RU2759161C2

RU2759161C2 - Asynchronous three-phase electric engine

Info

Publication number: RU2759161C2
Application number: RU2018120069A
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Миханошин
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2021-11-09
Also published as: RU2018120069A3; RU2018120069A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering. Asynchronous three-phase electric engine contains several coaxial stator-rotor pairs. Magnetic cores (1) of the stator contain three-phase windings (11) connected in parallel to each other in a “star”, laid in its grooves (5), magnetic cores (13) of the rotor contain short-circuited windings (18). In operation, due to the use of several elements of stator-rotor pairs coaxially arranged and inserted into each other, the best use of the internal space is ensured, due to which high specific power of the electric engine is achieved, and its reliability is increased. Due to the use of several stator windings, it is possible to work with less power, if necessary, without the use of additional electric current, voltage and frequency converters.

EFFECT: increased reliability, improved adjustment capability.

11 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к вращающимся электрическим машинам переменного тока, и может быть использовано в качестве высокомоментных двигателей в электроприводе, которые при использовании заявляемого изобретения достигают повышение удельной мощности данных электрических машин и их надежности.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to rotating electric machines of alternating current, and can be used as high-torque motors in an electric drive, which, when using the claimed invention, achieve an increase in the specific power of these electrical machines and their reliability.

Известно, например, приводное устройство для передвижных средств [патент РФ №2074761, МПК А63С 17/12, публикация патента 10.03.1997], содержащее статорно-роторную пару, в которой статор выполнен из сердечников, торцами прикрепляемых к опорному статорному кольцу и ориентированных параллельно магнитному потоку, и между которыми расположены активные проводники многофазной, например двух или более, сосредоточенной обмотки; ротор выполнен в виде двух коаксиально расположенных наружного и внутреннего индукторов-магнитопроводов в форме полых цилиндров с возможностью вращения относительно статора, несущих расположенные по окружностям полюса с чередующейся полярностью, обращенные через рабочие зазоры к статору и охватывающие его, при этом полярность магнитов, расположенных на внутреннем и наружном индукторах друг напротив друга, согласная.It is known, for example, a drive device for mobile vehicles [RF patent No. 2074761, IPC A63C 17/12, patent publication 10.03.1997], containing a stator-rotor pair, in which the stator is made of cores, the ends are attached to the supporting stator ring and oriented in parallel magnetic flux, and between which active conductors of a multiphase, for example two or more, concentrated windings are located; the rotor is made in the form of two coaxially located external and internal inductors-magnetic circuits in the form of hollow cylinders with the possibility of rotation relative to the stator, carrying poles located along the circumferences with alternating polarity, facing through the working gaps to the stator and covering it, while the polarity of the magnets located on the inner and external inductors opposite each other, consonant.

Из сущности изобретения следует, что сердечники статора выполнены из магнитомягкого материала. По катушкам данных сердечников, периодически подключаемых коммутатором к источнику питания в процессе работы, протекают импульсные электрические токи, т.е. токи, которые представляют собой периодическую последовательность импульсов различной полярности. При таких непостоянных токах катушек в сердечниках, на которых они расположены, как известно, возникают вихревые индукционные токи Фуко. Последние вызывают неизбежный тепловой нагрев данных сердечников, и, соответственно, статора. При этом снижается КПД известного устройства и его надежность, т.к. чрезмерный нагрев сердечников вызывает ускоренное старение электроизоляции катушек.From the essence of the invention it follows that the stator cores are made of soft magnetic material. Pulsed electric currents flow through the coils of these cores, periodically connected by a switch to a power source during operation, i.e. currents, which are a periodic sequence of pulses of different polarity. With such variable currents of the coils in the cores on which they are located, as is known, Foucault eddy induction currents arise. The latter cause inevitable thermal heating of these cores, and, accordingly, of the stator. This reduces the efficiency of the known device and its reliability, because Excessive heating of the cores causes accelerated aging of the electrical insulation of the coils.

Кроме того, выполненное симметричное закрепление многочисленных сердечников на накладках статора является достаточно трудоемкой задачей, поэтому изготовление данного приводного устройства является весьма нетехнологичным.In addition, the symmetrical fastening of numerous cores on the stator linings is a rather laborious task, therefore the manufacture of this drive device is very low-tech.

Также недостатком данного известного приводного устройства является невысокая его надежность из-за наличия датчиков углового положения ротора и коммутатора, т.к. при выходе из строя данных достаточно напряженных элементов нормальная его работа будет невозможна.Also, the disadvantage of this known drive device is its low reliability due to the presence of sensors for the angular position of the rotor and commutator. in the event of failure of these sufficiently stressed elements, its normal operation will be impossible.

Известен, например электромеханический преобразователь (ЭМП) (Патент РФ 2302692 С1, МПК Н02К 19/10, Н02К 19/10), содержащий, по меньшей мере, одну статорно-роторную пару, в которой статор состоит из сердечников из материала с высокой магнитной проницаемостью, торцами прикрепленных к опорному статорному кольцу и ориентированных параллельно основному магнитному потоку, и между которыми расположены проводники многофазной обмотки; ротор выполнен в виде двух коаксиально расположенных наружного и внутреннего индукторов-магнитопроводов из материала с высокой магнитной проницаемостью в форме полых цилиндров, закрепленных с возможностью вращения относительно статора, несущих расположенные по окружностям полюса с чередующейся полярностью, обращенные через рабочие зазоры к статору и охватывающие его, при этом полярность полюсов, расположенных на внутреннем и наружном индукторах друг напротив друга, согласная.Known, for example, an electromechanical converter (EMF) (RF Patent 2302692 C1, IPC N02K 19/10, N02K 19/10), containing at least one stator-rotor pair, in which the stator consists of cores made of material with high magnetic permeability , butts attached to the stator support ring and oriented parallel to the main magnetic flux, and between which the conductors of the multiphase winding are located; the rotor is made in the form of two coaxially located external and internal inductors-magnetic circuits made of material with high magnetic permeability in the form of hollow cylinders, fixed with the possibility of rotation relative to the stator, carrying poles located along the circumference with alternating polarity, facing through the working gaps to the stator and covering it, in this case, the polarity of the poles located on the internal and external inductors opposite each other is consonant.

Сердечники, изготовленные из ферромагнитного порошка путем спекания под воздействием высокого давления, используются обычно в высокочастотных электромагнитных устройствах, например в высокочастотных трансформаторах или в акустике, но никак не во вращающихся электрических машинах, тем более являющихся тихоходными, как данное известное устройство; при этом они являются достаточно хрупкими, что обусловлено недостатком изгибной прочности (малым модулем упругости) как у керамических изделий, т.е. надежность этих известных электромеханических преобразователей (ЭМП) при их применении снижается. Индукция насыщения таких сердечников примерно в 3-4 раза меньше по сравнению с индукцией насыщения железа, т.е. сила притяжения (отталкивания) и магнитные свойства, (магнитная индукция) примерно во столько же раз меньше. По этой причине электромагнитный момент, создаваемый таким известным ЭМП, работающем в двигательном режиме, также будет во столько же раз меньше, по сравнению с известным преобразователем, имеющем шихтованные сердечники.Cores made of ferromagnetic powder by sintering under high pressure are usually used in high-frequency electromagnetic devices, for example, in high-frequency transformers or in acoustics, but not in rotating electric machines, all the more so slow-moving ones, like this known device; at the same time, they are quite brittle, which is due to the lack of bending strength (low modulus of elasticity) as in ceramic products, i.e. the reliability of these known electromechanical converters (EMF) decreases with their use. The saturation induction of such cores is approximately 3-4 times less than the saturation induction of iron, i.e. the force of attraction (repulsion) and magnetic properties (magnetic induction) are about the same amount less. For this reason, the electromagnetic moment generated by such a known EMF operating in a motor mode will also be as many times less than a known converter having laminated cores.

Второй недостаток такой же, как и у описанного выше аналога (патента РФ 2302692), связан с необходимостью симметричного трудоемкого закрепления многочисленных сердечников к статору и тепловым нагревом токами Фуко сердечников и статора, что также снижает его КПД.The second drawback is the same as that of the analogue described above (RF patent 2302692), associated with the need for symmetric labor-intensive fixing of numerous cores to the stator and thermal heating by Foucault currents of the cores and the stator, which also reduces its efficiency.

Известен также электромеханический преобразователь с приоритетом 26.07.2010 (патент RU №2441308, МПК H02K 19/10, H02K 19/16, H02K 3/12, H02K 3/04), использующийся в качестве низкооборотных высокомоментных двигателей и низкооборотных генераторов, содержащий, по меньшей мере, одну статорно-роторную пару, в которой статор состоит из зубчатых сердечников из материала с высокой магнитной проницаемостью, торцами прикрепленных к опорному статорному кольцу и ориентированных параллельно основному магнитному потоку, и между которыми расположены проводники многофазной обмотки (замкнутой по схеме "звезда"); ротор выполнен в виде двух коаксиально расположенных наружного и внутреннего индукторов-магнитопроводов (ярмо) из материала с высокой магнитной проницаемостью в форме полых цилиндров, закрепленных с возможностью вращения относительно статора, несущих расположенные по окружностям полюса с чередующейся полярностью, обращенные через рабочие зазоры к статору и охватывающие его, при этом полярность полюсов, расположенных на внутреннем и наружном индукторах друг напротив друга, выполнена согласной.Also known is an electromechanical converter with a priority of 07/26/2010 (patent RU No. 2441308, IPC H02K 19/10, H02K 19/16, H02K 3/12, H02K 3/04), used as low-speed high-torque motors and low-speed generators, containing, according to at least one rotor-stator pair, in which the stator consists of toothed cores made of material with high magnetic permeability, the ends are attached to the stator support ring and oriented parallel to the main magnetic flux, and between which the conductors of the multiphase winding are located (closed according to the "star" ); the rotor is made in the form of two coaxially located external and internal magnetic circuit inductors (yokes) made of a material with high magnetic permeability in the form of hollow cylinders, fixed with the possibility of rotation relative to the stator, carrying poles with alternating polarity located along the circumference, facing through the working gaps to the stator and covering it, while the polarity of the poles located on the internal and external inductors opposite to each other is made consonant.

Этот известный ЭМП характеризуется практически такими же недостатками, как и детально описанные ранее аналоги - преобразователи: повышенный тепловой нагрев сердечников из-за возникновения в них вихревых индукционных токов Фуко в процессе работы, снижающий его надежность и КПД, большая трудоемкость изготовления статора из-за необходимости симметричного закрепления многочисленных сердечников к статору. Кроме того, все описанные конструкции ЭМП являются явнополюсными, т.е. их магнитные полюса визуально видны, и поэтому тихоходными, что ограничивает область их применения.This well-known EMF is characterized by practically the same drawbacks as the previously described analogs - converters: increased thermal heating of the cores due to the appearance of Foucault eddy currents in them during operation, which reduces its reliability and efficiency, high labor intensity of stator manufacturing due to the need symmetrical fastening of multiple cores to the stator. In addition, all described EMF designs are salient, i.e. their magnetic poles are visually visible, and therefore slow-moving, which limits their scope.

Известен также генератор переменного тока на постоянных магнитах с двойным статором и магнитной редукцией (Shehu Salihu Mustafa, Norhisam Misron, Mohammad Lutfi Othman and Hanamoto Tsuyoshi. Power characteristics analysis of a novel double-stator magnetic geared permanent magnet generator, article, Energies 2017, 10(12)).Also known is a permanent magnet alternator with double stator and magnetic reduction (Shehu Salihu Mustafa, Norhisam Misron, Mohammad Lutfi Othman and Hanamoto Tsuyoshi. Power characteristics analysis of a novel double-stator magnetic geared permanent magnet generator, article, Energies 2017, 10 (12)).

Этот известный генератор содержит два вала, соединенные торцом к торцу через воздушный зазор и подшипник, расположенный в полости утолщения торца одного вала и насаженный на другой вал, на которых закреплено с помощью аналогичных подшипников и прочно (например, с помощью сварки) с чередованием несколько пустотелых цилиндрических тел (статорно-роторных пар), вставленных друг в друга по типу матрешки, с параллельными противоположными друг другу торцами. При этом медная обмотка расположена на внутреннем и внешнем цилиндрическом статоре, а расположенные между ними роторы выполненных или по типу беличьей клетки ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя, или несут в себе постоянные чередующейся полярностью постоянные магниты.This known generator contains two shafts connected end-to-end through an air gap and a bearing located in the cavity of the thickening of the end of one shaft and mounted on the other shaft, on which it is fixed with the help of similar bearings and firmly (for example, by welding) with alternating several hollow cylindrical bodies (stator-rotor pairs) inserted into each other like nesting dolls, with parallel opposite ends to each other. In this case, the copper winding is located on the inner and outer cylindrical stator, and the rotors located between them are made either as a squirrel cage of the rotor of an asynchronous squirrel-cage motor, or carry permanent magnets with alternating polarity.

Недостатками данного известного генератора как электромеханического преобразователя энергии является наличие 7 подшипников, что приводит к повышенной шумности в работе, снижению КПД и надежности. Кроме того, температуру внутренних подшипников и их работоспособность без разборки самого генератора невозможно оценить, что также сказывается на его надежности.The disadvantages of this known generator as an electromechanical energy converter is the presence of 7 bearings, which leads to increased noise in operation, a decrease in efficiency and reliability. In addition, the temperature of the internal bearings and their performance cannot be assessed without disassembling the generator itself, which also affects its reliability.

