RU2031516C1 - Asynchronous adjustable electric motor - Google Patents
Asynchronous adjustable electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031516C1 RU2031516C1 SU4816784A RU2031516C1 RU 2031516 C1 RU2031516 C1 RU 2031516C1 SU 4816784 A SU4816784 A SU 4816784A RU 2031516 C1 RU2031516 C1 RU 2031516C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additional
- rotor
- magnetic
- winding
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к регулируемым асинхронным двигателям и может быть использовано в качестве регулируемого электропривода общепромышленного назна- чения. The invention relates to adjustable asynchronous motors and can be used as a regulated industrial electric drive.
Известен регулируемый асинхронный двигатель с магнитными шунтами [1]. Недостатками таких двигателей являются сравнительно узкий диапазон регулирования, большие потери скольжения при регулировании. Вышеуказанный двигатель принят за аналог. Known adjustable induction motor with magnetic shunts [1]. The disadvantages of such engines are a relatively narrow range of regulation, large slip losses during regulation. The above engine is taken as an analog.
Техническое решение, наиболее близко относящееся к предлагаемому изобретению, описано в [2] и принято за прототип. The technical solution that is closest to the proposed invention is described in [2] and taken as a prototype.
Асинхронный двигатель содержит статор с якорем и корпусом, ротор с основным магнитопроводом, обмоткой и дополнительным магнитопроводом, установленным рядом с основным магнитопроводом, закрепленным на валу посредством втулки. The induction motor contains a stator with an anchor and a housing, a rotor with a main magnetic circuit, a winding and an additional magnetic circuit installed next to the main magnetic circuit, mounted on the shaft by a sleeve.
Прототипу присущи следующие недостатки: высокие потери скольжения при регулировании частоты вращения; узкий диапазон регулирования; снижение коэффициента мощности при регулировании частоты вращения. The prototype is characterized by the following disadvantages: high loss of slip when adjusting the speed; narrow range of regulation; reduction in power factor when adjusting the speed.
Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик, увеличение диапазона регулирования. The purpose of the invention is the improvement of energy characteristics, increasing the range of regulation.
Цель достигается тем, что двигатель снабжен дополнительной обмоткой на роторе, дополнительным магнитопроводом статора и вторым дополнительным магнитопроводом на роторе, двумя ферромагнитными полыми цилиндрами с короткозамкнутыми обмотками, установленными в дополнительном магнитопроводе статора с возможностью свободного вращения, двумя парами торцовых и внутренних дисков, установленных на статоре, скользящими контактами, немагнитными вставками, при этом на внутренних поверхностях цилиндров выполнены равномерно распределенные по окружности пазы, заполненные высокопроводящими стержнями, замкнутыми по торцам высокопроводящими кольцами, на которых размещены скользящие контакты, установленные с возможностью контакта с торцовыми и внутренними дисками, немагнитные вставки размещены в высокопроводящих кольцах между стержнями, причем число немагнитных вставок в первом ферромагнитном цилиндре, охватывающем дополнительный магнитопровод ротора, равно числу пар полюсов его обмотки, и во втором дополнительном магнитопроводе ротора выполнены пазы, число которых равно удвоенному числу немагнитных вставок второго ферромагнитного цилиндра, при этом второй дополнительный магнитопровод ротора размещен внутри второго ферромагнитного цилиндра, торцовые и внутренние диски двух ферромагнитных цилиндров электрически соединены между собой, а дополнительная обмотка ротора подключена к обмотке ротора с обратным следованием фаз. The goal is achieved in that the engine is equipped with an additional winding on the rotor, an additional stator magnetic circuit and a second additional magnetic circuit on the rotor, two hollow ferromagnetic cylinders with short-circuited windings installed in the additional stator magnetic circuit with the possibility of free rotation, two pairs of end and internal disks mounted on the stator , sliding contacts, non-magnetic inserts, while on the inner surfaces of the cylinders are made uniformly distributed over circular grooves filled with highly conductive rods, closed by ends of highly conductive rings on which sliding contacts are placed, which are installed with the possibility of contact with the end and inner disks, non-magnetic inserts are placed in highly conductive rings between the rods, the number of non-magnetic inserts in the first ferromagnetic cylinder covering an additional magnetic circuit rotor is equal to the number of pairs of poles of its winding, and in the second additional rotor magnetic circuit grooves are made, the number of which is equal to twice the number of non-magnetic inserts of the second ferromagnetic cylinder, while the second additional rotor magnetic circuit is located inside the second ferromagnetic cylinder, the end and inner disks of the two ferromagnetic cylinders are electrically connected to each other, and the additional rotor winding is connected to the rotor winding with reverse phase sequence.
Кроме того, снабжен кольцевой немагнитной вставкой, второй униполярной обмоткой возбуждения, двумя полюсами второго дополнительного магнитопровода и немагнитным кольцом, разделяющим второй ферромагнитный цилиндр в поперечном сечении на расстоянии, примерно равном длине первого ферромагнитного цилиндра, кольцевая немагнитная вставка установлена в этом же сечении на торце второго дополнительного магнитопровода с второй униполярной обмоткой возбуждения, один полюс примыкает к немагнитной кольцевой вставке, а второй полюс размещен с торца второго дополнительного магнитопровода ротора. Кроме того, снабжен постоянными магнитами, установленными в пазах второго дополнительного магнитопровода ротора. Кроме того, обмотки основного и дополнительного магнитопроводов ротора выполнены из стержней, размещенных одновременно в пазах основного и дополнительного магнитопроводов, замкнутых по торцам короткозамыкающими кольцами. Кроме того, число пар полюсов дополнительной обмотки ротора меньше числа пар полюсов обмотки основного магнитопровода ротора. In addition, it is equipped with a ring non-magnetic insert, a second unipolar field winding, two poles of the second additional magnetic circuit and a non-magnetic ring separating the second ferromagnetic cylinder in cross section at a distance approximately equal to the length of the first ferromagnetic cylinder, the ring non-magnetic insert is installed in the same section at the end of the second additional magnetic circuit with a second unipolar field winding, one pole adjoins a non-magnetic ring insert, and the second pole is placed with ortsa second additional magnetic rotor. In addition, it is equipped with permanent magnets installed in the grooves of the second additional rotor magnetic circuit. In addition, the windings of the main and additional magnetic circuits of the rotor are made of rods placed simultaneously in the grooves of the main and additional magnetic circuits, closed at the ends by short-circuiting rings. In addition, the number of pole pairs of the additional rotor winding is less than the number of pole pairs of the windings of the main rotor core.
Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются: размещение дополнительной обмотки в дополнительном магнитопроводе и подключение ее к обмотке ротора с обратным следованием фаз; дополнительный магнитопровод на статоре с ферромагнитными цилиндрами с возможностью свободного вращения; высокопроводящие стержни и немагнитные вставки в ферромагнитные цилиндры; второй дополнительный магнитопровод с ферромагнитными цилиндрами; установка во втором ферромагнитном цилиндре немагнитного кольца и кольцевой немагнитной вставки в дополнительном магнитопроводе; заполнение пазов второго дополнительного магнитопровода ротора постоянными магнитами; размещение общей короткозамкнутой обмотки на основном и дополнительном магнитопроводах ротора; установка и закрепление второго ферромагнитного цилиндра на втором дополнительном магнитопроводе ротора; число пар полюсов дополнительной обмотки меньше числа пар полюсов основного магнитопровода ротора. Distinctive features of the invention are: placing an additional winding in an additional magnetic circuit and connecting it to the rotor winding with the reverse phase sequence; additional magnetic circuit on the stator with ferromagnetic cylinders with the possibility of free rotation; highly conductive rods and non-magnetic inserts in ferromagnetic cylinders; a second additional magnetic circuit with ferromagnetic cylinders; installation in the second ferromagnetic cylinder of a non-magnetic ring and a ring non-magnetic insert in an additional magnetic circuit; filling the grooves of the second additional rotor magnetic circuit with permanent magnets; placement of a common short-circuited winding on the main and additional rotor magnetic circuits; installation and fastening of the second ferromagnetic cylinder on the second additional rotor magnetic circuit; the number of pole pairs of the additional winding is less than the number of pole pairs of the main rotor magnetic circuit.
