RU2069438C1 - Rotor of synchroreactive frequency changer - Google Patents
Rotor of synchroreactive frequency changer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069438C1 RU2069438C1 SU5056633A RU2069438C1 RU 2069438 C1 RU2069438 C1 RU 2069438C1 SU 5056633 A SU5056633 A SU 5056633A RU 2069438 C1 RU2069438 C1 RU 2069438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- pole
- wide
- improved
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности, к устройству ротора синхронно-реактивного преобразователя частоты. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to a rotor device for a synchronous-reactive frequency converter.
Известны конструкции электромашинных синхронно-реактивных преобразователей частоты [1-3] имеющих две обмотки на статоре (первичную-двухполюсную и вторичную-восьмиполюсную) с роторами специальной конструкции. При этом обеспечивается пуск и синхронное вращение ротора, а также преобразование частоты с ее увеличением во вторичной обмотке относительно частоты сети в четыре раза. Такие преобразователи дают соотношения частот 50/200 Гц и 60/240 Гц. Вторичная частота этих преобразователей определяется конфигурацией листов магнитопровода ротора. Known designs of electromachined synchronous-reactive frequency converters [1-3] having two windings on the stator (primary-bipolar and secondary-eight-pole) with rotors of a special design. This ensures start-up and synchronous rotation of the rotor, as well as frequency conversion with its increase in the secondary winding relative to the frequency of the network four times. Such converters give frequency ratios of 50/200 Hz and 60/240 Hz. The secondary frequency of these converters is determined by the configuration of the sheets of the rotor magnetic circuit.
Техническими решениями в качестве аналогов изобретения являются роторы синхронно-реактивных преобразователей с короткозамкнутой обмоткой, имеющие магнитопроводы как составной, так и несоставной конструкции [1-3] Существуют роторы синхронно-реактивных преобразователей частоты, в которых магнитопровод ротора выполняется составным из двух отдельных ферромагнитных частей в виде шихтованных сегментов. Эти две части магнитопровода ротора конструктивно скрепляются с помощью немагнитного материала [1] Достоинством роторов такой конструкции является возможность обеспечения хороших функциональных характеристик синхронно-реактивного преобразователя частоты. Technical solutions as analogues of the invention are rotors of synchronous-reactive converters with a short-circuited winding, having magnetic cores of both composite and non-integral designs [1-3] There are rotors of synchronous-reactive frequency converters in which the magnetic circuit of the rotor is made up of two separate ferromagnetic parts in in the form of lined segments. These two parts of the rotor magnetic circuit are structurally fastened using non-magnetic material [1]. An advantage of rotors of this design is the ability to provide good functional characteristics of a synchronous-reactive frequency converter.
Недостатками составного ротора-преобразователя являются повышенная сложность конструкции и за счет этого увеличенная сложность и трудоемкость технологического процесса изготовления ротора. Значителен также расход заливочного алюминиевого сплава. Указанные недостатки устраняются в конструкциях роторов с несоставным шихтованным магнитопроводом. Пакет такого ротора набирается из листов цельной, т.е. несоставной конструкции [2, 3]
В аналоге по [2] ротор сопоставимой конструкции имеет три полюсных выступа. В магнитопроводе этого ротора имеются отверстия, ориентированные на поперечном сечении ротора вдоль центральной оси широкого полюсного выступа и расположенные по обеим сторонам относительно вала ротора. За счет указанного в преобразователе по [2] обеспечивается пространственная ориентация полюсных выступов ротора относительно кривой магнитного поля первичной обмотки статора со сдвигом на 90 o по сравнению со случаем конструкции преобразователя [1] В результате преобразователь [2] работает при резкой несимметрии по форме полупериодов развертки кривой результирующего поля в воздушном зазоре. Это приводит к значительному возрастанию влияния высших гармонических побочных порядков, что снижает функциональные качества преобразователя с ротором такой конструкции. Для улучшения формы кривой вторичной ЭДС четырехкратной частоты в преобразователе [2] на боковых углах широкого полюсного выступа ротора имеются два среза.The disadvantages of the composite rotor-Converter are the increased complexity of the design and due to this increased complexity and the complexity of the technological process of manufacturing the rotor. The consumption of cast aluminum alloy is also significant. These shortcomings are eliminated in the designs of rotors with an integral composite lined magnetic circuit. A package of such a rotor is drawn from whole sheets, i.e. non-integral construction [2, 3]
In the analogue of [2], a rotor of comparable design has three pole projections. In the magnetic circuit of this rotor there are holes oriented on the cross section of the rotor along the central axis of the wide pole protrusion and located on both sides relative to the rotor shaft. Due to the specified in the Converter according to [2], the spatial orientation of the pole ledges of the rotor relative to the magnetic field curve of the primary stator winding with a shift of 90 o is ensured in comparison with the case of the converter design [1] As a result, the converter [2] operates with sharp asymmetry in the form of half-periods of the scan curve of the resulting field in the air gap. This leads to a significant increase in the influence of higher harmonic side orders, which reduces the functional quality of the Converter with a rotor of this design. To improve the shape of the curve of the secondary EMF of four times the frequency in the converter [2] at the lateral corners of the wide pole protrusion of the rotor, there are two sections.