Конструктивно данный известный генератор значительно длиннее, по сравнению с аналогичным по мощности генератором, ввиду наличия упомянутых подшипников. Следовательно, его удельная мощность меньше.Structurally, this known generator is much longer in comparison with a generator of a similar power, due to the presence of the mentioned bearings. Consequently, its power density is lower.

Известен, например управляемый каскадный асинхронный электропривод с общим ротором (патент РФ №2556862 МПК H02K 17/34, H02K 17/16, H02K 3/04, Опубл.: 20.07.2015, Бюл. №20), содержащий два соединенных соосно электродвигателя, магнитные системы которых выполнены аксиальными, расположены в одном корпусе и на одном валу, который горизонтально закреплен в подшипниковых узлах корпуса. Одной стороной статор первого электродвигателя жестко соединен с корпусом. Роторы обоих двигателей объединены в единую конструкцию, содержащую объединенный магнитопровод с радиальными пазами, расположенными с левой и правой стороны ротора, в которых расположена короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки, витки которой проходят от левого замыкающего кольца, расположенного с левой внутренней стороны объединенного ротора, затем по левому пазу, потом по внешней стороне ротора, а затем по правому пазу к правому замыкающему кольцу, расположенному с правой внутренней стороны объединенного ротора. Статор второго электродвигателя жестко соединен с корпусом и своими зубцами повернут к зубцам статора первого электродвигателя. Обмотка статора второго электродвигателя подключена к реостатам, с помощью которых осуществляется изменение скорости вращения и момента управляемого каскадного электропривода.Known, for example, a controlled cascade asynchronous electric drive with a common rotor (RF patent No. 2556862 IPC H02K 17/34, H02K 17/16, H02K 3/04, Publ .: 20.07.2015, Bull. No. 20), containing two coaxially connected electric motors, magnetic systems of which are made axial, located in one housing and on one shaft, which is horizontally fixed in the bearing units of the housing. On one side, the stator of the first electric motor is rigidly connected to the housing. The rotors of both motors are combined into a single structure containing a combined magnetic circuit with radial slots located on the left and right sides of the rotor, in which there is a short-circuited winding in the form of a squirrel cage, the turns of which pass from the left end ring located on the left inner side of the combined rotor, then along the left groove, then along the outer side of the rotor, and then along the right groove to the right closing ring located on the right inner side of the combined rotor. The stator of the second electric motor is rigidly connected to the housing and its teeth are turned to the teeth of the stator of the first electric motor. The stator winding of the second electric motor is connected to rheostats, with the help of which the rotation speed and torque of the controlled cascade electric drive are changed.

Как следует из описания, конструктивно данный известный управляемый каскадный асинхронный электропривод с общим ротором является торцевым асинхронным двигателем (ТАД) и повторяет известные схемы, приведенные в п. 1.1.2 из монографии (Загрядцкий В.И., Кобяков Е.Т., Степанов Ю.С. Торцевые асинхронные электродвигатели и электромеханические агрегаты. Под общей ред. д.т.н., проф. Ю.С. Степанова - М.: Машиностроение - 1, 2003. - 287 с.). Его недостатками являются: относительная сложность технологического процесса изготовления магнитопроводов, сравнительно малый электромагнитный момент, для увеличения которого необходимо или увеличивать диаметр ТАД, или выполнять его с несколькими дисками статора и несколькими дисками ротора, что приводит к еще большей сложности технологичности производства. Кроме того, т.к. торцевая часть роторов, объединенных в единую конструкцию, имеет достаточно большую площадь и при этом не участвует в создании электромагнитного момента, то удельная мощность данного известного управляемого каскадного асинхронного электропривода с общим ротором сравнительна мала.As follows from the description, structurally this well-known controlled cascade asynchronous electric drive with a common rotor is an end-end asynchronous motor (TAD) and repeats the well-known circuits given in clause 1.1.2 from the monograph (Zagryadtsky V.I., Kobyakov E.T., Stepanov Yu.S. End asynchronous electric motors and electromechanical units.Under the general editorship of Doctor of Technical Sciences, Prof. Yu.S. Stepanov - M .: Mechanical Engineering - 1, 2003. - 287 p.). Its disadvantages are: the relative complexity of the technological process of manufacturing magnetic cores, a relatively small electromagnetic moment, to increase which it is necessary either to increase the TAD diameter, or to perform it with several stator disks and several rotor disks, which leads to an even greater complexity of manufacturability. In addition, since the end part of the rotors, combined into a single structure, has a sufficiently large area and at the same time does not participate in the creation of an electromagnetic moment, then the specific power of this known controlled cascade asynchronous electric drive with a common rotor is relatively small.

Известен также высокоскоростной генератор на базе двухполюсной машины двойного питания с промежуточным ротором и конденсаторным самовозбуждением (Патент РФ 2501147 С1, МПК Н02К 17/00, Н02К 1/06), содержащий статор, промежуточный массивный ротор и фазный ротор. К обмоткам статора и фазного ротора, соединенным между собой последовательно или параллельно, подключены конденсаторы возбуждения, сетевая нагрузка и статический компенсатор реактивной мощности. Промежуточный ротор выполнен с двумя короткозамкнутыми обмотками, стержни обмоток уложены в пазы и замкнуты по торцам ротора двумя общими короткозамыкающими кольцами. Валы фазного и промежуточного роторов связаны зубчатой передачей, ось передачи имеет возможность ручного или автоматического осевого смещения и разрыва механической связи между валами роторов.Also known is a high-speed generator based on a two-pole machine with a double power supply with an intermediate rotor and capacitor self-excitation (RF Patent 2501147 C1, IPC H2K 17/00, H2K 1/06), containing a stator, an intermediate massive rotor and a phase rotor. Excitation capacitors, mains load and static reactive power compensator are connected to the stator and phase rotor windings connected in series or in parallel. The intermediate rotor is made with two short-circuited windings, the rods of the windings are laid in grooves and closed at the ends of the rotor by two common short-circuiting rings. The shafts of the phase and intermediate rotors are connected by a gear transmission, the transmission axis has the ability to manually or automatically axially displace and break the mechanical connection between the rotor shafts.

Недостаткам данного известного высокоскоростного генератора с точки зрения преобразователя энергии является сравнительная сложность и низкая надежность, обусловленная наличием в его конструкции зубчатой передачи и трех щеток, контактирующих с тремя контактными кольцами, которые при большой частоте вращения, как известно, сравнительно быстро изнашиваются (стираются), а зубчатая передача, кроме того, требует смазки, которую необходимо периодически заменять.The disadvantages of this known high-speed generator from the point of view of an energy converter are the comparative complexity and low reliability due to the presence in its design of a gear train and three brushes in contact with three slip rings, which, as you know, wear out (are erased) relatively quickly at high rotational speeds. and the gear train also requires lubrication, which must be replaced periodically.

Также его недостатком является сравнительно низкая удельная мощность, которая объясняется тем фактом, что центральная его часть, расположенная внутри фазного ротора за его обмоткой (ближе к оси вала), не участвует полезным образом в проведении полезного магнитного потока и выработке электроэнергии. При этом удельная мощность рассматриваемого высокоскоростного генератора тем ниже, чем больше его диаметр.Also, its disadvantage is the relatively low specific power, which is explained by the fact that its central part, located inside the phase rotor behind its winding (closer to the shaft axis), does not participate in a useful way in conducting useful magnetic flux and generating electricity. In this case, the larger its diameter, the lower the specific power of the considered high-speed generator.

Кроме того, наличие в его конструкции щеток и контактных колец ограничивает область применения данного известного высокоскоростного генератора ввиду возможного искрообразования между упомянутыми элементами.In addition, the presence of brushes and slip rings in its design limits the scope of this known high-speed generator due to the possible spark formation between the mentioned elements.

Известен асинхронный двигатель (АД) [авторское свидетельство SU №1700699 А1, МПК H02K 17/00, 17/02, 1984], содержащий установленный консольно на фланце тороидальный сердечник статора с его кольцевой обмоткой, а также механически связанные между собой с помощью диска внешний и внутренний сердечники ротора с их короткозамкнутыми обмотками. Недостатком данной известной конструкции электродвигателя является недостаточное использование кольцевой обмотки, т.к. достаточно широкие лобовые части обмотки не используются в создании полезного магнитного потока, и соответственно, электромагнитного момента двигателя. Данный недостаток приводит к снижению удельной мощности этого асинхронного двигателя.Known asynchronous motor (AM) [copyright certificate SU No. 1700699 A1, IPC H02K 17/00, 17/02, 1984], containing a toroidal stator core mounted on the flange with its annular winding, as well as mechanically interconnected by means of a disk external and inner rotor cores with their short-circuited windings. The disadvantage of this known design of the electric motor is the insufficient use of the annular winding, tk. sufficiently wide frontal parts of the winding are not used to create a useful magnetic flux, and, accordingly, the electromagnetic moment of the motor. This disadvantage leads to a decrease in the specific power of this induction motor.

Несколько лучшими характеристиками в этом плане обладает асинхронный двигатель с внешним ротором [патент SU №1711289 А1, МПК H02K 1/06, 17/02], конструктивно схожий с описанным выше по авторскому свидетельству СССР асинхронным двигателем, за счет того, что у него имеются две короткозамкнутые обмотки, расположенные на магнитопроводе ротора напротив вышеупомянутых лобовых частей кольцевой обмотки статора. Благодаря этому, создаваемый лобовыми частями обмотки магнитный поток уже не рассеивается в окружающее пространство, а наводит в работе в данных короткозамкнутых обмотках индукционный ток, благодаря чему создается дополнительный электромагнитный момент и удельная мощность возрастает.Somewhat better characteristics in this regard are possessed by an asynchronous motor with an external rotor [patent SU No. 1711289 A1, IPC H02K 1/06, 17/02], structurally similar to the asynchronous motor described above according to the USSR author's certificate, due to the fact that it has two short-circuited windings located on the rotor magnetic circuit opposite the aforementioned frontal parts of the annular stator winding. Due to this, the magnetic flux created by the frontal parts of the winding no longer dissipates into the surrounding space, but induces an induction current in these short-circuited windings, which creates an additional electromagnetic moment and the specific power increases.

Данный асинхронный двигатель с внешним ротором характеризуется следующими недостатками. Тороидальный сердечник закреплен на валу посредством ступицы, состоящей из кольца и втулки. При этом для удержания достаточно тяжелого сердечника кольцо должно быть прочным, надежным и выполнено из металла. Из документов следует, что это кольцо расположено между лобовыми частями кольцевой обмотки статора и соответствующими тороидальными сердечниками с их короткозамкнутыми обмотками. Т.е. в работе переменный магнитный поток, создаваемый лобовыми частями кольцевой обмотки статора, будет пересекать это кольцо. При этом в нем наводятся индукционные токи Фуко, которые быстро приведут к его сильному разогреву (более 100°С). Вследствие этого это кольцо, во-первых, изменит свои линейные размеры в соответствии с температурным коэффициентом линейного расширения материала кольца, что приведет к некоторому изменению воздушных зазоров между статором и сердечниками ротора и нарушению магнитной симметрии между ними. А во-вторых, к снижению его механической прочности, вследствие чего в работе под воздействием центробежных сил инерции, действующих на сердечник статора, может произойти недопустимое изгибание последнего и трение об внутреннюю поверхность ротора, что приведет к поломке двигателя. Т.е. надежность его недостаточная.This external rotor asynchronous motor has the following disadvantages. The toroidal core is fixed to the shaft by means of a hub, which consists of a ring and a sleeve. At the same time, to hold a sufficiently heavy core, the ring must be strong, reliable and made of metal. It follows from the documents that this ring is located between the frontal parts of the annular stator winding and the corresponding toroidal cores with their short-circuited windings. Those. in operation, the alternating magnetic flux created by the frontal parts of the annular stator winding will cross this ring. At the same time, Foucault induction currents are induced in it, which will quickly lead to its strong heating (more than 100 ° C). As a result, this ring, firstly, will change its linear dimensions in accordance with the temperature coefficient of linear expansion of the ring material, which will lead to some change in the air gaps between the stator and the rotor cores and a violation of the magnetic symmetry between them. And secondly, to a decrease in its mechanical strength, as a result of which in operation under the influence of centrifugal inertial forces acting on the stator core, unacceptable bending of the latter and friction against the inner surface of the rotor may occur, which will lead to engine breakdown. Those. its reliability is insufficient.

Кроме того, заполнение лобовой части кольцевой обмотки статора магнитопроводящим материалом делает такую известную машину практически неремонтопригодной, т.к. в случае выхода обмотки из строя ее трудно будет удалить, чтоб намотать новую.In addition, filling the frontal part of the annular stator winding with a magnetically conductive material makes such a known machine practically unrepairable, because in the event of a winding failure, it will be difficult to remove it in order to wind a new one.

Наличие в тороидальных магнитопроводах подшипникого щита и диска торцевых короткозамкнутых обмоток приводит к сравнительно незначительному увеличению удельной мощности асинхронного двигателя, т.к. длина активной зоны лобовой части обмоток, по сравнению с основной, невелика, и приводит к существенному усложнению конструкции машины, снижению надежности и, соответственно, к увеличению ее стоимости.The presence of short-circuited end windings in the toroidal magnetic circuits of the bearing shield and the disk leads to a relatively insignificant increase in the specific power of the induction motor, since the length of the active zone of the frontal part of the windings, in comparison with the main one, is small, and leads to a significant complication of the machine design, a decrease in reliability and, accordingly, to an increase in its cost.

