RU2158999C2 - Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель - Google Patents

Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2158999C2
RU2158999C2 RU98121396A RU98121396A RU2158999C2 RU 2158999 C2 RU2158999 C2 RU 2158999C2 RU 98121396 A RU98121396 A RU 98121396A RU 98121396 A RU98121396 A RU 98121396A RU 2158999 C2 RU2158999 C2 RU 2158999C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
disks
toroidal
stator
ferromagnetic
Prior art date
Application number
RU98121396A
Other languages
English (en)
Other versions
RU98121396A (ru
Inventor
В.М. Лупкин
Е.Н. Афонин
К.С. Новожилов
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова
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 Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова filed Critical Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова
Priority to RU98121396A priority Critical patent/RU2158999C2/ru
Publication of RU98121396A publication Critical patent/RU98121396A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2158999C2 publication Critical patent/RU2158999C2/ru

Links

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам переменного тока. Технический результат - повышение коэффициента мощности двигателя и уменьшение его габаритов. Для достижения указанного технического результата в известном торцевом тороидальном асинхронном электродвигателе с ферромагнитным ротором толщина диска d определяется по формуле с определенными параметрами. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения, касается вопросов повышения мощности и cosφ электродвигателей тороидального класса с дисковым ферромагнитным ротором, и может быть использовано, например, для движителей плавсредств, в которых применяется электродвигатель с полым ротором, внутри которого расположен гребной винт.
Известны технические решения для торцевого тороидального электродвигателя (см. А.В.Иванов-Смоленский "Электрические машины", "Энергия", М., 1980, 926 стр. ; Патент ПНР N 143759, МКИ H 20 K 1/06, H 20 K 3/00. Заявлен 01.12.1988 г. Опубликован 31.12.1988 г. "Politechnika Warszawska", N 244847).
Конструкция таких асинхронных электродвигателей может быть как односторонней, когда диск ротора расположен с одной стороны статора, так и двухсторонней, когда диск ротора расположен посередине двух тороидальных статоров, отделенный от обеих поверхностей статора одинаковым воздушным зазором.
В односторонней конструкции между статором и ротором существует аксиальная сила одностороннего магнитного тяжения, поэтому более предпочтительной является вторая конструкция.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является двухсторонний торцевой тороидальный двигатель Ветохина ТЭМВ (В.И.Ветохин "Торцевая электрическая машина", патент РФ N 2041547, класс H 02 K 5/12, опубликован БИ N 22, 1995), принятый в качестве прототипа. Однако, вследствие того, что выбор толщины ферромагнитного диска ротора не оговаривается, конструкцию такого двигателя нельзя считать удовлетворительной, поскольку толщина диска ротора существенно влияет на мощность двигателя.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка.
Для этого в известном тороидальном асинхронном двигателе, содержащим два и более тороидальных статора с обмоткой, между которыми с зазорами в области электромагнитного поля воздушного зазора расположены диски из ферромагнитного электропроводящего материала, эти диски выполняются с толщиной, равной значению d, определяемому по соотношению
Figure 00000002
(1)
где ρ - удельное электрическое сопротивление ферромагнитного материала ротора;
s - скольжение;
ω1 - круговая частота электромагнитного поля статора;
μ - магнитная проницаемость ферромагнитного материала ротора.
Так, очевидно, что при толщине дисков ротора, стремящейся к нулю, электромагнитный момент, передаваемый со статоров через зазор в ротор, будет также стремиться к нулю. При достаточно толстых дисках ротора
Figure 00000003

эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля в ротор] через его торцевые поверхности с обоих статоров, не связаны между собой и определяются как и в случае, когда толщина диска d _→ ∞, поскольку при d > 3•Δ электромагнитное поле в диске ротора становится практически равным нулю. Вполне правдоподобным представляется допущение, что существует такая толщина дисков роторов dопт, при которой электромагнитная мощность, передаваемая со статоров в ротор при том же скольжении s будет наибольшей при условии постоянства и равенства индукции Bδ в обоих воздушных зазорах между статорами и дисками ротора.
Проведенные расчетно-теоретические исследования показали, что действительно, в случае двухстороннего двигателя с однонаправленным магнитным потоком, т.е. когда магнитный поток выходит из одного статора, проходит диски ротора и входит в другой статор, электромагнитная мощность Pэм, передаваемая со статора в ротор, зависит от толщины дисков ротора d (при указанном условии равенства индукции Bδ в обоих воздушных зазорах и при том же скольжении s) и выражается следующей зависимостью:
Figure 00000004

где τ - полюсное деление,
Bδ - индукция в зазоре.
Figure 00000005

Так, например, при d _→ ∞; ψd = 0, ρd = 1, cos45o =
Figure 00000006
и приведенное выражение (2) переходит в выражение для электромагнитной мощности, передаваемой со статора на ротор, для обычного асинхронного двигателя со сплошным ферромагнитным ротором (Я.Туровский "Техническая электродинамика", Энергия, М., 1974, 486 стр.).
Анализ выражения (2) в функции толщины дисков ротора показал, что существует такая толщина диска ротора dопт = π•Δ/2, при которой электромагнитная мощность, передаваемая со статора в ротор, является максимальной и будет в 1,31 раза больше, чем при односторонней передаче мощности для случая d > 3•Δ2, т.к. в том случае получается:
Figure 00000007

