1 (de) 1992-07-07 1993-07-06 Elektrische asynchronmaschine mit läufer und ständer
CA002099951A CA2099951C (en) 1992-07-07 1993-07-06 Asynchronous electric machine and rotor and for use in association therewith
RU93050287A RU2124798C1 (ru) 1992-07-07 1993-07-06 Асинхронная электрическая машина
ES93401742T ES2099921T3 (es) 1992-07-07 1993-07-06 Maquina electrica asincrona y rotor y estator para uso en asociacion con ella.
EP93401742A EP0583994B1 (en) 1992-07-07 1993-07-06 Asynchronous electric machine and rotor and stator for use in association therewith
DK93401742.7T DK0583994T3 (da) 1992-07-07 1993-07-06 Asynkronelektrisk maskine og rotor og stator til anvendelse i forbindelse hermed
JP16822093A JP3296891B2 (ja) 1992-07-07 1993-07-07 非同期電気機械の運転方法およびロータの製造方法
US08/086,880 US5473211A (en) 1992-07-07 1993-07-07 Asynchronous electric machine and rotor and stator for use in association therewith
CN93107966A CN1032341C (zh) 1992-07-07 1993-07-07 异步电机及其使用的转子和定子

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI923115 1992-07-07
FI923115A FI92114C (fi) 1992-07-07 1992-07-07 Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI923115A0 FI923115A0 (fi) 1992-07-07
FI923115A FI923115A (fi) 1994-01-08
FI92114B FI92114B (fi) 1994-06-15
FI92114C true FI92114C (fi) 1994-09-26

Family

ID=8535581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI923115A FI92114C (fi) 1992-07-07 1992-07-07 Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5473211A (fi)
EP (1) EP0583994B1 (fi)
JP (1) JP3296891B2 (fi)
CN (1) CN1032341C (fi)
AT (1) ATE151578T1 (fi)
CA (1) CA2099951C (fi)
DE (1) DE69309576T2 (fi)
DK (1) DK0583994T3 (fi)
ES (1) ES2099921T3 (fi)
FI (1) FI92114C (fi)
RU (1) RU2124798C1 (fi)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0642210B1 (en) * 1993-03-19 1997-10-08 Daikin Industries, Ltd. Ultra-high speed brushless dc motor
FI110824B (fi) * 1993-06-15 2003-03-31 Sundyne Corp Roottorirakenne epätahtisähkökoneessa
US5637942A (en) * 1994-10-18 1997-06-10 Arthur D. Little, Inc. Aerodynamic drag reduction arrangement for use with high speed rotating elements
US5731645A (en) * 1996-02-05 1998-03-24 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Integrated motor/generator/flywheel utilizing a solid steel rotor
FI113421B (fi) 1996-05-30 2004-04-15 Rotatek Finland Oy Sähkökoneen roottori ja menetelmä sähkökoneessa
DE29609700U1 (de) * 1996-05-31 1996-08-22 Heilmeier & Weinlein Elektromotor
JP2001516414A (ja) * 1996-06-14 2001-09-25 サンドストランド・コーポレイション 機器に加圧液体を供給するための装置、そのための高速張水冷却式モータ／発電機
WO1998024165A1 (en) * 1996-11-27 1998-06-04 Emerson Electric Co. Counterbored rotors for natural frequency variation
US5767600A (en) * 1997-02-27 1998-06-16 Whiteley; Eric Modular motor
DE19726341A1 (de) * 1997-06-20 1999-01-07 Paul Mueller Gmbh & Co Kg Welle einer motorisch angetriebenen Spindel
FI103296B1 (fi) * 1997-12-03 1999-05-31 High Speed Tech Ltd Oy Menetelmä ylipaineisen kaasun tuottamiseksi
US6531801B1 (en) 1999-12-02 2003-03-11 Ispat Inland, Inc. Asynchronous motors having simple rotor structures
JP2002118990A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Denso Corp 回転電機
US6777844B2 (en) * 2000-10-24 2004-08-17 Rexair, Inc. Brushless motor
US6589018B2 (en) 2001-08-14 2003-07-08 Lakewood Engineering And Manufacturing Co. Electric fan motor assembly with motor housing control switch and electrical input socket
JP2005518176A (ja) * 2002-02-09 2005-06-16 有国 黄 切換えパターン交流誘導電動機
US7160086B2 (en) * 2003-01-29 2007-01-09 Sundyne Corporation Rotary machine cooling system
EP1995428B1 (de) * 2007-05-24 2011-02-09 Lindenmaier GmbH Turbolader
US20100068976A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Boris Zelenko Systems and methods for preparation of conductors for electric motors
CN101895179B (zh) * 2010-07-13 2013-02-13 南阳防爆集团新普电机有限公司 一种交流变频高速异步电动机
JP5155423B2 (ja) 2011-04-04 2013-03-06 ファナック株式会社 かご形回転子及びその製造方法
FR2986919B1 (fr) * 2012-02-10 2016-04-22 Converteam Tech Ltd Moteur electrique a grande vitesse
JP5326012B2 (ja) 2012-02-14 2013-10-30 ファナック株式会社 補強構造が形成されたかご形導体を備える回転子及びその製造方法
JP2014204614A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 株式会社安川電機 回転電機
EP2800255A1 (de) * 2013-04-29 2014-11-05 Siemens Aktiengesellschaft Herstellung eines Rotors einer elektrischen Asynchronmaschine
RU2556075C1 (ru) * 2014-07-08 2015-07-10 Евгений Константинович Пучкин Асинхронная электрическая машина
DE102015213624A1 (de) * 2015-07-20 2017-01-26 Robert Bosch Gmbh Permanent erregte elektrische Maschine mit optimierter Geometrie
FR3041185B1 (fr) * 2015-09-11 2017-09-01 Valeo Equip Electr Moteur Stator de machine electrique tournante a taux de remplissage optimise
CN106655544A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 安徽同华新能源动力股份有限公司 大气隙三相异步电动机
RU205441U1 (ru) * 2021-01-22 2021-07-14 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эльтавр" Высокоэффективный малошумный тяговый электродвигатель
FR3127086B1 (fr) * 2021-09-14 2023-11-17 Safran Helicopter Engines Rotor de moteur électrique