Наиболее близким к изобретению аналогом является конструкция ротора синхронно-реактивного преобразователя частоты по [3] с тремя полюсными выступами на роторе и четырехкратным увеличением частоты тока. В этом преобразователе полюсы ротора выполнены в виде секторов, вершины которых соединены перемычками, а ротор имеет форму шнека для создания эффекта осевой вентиляции. The closest analogue to the invention is the design of the rotor of a synchronous-reactive frequency converter according to [3] with three pole protrusions on the rotor and a four-fold increase in the current frequency. In this converter, the rotor poles are made in the form of sectors, the vertices of which are connected by jumpers, and the rotor has the shape of a screw to create the effect of axial ventilation.
Преобразователь с конструкцией ротора по [3] имеет увеличенное падение выходного напряжения под нагрузкой и уменьшенную перегрузочную способность по отдаваемой электрической мощности и току нагрузки. Указанное негативно отражается на условиях и режимах работы электродвигателей, питаемых от такого источника. Увеличенное падение выходного напряжения вызывает необходимость иметь большей величину вторичной ЭДС при холостом ходе. А это, при прочих равных условиях, приводит к увеличенному расходу обмоточной меди на вторичную обмотку в преобразователе [3] Все указанное является следствием функциональных недостатков устройства данного ротора. A converter with a rotor design according to [3] has an increased drop in output voltage under load and a reduced overload capacity in terms of electric power and load current. The specified negatively affects the conditions and operating modes of electric motors powered from such a source. An increased drop in output voltage makes it necessary to have a larger value of the secondary EMF at idle. And this, ceteris paribus, leads to an increased consumption of winding copper on the secondary winding in the converter [3]. All of the above is a consequence of the functional disadvantages of the device of this rotor.
Широкий полюс ротора, выполненный согласно [3] в форме сектора и соединенный своим основанием с перемычкой, имеет неблагоприятные геометрические пропорции для вращающегося механического устройства. При таких очертаниях полюса (консоль с креплением в тонком сечении) и смещенным местом расположения его центра тяжести (концевая часть консоли), такой полюс является конструктивным элементом с выраженной предрасположенностью к механическому резонансу. В результате конструкция широкого полюса в известном преобразователе [3] может являться причиной повышенной вибрации даже при хорошей балансировке ротора. The wide pole of the rotor, made according to [3] in the form of a sector and connected with its base with a jumper, has unfavorable geometric proportions for a rotating mechanical device. With such outlines of the pole (the console with fastening in a thin section) and a displaced location of its center of gravity (the end of the console), such a pole is a structural element with a pronounced predisposition to mechanical resonance. As a result, the construction of the wide pole in the known transducer [3] can cause increased vibration even with good balancing of the rotor.
Задачей изобретения является улучшение устройства ротора синхронно-реактивного преобразователя частоты с целью уменьшения падения выходного напряжения преобразователя под нагрузкой, увеличения его перегрузочной способности по отдаваемой электрической мощности и току нагрузки, снижение расхода обмоточной меди, а также повышение конструктивной жесткости широкого полюсного выступа ротора для предотвращения резонансных вибраций. The objective of the invention is to improve the rotor device of a synchronous-reactive frequency converter in order to reduce the drop in the output voltage of the converter under load, increase its overload capacity in terms of electric power and load current, reduce the consumption of winding copper, and increase the structural rigidity of the wide pole protrusion of the rotor to prevent resonance vibrations.
Существенными признаками конструкции заявленного ротора являются такие элементы и признаки его устройства. Ротор имеет шихтованный магнитопровод из цельных, т. е. несоставных листов, которые имеют центральное отверстие под вал, один широкий и два узких полюсных выступа, которые разделены полюсными впадинами и выполнены с одним общим диаметром образующей окружности. В полюсных выступах выполнены отверстия пазов и в них размещена пусковая обмотка. Отличительными от наиболее близкого аналога являются следующие признаки изобретения: ротор выполнен с широким полюсным выступом, в зоне основания которого имеются удлиненные по форме отверстия, которые в профиле поперечного сечения ротора ориентированы поперек центральной оси этого полюсного выступа, а сами разделены и ограничены по длине перемычками, являющимися мостиками магнитного насыщения. Essential features of the design of the claimed rotor are such elements and signs of its device. The rotor has a lined magnetic core made of solid, i.e. non-integral sheets, which have a central hole for the shaft, one wide and two narrow pole protrusions, which are separated by pole cavities and are made with one common diameter of the circumference. Groove holes are made in the pole ledges and a starting winding is placed in them. Distinctive from the closest analogue are the following features of the invention: the rotor is made with a wide pole protrusion, in the base zone of which there are holes elongated in shape, which in the cross-sectional profile of the rotor are oriented across the central axis of this pole protrusion, and they are separated and bounded by lengths with jumpers, being bridges of magnetic saturation.
Указанные отличительные признаки дополняются таким частным отличительным признаком заявленного ротора: на четырех кромках поверхностей полюсных выступов по наружному диаметру ротора в местах, примыкающих к полюсным впадинам, которые отделяют широкий и узкие полюсные выступы, выполнены срезы, имеющие в профиле линейную, линейно-ступенчатую или криволинейную форму. Данный признак устройства ротора направлен на получение преобразованной ЭДС повышенной частоты, более близкой к синусоидальной форме. These distinctive features are supplemented by such a particular distinguishing feature of the claimed rotor: on four edges of the surfaces of the pole projections along the outer diameter of the rotor in places adjacent to the pole cavities that separate the wide and narrow pole projections, sections are made having a linear, linear-step or curvilinear profile form. This feature of the rotor device is aimed at obtaining a converted EMF of increased frequency, closer to a sinusoidal shape.
Заявленная конструкция ротора синхронно-реактивного преобразователя частоты по сравнению с известными обладает новизной и существенными отличиями, создает положительный эффект. The claimed design of the rotor of the synchronous-reactive frequency converter in comparison with the known has novelty and significant differences, creates a positive effect.
Изобретение поясняется с помощью рисунка, на котором изображены в поперечном разрезе элементы конструкции магнитопровода ротора (профиль листа ротора). The invention is illustrated using the figure, which shows in cross section structural elements of the rotor magnetic circuit (profile of the rotor sheet).
