RU17751U1 - ASYNCHRONOUS MOTOR - Google Patents

ASYNCHRONOUS MOTOR Download PDF

Info

Publication number
RU17751U1
RU17751U1 RU2000109071/20U RU2000109071U RU17751U1 RU 17751 U1 RU17751 U1 RU 17751U1 RU 2000109071/20 U RU2000109071/20 U RU 2000109071/20U RU 2000109071 U RU2000109071 U RU 2000109071U RU 17751 U1 RU17751 U1 RU 17751U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
motor
rotor
asynchronous
magnets
power
Prior art date
Application number
RU2000109071/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.И. Алиев
Original Assignee
Алиев Исмаил Ибрагимович
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 Алиев Исмаил Ибрагимович filed Critical Алиев Исмаил Ибрагимович
Priority to RU2000109071/20U priority Critical patent/RU17751U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU17751U1 publication Critical patent/RU17751U1/en

Links

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

1. Асинхронный двигатель, содержащий статор и ротор с короткозамкнутой или фазной обмоткой, разделенные воздушным зазором, отличающийся тем, что в зубцах магнитопровода ротора выполнены углубления, в которые вмонтированы постоянные магниты, причем полюса пар магнитов, обращенные к воздушному зазору, должны быть разноименными, а число магнитов соответствует числу полюсов двигателя.2. Асинхронный двигатель по п.1, отличающийся тем, что число магнитов под полюсом может быть равно единице, либо числу пазов на полюс и фазу.1. An asynchronous motor containing a stator and a rotor with a short-circuited or phase winding, separated by an air gap, characterized in that in the teeth of the magnetic circuit of the rotor are recesses in which permanent magnets are mounted, and the poles of the magnet pairs facing the air gap must be opposite. and the number of magnets corresponds to the number of motor poles. 2. The asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the number of magnets under the pole can be equal to one, or the number of grooves per pole and phase.

Description

АСРШХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬASHCHRONOUS ENGINE

Устройство ОТНОСИТСЯ к области электрических машин, конкретнок асинхронным электродвигателям, и может быть использовано в качестве приводного двигателя для широкого класса механизмов.The device relates to the field of electrical machines, specifically to asynchronous electric motors, and can be used as a drive motor for a wide class of mechanisms.

Известны асинхронные двигатели, включающие статор и короткозамкнутый или фазный ротор. Достоинством асинхронных двигателей является их простота, надежность, невысокая стоимость. Одним из существенных недостатков асинхронного двигателя является относительно невысокий коэффициент МОЩНОСТИ, в особенности при нагрузках на валу, меньших номинального значения. Это связано с потреблением двигателем из сети реактивной мощности, доля которой в балансе полной мощности особенно возрастает в указанных режимах нагрузки 1, с.393-414. Кроме ТОГО энергетические показатели двигателя (коэффициент мощности и КПД) тем ниже, чем меньше номинальная мощность асинхронного двигателя.Asynchronous motors are known, including a stator and a squirrel-cage or phase rotor. The advantage of induction motors is their simplicity, reliability, low cost. One of the significant drawbacks of an induction motor is the relatively low power factor, especially when the shaft loads are lower than the nominal value. This is due to the consumption of reactive power by the engine from the network, whose share in the total power balance especially increases in the indicated load conditions 1, pp. 393-414. In addition, the energy performance of the motor (power factor and efficiency) is lower, the lower the rated power of the induction motor.

Реактивные токи нагружают электрические сети, приводят к появлению в них дополнительных потерь электрической энергии, которые зависят ОТ квадрата тока, обуславливают необходимость выбора проводов и кабелей большего сечения.Reactive currents load electrical networks, lead to the appearance of additional losses of electric energy in them, which depend on the square of the current, necessitate the choice of wires and cables of a larger cross section.

Для снижения реактивных мощностей, потребляемых группами асинхронных двигателей из сети на подстанциях устанавливают компенсирующие устройства в виде батарей конденсаторов. Это позволяет повышать коэффициента мощности для всей совокупной нагрузки, однако связано с дополнительными затратами.To reduce the reactive capacities consumed by groups of induction motors from the network, substations install compensating devices in the form of capacitor banks. This allows you to increase the power factor for the entire aggregate load, however, it is associated with additional costs.

Известны компенсированные асинхронные двигатели Гейланда, Осноса и другие, разработанные еще в начале 20 века. Принцип их действия основан на использовании трехщеточной коллекторной машины, совмещенной с асинхронным двигателем или расположенной на одном валу с ним 2. Такие машины имеют коэффициент мощности, близкий к единице или равный ей. Однако они сложны в изготовлении, имеют высокую СТОИМОСТЬ и распространения не получили.Compensated asynchronous motors of Heiland, Osnos, and others, developed in the early 20th century, are known. The principle of their operation is based on the use of a three-brush collector machine, combined with an induction motor or located on the same shaft with it 2. Such machines have a power factor close to unity or equal to it. However, they are difficult to manufacture, have high COST and have not received distribution.

В конструктивном отношении к предлагаемому изобретению близки синхронные двигатели небольшой мощности с постоянными магнитами различной конфигурации и пусковой короткозамкнутой обмоткой, однако они ОТНОСЯТСЯ к другому типу машин, имеющему другие характеристики и свои достоинства и недостатки 1, с. 687-691.In a constructive relation to the proposed invention, synchronous motors of small power with permanent magnets of various configurations and a starting short-circuited winding are close, however, they relate to another type of machine, which has different characteristics and its advantages and disadvantages 1, p. 687-691.

Прототипом заявляемого изобретения является асинхронная машина, в сердечнике ротора которого выполнены глубокие пазы, а роль стержней выполняет магнитная жидкость с добавлением токопроводного порошка, частицы которого могут иметь ферромагнитное покрытие. ПазыThe prototype of the claimed invention is an asynchronous machine, in the core of the rotor of which deep grooves are made, and the role of the rods is performed by magnetic fluid with the addition of conductive powder, particles of which may have a ferromagnetic coating. Grooves

закрываются сверху клиньями, а их торцы - заглушками 3. Такое устройство, по мнению его автора, расширяет диапазон скоростей вращения, повышает КПД и коэффициент мощности двигателя.they are closed with wedges from above, and their ends with plugs 3. Such a device, according to its author, expands the range of rotation speeds, increases the efficiency and engine power factor.

Недостатками такого двигателя являются : очевидное усложнение технологии его изготовления, повыщение его стоимости, снижение надежности. Например, деформация клиньев под воздействием электродинамических усилий может приводить к вытеканию жидкости из пазов, появлению электрической несимметрии ротора и т.д. Таким образом, улучшение энергетических показателей двигателя достигается ценой снижения его основных достоинств.The disadvantages of such an engine are: an obvious complication of its manufacturing technology, an increase in its cost, and a decrease in reliability. For example, the deformation of wedges under the influence of electrodynamic forces can lead to leakage of fluid from the grooves, the appearance of electrical asymmetry of the rotor, etc. Thus, improving the energy performance of the engine is achieved at the cost of reducing its main advantages.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является усовершенствование асинхронного двигателя с короткозамкнутым или фазным ротором с тем, чтобы при сохранении основных его достоинств: простоты, надежности и невысокой стоимости он обеспечил бы достижение следующих технических результатов:The task to which the invention is directed is to improve an asynchronous motor with a squirrel-cage or phase rotor so that while maintaining its main advantages: simplicity, reliability and low cost, it would achieve the following technical results:

-снижение потребления из сети реактивной мощности,-reduction of consumption from a network of reactive power,

-снижение полной мощности, потребляемой из сети, при сохранении на валу номинального момента,-decrease in the total power consumed from the network, while maintaining the nominal torque on the shaft,

-улучшение коэффициента мощности и других энергетических показателей асинхронного двигателя.-improving power factor and other energy indicators of an induction motor.

Задача решается тем, в асинхронном двигателе, имеющем статор и ротор с короткозамкнутой или фазной обмоткой, в зубцах магнитопровода ротора выполнены углубления, в которые вмонтированы постоянные магниты. Число магнитов соответствует числу полюсов двигателя, число магнитов под полюсом может быть равно единице, либо равно числу пазов на полюс и фазу. Полюса пар магнитов, обращенные к воздушному зазору, должны быть разноименными.The problem is solved by the fact that in an induction motor having a stator and a rotor with a short-circuited or phase winding, recesses are made in the teeth of the rotor magnetic circuit, in which permanent magnets are mounted. The number of magnets corresponds to the number of motor poles, the number of magnets under the pole can be equal to one, or equal to the number of grooves per pole and phase. The poles of the pairs of magnets facing the air gap must be opposite.