Предложение соответствует критерию "существенные отличия", так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.127 ЭЗ-1-74), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены. The proposal meets the criterion of "significant differences", as from the well-known list of information established by the regulatory document (p. 127 EZ-1-74), technical solutions with signs similar to those declared were not found.
На фиг.1 изображено устройство регулируемого асинхронного электродвигателя, продольное сечение; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1. Figure 1 shows a device for an adjustable asynchronous electric motor, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1.
Регулируемый асинхронный двигатель включает статор с якорем 1 и корпусом 2, дополнительным магнитопроводом 3, вторым дополнительным магнитопроводом 4 с немагнитной вставкой 5, ротор с основным магнитопроводом 6, обмоткой 7, дополнительным магнитопроводом 8, вторым дополнительным магнитопроводом 9, непосредственно примыкающим к магнитопроводу 8, установленные на валу 10. The adjustable induction motor includes a stator with an
В дополнительном магнитопроводе 8 размещена дополнительная обмотка 11, подключенная к обмотке ротора 7. В дополнительном магнитопроводе 3 установлено два полых ферромагнитных цилиндра 12 и 13 на подшипниковых опорах 14. При этом второй ферромагнитный цилиндр 13 разделен в поперечном сечении немагнитным кольцом 15, соотносящимся с немагнитной вставкой 5 дополнительного магнитопровода статора, и выступает за немагнитную вставку 5. На внутренних поверхностях ферромагнитных цилиндров 12 и 13 размещены равномерно распределенные по окружности пазы, заполненные высокопроводящими стержнями 16, замкнутыми по торцам высокопроводящими кольцами 17, снабженные скользящими контактами с торцовыми 18 и внутренними 19 дисками. Между внутренними дисками 19 установлена униполярная обмотка 20 возбуждения. Ферромагнитные цилиндры 12 и 13 разделены между стержнями 16 на равные части немагнитными вставками 21. В первом ферромагнитном цилиндре 12, охватывающем дополнительный магнитопровод 8 ротора, число немагнитных вставок 21 равно числу пар полюсов дополнительной обмотки 11. На втором ферромагнитном цилиндре 13 число немагнитных вставок 21 равно половине числа пазов 22, выполненных во втором дополнительном магнитопроводе 9 ротора, размещенного внутри этого цилиндра. In the additional
Торцовые 18 и внутренние 19 диски первого ферромагнитного цилиндра электрически подключены к аналогичным дискам второго ферромагнитного цилиндра. На втором дополнительном магнитопроводе 4 установлена вторая униполярная обмотка 23 возбуждения, при этом один его полюс замыкается до немагнитной вставки 5 на торец дополнительного магнитопровода 3, тогда как второй полюс размещен с торца второго дополнительного магнитопровода 9 ротора. Пазы 22 второго дополнительного магнитопровода 9 могут быть заполнены постоянными магнитами. Обмотки 7 и 11 ротора могут выполняться по типу короткозамкнутой клетки, при этом стержни обмотки 7 могут быть размещены на основном 6 и дополнительном 8 магнитопроводах и выполнять функции двух обмоток 7 и 11, либо по типу фазных обмоток. Обмотки 7 и 11 ротора могут быть подключены друг на друга с встречным либо согласным направлением следования фаз. Face 18 and internal 19 disks of the first ferromagnetic cylinder are electrically connected to similar disks of the second ferromagnetic cylinder. A second
При наличии второго дополнительного магнитопровода 4 и второй униполярной обмотки 23 возбуждения второй ферромагнитный цилиндр 13 может быть закреплен на втором дополнительном магнитопроводе 9 ротора, при этом немагнитное кольцо 15 разделяет также этот магнитопровод. In the presence of a second additional