Известен, например асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, принятый за прототип (Справочник по электрическим машинам: в 2 т. / С 74 под общ. Ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т. 1. - М: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.), основными частями которого являются цилиндрические статор и короткозамкнутый ротор, разделенные воздушным зазором, и приводной вал. Магнитопроводы-сердечники статора и ротора с целью уменьшения в них тепловых потерь от индукционных токов Фуко шихтуют (т.е. набирают из отдельных изолированных лаком или кремнийорганической изоляцией штампованных пластин электротехнической стали толщиной 0.5 мм) с образованием по кромкам многочисленных зубцов и пазов между ними. В изолированные пазы магнитопровода статора укладывают симметричную трехфазную медную обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно со сдвигом 120°. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» с общими выводами. Короткозамкнутым ротор называется потому, что содержит короткозамкнутую обмотку, часто называемую «беличье колесо» из-за внешней схожести конструкции, состоящую из алюминиевых (реже медных, латунных) продольных стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя общими торцевыми также алюминиевыми замыкающими кольцами. Стержни этой обмотки встроены в пазы сердечника ротора. При этом зубцы и пазы между ними магнитопровода-сердечника ротора выполнены общепринятым путем - таким образом, что осевая линия каждого его паза расположена по нормали относительно наружных сторон данных зубцов со стержнями в пазах.Known, for example, an asynchronous three-phase electric motor with a squirrel-cage rotor, taken as a prototype (Handbook of electrical machines: in 2 tons / C 74 under the general editorship of IP Kopylov and BK Klokov. T. 1. - M: Energoatomizdat, 1988. - 456 p.), The main parts of which are a cylindrical stator and a squirrel-cage rotor, separated by an air gap, and a drive shaft. Magnetic cores of the stator and rotor in order to reduce heat losses in them from induction currents of Foucault are charged (i.e., they are recruited from separate stamped plates of electrical steel with a thickness of 0.5 mm, insulated with varnish or silicon-organic insulation) with the formation of numerous teeth and grooves between them along the edges. A symmetrical three-phase copper winding is placed in the insulated grooves of the stator magnetic circuit, the conductors of which are evenly distributed around the stator circumference and phase by phase with a shift of 120 °. The phases of the stator winding are connected according to standard "delta" or "star" circuits with common terminals. The rotor is called squirrel-cage because it contains a squirrel-cage winding, often called a "squirrel wheel" because of the external similarity of the structure, consisting of aluminum (less often copper, brass) longitudinal rods, short-circuited at the ends by two common end also aluminum end rings. The rods of this winding are embedded in the grooves of the rotor core. In this case, the teeth and grooves between them of the magnetic core-core of the rotor are made in a conventional way - in such a way that the axial line of each groove is located normal to the outer sides of these teeth with rods in the grooves.

При этом стержни обмотки ротора с тяжелыми условиями пуска АД, согласно данному источнику известности, иногда выполняют глубокими: прямоугольными, трапецеидальными, фигурными или в роторах с двойной беличьей клеткой, когда в пазах располагают друг над другом по два стержня, образующих две обмотки. Обмотку короткозамкнутых роторов с фигурными стержнями выполняют нередко заливкой пазов расплавленным алюминием, посредством чего соединены стальные пластины ротора. Некоторые АД большой мощности выполняют со вставленными медными фигурными стержнями роторов. Причем обе обмотки (рабочая и пусковая) двойной беличьей клетки выполняют из одинакового материала, и они имеют общие замыкающие кольца из того же материала.In this case, the rotor winding rods with difficult starting conditions for the IM, according to this source of fame, are sometimes made deep: rectangular, trapezoidal, figured or in rotors with a double squirrel cage, when two rods are placed one above the other in the grooves, forming two windings. The winding of squirrel-cage rotors with shaped rods is often performed by filling the grooves with molten aluminum, whereby the steel plates of the rotor are connected. Some high-power IMs are performed with inserted brass shaped rotor rods. Moreover, both windings (working and starting) of a double squirrel cage are made of the same material, and they have common end rings made of the same material.

Известны также трехфазные асинхронные электродвигатели с различным конструктивным исполнением ротора (Копылов И.П. Электрические машины. Учебник для вузов. М., Энергоатомиздат, 1986, с. 154-162).Also known are three-phase asynchronous electric motors with various designs of the rotor (Kopylov IP Electric machines. Textbook for universities. M., Energoatomizdat, 1986, S. 154-162).

Общим недостатком данных известных асинхронных трехфазных электродвигателей, включая и прототип, как электромеханических преобразователей, является сравнительно низкая их удельная мощность, т.к. центральная их часть, расположенная внутри ротора за короткозамкнутой обмоткой (ближе к оси вала), не участвует полезным образом ни в создании электромагнитного момента, ни в проведении полезного магнитного потока. При этом удельная мощность рассмотренных ранее электромеханических преобразователей тем ниже, чем больше их диаметр.A common disadvantage of these known asynchronous three-phase electric motors, including the prototype, as electromechanical converters, is their relatively low power density, tk. their central part, located inside the rotor behind the short-circuited winding (closer to the shaft axis), does not participate in a useful way either in the creation of an electromagnetic moment, or in the conduct of a useful magnetic flux. At the same time, the larger their diameter, the lower the specific power of the previously considered electromechanical converters.

Также приведенные выше известные устройства, включая прототип, характеризуются тем недостатком, что при выходе из строя их обмотки статора, например, вследствие механического повреждения, перегрева токами перегрузки и короткого замыкания на корпус или между ее витками и др., они становятся ввиду низкой надежности неработоспособными.Also, the above known devices, including the prototype, are characterized by the disadvantage that when their stator windings fail, for example, due to mechanical damage, overheating by overload currents and short circuits to the case or between its turns, etc., they become inoperative due to low reliability ...

Кроме того, рассмотренные выше известные устройства, включая прототип, не позволяют без применения дополнительных преобразователей регулировать развиваемую АД мощность на валу, что снижает область их применения.In addition, the above-considered known devices, including the prototype, do not allow, without the use of additional converters, to regulate the AM power on the shaft, which reduces the area of their application.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении указанных недостатков, а именно: расширение области их применения, увеличение их удельной мощности и надежности.The technical problem to be solved by the claimed invention consists in eliminating the indicated disadvantages, namely: expanding the scope of their application, increasing their power density and reliability.

Поставленная задача одним из вариантов достигается тем, что в известном асинхронном трехфазном электродвигателе, содержащем цилиндрические статор и короткозамкнутый ротор, разделенные воздушным зазором, и приводной вал; магнитопроводы статора и короткозамкнутого ротора набраны из отдельных, изолированных, из электротехнической стали тонколистных пластин с образованием по кромкам многочисленных зубцов и пазов между ними; в изолированные пазы магнитопровода статора уложена симметричная трехфазная медная обмотка, обмотки фаз которой расположены в изолированных пазах статора со сдвигом в пространстве 120°, и все фазные обмотки статора соединены между собой в «звезду» с общими выводами; короткозамкнутый ротор содержит короткозамкнутую обмотку, состоящую из продольных металлических стержней, замкнутых накоротко с торцов общими торцовыми, из того же материала, замыкающими кольцами, выполненными с вентиляционными лопатками, при этом стержни этой обмотки встроены в пазы магнитопровода ротора, в отличие от него заявляемый трехфазный асинхронный электродвигатель содержит несколько статорно-роторных пар и центральный стержень. Статор статорно-роторных пар содержит несколько полых, цилиндрической формы, коаксиальных сердечников-магнитопроводов уменьшающегося диаметра, каждый из которых является элементом соответствующей статорно-роторной пары, набран вплотную по оси из отдельных, одинаковых по форме и материалу, изолированных, кольцевых зубчатых пластин. При этом у всех внутренних сердечников-магнитопроводов статора, а именно сердечников наименьшего и среднего диаметра, пластины состоят из узких внешней и внутренней коаксиальных зубчатых по внешней и соответственно внутренней кромке кольцевых изолированных пластинок, а внешний сердечник-магнитопровод, именно сердечник наибольшего диаметра, набран из пластин, аналогичных по форме внутренним коаксиальным пластинкам, зубчатых по внутренней кромке сердечников, при этом образованные зубцы и пазы данного сердечника-магнитопровода статора расположены на внутренней поверхности коаксиальных пластин внешнего сердечника и на каждой внутренней и соответственно внешней цилиндрической поверхности каждого из внутренних образованных данных сердечников-магнитопроводов статора, а число этих пазов и зубцов по всем этим их поверхностям между собой одинаково. Причем в каждом внутреннем сердечнике-магнитопроводе статора между внутренней цилиндрической поверхностью, образованной всеми внутренними кромками данных изолированных, наложенных друг на друга внешних пластинок, и соответствующей внешней цилиндрической поверхностью, образованной аналогичным образом внешними кромками наложенных внутренних пластинок, жестко встроен полый цилиндр из немагнитного материала (латуни), торцы которого по уровню совпадают с торцами самих данных сердечников-магнитопроводов статора. Симметричная трехфазная медная обмотка уложена каждая в изолированные пазы каждой данной внутренней и внешней поверхности каждого сердечника-магнитопровода статора. При этом каждый из сердечников-магнитопроводов статора внешним торцом, имеющем выводы проводников данных симметричных трехфазных медных, расположенных в его пазах обмоток, жестко сочленен с опорным статорным кольцом. Короткозамкнутый ротор статорно-роторных пар содержит столько же полых, цилиндрической формы, коаксиально расположенных, с уменьшающимся диаметром сердечников-магнитопроводов, каждый из которых является элементом соответствующей статорно-роторной пары, набран каждый вплотную по оси из отдельных, одинаковых по форме и материалу, изолированных, кольцевых, коаксиальных, соединенных между собой зубчатых пластин, с полузакрытыми овальными пазами с внешней стороны пластин и с аналогичными полузакрытыми овальными пазами, но меньшего поперечного сечения, с внутренней стороны. Причем число пазов с внешней стороны и число пазов с внутренней стороны этих пластин одинаково между собой и расположены пазы друг напротив друга. В образованных пазами набора данных пластин каждых сердечников-магнитопровода ротора многочисленных овальных каналах залит расплавленный электропроводящий металл, образующий в каждом из них продольные стержни, которые замкнуты по их обоим торцам накоротко общими торцовыми замыкающими, из того же материала, кольцами, с образованием короткозамкнутой обмотки ротора каждого его сердечника. При этом в совокупности с образованными заливными продольными стержнями и торцовыми замыкающими кольцами на данных кольцах каждого сердечника-магнитопровода ротора посредством отливки выполнены вентиляционные лопатки. При этом наименьший по диаметру коаксиальный сердечник-магнитопровод ротора набран из аналогичных пластин, но имеющих, при этом, овальные полузакрытые пазы только на внешней их стороне, и он жестко насажен на центральный стержень асинхронного трехфазного двигателя, а все сердечники-магнитопроводы ротора большего диаметра прилегают по внутренним торцам к опорному роторному кольцу и жестко сочленены с ним. У данных стержней каждой короткозамкнутой обмотки ротора каждого сердечника-магнитопровода ротора пазы всех пластин каждого его сердечника-магнитопровода выполнены со скосом, и залитые в них стержни обмотки ротора расположены в этих скошенных пазах с углом наклона относительно оси центрального стержня асинхронного трехфазного электродвигателя. Причем приводной вал сопряжен подвижно с боковой защитной крышкой корпуса электродвигателя и сопряжен жестко с его опорным роторным кольцом, которое сочленено с центральным стержнем.The problem posed by one of the options is achieved by the fact that in a known asynchronous three-phase electric motor containing a cylindrical stator and a squirrel-cage rotor, separated by an air gap, and a drive shaft; the magnetic cores of the stator and the squirrel-cage rotor are made up of separate thin-sheet plates, isolated from electrical steel, with the formation of numerous teeth and grooves between them along the edges; a symmetrical three-phase copper winding is laid in the insulated slots of the stator magnetic circuit, the phase windings of which are located in the insulated slots of the stator with a shift in space of 120 °, and all phase stator windings are connected to each other in a "star" with common terminals; a squirrel-cage rotor contains a short-circuited winding, consisting of longitudinal metal rods, short-circuited from the ends by common end faces, made of the same material, by closing rings made with ventilation blades, while the rods of this winding are built into the grooves of the rotor magnetic circuit, in contrast to it, the declared three-phase asynchronous the electric motor contains several stator-rotor pairs and a central rod. The stator of rotor-stator pairs contains several hollow, cylindrical, coaxial cores-magnetic circuits of decreasing diameter, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, recruited closely along the axis from separate, identical in shape and material, isolated, annular gear plates. In this case, for all internal cores-magnetic circuits of the stator, namely cores of the smallest and average diameter, the plates consist of narrow outer and inner coaxial toothed along the outer and, respectively, the inner edge of annular isolated plates, and the outer core-magnetic circuit, namely the core of the largest diameter, is made up of plates, similar in shape to the inner coaxial plates, serrated along the inner edge of the cores, while the formed teeth and grooves of this core-magnetic stator are located on the inner surface of the coaxial plates of the outer core and on each inner and, respectively, outer cylindrical surface of each of the inner formed cores - stator magnetic cores, and the number of these grooves and teeth along all these surfaces is the same. Moreover, in each inner core-magnetic core of the stator between the inner cylindrical surface formed by all the inner edges of these isolated, superimposed outer plates, and the corresponding outer cylindrical surface formed in a similar way by the outer edges of the superimposed inner plates, a hollow cylinder made of non-magnetic material is rigidly embedded ( brass), the ends of which coincide in level with the ends of the stator cores themselves. Symmetrical three-phase copper winding is laid each in insulated grooves of each given inner and outer surface of each stator magnetic core. In this case, each of the cores-magnetic circuits of the stator with the outer end, which has the conclusions of the data conductors of symmetrical three-phase copper, located in its slots of the windings, is rigidly articulated with the supporting stator ring. The squirrel-cage rotor of stator-rotor pairs contains the same number of hollow, cylindrical, coaxially located, with a decreasing diameter of the cores-magnetic circuits, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, each is recruited closely along the axis from separate, identical in shape and material, isolated , annular, coaxial, interconnected toothed plates, with semi-closed oval grooves on the outer side of the plates and with similar semi-closed oval grooves, but of a smaller cross-section, on the inner side. Moreover, the number of grooves on the outside and the number of grooves on the inner side of these plates are the same and the grooves are located opposite each other. In the grooved set of these plates of each core-magnetic circuit of the rotor, numerous oval channels are filled with molten electrically conductive metal, forming in each of them longitudinal rods, which are short-circuited at their both ends by common end closing rings, made of the same material, to form a short-circuited rotor winding each of its cores. In this case, in conjunction with the formed filler longitudinal rods and end end rings, ventilation blades are made on these rings of each core-magnetic circuit of the rotor by casting. In this case, the smallest diameter coaxial core-magnetic core of the rotor is assembled from similar plates, but having, at the same time, oval semi-closed grooves only on their outer side, and it is rigidly mounted on the central rod of an asynchronous three-phase motor, and all cores-magnetic cores of the rotor of a larger diameter adjoin along the inner ends to the supporting rotor ring and rigidly articulated with it. In these rods of each short-circuited winding of the rotor of each core-magnetic circuit of the rotor, the grooves of all plates of each of its core-magnetic circuits are made with a bevel, and the rotor winding rods embedded in them are located in these beveled slots with an angle of inclination relative to the axis of the central rod of the asynchronous three-phase electric motor. Moreover, the drive shaft is movably mated to the side protective cover of the electric motor housing and rigidly mated to its supporting rotor ring, which is articulated with the central rod.