При этом, соответственно, пропорционально повышается коэффициент мощности (cosφ) двигателя и, следовательно, мощность двигателя в том же габарите.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен разрез торцевого тороидального асинхронного электродвигателя, содержащего три тороидальных статора и расположенных между ними два диска ротора. В корпусе двигателя 1 установлены статоры 2 с трехфазными обмотками 3. Между статорами 2 размещен с зазором ротор 4, выполненный в виде дисков из ферромагнитного электропроводящего материала, насаженных на общую ось (число дисков ротора n, число статоров k = n + 1).
Двигатель работает следующим образом: при подаче на обмотки электродвигателя трехфазного переменного напряжения в воздушном зазоре между статором и ротором образуется вращающееся магнитное поле, увлекающее ротор за собой вследствие наведения в дисках последнего вихревых токов.
При номинальном скольжении s = sн и выборе толщины дисков dопт = π•Δ/2, электромагнитная мощность Pэм, передаваемая в ротор, рассчитанная по формуле (2), будет в силу (3) и (4) в 1,31 раза больше, чем при бесконечно толстых дисках и является максимальной в функции толщины дисков ротора. Это явление происходит вследствие того, что при d = dопт распределение наведенного в теле ротора вихревого тока, обусловленного результирующим электромагнитным полем, таково, что сдвиг во времени между результирующим током и ЭДС в теле ротора становится минимальным, а их произведение - т.е. мощность - максимальным. В свою очередь, это может быть объяснено влиянием отражения составляющих электромагнитного поля от поверхностей дисков ферромагнитного ротора (при бесконечно толстых дисках ротора отражения не происходит).

Claims (1)

  1. Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель, содержащий два и более тороидальных статора с обмоткой, между которыми с зазорами в области электромагнитного поля воздушного зазора расположены диски из ферромагнитного электропроводящего материала, отличающийся тем, что диски выполнены толщиной, равной значению d, определяемому по соотношению
    Figure 00000008

    где ρ - удельное электрическое сопротивление ферромагнитного материала ротора;
    S - скольжение;
    ω1 - круговая частота электромагнитного поля статора;
    μ - магнитная проницаемость ферромагнитного материала ротора.
RU98121396A 1998-11-24 1998-11-24 Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель RU2158999C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121396A RU2158999C2 (ru) 1998-11-24 1998-11-24 Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121396A RU2158999C2 (ru) 1998-11-24 1998-11-24 Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98121396A RU98121396A (ru) 2000-09-20
RU2158999C2 true RU2158999C2 (ru) 2000-11-10

Family

ID=20212742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98121396A RU2158999C2 (ru) 1998-11-24 1998-11-24 Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2158999C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011044594A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-21 Hrayr Aharonyan Three - phase asynchronous engine (variants)
RU2559028C1 (ru) * 2014-01-21 2015-08-10 Сергей Григорьевич Игнатьев Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах
RU173606U1 (ru) * 2017-05-12 2017-09-01 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская компания "НОВАТОР" Погружной асинхронный дисковый электродвигатель

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011044594A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-21 Hrayr Aharonyan Three - phase asynchronous engine (variants)
US9054573B2 (en) 2009-10-14 2015-06-09 Vachagan Petrosyan Three-phase asynchronous engine (variants)
RU2559028C1 (ru) * 2014-01-21 2015-08-10 Сергей Григорьевич Игнатьев Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах
RU173606U1 (ru) * 2017-05-12 2017-09-01 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская компания "НОВАТОР" Погружной асинхронный дисковый электродвигатель

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6977454B2 (en) Hybrid-secondary uncluttered permanent magnet machine and method
US3974408A (en) Asynchronous synchronizable magnetic coupling
TW201440389A (zh) 高效率之永磁式機械
US4110649A (en) Variable speed DC motor
Rahman et al. An analysis of the hysteresis motor part III: Parasitic losses
US5734217A (en) Induction machine using ferromagnetic conducting material in rotor
RU2158999C2 (ru) Торцевой тороидальный асинхронный электродвигатель
US20220329138A1 (en) Induction generator
US2732509A (en) Alternating current dynamo-electric machine
RU2716489C2 (ru) Электромеханический преобразователь
RU2286642C2 (ru) Электрический двигатель постоянного тока индукторного типа
RU2031516C1 (ru) Асинхронный регулируемый двигатель
RU2079949C1 (ru) Электрическая машина
CN112737152B (zh) 一种集中式自动调磁调速电机定子结构
RU2066913C1 (ru) Электромашинный агрегат
Mohri et al. Detections of secondary current and torque of induction motors using amorphous microcore field sensors
RU2072615C1 (ru) Электромашинный агрегат
SU593284A1 (ru) Однофазный асинхронный электродвигатель
SU797001A1 (ru) Реактивный электродвигатель сдВОйНОй элЕКТРОМАгНиТНОй РЕдуКциЕйчАСТОТы ВРАщЕНи
RU2129329C1 (ru) Синхронная реактивная машина
RU2096895C1 (ru) Асинхронная электрическая машина
RU2393616C1 (ru) Электродвигатель постоянного тока
SU1429235A1 (ru) Короткозамкнутый ротор асинхронного двигател
Binns et al. A canned solid rotor permanent magnet machine with skewed-radial neodymium-iron-boron magnets
JPH01190241A (ja) 電磁トルク伝達構造体

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner