RU2031515C1

RU2031515C1 - Rotor of asynchronous machine

Info

Publication number: RU2031515C1
Authority: RU
Inventors: Поль Соломонович Райкин
Original assignee: Поль Соломонович Райкин
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: squirrel-cage rotor of asynchronous machine has core with closed slots. Magnetic fluid with addition of current conducting powder fills slots of rotor. Ferromagnetic coating of currant conducting powder is also recommended. EFFECT: improved operational stability of machine. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стационарных установках и на транспорте. The invention relates to electrical engineering and can be used in fixed installations and in transport.

Известны короткозамкнутые роторы асинхронных электрических машин с различной конфигурацией токопроводных стержней и с двойной беличьей клеткой [1]. Known squirrel cage rotors of asynchronous electric machines with various configuration of conductive rods and with a double squirrel cage [1].

Известен короткозамкнутый ротор асинхронной машины с одинарной беличьей клеткой, содержащий токопроводные стержни и замыкающие кольца [3]. Known squirrel-cage rotor of an asynchronous machine with a single squirrel cage, containing conductive rods and locking rings [3].

Однако эти устройства имеют недостаточно широкий рабочий диапазон скоростей вращения и недостаточно высокие КПД, крутящий момент и коэффициент мощности асинхронной машины. However, these devices have an insufficiently wide operating range of rotational speeds and insufficiently high efficiency, torque, and power factor of an asynchronous machine.

Целью изобретения является - расширение рабочего диапазона скоростей вращения и повышение крутящего момента, КПД и коэффициента мощности асинхронной машины. The aim of the invention is to expand the operating range of rotational speeds and increase torque, efficiency and power factor of an asynchronous machine.

Это достигается тем, что в короткозамкнутом роторе асинхронной машины, содержащем сердечник, в пазах которого размещена электропроводная система, в закрытых пазах помещена магнитная жидкость с добавлением токопроводного порошка. This is achieved by the fact that in a squirrel-cage rotor of an asynchronous machine containing a core, in the grooves of which an electrically conductive system is placed, magnetic fluid with the addition of conductive powder is placed in the closed grooves.

На чертеже изображен короткозамкнутый ротор, вид с торца. The drawing shows a squirrel-cage rotor, end view.

На валу 1 ротора установлен шихтованный сердечник 2, в глубоких продольных пазах 3 которого находится магнитная жидкость с добавлением токопроводного порошка. Сама жидкость 4 представляет собой искусственную жидкую среду с ферромагнитными частицами [2]. Токопроводный порошок представляет собой мелкозернистую медную структуру. По наружной окружности сердечника 2 пазы 3 закрыты клиньями 5. С торца сердечника пазы закрыты заглушками 6. Сами пазы 3 равномерно распределены по окружности сердечника 2. A lined core 2 is installed on the rotor shaft 1, in the deep longitudinal grooves 3 of which there is magnetic fluid with the addition of conductive powder. The liquid 4 itself is an artificial liquid medium with ferromagnetic particles [2]. The conductive powder is a fine-grained copper structure. On the outer circumference of the core 2, the grooves 3 are closed by wedges 5. From the end of the core, the grooves are closed by plugs 6. The grooves 3 themselves are evenly distributed around the circumference of the core 2.

Частицы порошка могут иметь ферромагнитное покрытие. Powder particles may have a ferromagnetic coating.

Работа ротора в асинхронной машине осуществляется благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля машины с токами, индуцируемыми в частицах токопроводного порошка. Каждая частица эквивалентна элементарному корот- козамкнутому витку. Во время вращения ротора с малыми скольжениями относительно магнитного потока (скорость вращения сердечника 2 вокруг оси вала 1 максимальна) центробежные силы, действующие на сердечник, максимальны. Ферромагнитные частицы, входящие в состав магнитной жидкости 4, как более тяжелые располагаются ближе к клиньям 5, а токопроводные частицы порошка вытесняются ближе к валу 1 ротора. Такое взаимное расположение частиц является наиболее эффективным с точки зрения энергетических параметров асинхронной машины. С увеличением скольжения ротора центробежные силы уменьшаются, но начинает проявляться эффект вытеснения тока на периферию. ЭДС и плотность тока в меди нарастают, нарастают и электромагнитные силы, включая пондермоторные. The work of the rotor in an asynchronous machine is due to the interaction of the rotating magnetic field of the machine with the currents induced in the particles of the conductive powder. Each particle is equivalent to an elementary short-circuited turn. During the rotation of the rotor with small slides relative to the magnetic flux (the rotation speed of the core 2 around the axis of the shaft 1 is maximum), the centrifugal forces acting on the core are maximum. The ferromagnetic particles that make up the magnetic fluid 4, as heavier, are located closer to the wedges 5, and the conductive particles of the powder are displaced closer to the shaft 1 of the rotor. Such a relative arrangement of particles is most effective in terms of the energy parameters of an asynchronous machine. With increasing slip of the rotor, centrifugal forces decrease, but the effect of current displacement to the periphery begins to appear. EMF and current density in copper increase, so do electromagnetic forces, including pondermotors.