Число сердечников-магнитопроводов статора и число сердечников-магнитопроводов ротора статорно-роторных пар в частном случае, равно трем.The number of cores-magnetic circuits of the stator and the number of cores-magnetic circuits of the rotor of stator-rotor pairs in a particular case is equal to three.

В частном случае при большой мощности асинхронного трехфазного электродвигателя эксплуатационно оправдано такое выполнение короткозамкнутых обмоток каждого его сердечника-магнитопровода, при котором в каждый паз каждого сердечника-магнитопровода ротора плотно вставлены медные стержни короткозамкнутой обмотки ротора, к которым прикреплены посредством сварки торцовые медные замыкающие кольца.In a particular case, with a high power of an asynchronous three-phase electric motor, it is operationally justified to make the short-circuited windings of each of its core-magnetic circuit, in which copper rods of the short-circuited rotor winding are tightly inserted into each groove of each core-magnetic circuit of the rotor, to which end copper end rings are attached by welding.

Общее число симметричных трехфазных обмоток статора в частном случае равно пяти.The total number of symmetrical three-phase stator windings in a particular case is five.

Поставленная техническая задача в равной степени достигается также и другим вариантом асинхронного трехфазного электродвигателя, по которому в известном асинхронном трехфазном электродвигателе, содержащем цилиндрические статор и короткозамкнутый ротор, разделенные воздушным зазором, и приводной вал; магнитопроводы статора и короткозамкнутого ротора набраны из отдельных, изолированных, из электротехнической стали тонколистных пластин с образованием по кромкам многочисленных зубцов и пазов между ними; в изолированные пазы магнитопровода статора уложена симметричная трехфазная медная обмотка, обмотки фаз которой расположены в изолированных пазах статора со сдвигом в пространстве 120°, и все фазные обмотки статора соединены между собой в «звезду» с общими выводами; короткозамкнутый ротор содержит короткозамкнутую обмотку, состоящую из продольных металлических стержней, замкнутых накоротко с торцов общими торцовыми, из того же материала, замыкающими кольцами, выполненными с вентиляционными лопатками, при этом стержни этой обмотки встроены в пазы магнитопровода ротора, в отличие от него заявляемый асинхронный трехфазный электродвигатель содержит несколько статорно-роторных пар и центральный стержень. Статор статорно-роторных пар содержит несколько полых, цилиндрической формы, коаксиальных сердечников-магнитопроводов уменьшающегося диаметра, каждый из которых является элементом соответствующей статорно-роторной пары. При этом каждый сердечник-магнитопровод статора набран из отдельных, одинаковых по форме и материалу, изолированных, кольцевых, наложенных друг на друга коаксиальных, зубчатых по внутренней кромке пластин. Образованные при этом зубцы и пазы сердечника-магнитопровода статора расположены на каждой внутренней цилиндрической поверхности каждого из данных сердечников-магнитопроводов статора, а число этих пазов и зубцов по всем этим их поверхностям между собой одинаково. Симметричная трехфазная медная обмотка уложена каждая в изолированные пазы каждой данной внутренней поверхности каждого сердечника-магнитопровода статора. При этом каждый из сердечников-магнитопроводов статора внешним торцом, имеющем выводы проводников симметричных трехфазных медных, расположенных в его пазах обмоток, жестко сочленен с опорным статорным кольцом. Короткозамкнутый ротор статорно-роторных пар содержит столько же полых, цилиндрической формы, коаксиально расположенных, с уменьшающимся диаметром сердечников-магнитопроводов, каждый из которых является элементом соответствующей статорно-роторной пары, набран вплотную по оси из отдельных, одинаковых по форме и материалу, изолированных, кольцевых, коаксиальных, наложенных друг на друга зубчатых пластин, с глубокими и узкими, а именно глубокопазными пазами с внешней стороны пластин. Причем расположены данные пазы симметрично друг напротив друга. В образованных данными пазами набора данных пластин каждых сердечников-магнитопроводов ротора многочисленных глубоких каналах залит расплавленный электропроводящий металл, образующий в каждом из них продольные стержни, которые замкнуты по их обоим торцам накоротко общими торцовыми замыкающими, из того же материала, кольцами, с образованием короткозамкнутой обмотки ротора каждого его сердечника. При этом в совокупности с образованными заливными продольными стержнями и торцовыми замыкающими кольцами на данных кольцах каждого сердечника-магнитопровода ротора посредством отливки выполнены вентиляционные лопатки. При этом наименьший по диаметру коаксиальный сердечник-магнитопровод ротора жестко насажен на центральный стержень асинхронного трехфазного электродвигателя. Все сердечники-магнитопроводы ротора большего диаметра прилегают по внутренним торцам к опорному роторному кольцу и жестко сочленены с ним. Причем у данных стержней каждой короткозамкнутой обмотки ротора каждого сердечника-магнитопровода ротора пазы всех пластин каждого его сердечника-магнитопровода выполнены со скосом, и залитые в них стержни обмотки ротора расположены в этих скошенных пазах с углом наклона относительно оси центрального стержня асинхронного трехфазного электродвигателя. Приводной вал сопряжен подвижно с боковой защитной крышкой корпуса электродвигателя и сопряжен жестко с его опорным роторным кольцом, которое сочленено с центральным стержнем.The posed technical problem is equally achieved by another version of an asynchronous three-phase electric motor, according to which in a known asynchronous three-phase electric motor containing a cylindrical stator and a squirrel-cage rotor, separated by an air gap, and a drive shaft; the magnetic cores of the stator and the squirrel-cage rotor are made up of separate thin-sheet plates, isolated from electrical steel, with the formation of numerous teeth and grooves between them along the edges; a symmetrical three-phase copper winding is laid in the insulated slots of the stator magnetic circuit, the phase windings of which are located in the insulated slots of the stator with a shift in space of 120 °, and all phase stator windings are connected to each other in a "star" with common terminals; a squirrel-cage rotor contains a squirrel-cage winding, consisting of longitudinal metal rods, short-circuited from the ends by common end faces, made of the same material, by closing rings made with ventilation blades, while the rods of this winding are built into the grooves of the rotor magnetic circuit, in contrast to it, the claimed asynchronous three-phase the electric motor contains several stator-rotor pairs and a central rod. The stator of stator-rotor pairs contains several hollow, cylindrical, coaxial cores-magnetic circuits of decreasing diameter, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair. In this case, each core-magnetic core of the stator is made up of separate, identical in shape and material, isolated, annular, superimposed on each other coaxial, serrated along the inner edge of the plates. The teeth and grooves of the stator magnetic core formed in this case are located on each inner cylindrical surface of each of these stator cores, and the number of these grooves and teeth along all these surfaces is the same. Symmetrical three-phase copper winding is laid each in insulated grooves of each given inner surface of each stator magnetic core. In this case, each of the cores-magnetic circuits of the stator with the outer end, which has the leads of symmetrical three-phase copper conductors located in its slots of the windings, is rigidly articulated with the supporting stator ring. The squirrel-cage rotor of stator-rotor pairs contains the same number of hollow, cylindrical, coaxially arranged, with a decreasing diameter of cores-magnetic circuits, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, recruited closely along the axis from separate, identical in shape and material, isolated, annular, coaxial, superimposed on each other toothed plates, with deep and narrow, namely deep-groove grooves on the outside of the plates. Moreover, these grooves are located symmetrically opposite each other. In the data set formed by these grooves of the data set of each core-magnetic core of the rotor, numerous deep channels are filled with molten electrically conductive metal, forming longitudinal rods in each of them, which are short-circuited at their both ends by common end closing rings made of the same material, with the formation of a short-circuited winding the rotor of each of its cores. In this case, in conjunction with the formed filler longitudinal rods and end end rings, ventilation blades are made on these rings of each core-magnetic circuit of the rotor by casting. In this case, the smallest diameter coaxial core-magnetic core of the rotor is rigidly mounted on the central rod of the asynchronous three-phase electric motor. All cores-magnetic circuits of the rotor of a larger diameter adjoin along the inner ends to the supporting rotor ring and are rigidly articulated with it. Moreover, for these rods of each short-circuited winding of the rotor of each core-magnetic circuit of the rotor, the grooves of all plates of each of its core-magnetic circuit are made with a bevel, and the rotor winding rods embedded in them are located in these beveled slots with an angle of inclination relative to the axis of the central rod of the asynchronous three-phase electric motor. The drive shaft is movably mated to the side protective cover of the electric motor housing and rigidly mated to its supporting rotor ring, which is articulated with the central rod.

Число сердечников-магнитопроводов статора и число сердечников-магнитопроводов ротора статорно-роторных пар в частном случае этого варианта также равно трем.The number of cores-magnetic circuits of the stator and the number of cores-magnetic circuits of the rotor of stator-rotor pairs in the particular case of this variant is also equal to three.

В частном случае этого варианта глубокопазные пазы короткозамкнутой обмотки ротора каждого сердечника-магнитопровода ротора выполнены прямоугольного или трапецеидального вида.In the particular case of this variant, the deep groove grooves of the short-circuited winding of the rotor of each core-magnetic circuit of the rotor are made of a rectangular or trapezoidal shape.

В частном случае этого варианта каждый сердечник-магнитопровод ротора выполнен с такой глубокопазной формой паза, который состоит из сдвоенного овала меньшего и большего поперечного сечения с расположенной в каждом из таких пазов двойной короткозамкнутой обмоткой ротора.In the particular case of this variant, each core-magnetic circuit of the rotor is made with such a deep groove shape of the groove, which consists of a double oval of a smaller and larger cross-section with a double short-circuited rotor winding located in each of such grooves.

Общее число симметричных трехфазных обмоток статора в частном случае этого варианта равно трем.The total number of symmetrical three-phase stator windings in the particular case of this option is three.

Ограничительные и отличительные признаки заявляемого изобретения обеспечивают достижение поставленной задачи.The limiting and distinctive features of the claimed invention ensure the achievement of the set task.

В предложенном АД за счет того, что используется статор и ротор, состоящие из нескольких соосно расположенных и вставленных друг в друга полых цилиндров (статорно-роторных пар), обеспечивается лучшее использование внутреннего его пространства. Из вышеизложенного следует, что повышение удельной мощности АД обеспечивается за счет того, что электромагнитный момент возникает в результате взаимодействия через воздушный зазор электромагнитных полей не одной пары соседних обмоток (симметричной трехфазной обмотки статора и короткозамкнутой обмотки типа «беличья клетка» ротора), а нескольких таких же пар обмоток и нескольких воздушных зазоров.In the proposed AM, due to the fact that a stator and a rotor are used, consisting of several coaxially located and inserted into each other hollow cylinders (stator-rotor pairs), a better use of its internal space is ensured. From the foregoing it follows that an increase in the specific power of the AM is provided due to the fact that the electromagnetic moment arises as a result of the interaction through the air gap of electromagnetic fields of not one pair of adjacent windings (symmetric three-phase stator winding and a short-circuited winding of the "squirrel cage" type of the rotor), but of several such the same pairs of windings and several air gaps.

Т.е. за счет того, что одновременное синхронное синфазное силовое взаимодействие МДС симметричных трехфазных медных обмоток каждого сердечника-магнитопровода статора с магнитным полем соответствующей короткозамкнутой обмотки типа «беличья клетка» каждого сердечника-магнитопровода ротора производится не в одном, а в нескольких воздушных зазорах между каждым соответствующим сердечником-магнитопроводом статора и каждым соответствующим сердечником-магнитопроводом ротора, суммарный электромагнитный момент возрастает.Those. due to the fact that the simultaneous synchronous in-phase force interaction of the MDS of symmetrical three-phase copper windings of each core-magnetic stator with the magnetic field of the corresponding short-circuited winding of the "squirrel cage" type of each core-magnetic core of the rotor is produced not in one, but in several air gaps between each corresponding core - magnetic conductor of the stator and each corresponding core-magnetic conductor of the rotor, the total electromagnetic moment increases.

Благодаря тому, что в заявляемом асинхронном трехфазном электродвигателе содержится несколько симметричных трехфазных обмоток статора, в одном частном случае 5, а другом 3, его надежность возрастает: при перегреве одной или двух данных его трехфазных обмоток электродвигатель сохранит свою работоспособность, хоть и будет развивать при этом меньший электромагнитный момент.Due to the fact that the claimed asynchronous three-phase electric motor contains several symmetrical three-phase stator windings, in one particular case 5, and the other 3, its reliability increases: when one or two of these three-phase windings overheat, the electric motor will retain its operability, although it will develop at the same time less electromagnetic moment.

Общее число данных симметричных трехфазных обмоток статора в одном из вариантов равно 5, потому что они уложены в изолированные пазы каждой внутренней и соответственно внешней цилиндрической поверхности каждого из образованных сердечников-магнитопроводов статора, и число этих цилиндрических поверхностей равно 5.The total number of these symmetrical three-phase stator windings in one of the options is 5, because they are laid in the insulated grooves of each inner and, respectively, outer cylindrical surface of each of the formed stator cores, and the number of these cylindrical surfaces is 5.

Общее число данных симметричных трехфазных обмоток статора в другом из вариантов равно 3, потому что они уложены в изолированные пазы каждой внутренней цилиндрической поверхности каждого из образованных сердечников-магнитопроводов статора, и число этих цилиндрических поверхностей равно 3.The total number of these symmetrical three-phase stator windings in another of the variants is 3, because they are laid in the insulated grooves of each inner cylindrical surface of each of the formed stator magnetic cores, and the number of these cylindrical surfaces is 3.

Одинаковость по первому варианту числа зубцов и пазов между ними каждой внутренней и соответственно внешней цилиндрической поверхности каждого из сердечников-магнитопроводов статора обеспечивает в работе синхронное синфазное вращение МДС каждых симметричных трехфазных медных обмоток каждого сердечника-магнитопровода статора.The uniformity of the number of teeth and grooves between them, according to the first option, of each inner and, respectively, outer cylindrical surface of each of the stator magnetic cores provides in operation the synchronous in-phase rotation of the MDS of each symmetric three-phase copper windings of each stator magnetic core.

Одинаковость по второму варианту числа зубцов и пазов между ними каждой внутренней цилиндрической поверхности каждого из сердечников-магнитопроводов статора обеспечивает в работе синхронное синфазное вращение МДС симметричных трехфазных медных обмоток каждого сердечника-магнитопровода статора.Identity, according to the second option, of the number of teeth and grooves between them of each inner cylindrical surface of each of the stator cores provides in operation the synchronous in-phase rotation of the MDS of symmetric three-phase copper windings of each stator core-magnetic core.

Симметричность каждой трехфазной медной обмотки обеспечивается выполнением каждых ее фаз из медного провода одинакового сечения, марки и числа витков, что необходимо для создания симметричных магнитодвижущих сил (МДС) всех фаз между собой каждых упомянутых симметричных трехфазных медных обмоток.The symmetry of each three-phase copper winding is ensured by the execution of each of its phases from a copper wire of the same cross-section, brand and number of turns, which is necessary to create symmetric magnetomotive forces (MDF) of all phases between each of the mentioned symmetrical three-phase copper windings.

Расположение проводников (фаз) каждой симметричной трехфазной медной обмотки в изолированных пазах каждой поверхности каждого сердечника-магнитопровода статора со сдвигом в пространстве на 120° обеспечивает в работе сдвиг их соответствующих магнитных осей в пространстве относительно друг друга на угол 2π/3, т.е. на 120°.The arrangement of the conductors (phases) of each symmetrical three-phase copper winding in the insulated grooves of each surface of each stator magnetic core with a shift in space by 120 ° ensures in operation a shift of their respective magnetic axes in space relative to each other by an angle of 2π / 3, i.e. by 120 °.

Соединение симметричных фазных обмоток каждой поверхности каждого сердечника - магнитопровода статора в "звезду" и соединение всех образованных аналогичным образом "звезд" пофазно и параллельно с образованием общих выводов обеспечивает в работе возникновение синхронных синфазных вращающихся МДС образованных таким образом каждой данной симметричной трехфазной медной обмоткой каждого сердечника-магнитопровода статора.The connection of symmetrical phase windings of each surface of each core - the stator magnetic circuit in a "star" and the connection of all similarly formed "stars" in phase and in parallel with the formation of common terminals provides in operation the occurrence of synchronous in-phase rotating MDS formed in this way by each given symmetrical three-phase copper winding of each core - stator magnetic conductor.

Наличие по первому варианту полого цилиндра из немагнитного материала (латуни) в каждом внутреннем сердечнике-магнитопроводе статора уменьшает взаимодействие магнитных потоков, создаваемых соседними симметричными трехфазными медными обмотками, т.е. уложенными в имеющиеся изолированные пазы каждой внутренней поверхности и внешней каждого сердечника-магнитопровода статора. Тем самым, исключается насыщение каждого сердечника-магнитопровода и, как следствие, искажение формы кривых магнитных потоков, образование повышенного нагрева магнитопровода и возникновение высших гармоник тока в трехфазных медных обмотках.According to the first version, the presence of a hollow cylinder made of non-magnetic material (brass) in each inner core-magnetic core of the stator reduces the interaction of magnetic fluxes created by neighboring symmetrical three-phase copper windings, i.e. laid in the available insulated grooves of each inner surface and the outer of each stator magnetic core. Thus, saturation of each core-magnetic circuit is excluded and, as a consequence, distortion of the shape of the curves of magnetic flux, the formation of increased heating of the magnetic circuit and the occurrence of higher current harmonics in three-phase copper windings.

Наличие скоса пазов каждого сердечника-магнитопровода ротора и, соответственно выполнение залитых в них продольных металлических стержней каждой короткозамкнутой обмотки каждого сердечника-магнитопровода ротора с углом наклона относительно оси центрального стержня асинхронного трехфазного электродвигателя обеспечивает уменьшение высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) в данных стержнях каждой данной короткозамкнутой обмотки, вызванных пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов пластин и каждого сердечника-магнитопровода статора (якоря), а также снижение шума, вызываемого магнитными причинамиThe presence of the bevel of the grooves of each core-magnetic circuit of the rotor and, accordingly, the execution of the longitudinal metal rods of each short-circuited winding of each core-magnetic circuit of the rotor with an angle of inclination relative to the axis of the central rod of the asynchronous three-phase electric motor provides a decrease in the higher harmonics of the electromotive force (EMF) in these rods of each given short-circuited winding caused by pulsations of the magnetic flux due to the presence of teeth of the plates and each core-magnetic stator (armature), as well as a decrease in noise caused by magnetic causes

Благодаря тому, что в заявляемом асинхронном трехфазном электродвигателе содержится несколько симметричных трехфазных обмоток, в одном из вариантов 5, а в другом - 3, его надежность многократно возрастает: при перегреве одной или нескольких данных его трехфазных обмоток этот электродвигатель сохранит свою работоспособность, хоть и будет развивать меньший электромагнитный момент.Due to the fact that the claimed asynchronous three-phase electric motor contains several symmetrical three-phase windings, in one of the options 5, and in the other - 3, its reliability increases many times: when one or more of these three-phase windings overheat, this electric motor will retain its operability, although it will develop less electromagnetic torque.

Благодаря тому, что в пазах каждой поверхности каждого сердечника-магнитопровода уложена только одна симметричная трехфазная медная обмотка, то перегрев любой из них практически не сказывается на температурный режим остальных обмоток, в отличие от многоскоростных электродвигателей, в котором в одни и те же пазы статора может быть уложено несколько обмоток и перегрев одной из них сразу же за счет теплопередачи ведет к перегреву остальных обмоток. Таким образом, надежность заявляемого асинхронного трехфазного электродвигателя существенно возрастает (выше).Due to the fact that only one symmetrical three-phase copper winding is laid in the grooves of each surface of each magnetic core, overheating of any of them practically does not affect the temperature regime of the remaining windings, in contrast to multi-speed electric motors, in which the same stator grooves can several windings must be laid and overheating of one of them immediately due to heat transfer leads to overheating of the remaining windings. Thus, the reliability of the proposed asynchronous three-phase electric motor increases significantly (above).

Выполнение короткозамкнутых обмоток каждого сердечника-магнитопровода ротора из меди при большой мощности асинхронного трехфазного электродвигателя по первому варианту обеспечивает снижение омических (тепловых) потерь в данных обмотках, что обеспечивает более высокий КПД заявляемого электродвигателя, снижение скольжения и соответственно потерь скольжения, что также способствует повышению его КПД. Кроме того, повышается жесткость механической характеристики, благодаря чему частота вращения вала электродвигателя зависит от момента нагрузки на его валу в меньшей степени, т.е. стабильность частоты вращения вала электродвигателя повышается.The implementation of the short-circuited windings of each core-magnetic core of the rotor made of copper at high power of the asynchronous three-phase electric motor according to the first option provides a decrease in ohmic (heat) losses in these windings, which provides a higher efficiency of the claimed electric motor, a decrease in slip and, accordingly, slip losses, which also contributes to its increase Efficiency. In addition, the rigidity of the mechanical characteristic increases, due to which the rotation frequency of the electric motor shaft depends on the load torque on its shaft to a lesser extent, i.e. the stability of the rotational speed of the motor shaft is increased.

Выполнение сердечников-магнитопроводов ротора некоторых асинхронных трехфазных электродвигателей с тяжелыми условиями пуска с глубокими пазами прямоугольного, трапецеидального сечения или с двойной короткозамкнутой обмоткой (т.е. двухклеточными) по второму варианту, при работе благодаря эффекту вытеснения тока, позволяет облегчить условия пуска этих электродвигателей вследствие того, что происходит вытеснение тока в верхнюю часть стержня. При этом, во-первых, уменьшается эффективная площадь (т.е. площадь, по которой течет электрический ток) поперечного сечения каждого продольного стержня и, таким образом, увеличивается его активное сопротивление, благодаря чему в соответствии с выражением (Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: учебник для ВУЗов. - СПб.: Питер. 2008. - 350 с.)The execution of the core-magnetic circuits of the rotor of some asynchronous three-phase electric motors with severe starting conditions with deep grooves of rectangular, trapezoidal cross-section or with a double short-circuited winding (i.e., two-cell) according to the second option, when operating due to the effect of current displacement, makes it possible to facilitate the starting conditions of these electric motors due to that there is a displacement of the current in the upper part of the rod. In this case, firstly, the effective area (i.e. the area over which the electric current flows) of the cross-section of each longitudinal rod decreases and, thus, its active resistance increases, due to which, in accordance with the expression (Voldek A.I. , Popov V.V. Electric machines. Alternating current machines: textbook for universities. - SPb .: Peter. 2008. - 350 p.)

где Р_мх - механическая мощность на валу;where Р _мх - mechanical power on the shaft;

m₂ - число фаз (m₂=3);m ₂ is the number of phases (m ₂ = 3);

I₂ - фазный ток в короткозамкнутой обмотке ротора;I ₂ - phase current in the short-circuited rotor winding;

r₂ - активное сопротивление фазы короткозамкнутой обмотки ротора;r ₂ - active resistance of the phase of the short-circuited rotor winding;

s - скольжение,s - slip,

увеличивается механическая мощность на валу, а значит и пусковой момент. А во-вторых, нижняя часть каждого стержня при этом освобождается от поля рассеяния, и его индуктивное сопротивление уменьшается по сравнению с активным и индуктивным сопротивлениями этого же стержня при равномерном распределении тока по его сечению, что также способствует повышению эффективности использования заявляемого асинхронного трехфазного электродвигателя. Как известно, пусковые характеристики глубокопазного электродвигателя лучше, чем двигателя нормального исполнения, но уступают пусковым характеристикам двухклеточного электродвигателя с двойной короткозамкнутой обмоткой, что и заявлено и достигается.the mechanical power on the shaft increases, and hence the starting torque. And secondly, the lower part of each rod is freed from the stray field, and its inductive resistance decreases in comparison with the active and inductive resistances of the same rod with a uniform distribution of current over its cross section, which also contributes to an increase in the efficiency of using the proposed asynchronous three-phase electric motor. As you know, the starting characteristics of a deep-groove electric motor are better than those of a normal design, but inferior to the starting characteristics of a two-cell electric motor with a double short-circuited winding, which is stated and achieved.

Набор наложенных друг на друга отдельных, одинаковых по форме и материалу, изолированных, кольцевых, коаксиальных пластин, образующих каждый сердечник-магнитопровод ротора, удерживается между собой при помощи расплавленного электропроводящего металла, образующего в каждом из глубокопазных пазов продольные стержни, которые замкнуты по их обоим торцам накоротко общими торцовыми замыкающими кольцами. Таким образом, продольные стержни каждой короткозамкнутой обмотки каждого сердечника-магнитопровода ротора играют роль шпилек, прочно удерживающих совместно с общими торцовыми замыкающими кольцами между собой каждый упомянутый образующий их набор пластин.A set of superimposed separate, identical in shape and material, isolated, annular, coaxial plates, forming each core-magnetic core of the rotor, is held together with the help of molten electrically conductive metal, which forms longitudinal rods in each of the deep grooves, which are closed along both of them the ends are short-circuited by common end locking rings. Thus, the longitudinal rods of each short-circuited winding of each core-magnetic circuit of the rotor play the role of pins, firmly holding together with the common end end rings each said set of plates forming them.