Ширина и высота постоянного магнита не должны превышать ширину и высоту зубца магнитопровода ротора. Длина магнита зависит от его удельной магнитной энергии и может изменяться от долей до полной длины зубца.The width and height of the permanent magnet must not exceed the width and height of the tooth of the rotor magnetic circuit. The length of the magnet depends on its specific magnetic energy and can vary from fractions to the full length of the tooth.

Постоянные магниты могут иметь оболочку из алюминиевой или медной фольги, которая снижает влияние размагничивающего действия рабочего поля двигателя. Однако для магнитов с высокими удельными энергиями необходимости в использовании оболочки нет.Permanent magnets may have an aluminum or copper foil cladding, which reduces the effect of the demagnetizing effect of the working field of the engine. However, for magnets with high specific energies, there is no need to use a shell.

Устройство асинхронного двигателя с постоянными магнитами поясняется рис.1. Станина, подшипниковые щиты и иные общеизвестные узлы и детали, не относящиеся к существу изобретения, на рисунке не показаны. Двигатель имеет статор 1 с одно- и многофазной обмоткой и ротор 2 с короткозамкнутой или фазной обмоткой, расположенный на валу 3. В зубцы ротора вмонтированы постоянные магниты 4. Таким образом, заявляемый асинхронный двигатель представляет собой совмещеннуюThe device of an induction motor with permanent magnets is illustrated in Fig. 1. The bed, bearing shields and other well-known nodes and parts that are not relevant to the invention are not shown in the figure. The motor has a stator 1 with a single and multiphase winding and a rotor 2 with a short-circuited or phase winding located on the shaft 3. Permanent magnets 4 are mounted in the teeth of the rotor. Thus, the inventive asynchronous motor is a combined

машину, состоящую из асинхронного двигателя и синхронного генератора, который выполняет функцию внутреннего источника реактивной мощности. При этом статор является общим для асинхронной и синхронной машин.a machine consisting of an induction motor and a synchronous generator, which performs the function of an internal source of reactive power. In this case, the stator is common to asynchronous and synchronous machines.

Принцип действия заявляемого асинхронного двигателя заключается в следующем. Пуск двигателя и его последующая работа на естественной характеристике происходит в обычном асинхронном режиме. Постоянные магниты, пересекая обмотку статора, наводят в ней ЭДС, направленную встречно по отношению к напряжению сети и создающую в обмотке статора реактивную составляющую тока, имеющую опережающий характер. Это приводит к снижению потребляемой двигателем из сети реактивной и полной мощностей при той же полезной мощности на валу, что и у обычного асинхронного двигателя.The principle of operation of the inventive induction motor is as follows. Starting the engine and its subsequent operation on a natural characteristic occurs in the usual asynchronous mode. Permanent magnets, crossing the stator winding, induce an EMF in it, directed counter-to the mains voltage and creating a reactive current component in the stator winding, which is anticipatory. This leads to a decrease in the reactive and full power consumed by the engine from the network at the same useful shaft power as a conventional asynchronous motor.

Поскольку дополнительное возбуждение асинхронного двигателя осуществляется со стороны ротора, то мощность, потребляемая для вращения синхронной машины составляет лишь несколько процентов от мощности асинхронного двигателя. По этой причине двигатель является именно асинхронным, а не синхронным с постоянными магнитами.Since the additional excitation of the induction motor is carried out by the rotor, the power consumed to rotate the synchronous machine is only a few percent of the power of the induction motor. For this reason, the motor is precisely asynchronous, and not synchronous with permanent magnets.