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH567345A5 (fi) 1972-10-06 1975-09-30 Acomel Sa
DE2305433A1 (de) * 1973-02-03 1974-08-08 Froehlich Doris Kurzschlusslaeufermotor fuer niedrige einschaltdauer
GB1427818A (en) 1973-12-21 1976-03-10 Federal Mogul Westwind Solid rotor machines
CH582968A5 (fi) 1974-12-19 1976-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie
GB1539498A (en) * 1977-06-13 1979-01-31 Morrill W Small air gap motor
GB2089583B (en) * 1980-12-11 1985-02-06 Northern Eng Ind Induction motors
DE3641142A1 (de) 1986-12-02 1988-06-16 Precise Gmbh Kaefiganker fuer einen kurzschlusslaeufermotor und verfahren zu seiner herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE69309576T2 (de) 1997-09-11
FI92114B (fi) 1994-06-15
CN1083278A (zh) 1994-03-02
DE69309576D1 (de) 1997-05-15
ES2099921T3 (es) 1997-06-01
ATE151578T1 (de) 1997-04-15
JP3296891B2 (ja) 2002-07-02
FI923115A (fi) 1994-01-08
EP0583994B1 (en) 1997-04-09
CA2099951A1 (en) 1994-01-08
CA2099951C (en) 1999-01-19
US5473211A (en) 1995-12-05
EP0583994A1 (en) 1994-02-23
JPH06165452A (ja) 1994-06-10
CN1032341C (zh) 1996-07-17
DK0583994T3 (da) 1997-10-20
RU2124798C1 (ru) 1999-01-10
FI923115A0 (fi) 1992-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI92114C (fi) Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori
US8174160B2 (en) Group of three stator windings for a stator of an electric machine, a stator arrangement, a generator, and wind turbine
US20060119203A1 (en) Design of the magnet and webs in interior permanent magnet rotors
US8093777B2 (en) Group of three stator windings for a stator of an electric machine, a stator arrangement, a generator, and wind turbine
CA2436675C (en) Rotor of induction starting synchronous motor
JP5975980B2 (ja) 電動機、巻上機およびエレベータシステム
EP1016197B1 (en) Rotor for an electric machine and a method of energizing a rotor in an electric machine
EP1120886A2 (en) Cage-type induction motor for high rotational speeds
US7061153B1 (en) High speed motor coils
CN110114960B (zh) 极靴、电机和交通工具
EP3011662B1 (en) Rotor for a rotating electrical machine
CN100566090C (zh) 电动机的转子
CN207573110U (zh) 动子结构及具有其的电机
CN110460181A (zh) 鼠笼转子、电机及电器产品
CN101330240B (zh) 车辆用交流发电机
US11804740B2 (en) Brushless electrical machine with permanent magnet excitation
CN214959216U (zh) 转子结构、电机及压缩机
CN219678224U (zh) 一种电机
JP7419205B2 (ja) 回転子、かご形誘導電動機及びドライブシステム
CN106877542A (zh) 定子及具有其的电机
CN209200783U (zh) 一种轴向外转子低速大转矩永磁电机
CN211266640U (zh) 串激电机转子及具有其的串激电机和破壁机
CN207218392U (zh) 一种用于单相交流发电机的定子铁芯
SE462251B (sv) Kortsluten asynkronmotor foer frekvensomriktardrift
SE524857C2 (sv) Roterande elektrisk maskin, stator för en sådan samt användning av statorn

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: OY HIGH SPEED TECH. LTD

BB Publication of examined application
QB Licence granted / registered
QB Licence granted / registered
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: GARDNER DENVER DEUTSCHLAND GMBH

Owner name: SUNDYNE CORPORATION

MA Patent expired