Наличие общих торцовых замыкающих колец на каждом сердечнике-магнитопроводе ротора, отливаемых вместе с продольными стержнями и вентиляционными лопатками, позволяет также получить короткозамкнутую обмотку типа "беличья клетка".The presence of common end end rings on each core-magnetic core of the rotor, cast together with the longitudinal rods and ventilation blades, also makes it possible to obtain a short-circuited winding of the "squirrel cage" type.

Наличие по первому варианту одинаковости числа пазов с внешней и внутренней сторон каждого сердечника-магнитопровода ротора и их симметричное расположение друг напротив друга, учитывая синхронное синфазное вращение МДС каждых трехфазных медных обмоток каждого сердечника-магнитопровода статора, обеспечивает одновременное синхронное синфазное силовое взаимодействие упомянутых МДС трехфазных медных обмоток каждого сердечника-магнитопровода статора с магнитным полем соответствующей короткозамкнутой обмотки типа «беличья клетка» каждого сердечника-магнитопровода ротора в каждом воздушном зазоре, благодаря чему суммарный электромагнитный момент возрастает.The presence, according to the first option, of the same number of grooves on the outer and inner sides of each core-magnetic circuit of the rotor and their symmetrical arrangement opposite each other, taking into account the synchronous in-phase rotation of the MDS of each three-phase copper windings of each core-magnetic stator, provides a simultaneous synchronous in-phase force interaction of the mentioned MDS of three-phase copper windings of each core-magnetic stator with a magnetic field of the corresponding short-circuited winding of the "squirrel cage" type of each core-magnetic core of the rotor in each air gap, due to which the total electromagnetic moment increases.

Дополнительной способностью заявляемого асинхронного трехфазного электродвигателя является его возможность без применения дополнительных преобразователей электрического тока и напряжения и частоты работать при необходимости с меньшей мощностью: для этого достаточно от общих зажимов в клеммной коробке отсоединить одну или более трехфазных параллельно включенных обмоток поверхностей сердечников-магнитопроводов. При этом уменьшится развиваемый электродвигателем электромагнитный момент, а частота вращения вала не изменится. Таким образом, появляется возможность использования заявляемого асинхронного трехфазного электродвигателя в регулируемом электроприводе, а область его применения расширяется.An additional ability of the inventive three-phase asynchronous electric motor is its ability, without the use of additional electric current and voltage and frequency converters, to operate, if necessary, with lower power: for this, it is enough to disconnect one or more three-phase parallel-connected windings of the surfaces of the magnetic cores from the common terminals in the terminal box. In this case, the electromagnetic torque developed by the electric motor will decrease, and the shaft rotation frequency will not change. Thus, it becomes possible to use the proposed asynchronous three-phase electric motor in a variable electric drive, and the scope of its application is expanding.

Второй вариант отличается от первого тем, что сердечники-магнитопроводы ротора выполнены с глубокопазными пазами, которые расположены только с внешней стороны их пластин. Поэтому сердечники-магнитопроводы статора набраны из наложенных друг на друга коаксиальных, зубчатых только по внутренней кромке пластин и в данных сердечниках-магнитопроводах статора по этой причине отсутствует полый цилиндр из немагнитного материала (латуни). А число симметричных трехфазных обмоток статора уже равно не пяти, а трем.The second option differs from the first in that the rotor cores are made with deep groove slots, which are located only on the outer side of their plates. Therefore, the stator cores are made up of superimposed coaxial, notched only along the inner edge of the plates, and for this reason there is no hollow cylinder made of non-magnetic material (brass) in these cores-magnetic stator cores. And the number of symmetrical three-phase stator windings is no longer five, but three.

Заявляемое изобретение иллюстрируется: фиг. 1а - Асинхронный трехфазный электродвигатель - вариант 1 (вид с торца); фиг. 1б - асинхронный трехфазный электродвигатель - вариант 1 (схематический вид); фиг. 2 - Вид на набор пластин сердечника статора наименьшего и среднего диаметра - вариант 1; фиг. 3 - Схема соединений симметричных трехфазных медных обмоток статора; фиг. 4 - Пластина ротора - вариант 1, фиг. 5 - Форма пазов короткозамкнутой обмотки ротора асинхронных трехфазных электродвигателей повышенной мощности - вариант 2; фиг. 6а - Асинхронный трехфазный электродвигатель повышенной мощности с улучшенными пусковыми свойствами - вариант 2: а - вид с торца; фиг. 6б - то же схематический вид асинхронного трехфазного электродвигателя.The claimed invention is illustrated: FIG. 1a - Asynchronous three-phase electric motor - option 1 (end view); fig. 1b - asynchronous three-phase electric motor - option 1 (schematic view); fig. 2 - View of a set of stator core plates of the smallest and average diameter - option 1; fig. 3 - Connection diagram of symmetrical three-phase copper stator windings; fig. 4 - Rotor plate - option 1, fig. 5 - The shape of the grooves of the squirrel-cage winding of the rotor of asynchronous three-phase electric motors of increased power - option 2; fig. 6а - Asynchronous three-phase electric motor of increased power with improved starting properties - option 2: a - end view; fig. 6b is the same schematic view of an asynchronous three-phase electric motor.

Заявляемый трехфазный асинхронный электродвигатель по варианту 1 (фиг. 1) содержит статорно-роторные пары: цилиндрической формы неявнополюсный статор (якорь), содержащий несколько, в частном случае три, полых цилиндрической формы коаксиальных сердечника-магнитопровода уменьшающегося диаметра (1) (фиг. 1), как элемента соответствующей статорно-роторной пары, набранных путем шихтовки вплотную по оси из обычных одинаковых по форме и материалу штампованных, изолированных друг от друга изоляционной лаковой пленкой (не показано), окалиной и пр. кольцевых коаксиальных пластин.The inventive three-phase asynchronous electric motor according to option 1 (Fig. 1) contains stator-rotor pairs: a cylindrical implicit pole stator (armature) containing several, in particular three, hollow cylindrical coaxial core-magnetic core of decreasing diameter (1) (Fig. 1 ), as an element of the corresponding stator-rotor pair, recruited by batching closely along the axis from conventional stamped rings of the same shape and material, isolated from each other with an insulating varnish film (not shown), scale, etc., annular coaxial plates.

При этом у всех внутренних сердечников, т.е. сердечников наименьшего и среднего диаметра, пластины состоят из узких внешней и внутренней коаксиальных, изолированных, зубчатых по внешней и соответственно внутренней кромке кольцевых пластинок (2) и(3).In this case, all internal cores, i.e. cores of the smallest and average diameter, the plates consist of narrow outer and inner coaxial, isolated, serrated along the outer and, respectively, inner edges of the annular plates (2) and (3).

Сердечник-магнитопровод (1) наибольшего диаметра, а именно внешний сердечник, набран только из пластин, аналогичных по форме внутренним коаксиальным пластинкам (3) внутренних зубчатых (по внутренней кромке) сердечников.The core-magnetic circuit (1) of the largest diameter, namely the outer core, is assembled only from plates similar in shape to the inner coaxial plates (3) of the inner toothed (along the inner edge) cores.

Все пластины изготовлены из листовой электротехнической стали толщиной 0.5 мм и выполнены с образованием многочисленных зубцов (4) и пазов между ними (5) данного статора. При этом образованные зубцы (4) и пазы (5) сердечника статора расположены на внутренней поверхности (6) коаксиальных пластин внешнего сердечника и на каждой внутренней (6) и соответственно внешней (7) цилиндрической поверхности каждого из внутренних образованных данных сердечников-магнитопроводов статора (1) и число этих пазов и зубцов по всем их поверхностям (6) и (7) между собой одинаково, причем на каждом внутреннем сердечнике-магнитопроводе между внутренней цилиндрической поверхностью (8) (фиг. 2), образованной всеми внутренними (гладкими) кромками данных штампованных, изолированных друг от друга изоляционной лаковой пленкой (не показано), окалиной и пр., наложенных друг на друга внешних пластинок (2), и соответствующей внешней цилиндрической поверхностью (9), образованной аналогичным образом внешними (гладкими) кромками наложенных внутренних пластинок (3), жестко встроен полый цилиндр (10) из немагнитного материала (латуни) торцы которого по уровню совпадают с торцами самих данных сердечников-магнитопроводов статора (1). Также статор содержит обычную симметричную трехфазную медную обмотку (11) (фиг. 1), уложенную каждая (как единственная) в имеющиеся изолированные пазовой изоляцией (гильза или коробочка) (не показано) данные образованные пазы (5) (фиг.2) каждой внутренней поверхности (6) и внешней (7) (фиг. 1) каждого данного сердечника-магнитопровода (1) статора, представляющую собой традиционные три катушки (фазные обмотки А, В и С (фиг. 3)), электрически сдвинутые относительно друг друга на угол 120° как в обычной симметричной трехфазной асинхронной или синхронной электрической машине (электродвигателе или электрогенераторе). Причем все упомянутые фазные обмотки А, В и С каждой поверхности (6) и (7) каждого данного сердечника-магнитопровода (1) статора соединены в "звезду" (фиг. 3), а между собой эти "звезды" соединены параллельно пофазно с образованием общих зажимов C1, С2 и С3, которые выведены в обычную клеммную коробку (не показано). Таким образом, общее число симметричных трехфазных обмоток статора равно пяти, т.е. по числу внутренних (6) и внешних (7) поверхностей сердечников-магнитопроводов (1) статора.All plates are made of 0.5 mm thick electrical steel sheet and are made with the formation of numerous teeth (4) and grooves between them (5) of the given stator. In this case, the formed teeth (4) and grooves (5) of the stator core are located on the inner surface (6) of the coaxial plates of the outer core and on each inner (6) and, respectively, outer (7) cylindrical surface of each of the inner formed data cores-magnetic stator cores ( 1) and the number of these grooves and teeth along all their surfaces (6) and (7) is the same with each other, and on each inner core-magnetic circuit between the inner cylindrical surface (8) (Fig. 2) formed by all inner (smooth) edges data stamped, isolated from each other with an insulating varnish film (not shown), scale, etc., superimposed on each other outer plates (2), and the corresponding outer cylindrical surface (9) formed in a similar way by the outer (smooth) edges of the superimposed inner plates (3), a hollow cylinder (10) made of a non-magnetic material (brass) is rigidly built in, the ends of which coincide in level with the ends of the data themselves cores-magnetic stator (1). Also, the stator contains a conventional symmetrical three-phase copper winding (11) (Fig. 1), each laid (as the only one) in the existing insulated groove insulation (sleeve or box) (not shown), these formed grooves (5) (Fig. 2) of each internal surface (6) and outer (7) (Fig. 1) of each given core-magnetic circuit (1) of the stator, which is a traditional three coils (phase windings A, B and C (Fig. 3)), electrically shifted relative to each other by an angle of 120 ° as in a conventional symmetrical three-phase asynchronous or synchronous electric machine (electric motor or generator). Moreover, all the mentioned phase windings A, B and C of each surface (6) and (7) of each given core-magnetic core (1) of the stator are connected in a "star" (Fig. 3), and among themselves these "stars" are connected in parallel in phase with the formation of common terminals C1, C2 and C3, which are brought out into a conventional terminal box (not shown). Thus, the total number of symmetrical three-phase stator windings is five, i.e. by the number of internal (6) and external (7) surfaces of the magnetic cores (1) of the stator.

А каждый из сердечников-магнитопроводов (1) статора торцом, имеющем выводы C1, С2 и С3 (фиг. 1б) проводников медной расположенной в его пазах (5) симметричной трехфазной обмотки (11) (внешний торец), сочленен с опорным статорным кольцом (12) посредством шпилек или болтов (не показаны).And each of the cores-magnetic circuits (1) of the stator with an end face having leads C1, C2 and C3 (Fig.1b) of copper conductors located in its slots (5) symmetrical three-phase winding (11) (outer end), is articulated with a supporting stator ring ( 12) by means of pins or bolts (not shown).

Т.к. число витков всех симметричных фазных медных обмоток А, В и С, уложенных в изолированных пазовой изоляцией (гильза или коробочка) (не показано) одинакового числа пазах (5) каждой поверхности (6) и (7), одинаково между собой, то по мере уменьшения диаметра коаксиальных пластинок (2) и (3) сердечников и, соответственно, геометрических размеров их пазов (5) и зубцов (4) уменьшен и диаметр медного провода симметричной трехфазной обмотки (11).Because the number of turns of all symmetrical phase copper windings A, B and C, laid in insulated groove insulation (sleeve or box) (not shown) of the same number of grooves (5) of each surface (6) and (7), is the same among themselves, then as reducing the diameter of the coaxial plates (2) and (3) of the cores and, accordingly, the geometric dimensions of their slots (5) and teeth (4), the diameter of the copper wire of the symmetrical three-phase winding (11) is also reduced.

Полый цилиндр (10) из немагнитного материала (латуни) уменьшает взаимодействие магнитных потоков, создаваемых соседними симметричными трехфазными медными обмотками (11), т.е. уложенными в имеющиеся изолированные пазовой изоляцией (гильза или коробочка) (не показано) пазы (5) (фиг. 2) каждой внутренней поверхности (6) и внешней (7) (фиг. 1) каждого данного сердечника-магнитопровода (1). Тем самым, исключая насыщение каждого сердечника-магнитопровода (1) и, как следствие, искажение формы кривых магнитных потоков, образование повышенного нагрева магнитопровода и возникновение высших гармоник тока в трехфазных медных обмотках.A hollow cylinder (10) made of a non-magnetic material (brass) reduces the interaction of magnetic fluxes created by adjacent symmetrical three-phase copper windings (11), i.e. laid in the available insulated groove insulation (sleeve or box) (not shown) grooves (5) (Fig. 2) of each inner surface (6) and outer (7) (Fig. 1) of each given core-magnetic circuit (1). Thus, excluding the saturation of each core-magnetic circuit (1) and, as a consequence, distortion of the shape of the curves of magnetic fluxes, the formation of increased heating of the magnetic circuit and the occurrence of higher harmonics of current in three-phase copper windings.