На рис. 2 приведена гистограмма полной S, активной Р и реактивной Q мощностей серийного асинхронного двигателя 4АИСВ2 номинальной мощностью Р2н 120 Вт и синхронной скоростью 3000 об/мин и опытного асинхронного двигателя с постоянными магнитами, изготовленного автором на базе мащины этой серии той же мощности. Гистограмма построена по данным для номинального режима (Р2 P2ii ) и режима холостого хода (Р2 0), полученным опытным путем.In fig. Figure 2 shows a histogram of the total S, active P, and reactive Q powers of a 4AISV2 serial asynchronous motor with a rated power of P2N 120 W and a synchronous speed of 3000 rpm and a pilot permanent magnet induction motor manufactured by the author on the basis of a machine of this series of the same power. The histogram is constructed according to the data for the nominal mode (P2 P2ii) and the idle mode (P2 0), obtained experimentally.

В номинальном режиме потребление реактивной мощности асинхронного двигателях с постоянными магнитами снижается на 30%, а коэффициент мощности возрастает до 0.87 в сравнении с серийным двигателем. При этом заметно снижается и потребляемая двигателем полная мощность, тогда как доля активной мощности несколько возрастаетIn the nominal mode, the reactive power consumption of asynchronous permanent magnet motors is reduced by 30%, and the power factor increases to 0.87 in comparison with a serial engine. At the same time, the apparent power consumed by the engine also decreases, while the fraction of active power increases slightly

В режиме холостого хода асинхронный двигатель с постоянными магнитами в сравнении с серийным двигателем резко снижает потребляемую полную (66%) и реактивную (65%) мощности.In idle mode, an asynchronous permanent magnet motor in comparison with a serial engine dramatically reduces the consumed full (66%) and reactive (65%) power.

На рис. 3 представлены рабочие характеристики тех же двигателей. Как видно из рис.3, во всем диапазоне нагрузок двигателя от О до Рзн реактивная мощность асинхронного двигателя с постоянными магнитами в среднем на треть меньше реактивной мощности серийного двигателя.In fig. 3 shows the performance of the same engines. As can be seen from Fig. 3, in the entire range of motor loads from O to Rzn, the reactive power of an asynchronous permanent magnet motor is on average one third less than the reactive power of a serial motor.

Во всем диапазоне нагрузок ток статора заявляемого двигателя меньше тока статора серийного асинхронного двигателя в среднем на 2425%. В режиме холостого хода это различие составляет более 30% , что исключительно важно для электроприодов с асинхронными двигателями.Over the entire load range, the stator current of the inventive motor is less than the stator current of a serial asynchronous motor by an average of 2425%. In idle mode, this difference is more than 30%, which is extremely important for electric drives with asynchronous motors.

в которых режим работы двигателя вхолостую занимает значительную часть диаграммы нагрузки электропривода.in which the engine idle mode occupies a significant part of the load diagram of the electric drive.

Применение постоянных магнитов с высокой удельной энергией обеспечивает более высокие энергетические показатели.The use of permanent magnets with high specific energy provides higher energy performance.

Изготовление асинхронного двигателя с постоянными магнитами незначительно усложняет технологию и стоимость таких двигателей. Для сравнения можно указать, что стоимость двух магнитов, впрессованных в зубцы опытного образца асинхронного двигателя в 200 раз меньше стоимости самого двигателя.The manufacture of an asynchronous permanent magnet motor slightly complicates the technology and cost of such motors. For comparison, we can indicate that the cost of two magnets pressed into the teeth of a prototype of an induction motor is 200 times less than the cost of the motor itself.

Учитывая массовый характер выпуска и использования асинхронных двигателей заявляемое изобретение может обеспечить:Given the massive nature of the production and use of induction motors, the claimed invention can provide:

-существенное увеличение коэффициента мощности асинхронных электроприводов,- a significant increase in the power factor of asynchronous electric drives,

-существенное снижение потребления реактивной мощности,- a significant reduction in reactive power consumption,

-существенное снижение потерь электрической энергии.- Significant reduction in electrical energy losses.

Поскольку от 60 до 70% всей производимой в промышленно развитых странах электроэнергии потребляют асинхронные электроприводы, то использование заявляемого изобретения может обеспечить экономию электроэнергии, сопоставимую с количеством всей производимой электроэнергии.Since asynchronous electric drives consume from 60 to 70% of all electricity produced in industrialized countries, the use of the claimed invention can provide energy savings comparable to the amount of all electricity produced.