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При подаче напряжения в якорь 1 в обмотке 7 ротора наведется ЭДС скольжения. Поскольку к обмотке 7 подключена (с обратным следованием фаз) обмотка 11 дополнительного магнитопровода 8, то величина пускового тока будет определяться суммарным сопротивлением двух последовательно соединенных асинхронных машин. При этом пусковой момент может оказаться недостаточным для преодоления момента трогания вала 10 (с учетом момента сопротивления приводного механизма). Однако первый ферромагнитный цилиндр 12 практически не имеет момента сопротивления, в связи с чем под действием вращающегося электромагнитного поля, возбуждаемого пусковым током дополнительной обмотки 11, он придет во вращение с частотой, определяемой числом пар полюсов обмотки 11 и частотой скольжения. При этом направление вращения ферромагнитного цилиндра 12 - обратное по отношению к требуемому направлению вращения вала 10 асинхронного двигателя. When voltage is applied to the
С подачей возбуждения в униполярную обмотку 20 в ферромагнитном цилиндре 12 наведется униполярная ЭДС, под действием которой по стержням 16 ферромагнитных цилиндров 12 и 13 потечет постоянный ток, при этом каждый из стержней 16 создает пару полюсов. Первый ферромагнитный цилиндр 12 войдет в синхронизм с полем обмотки 11 дополнительного магнитопровода 8 и будет работать в режиме синхронного двигателя, одновременно генерируя униполярную ЭДС. При этом в обмотку 7 основного магнитопровода 6 последовательно подключенной оказывается синхронная машина, полное сопротивление которой зависит от ее нагрузки, то есть от величины генерируемой мощности постоянного тока. Второй ферромагнитный цилиндр 13 при взаимодействии униполярного тока с униполярным магнитным потоком будет вращаться в требуемом направлении вращения вала, при этом передается вращающий момент на вал 10 через второй дополнительный магнитопровод 9 (аналогично муфте постоянного тока). Поскольку направление вращения электромагнитного поля дополнительной обмотки 11 обратное по отношению к полю обмотки 7, то оно будет создавать на валу 10 вращающий момент, действующий согласно с обмоткой 7. В таком случае на вал 10 будет действовать результирующий момент, представляющий сумму трех вышеуказанных вращающих моментов. With the supply of excitation to the unipolar winding 20, a unipolar EMF is induced in the
При увеличении тока в униполярной обмотке 20 возбуждения возрастет мощность постоянного тока, генерируемая первым ферромагнитным цилиндром 12, одновременно уменьшится полное сопротивление дополнительной обмотки 11, а следовательно, возрастет ток в обмотках 7 и 11 и увеличится вращающий момент обмоток основного магнитопровода 6, дополнительного магнитопровода 8, а также увеличится вращающий момент, передаваемый на вал 10 вторым ферромагнитным цилиндром 13, питаемым от первого ферромагнитного цилиндра 12. Результирующий вращающий момент асинхронного двигателя превзойдет момент страгивания и его ротор придет во вращение до значения частоты, при которой вращающий момент двигателя и момент сопротивления на его валу сравняются. With increasing current in the unipolar field winding 20, the DC power generated by the first
Для увеличения частоты вращения вала асинхронного двигателя необходимо увеличить ток возбуждения в униполярной обмотке 20, что приведет к одновременному росту момента на ферромагнитных цилиндрах 12 и 13 и основном магнитопроводе 6. To increase the rotational speed of the shaft of the induction motor, it is necessary to increase the excitation current in the unipolar winding 20, which will lead to a simultaneous increase in the moment on the
Таким образом, при неизменных параметрах сети регулируется частота вращения асинхронного электродвигателя. Thus, with unchanged network parameters, the speed of the induction motor is regulated.