Заявляемое изобретение также содержит и короткозамкнутый ротор (индуктор) статорно-роторных пар, который аналогично статору состоит из стольких же, в частном случае трех, полых, коаксиально расположенных, уменьшающимся диаметром, установленных относительно друг друга с зазором (отстоянием) δ цилиндрической формы коаксиальных сердечников-магнитопроводов (13) (фиг. 1) ротора, как элемента соответствующей статорно-роторной пары, набранных путем шихтовки вплотную по оси из отдельных одинаковых по форме и материалу тонких штампованных, изолированных друг от друга изоляционной лаковой пленкой (не показано), окалиной и пр. кольцевых коаксиальных соединенных (не показано) между собой пластин (14) (фиг. 4) с полузакрытыми овальными пазами (15) с внешней стороны пластин и с аналогичными полузакрытыми овальными пазами (16), но меньшего поэтому поперечного сечения, с внутренней стороны. Причем число пазов (15) с внешней стороны и число пазов (16) с внутренней стороны пластин одинаково между собой и расположены они друг напротив друга. В данных образованных пазами (15) и (16) набора пластин (14) каждых сердечников-магнитопроводов (13) ротора многочисленных полузакрытых каналах овального или иного (не является предметом притязаний) поперечного сечения залит расплавленный электропроводящий метал, например алюминий, также скрепляющий между собой пластины сердечника-магнитопровода, в результате чего образованы продольные стержни (не показано), которые в каждом из них традиционно замкнуты по обоим торцам накоротко общими торцевыми замыкающими алюминиевыми из такого же материала кольцами (17) (фиг. 1б), отлитыми одновременно со стержнями, и в результате образована короткозамкнутая обмотка (18) ротора каждого его сердечника-магнитопровода (13). Эту конструкцию, как известно, называют "беличьей клеткой". При этом торцевые замыкающие кольца (17) помимо своей основной токопроводящей функции выполняют и другую функцию: механически удерживают в спрессованном состоянии пластины (14) сердечника-магнитопровода (13) вращающегося ротора. В совокупности с заливными стержнями и кольцами (17) на данных замыкающих кольцах каждого сердечника-магнитопровода (13) ротора выполнены путем отливки вентиляционные лопатки (не показано), выполняющие функцию вентилятора и охлаждения статора при работе машины.The claimed invention also contains a squirrel-cage rotor (inductor) of stator-rotor pairs, which, similarly to the stator, consists of the same, in the particular case of three, hollow, coaxially located, decreasing diameter, installed relative to each other with a gap (distance) δ of the cylindrical shape of coaxial cores - magnetic conductors (13) (Fig. 1) of the rotor, as an element of the corresponding stator-rotor pair, assembled by batching closely along the axis from separate thin stamped ones of the same shape and material, isolated from each other with an insulating varnish film (not shown), scale and pr. annular coaxial interconnected (not shown) plates (14) (Fig. 4) with semi-closed oval grooves (15) on the outer side of the plates and with similar semi-closed oval grooves (16), but therefore of a smaller cross-section, on the inner side ... Moreover, the number of grooves (15) on the outside and the number of grooves (16) on the inner side of the plates are the same and they are located opposite each other. In the data formed by the grooves (15) and (16) of the set of plates (14) of each core-magnetic conductors (13) of the rotor, numerous half-closed channels of an oval or other (not subject to claims) cross-section is filled with molten electrically conductive metal, for example, aluminum, which also holds together plates of the magnetic core, as a result of which longitudinal rods are formed (not shown), which in each of them are traditionally short-circuited at both ends by common end closing aluminum rings of the same material (17) (Fig.1b), cast simultaneously with the rods, and as a result, a short-circuited winding (18) of the rotor of each of its core-magnetic circuit (13) is formed. This design is known to be called a "squirrel cage". In this case, the end end rings (17), in addition to their main conductive function, also perform another function: they mechanically hold the plates (14) of the magnetic core (13) of the rotating rotor in the pressed state. Together with filler rods and rings (17) on these closing rings of each core-magnetic circuit (13) of the rotor, ventilation blades (not shown) are made by casting, which perform the function of a fan and cooling the stator during machine operation.

Благодаря тому, что число пазов (15) с внешней стороны и число пазов (16) с внутренней стороны пластин каждого сердечника-магнитопровода (13) ротора одинаково между собой и расположены они друг напротив друга, обеспечивается одновременное синхронное синфазное силовое взаимодействие МДС каждой симметричной трехфазной медной обмотки (11) каждого сердечника-магнитопровода (1) статора с каждым соответствующим магнитным полем короткозамкнутой обмотки (18) каждого сердечника-магнитопровода (13) ротора, и производится это силовое взаимодействие не в одном, а в нескольких воздушных зазорах (не показано) статорно-роторных пар между каждым соответствующим сердечником-магнитопроводом (1) статора и соответствующим сердечником-магнитопроводом (13) ротора, чем обеспечивается наибольший электромагнитный момент заявляемого асинхронного трехфазного двигателя, что является существенным свойством.Due to the fact that the number of grooves (15) on the outer side and the number of grooves (16) on the inner side of the plates of each core-magnetic circuit (13) of the rotor are the same and they are located opposite each other, simultaneous synchronous in-phase force interaction of the MDS of each symmetrical three-phase copper winding (11) of each core-magnetic circuit (1) of the stator with each corresponding magnetic field of the short-circuited winding (18) of each core-magnetic circuit (13) of the rotor, and this force interaction is performed not in one, but in several air gaps (not shown) stator-rotor pairs between each corresponding core-magnetic circuit (1) of the stator and the corresponding core-magnetic circuit (13) of the rotor, which provides the greatest electromagnetic moment of the inventive three-phase asynchronous motor, which is an essential property.

При этом наименьший по диаметру коаксиальный сердечник-магнитопровод (13) ротора набран из аналогичных пластин (14), но имеющих овальные полузакрытые пазы (15) только с внешней их стороны (фиг. 1а) и жестко насажен на центральный стержень (19) АД, а все сердечники ротора большего диаметра прилегают по внутренним торцам к опорному роторному кольцу (20) (фиг. 1б) и жестко сочленены с ним посредством шпилек или болтов (не показаны).In this case, the smallest diameter coaxial core-magnetic core (13) of the rotor is assembled from similar plates (14), but having oval half-closed grooves (15) only from their outer side (Fig.1a) and rigidly mounted on the central rod (19) of the HELL, and all rotor cores of a larger diameter adjoin along their inner ends to the supporting rotor ring (20) (Fig. 1b) and are rigidly connected to it by means of pins or bolts (not shown).

Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) в данных стержнях каждой короткозамкнутой обмотки (18) ротора, вызванных пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов (4) пластинок (2) и (3) каждого сердечника-магнитопровода (1) статора (якоря), снижения шума, вызываемого магнитными причинами, пазы (15) и (16) пластин (14) каждого сердечника-магнитопровода (13) ротора выполнены со скосом (не показано), а залитые в них стержни короткозамкнутой обмотки (18) ротора, соответственно, расположены в этих скосах с углом наклона (не показано) относительно оси центрального стержня (19).To reduce the higher harmonics of the electromotive force (EMF) in these rods of each short-circuited winding (18) of the rotor, caused by pulsations of the magnetic flux due to the presence of teeth (4) of the plates (2) and (3) of each magnetic core (1) of the stator (armature) ), reducing the noise caused by magnetic causes, the grooves (15) and (16) of the plates (14) of each core-magnetic circuit (13) of the rotor are made with a bevel (not shown), and the rods of the short-circuited winding (18) of the rotor embedded in them, respectively are located in these bevels with an angle of inclination (not shown) relative to the axis of the central rod (19).

В случаях двигателей большой мощности для снижения омических потерь вместо алюминия по варианту 1 может применяться медь, которая имеет меньшее удельное сопротивление по сравнению с алюминием. В этом данном частном случае в упомянутые пазы сердечников-магнитопроводов (13) ротора плотно вставлены медные стержни, к которым по их торцам посредством сварки прикреплены торцевые медные замыкающие кольца.In the case of high-power motors, to reduce ohmic losses, instead of aluminum according to option 1, copper can be used, which has a lower specific resistance compared to aluminum. In this particular case, copper rods are tightly inserted into the said grooves of the cores-magnetic circuits (13) of the rotor, to which end copper end rings are attached at their ends by welding.

Для увеличения пускового момента асинхронного трехфазного электродвигателя по варианту 2 повышенной мощности, пазы короткозамкнутой обмотки (18) ротора выполняют узкими и глубокими (фиг. 5), как и в известных АД классической конструкции (с одним статором и одним ротором), т.к. эффект вытеснения тока при работе в них возрастает с увеличением высоты в пазу самого стержня. Роторы с такими пазами выполнены глубокими, а именно глубокопазными. Форма такого глубокопазного паза короткозамкнутой обмотки (18) ротора имеет в различных частных случаях прямоугольный вид (фиг. 5а) или трапецеидальный (фиг. 5б). Также сердечник-магнитопровод (13) ротора в частном случае целесообразно выполнять с такой глубокопазной формой паза, который состоит из сдвоенных овалов меньшего и большего поперечного сечений с расположенной в нем двойной короткозамкнутой обмоткой (двойной "беличьей клеткой") (фиг. 5в) (фиг. 5г). Каждая система продольных металлических стержней в таком сердечнике образует свою обмотку из одинакового с замыкающими кольцами (17) материала: верхние стержни (меньшего поперечного сечения), расположенные ближе к воздушному зазору (не показан), - пусковую, а нижние (большего сечения) - рабочую.To increase the starting torque of an asynchronous three-phase electric motor according to option 2 of increased power, the grooves of the short-circuited winding (18) of the rotor are made narrow and deep (Fig. 5), as in the well-known AM of the classical design (with one stator and one rotor), since the effect of current displacement during operation in them increases with an increase in the height in the groove of the rod itself. Rotors with such slots are deep, namely deep groove. The shape of such a deep groove of the short-circuited winding (18) of the rotor has, in various special cases, a rectangular shape (Fig. 5a) or trapezoidal (Fig. 5b). Also, the core-magnetic circuit (13) of the rotor in a particular case, it is advisable to perform with such a deep-groove shape of the groove, which consists of double ovals of smaller and larger cross-sections with a double short-circuited winding (double "squirrel cage") located in it (Fig. 5c) (Fig. . 5d). Each system of longitudinal metal rods in such a core forms its own winding of the same material as the closing rings (17): the upper rods (of a smaller cross-section), located closer to the air gap (not shown), are the starting, and the lower ones (of a larger cross-section) are the working ...

Эффект вытеснения тока в пусковой момент - поверхностный эффект или скин-эффект - заключается в том, что образуется физическое явление радиального вытеснения электрических зарядов с центра проводника на его периферию при увеличении частоты тока.The effect of current displacement at the starting moment - surface effect or skin effect - is that a physical phenomenon of radial displacement of electric charges from the center of the conductor to its periphery is formed with an increase in the frequency of the current.

В заявляемом асинхронном трехфазном электродвигателе по варианту 2 с глубокопазным ротором весь каждый полый цилиндрической формы коаксиальный сердечник-магнитопровод (1) статора (якоря) набирают из коаксиальных зубчатых только по внутренней кромке пластин, аналогичных пластинам (3) (фиг. 2), а каждый сердечник-магнитопровод (13) ротора набирают из аналогичных пластин (14), но имеющих в различных случаях пазы (фиг. 5) только с внешней их стороны (фиг. 6а) и (фиг. 6б). При этом используют меньшее число трехфазных медных обмоток (11) сердечников-магнитопроводов (1) статора, что приводит к снижению расхода дорогостоящей меди при его изготовлении, упрощению конструкции, повышению технологичности изготовления, и, соответственно, уменьшению стоимости при небольшом снижении удельной мощности.In the claimed asynchronous three-phase electric motor according to option 2 with a deep-groove rotor, each hollow cylindrical coaxial core-magnetic core (1) of the stator (armature) is recruited from coaxial gears only along the inner edge of the plates, similar to the plates (3) (Fig. 2), and each the core-magnetic circuit (13) of the rotor is assembled from similar plates (14), but having in various cases grooves (Fig. 5) only on their outer side (Fig. 6a) and (Fig. 6b). At the same time, a smaller number of three-phase copper windings (11) of the core-magnetic circuits (1) of the stator are used, which leads to a decrease in the consumption of expensive copper in its manufacture, a simplified design, an increase in manufacturability, and, accordingly, a decrease in cost with a slight decrease in the specific power.

Технологичность изготовления заявляемого асинхронного трехфазного электродвигателя по варианту 2 более высокая, чем по первому варианту, т.к. здесь используют более простую конструкцию сердечников-магнитопроводов (1) статора (якоря) с меньшим в 2 раза числом зубцов (4) и пазов (5) между ними, в которой, кроме того, отсутствует полый цилиндр (10) из немагнитного материала (латуни).The manufacturability of the claimed asynchronous three-phase electric motor according to option 2 is higher than according to the first option, since here they use a simpler design of cores-magnetic circuits (1) of the stator (armature) with a 2 times smaller number of teeth (4) and grooves (5) between them, in which, in addition, there is no hollow cylinder (10) made of non-magnetic material (brass) ).