Claims (2)

1. Асинхронный двигатель, содержащий статор и ротор с короткозамкнутой или фазной обмоткой, разделенные воздушным зазором, отличающийся тем, что в зубцах магнитопровода ротора выполнены углубления, в которые вмонтированы постоянные магниты, причем полюса пар магнитов, обращенные к воздушному зазору, должны быть разноименными, а число магнитов соответствует числу полюсов двигателя.1. An asynchronous motor containing a stator and a rotor with a short-circuited or phase winding, separated by an air gap, characterized in that in the teeth of the magnetic circuit of the rotor are recesses in which permanent magnets are mounted, and the poles of the magnet pairs facing the air gap must be opposite. and the number of magnets corresponds to the number of motor poles. 2. Асинхронный двигатель по п.1, отличающийся тем, что число магнитов под полюсом может быть равно единице, либо числу пазов на полюс и фазу.
Figure 00000001
2. The induction motor according to claim 1, characterized in that the number of magnets under the pole can be equal to one, or the number of grooves per pole and phase.
Figure 00000001
RU2000109071/20U 2000-04-13 2000-04-13 ASYNCHRONOUS MOTOR RU17751U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000109071/20U RU17751U1 (en) 2000-04-13 2000-04-13 ASYNCHRONOUS MOTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000109071/20U RU17751U1 (en) 2000-04-13 2000-04-13 ASYNCHRONOUS MOTOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU17751U1 true RU17751U1 (en) 2001-04-20

Family

ID=48277758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000109071/20U RU17751U1 (en) 2000-04-13 2000-04-13 ASYNCHRONOUS MOTOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU17751U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543992C2 (en) * 2009-10-30 2015-03-10 Льюис ФИНКЛ Reconfigurable synchronous induction motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543992C2 (en) * 2009-10-30 2015-03-10 Льюис ФИНКЛ Reconfigurable synchronous induction motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107579606B (en) A kind of low vibration is made an uproar the fractional-slot concentratred winding magneto and design method of performance
Binns et al. High-field self-starting permanent-magnet synchronous motor
Gao et al. HTS vernier machine for direct-drive wind power generation
More et al. Power density improvement of three phase flux reversal machine with distributed winding
Zulu et al. Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines
CN101964575A (en) Double-equal pole double-section stator/rotor reluctance generator
CN108306473B (en) Method for setting windings of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor
Yang et al. Design of double stator permanent magnet synchronous motor with low speed large torque
CN1375908A (en) Triphase AC synchronous permanent-magnet motor and generator
Fengxiang et al. Design features of low speed permanent magnet generator direct driven by wind turbine
RU17751U1 (en) ASYNCHRONOUS MOTOR
Ghasemian et al. A comparative analysis of permanent magnet flux reversal generators with distributed and concentrated winding
Rallabandi et al. Axial-flux PM synchronous machines with air-gap profiling and very high ratio of spoke rotor poles to stator concentrated coils
Pechlivanidou et al. Comparison of alternate LSPMSM topologies considering both transient and steady-state operating characteristics
CN112803631A (en) Polar slot matching method applied to high-capacity offshore high-temperature superconducting fan
Wang et al. Design of a multi-power-terminals permanent magnet machine with magnetic field modulation
Gao et al. Analysis of novel flux reversal permanent-magnet machine with multi MMF working harmonics
Udosen et al. Non-Conventional, Non-Permanent Magnet Wind Generator Candidates. Wind 2022, 2, 429–450
Sharma et al. A Novel Ring Permanent Magnet Flux Reversal Machine for a Direct-Drive Wind Generator
CN201478964U (en) Reluctance generator with double equal poles and double sections of fixed rotors
Orlova et al. Active zone of permanent magnet synchronous machine with a non-overlapping concentrated winding
Wei et al. Influence of stator tooth-tip shape on power factor of surface-mounted permanent-magnet field-modulation Motor
CN1375911A (en) Single-phase AC permanent-magnet synchronous motor
RU2085003C1 (en) Stator of two-phase a c motor
Zhang et al. Comparison of the characteristics of two modulated dual-stator brushless doubly-fed generators for wind turbine