Магнитопровод ротора имеет следующую конфигурацию (см. рисунок) и такие основные конструктивные элементы. Широкий полюсный выступ 1 с центральным углом 90 o имеет форму усеченного по высоте сектора за счет отделения от сектора треугольной части у его вершины. Две узкие полюсные впадины 2 имеют центральный угол 45 o и выполнены с трапецеидальным профилем. Широкая полюсная впадина 3 имеет центральный угол 9 o, а образующая ее линия среза перпендикулярна оси q. В качестве варианта конструкции выполняются срезы 4 на всей длине пакета магнитопровода ротора. Имеется центральное отверстие 5 под вал ротора. В отверстиях пазов 6 размещается пусковая короткозамкнутая обмотка, ее стержни по торцам ротора соединены замыкающими кольцами (на рисунке не показаны). Отверстия 7 разграничивают конструктивно и в магнитном отношении тело широкого полюсного выступа от тела спинки ротора. Два узких полюсных выступа выполняются с размерами, определяемыми центральным углом 45 o. Узкие полюсные выступы 8 и спинки ротора 9 образуют прочную и жесткую конструкцию магнитопровода ротора. Тело широкого полюсного выступа 1 с мерами подавления резонансных факторов соединено со спинкой 9 посредством рассредоточенных по ширине спинки перемычек в средней части и по краям отверстий 7. Эти перемычки выполнены с минимально возможной их шириной с тем, чтобы они являлись мостиками магнитного насыщения. Конструкция листа заявленного ротора в технологическом отношении выгодно отличается от известной тем, что в спрессованном на валу пакете не возникает распушение листов на участке широкого полюсного выступа, т.к. в данном случае отсутствует фактор консольного профиля этого полюса, а его крепление осуществляется не в узком месте, а на участке расширенного основания этого выступа.The rotor magnetic circuit has the following configuration (see figure) and such basic structural elements. The wide pole protrusion 1 with a central angle of 90 ° has the shape of a sector truncated in height due to the separation of the triangular part from the sector at its apex. Two narrow pole troughs 2 have a central angle of 45 o and are made with a trapezoidal profile. The wide pole depression 3 has a central angle of 9 ° , and the cutting line forming it is perpendicular to the q axis. As a design option, sections 4 are made along the entire length of the rotor core package. There is a central hole 5 for the rotor shaft. In the openings of the grooves 6, a starting short-circuited winding is placed, its rods at the ends of the rotor are connected by closing rings (not shown in the figure). The holes 7 delimit structurally and magnetically the body of the wide pole protrusion from the body of the back of the rotor. Two narrow pole ledges are made with dimensions determined by a central angle of 45 o . The narrow pole projections 8 and the backs of the rotor 9 form a strong and rigid structure of the rotor magnetic circuit. The body of the wide pole protrusion 1 with measures to suppress resonant factors is connected to the back 9 by means of jumpers distributed in the middle of the back of the back in the middle part and along the edges of the holes 7. These jumpers are made with the smallest possible width so that they are magnetic saturation bridges. The design of the sheet of the claimed rotor technologically compares favorably with the known one in that in the packet pressed on the shaft, there is no swelling of the sheets in the area of the wide pole protrusion, because in this case, there is no cantilever factor for this pole, and its fastening is carried out not in a narrow place, but in the area of the extended base of this protrusion.
Вариантами исполнения элементов конструкции заявленного ротора могут быть, в частности, следующие. Пазы пусковой обмотки 6 могут быть закрытыми (без шлицов), полузакрытыми (со шлицами), круглой или овальной формы. Полюсная впадина 3 может выполняться с линейными, линейно-ступенчатыми и криволинейными профилями. Указанное относится и к срезам 4. Дно полюсных впадин 2 и отверстия 7 могут выполняться как по прямолинейным образующим, так и криволинейных очертаний. Options for the execution of structural elements of the claimed rotor may be, in particular, the following. The grooves of the starting winding 6 can be closed (without slots), half-closed (with slots), round or oval. Pole cavity 3 can be performed with linear, linear-step and curved profiles. The above applies to slices 4. The bottom of the pole depressions 2 and the holes 7 can be performed both in rectilinear generatrices and in curved outlines.
Пакет магнитопровода ротора напрессовывается на вал со скосом или без скоса пазов пусковой обмотки. Замыкающие кольца пусковой обмотки могут быть выполнены с формой их наружного контура или в виде круглого кольца, или по форме очертаний контура магнитопровода ротора. The rotor magnetic package is pressed onto the shaft with a bevel or without bevel of the grooves of the starting winding. The closing rings of the starting winding can be made with the shape of their outer contour or in the form of a round ring, or in the shape of the contours of the rotor magnetic circuit.
При наличии оптимального скоса пазов пусковой обмотки (т.е. скоса полюсных выступов ротора) улучшаются условия запуска преобразователя, а также подавляются высшие гармонические зубцового порядка в кривой преобразованной ЭДС. Скос на роторе целесообразно принимать равным по величине одному зубцовому делению статора. При большей величине скоса полюсных выступов в преобразователе проявляются такие функциональные взаимосвязи, которые приводят к улучшению его характеристик и к снижению эффективности использования его активных материалов обмоточной меди и стали магнитопровода. По этой причине в заявленном роторе, в отличие от известного, не предусмотрено использование свойств ротора-шнека для создания самовентиляции, как неэффективного в своей основе для случая электромашинного преобразователя. In the presence of an optimal bevel of the grooves of the starting winding (i.e., the bevel of the pole protrusions of the rotor), the conditions for starting the converter are improved, and the higher harmonic tooth order in the converted EMF curve is suppressed. It is advisable to take the bevel on the rotor equal to the size of one tooth division of the stator. With a larger bevel of the pole protrusions, the functional relationships are manifested in the converter that lead to an improvement in its characteristics and to a decrease in the efficiency of use of its active materials of winding copper and steel of the magnetic circuit. For this reason, the claimed rotor, in contrast to the known one, does not provide for the use of the properties of a screw rotor to create self-ventilation as basically ineffective for the case of an electric machine converter.
Функциональное действие ротора заявленной конструкции при работе преобразователя обеспечивает получение следующих характеристик и результатов. The functional action of the rotor of the claimed design during operation of the Converter provides the following characteristics and results.
Три полюсных выступа 1 и 8 и три полюсные впадины 2 и 3 создают совместно такое значительное симметричное искажение результирующего магнитного поля в воздушном зазоре от сетевой (первичной) обмотки, при котором образуется высшая гармоническая составляющая поля четвертого порядка. При этом на полной окружности по диаметру ротора образуется восемь чередующихся по полярности полуволн высшей гармонической поля четвертого порядка. Ось ротора d в пространстве совпадает с зоной амплитуды кривой первичного вращающегося поля. Three pole protrusions 1 and 8 and three pole depressions 2 and 3 together create such a significant symmetrical distortion of the resulting magnetic field in the air gap from the network (primary) winding, in which the highest harmonic component of the fourth-order field is formed. In this case, on a full circle along the diameter of the rotor, eight alternating in polarity half waves of the fourth highest harmonic field are formed. The axis of the rotor d in space coincides with the amplitude zone of the curve of the primary rotating field.
Отверстия 7 в роторе позволяют создать особые магнитопараметрические условия для обмоток, расположенных на статоре. В результате уменьшается внутреннее падение напряжения в преобразователе под нагрузкой. Его внешняя характеристика становится более жесткой (с меньшим падением напряжения). Преобразователь с заявленным ротором по сравнению с ротором известной конструкции имеет, кроме того, большую перегрузочную способность по отдаваемой электрической мощности и току нагрузки. Его вторичная обмотка, при прочих равных условиях, требует меньшего числа витков. Это обеспечивает экономию обмоточной меди. The holes 7 in the rotor allow you to create special magnetoparametric conditions for the windings located on the stator. As a result, the internal voltage drop in the converter under load is reduced. Its external characteristic becomes more rigid (with less voltage drop). The converter with the declared rotor in comparison with the rotor of known design has, in addition, a large overload capacity in terms of electric power and load current. Its secondary winding, ceteris paribus, requires fewer turns. This saves winding copper.
Заявленная конструкция ротора обладает устойчивостью к возникновению резонансных вибраций, благодаря повышению конструктивной жесткости широкого полюсного выступа ротора. The claimed rotor design is resistant to resonant vibrations due to increased structural rigidity of the wide pole protrusion of the rotor.
Срезы 4 усиливают эффективность нужного формирования кривой результирующего магнитного поля в воздушном зазоре, содержащего выраженную четвертую гармоническую. Тем самым срезы 4 обеспечивают индуцирование ЭДС повышенной частоты по форме более близкой к синусоиде. Это улучшает качество преобразованной энергии. Slices 4 enhance the effectiveness of the desired curve formation of the resulting magnetic field in the air gap containing a pronounced fourth harmonic. Thus, sections 4 provide the induction of EMF of increased frequency in a form closer to a sinusoid. This improves the quality of the converted energy.
Пусковая короткозамкнутая обмотка в пазах 6 обеспечивает асинхронный запуск преобразователя. Под действием реактивного вращающего момента ротор втягивается в синхронизм и удерживается в таком состоянии в условиях нормальных режимов работы преобразователя. Отверстия 7 в основании широкого полюсного выступа приводят к возрастанию величины реактивного момента ротора что сказывается положительно на работе преобразователя. Starting short-circuited winding in grooves 6 provides asynchronous start-up of the converter. Under the influence of reactive torque, the rotor is drawn into synchronism and held in this state under normal conditions of operation of the converter. Holes 7 at the base of the wide pole protrusion lead to an increase in the magnitude of the reactive moment of the rotor, which affects positively the operation of the converter.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5056633 RU2069438C1 (en) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Rotor of synchroreactive frequency changer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5056633 RU2069438C1 (en) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Rotor of synchroreactive frequency changer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2069438C1 true RU2069438C1 (en) | 1996-11-20 |
Family
ID=21610534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5056633 RU2069438C1 (en) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Rotor of synchroreactive frequency changer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2069438C1 (en) |
-
1992
- 1992-05-21 RU SU5056633 patent/RU2069438C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Тарашанский М.М. Синхронно-реактивный преобразователь частоты. - Гос. издательство технической литературы, Киев, 1962, с. 114, 145. 2. Патент Японии N 63-10664, кл. H 02 M 5/32, 1988. 3. Авторское свидетельство СССР N 1130977, кл. H 02 K 47/24, 1984. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5117142A (en) | Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle | |
| US4998032A (en) | Permanent magnet excited electric motor | |
| US4012653A (en) | Low noise alternating current dynamoelectro machine | |
| KR100808287B1 (en) | Improved multi-phase brushless motor with reduced number of stator poles | |
| EP0261953A2 (en) | Full flux reversal variable reluctance machine | |
| US20040251761A1 (en) | Radial airgap, transverse flux motor | |
| JP2001112226A (en) | Three phase magnet generator | |
| CN109802501A (en) | A kind of divided stator carnassial tooth flux switching motor | |
| EP4369570A1 (en) | Harmonic magnetic field driving electric motor | |
| KR20240067970A (en) | Stator structure, motor structure, compressor structure and refrigeration equipment | |
| RU2069438C1 (en) | Rotor of synchroreactive frequency changer | |
| RU2700179C9 (en) | Electric machine | |
| US5739612A (en) | Auxiliary power source | |
| KR102504872B1 (en) | Double air gap Surface Permanent Magnet Synchronous Motor | |
| JPH08191551A (en) | Stator for electrical machine and laminate for stator | |
| KR102504873B1 (en) | Double air gap Surface Permanent Magnet Synchronous Motor with 2 controllers | |
| Oikawa et al. | Development of high efficiency brushless DC motor with new manufacturing method of stator for compressors | |
| CN112688458A (en) | Rotor structure of large-shaft-diameter built-in permanent magnet motor and motor thereof | |
| CN112615509A (en) | Double-permanent-magnet embedded permanent magnet synchronous motor structure | |
| CN214543842U (en) | Rotor structure of large-shaft-diameter built-in permanent magnet motor and motor thereof | |
| SU1098070A1 (en) | Rotor for electric machine | |
| CN111130239B (en) | Synchronous motor rotor, synchronous motor and compressor | |
| CN112467910B (en) | Surface-mounted brushless motor rotor and motor | |
| JPS6248243A (en) | Motor of permanent magnet system | |
| KR102442263B1 (en) | Double air gap Surface Permanent Magnet Synchronous Motor with permanent magnet dropout prevention |