Вследствие вытеснения тока происходит перемещение частиц токопроводного порошка в сторону клиньев 5, а ферромагнитные частицы жидкости 4 вытесняются ближе к валу 1. Этому процессу способствует также уменьшение центробежных сил. Перемещение электропроводной медной массы в периферийную область с наибольшей плотностью тока способствует уменьшению активного сопротивления, росту вместе с ростом активной составляющей тока ротора также и электромагнитного момента и КПД машины. В связи с малым диаметром отдельной токопроводной частицы глубина проникновения переменного тока в ней выше, нежели в традиционном цельнометаллическом стержне. Вследствие вытеснения тока и связанной с этим неравномерностью его распределения в токопроводной частице последняя приходит во вращение вокруг собственной оси в направлении вращения магнитного поля машины, как бы уменьшая собственное скольжение. Due to the displacement of the current, the particles of the conductive powder move towards the wedges 5, and the ferromagnetic particles of the liquid 4 are displaced closer to the shaft 1. This process is also facilitated by a decrease in centrifugal forces. The transfer of the electrically conductive copper mass to the peripheral region with the highest current density contributes to a decrease in the resistance, along with an increase in the active component of the rotor current, the electromagnetic moment and the machine efficiency. Due to the small diameter of an individual conductive particle, the depth of penetration of alternating current in it is higher than in a traditional all-metal rod. Due to the displacement of the current and the related unevenness of its distribution in the conductive particle, the latter comes into rotation around its own axis in the direction of rotation of the magnetic field of the machine, as if reducing its own slip.

Благодаря этому уменьшаются негативные явления, сопровождающие высокое скольжение ротора (электрические потери в обмотке ротора вследствие уменьшения величины ЭДС, уменьшается сдвиг фазы между ЭДС и током ротора). Благодаря высоким смазывающим свойствам магнитной жидкости потери на трение при вращении частиц невелики. Малому эквивалентному индуктивному сопротивлению обмотки ротора способствует малое индуктивное сопротивление отдельной токопроводной частицы и взаимное размагничивающее действие короткозамкнутых частиц. Перечисленные свойства короткозамкнутого ротора обеспечивают высокую эффективность его работы в широком диапазоне скольжений. Due to this, the negative phenomena accompanying the high slip of the rotor are reduced (electrical losses in the rotor winding due to a decrease in the EMF, the phase shift between the EMF and the rotor current decreases). Due to the high lubricating properties of the magnetic fluid, friction losses during particle rotation are small. The small equivalent inductive resistance of the rotor winding is promoted by the small inductive resistance of an individual conductive particle and the mutual demagnetizing effect of the short-circuited particles. The listed properties of a squirrel-cage rotor ensure its high efficiency in a wide range of glides.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении энергетических (КПД, момент, коэффициент мощности) и эксплуатационных (рабочий диапазон скоростей, устойчивость, простота обслуживания) показателей асинхронной машины при использовании в ней ротора предложенной конструкции при работе машины как в двигательном, так и в генераторном режиме. The technical and economic efficiency of the invention consists in increasing the energy (efficiency, torque, power factor) and operational (operating speed range, stability, ease of maintenance) indicators of an asynchronous machine when using the rotor of the proposed design when the machine is operating in both motor and generator mode.

Claims

1. ROTOR OF ASYNCHRONOUS MACHINE, containing a core, in the grooves of which an electrically conductive system is placed, characterized in that the rotor slots are closed, and magnetic fluid with the addition of conductive powder is used as the electrically conductive system.

2. The rotor according to claim 1, characterized in that the particles of the conductive powder have a ferromagnetic coating.