Для исключения потерь скольжения при регулировании частоты вращения асинхронного электродвигателя частота вращения ферромагнитного цилиндра 13 должна быть равна частоте вращения вала 10, а это возможно лишь в узком диапазоне из-за некоторого отличия от пропорциональности изменения униполярного магнитного потока и униполярного тока якоря. При расширении диапазона регулирования на поверхности второго дополнительного магнитопровода 9 ротора будут выделяться потери скольжения. Расширить диапазон регулирования асинхронного двигателя с исключением потерь скольжения возможно регулированием униполярного магнитного потока во втором ферромагнитном цилиндре 13 путем изменения тока во второй униполярной обмотке 23 возбуждения. Это позволяет регулировать величину магнитного потока через второй ферромагнитный цилиндр 13 практически от нулевого до максимального значения при неизменном значении магнитного потока через первый ферромагнитный цилиндр 12. Это позволяет поддерживать значение частоты вращения второго ферромагнитного цилиндра 13, равное частоте вращения вала 10. To eliminate slip losses when adjusting the speed of an induction motor, the speed of the
Для исключения скольжения при передаче высоких вращающих моментов от второго ферромагнитного цилиндра 13 на вал 10 и повышения использования активных материалов пазы 22 второго дополнительного магнитопровода 9 ротора могут быть заполнены постоянными магнитами. При наличии второй униполярной обмотки 23 возбуждения становится возможным регулирование частоты вращения асинхронного двигателя и при согласном включении обмоток 7 и 11. В таком случае стержни короткозамкнутой обмотки 7 могут быть удлинены и размещаться одновременно на основном 6 и дополнительном 8 магнитопроводах ротора и замыкаться по торцам короткозамкнутыми кольцами. Это позволяет уменьшить длину лобовых частей обмоток, а следовательно, потери в меди и улучшить энергетические характеристики. To avoid slipping when transmitting high torques from the second
Для улучшения энергетических характеристик (коэффициента мощности) число пар полюсов дополнительной обмотки 11 может выбираться меньше числа пар полюсов асинхронного электродвигателя. To improve the energy characteristics (power factor), the number of pole pairs of the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4816784 RU2031516C1 (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Asynchronous adjustable electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4816784 RU2031516C1 (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Asynchronous adjustable electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2031516C1 true RU2031516C1 (en) | 1995-03-20 |
Family
ID=21509652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4816784 RU2031516C1 (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Asynchronous adjustable electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2031516C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487454C1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-07-10 | Игорь Георгиевич Забора | Propulsion-transformer unit |
RU2543992C2 (en) * | 2009-10-30 | 2015-03-10 | Льюис ФИНКЛ | Reconfigurable synchronous induction motor |
-
1990
- 1990-03-23 RU SU4816784 patent/RU2031516C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1001341, кл. H 02K 17/30, 1983. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1094112, кл. H 02K 17/32, 1984. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543992C2 (en) * | 2009-10-30 | 2015-03-10 | Льюис ФИНКЛ | Reconfigurable synchronous induction motor |
RU2487454C1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-07-10 | Игорь Георгиевич Забора | Propulsion-transformer unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7134180B2 (en) | Method for providing slip energy control in permanent magnet electrical machines | |
EP0189652B1 (en) | Synchronous ac motor | |
GB1435314A (en) | Superconducting rotating electrical machines | |
US5796233A (en) | Multiple-stator induction synchronous motor | |
US20050099083A1 (en) | Simplified hybrid-secondary uncluttered machine and method | |
US2525455A (en) | Rotor for synchronous induction motors | |
RU2031516C1 (en) | Asynchronous adjustable electric motor | |
RU2752234C2 (en) | Synchronous-asynchronous electric motor | |
RU2096896C1 (en) | Direct-current machine | |
RU2085010C1 (en) | Inductor electrical machine | |
RU2096895C1 (en) | Induction electrical machine | |
RU2040849C1 (en) | Electric machine appliance | |
RU2286642C2 (en) | Direct-current inductor motor | |
RU2085003C1 (en) | Stator of two-phase a c motor | |
RU2072615C1 (en) | Electric motor set | |
US3339131A (en) | Multi-speed, self-excited ac motor system | |
SU1661932A1 (en) | Electric machine converter | |
SU1749987A1 (en) | Synchronous electric machine | |
RU2069440C1 (en) | Induction machine | |
SU780106A1 (en) | Synchronous electric machine | |
RU2066913C1 (en) | Multimachine electric set | |
SU754588A1 (en) | Ac motor-amplifier | |
RU1794273C (en) | Dynamoelectric frequency converter | |
KR890004920B1 (en) | Electric motor | |
RU2096894C1 (en) | Induction machine |