Сердечники-магнитопроводы (1) статора (якоря) и сердечники-магнитопроводы ротора (13) по обоим вариантам герметизируют от воздействия окружающей среды защитными разъемными крышками внешней (верхней) (21) опорного статорного кольца (12) и торцевой (22), плотно соединяя их с натягом между собой по ступенчатому профилю (как у двух половинок одной матрешки). При этом жестко сопряженные опорное статорное кольцо (12) и внешняя (верхняя) защитная разъемная крышка (21) технологически могут быть отлиты в единый конструкционный элемент, образующий совместно с торцевой крышкой (22) корпус АД. Торцевая крышка (22) сопряжена подвижно с приводным валом (23) АД посредством подшипников скольжения (24), сопряженным в свою очередь с опорным роторным кольцом (20). При этом приводной вал (23), опорное роторное кольцо (20) и центральный стержень АД (19) технологически могут быть отлиты в единый конструкционный элемент.The cores-magnetic circuits (1) of the stator (armature) and the cores-magnetic circuits of the rotor (13), according to both options, are sealed from the environment by protective split covers of the outer (upper) (21) of the supporting stator ring (12) and end (22), tightly connecting them with interference with each other along a stepped profile (like two halves of one nesting doll). In this case, the rigidly coupled support stator ring (12) and the outer (upper) protective split cover (21) can be technologically molded into a single structural element, which together with the end cover (22) forms the AM casing. The end cover (22) is movably mated to the drive shaft (23) of the AD by means of plain bearings (24), which, in turn, is mated with the supporting rotor ring (20). In this case, the drive shaft (23), the supporting rotor ring (20) and the central rod of the IM (19) can be technologically cast into a single structural element.

Для снижения механических напряжений на подшипники скольжения (24) по обоим вариантам при большой длине электродвигателя аналогичные подшипники (25), но меньшего размера, также устанавливают на противоположной его стороне на оконечности центрального стержня (19), который в этом случае выполняют несколько большей длины, чем сердечники-магнитопроводы (13) ротора, но меньшего диаметра, чем сам стержень, а в опорном статорном кольце (12) при этом под эти подшипники предусматривают обычное посадочное гнездо (не показано). Предотвращение смещения крышек (21) и (22) относительно вала (23) в осевом направлении обеспечивают выступы (26) вала (23) и (27) крышки (22), а также шайба (28) и стопорное кольцо (29), установленное в проточку (30) вала (23) АД. Для надежного соединения упомянутых защитных крышек (21) и (22) между собой последние стянуты четырьмя болтами (не показано) через соответствующие отверстия (31) в проушинах (32), которые являются монолитными и составляют с защитными крышками (21) и (22) единое целое.To reduce mechanical stresses on the plain bearings (24) in both versions with a large length of the electric motor, similar bearings (25), but of a smaller size, are also installed on the opposite side at the end of the central rod (19), which in this case is made of a slightly longer length, than the cores-magnetic circuits (13) of the rotor, but of a smaller diameter than the rod itself, and in the supporting stator ring (12), at the same time, for these bearings, a conventional seat is provided (not shown). Prevention of displacement of the covers (21) and (22) relative to the shaft (23) in the axial direction is ensured by the protrusions (26) of the shaft (23) and (27) of the cover (22), as well as the washer (28) and the circlip (29) installed into the groove (30) of the shaft (23) HELL. For reliable connection of the said protective covers (21) and (22), the latter are tightened with four bolts (not shown) through the corresponding holes (31) in the lugs (32), which are monolithic and are made up with protective covers (21) and (22) a single whole.

Крепление АД к фундаменту произведено с помощью традиционных болтов через монтажные отверстия (33) в лапах (34), которые также являются монолитными и составляют с защитными крышками (21) и (22) единое целое.Fastening of the blood pressure to the foundation is made using traditional bolts through the mounting holes (33) in the legs (34), which are also monolithic and form a single whole with the protective covers (21) and (22).

Заявляемый асинхронный трехфазный электродвигатель используют следующим образом. Прикрепляют электродвигатель фундаменту с помощью традиционных четырех болтов через монтажные отверстия (33) в лапах (34). На общие зажимы C1, С2 и С3 параллельно соединенных симметричных трехфазных обмоток (11) каждого сердечника-магнитопровода (1) статора АД подают от сети переменного тока переменное трехфазное напряжение стандартной частоты 50 Гц. При этом каждой фазной обмоткой А, В и С создается электромагнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти электромагнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий электромагнитный поток оказывается при этом вращающимся. Этот вращающийся электромагнитный поток каждых симметричных фазный обмоток А, В и С каждого сердечника-магнитопровода (1) статора, пересекая через воздушный зазор (не показан) проводники (стержни) каждой соответствующей короткозамкнутой обмотки (18) каждого сердечника-магнитопровода (13) ротора, наводит в каждой из них в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея электродвижущую силу (ЭДС). А так как каждая обмотка (18) каждого сердечника-магнитопровода (13) ротора является замкнутой, то в каждой из них возникает переменный электрический ток, электромагнитное поле которого, в свою очередь, взаимодействуя с вызвавшим данный переменный электрический ток вращающимся электромагнитным полем фазных обмоток А, В и С сердечников-магнитопроводов (1) статора, создает электромагнитный момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения электромагнитного поля сердечников-магнитопроводов (1) статора. При вращении вала (23) с некоторой частотой вращения АД развивает механическую мощность, равную произведению развиваемого электромагнитного момента на эту угловую частоту вращения.The inventive asynchronous three-phase electric motor is used as follows. Attach the motor to the foundation using the traditional four bolts through the mounting holes (33) in the feet (34). The common terminals C1, C2 and C3 of the parallel-connected symmetrical three-phase windings (11) of each core-magnetic circuit (1) of the stator of the AM are supplied from the alternating current network with an alternating three-phase voltage of a standard frequency of 50 Hz. In this case, each phase winding A, B and C creates an electromagnetic flux, which changes with the frequency of the applied voltage. These electromagnetic fluxes are shifted relative to each other by 120 °, both in time and in space. The resulting electromagnetic flux turns out to be rotating. This rotating electromagnetic flux of each symmetrical phase windings A, B and C of each core-magnetic circuit (1) of the stator, crossing through an air gap (not shown) the conductors (rods) of each corresponding short-circuited winding (18) of each core-magnetic circuit (13) of the rotor, induces an electromotive force (EMF) in each of them in accordance with Faraday's law of electromagnetic induction. And since each winding (18) of each core-magnetic circuit (13) of the rotor is closed, then an alternating electric current arises in each of them, the electromagnetic field of which, in turn, interacts with the rotating electromagnetic field of the phase windings A that caused this alternating electric current , B and C of the stator cores (1), creates an electromagnetic moment of the motor, tending to turn the rotor in the direction of rotation of the electromagnetic field of the stator cores (1). When the shaft (23) rotates with a certain frequency of rotation, the AM develops mechanical power equal to the product of the developed electromagnetic moment by this angular frequency of rotation.

Благодаря тому, что в заявляемом электродвигателе содержится несколько симметричных трехфазных обмоток (11), в частном случае 5, его надежность многократно возрастает: при перегреве одной или нескольких его симметричных трехфазных обмоток электродвигатель сохранит свою работоспособность, хоть и будет развивать меньший электромагнитный момент.Due to the fact that the claimed electric motor contains several symmetrical three-phase windings (11), in a particular case 5, its reliability increases many times over: when one or more of its symmetrical three-phase windings overheats, the electric motor will retain its operability, although it will develop a lower electromagnetic moment.

Благодаря тому, что в пазах (5) каждой поверхности (6) и (7) (фиг. 1) каждого сердечника-магнитопровода (1) статора уложена только одна симметричная трехфазная обмотка (11), перегрев любой из них практически не сказывается на температурный режим остальных обмоток, в отличие от многоскоростных электродвигателей, в котором в одни и те же пазы статора может быть уложено несколько обмоток и перегрев одной из них сразу же за счет теплопередачи ведет к перегреву остальных обмоток. Таким образом, надежность заявляемого электродвигателя существенно возрастает (выше).Due to the fact that only one symmetrical three-phase winding (11) is laid in the grooves (5) of each surface (6) and (7) (Fig. 1) of each magnetic core (1) of the stator, overheating of any of them practically does not affect the temperature the mode of the remaining windings, in contrast to multi-speed electric motors, in which several windings can be placed in the same stator slots and overheating of one of them immediately due to heat transfer leads to overheating of the remaining windings. Thus, the reliability of the proposed electric motor increases significantly (above).

Повышение удельной мощности электродвигателя (существенное свойство) обеспечивается за счет того, что используется несколько статорно-роторных пар, вследствие чего одновременное синхронное силовое взаимодействие магнитного поля симметричных трехфазных медных обмоток (11) сердечника-магнитопровода (1) статора с соответствующими магнитным полем короткозамкнутой обмотки (18) сердечника-магнитопровода (13) ротора производится не в одном, а в нескольких воздушных зазорах (не показано) между каждым соответствующим в паре сердечником-магнитопроводом (1) статора и соседним сердечником-магнитопроводом (13) ротора, благодаря чему суммарный электромагнитный момент возрастает.An increase in the specific power of the electric motor (an essential property) is provided due to the fact that several stator-rotor pairs are used, as a result of which the simultaneous synchronous force interaction of the magnetic field of symmetrical three-phase copper windings (11) of the core-magnetic circuit (1) of the stator with the corresponding magnetic field of the short-circuited winding ( 18) of the core-magnetic circuit (13) of the rotor is produced not in one, but in several air gaps (not shown) between each corresponding in the pair core-magnetic circuit (1) of the stator and the adjacent core-magnetic circuit (13) of the rotor, due to which the total electromagnetic moment increases.

Дополнительной способностью заявляемого электродвигателя является его возможность без применения дополнительных преобразователей электрического тока и напряжения и частоты работать при необходимости с меньшей мощностью: для этого достаточно от общих зажимов C1, С2 и С3 в клеммной коробке (не показано) отсоединить одну или несколько симметричных трехфазных параллельно включенных обмоток (11) поверхностей (6) и (или) (7) сердечников-магнитопроводов (1) статора. При этом уменьшится развиваемый электродвигателем электромагнитный момент, а частота вращения вала (23) не изменится. Таким образом, появляется возможность использования заявляемого электродвигателя в регулируемом электроприводе, а область его применения расширяется.An additional ability of the inventive electric motor is its ability, without the use of additional converters of electric current and voltage and frequency, to operate, if necessary, with lower power: for this, it is enough to disconnect one or more symmetrical three-phase parallel connected from the common terminals C1, C2 and C3 in the terminal box (not shown) windings (11) surfaces (6) and (or) (7) cores-magnetic circuits (1) of the stator. In this case, the electromagnetic torque developed by the electric motor will decrease, and the rotational speed of the shaft (23) will not change. Thus, it becomes possible to use the inventive electric motor in a controlled electric drive, and the scope of its application is expanding.

Таким образом, заявляемый электродвигатель обладает такими эксплуатационными характеристиками как: повышенная надежность (живучесть), высокая удельная мощность. Благодаря этим качествам этот электродвигатель может найти применение не только в гражданском береговом (наземном) применении в качестве электродвигателя различных технологических установок, но и в военной технике (технологии двойного назначения), в авиации, морских судах, т.е. там, где эти качества наиболее востребованы.Thus, the claimed electric motor has such performance characteristics as: increased reliability (survivability), high power density. Thanks to these qualities, this electric motor can be used not only in civil coastal (land) applications as an electric motor of various technological installations, but also in military equipment (dual-use technologies), in aviation, sea vessels, i.e. where these qualities are most in demand.

Claims

1. Asynchronous three-phase electric motor containing a cylindrical stator and a squirrel-cage rotor, separated by an air gap, and a drive shaft; the magnetic cores of the stator and the squirrel-cage rotor are made up of separate, insulated, thin-sheet plates of electrical steel with the formation of numerous teeth and grooves between them along the edges; a symmetrical three-phase copper winding is laid in the insulated slots of the stator magnetic circuit, the phase windings of which are located in the insulated slots of the stator with a shift in space of 120 °, and all phase stator windings are connected to each other in a "star" with common terminals; a squirrel-cage rotor contains a squirrel-cage winding, consisting of longitudinal metal rods, short-circuited from the ends by common end, of the same material, closing rings made with ventilation blades, while the rods of this winding are built into the grooves of the rotor magnetic circuit, characterized in that it contains several stator-rotor pairs and a central rod; the stator of stator-rotor pairs contains several hollow, cylindrical, coaxial cores-magnetic circuits of decreasing diameter, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, recruited closely along the axis from separate, identical in shape and material, isolated, annular gear plates, with Moreover, for all internal cores-magnetic conductors of the stator, namely cores of the smallest and average diameter, the plates consist of narrow outer and inner coaxial toothed along the outer and, respectively, the inner edge of annular insulated plates, and the outer core-magnetic conductor, namely the core of the largest diameter, is made up of plates , similar in shape to the inner coaxial plates, serrated along the inner edge of the cores, while the formed teeth and grooves of the stator magnetic core are located on the inner surface of the coaxial plates of the outer core and on each inner and, respectively, outer cylindrical surface of each of the inner formed data cores-magnetic stator cores, and the number of these grooves and teeth along all these surfaces is the same among themselves, and in each inner core-magnetic core of the stator between the inner cylindrical surface formed by all the inner edges of the data isolated, superimposed on each other the other outer plates, and the corresponding outer cylindrical surface, formed in a similar way by the outer edges of the superimposed inner plates, a hollow cylinder of non-magnetic material is rigidly built in, the ends of which coincide in level with the ends of these cores-magnetic stator cores themselves; symmetrical three-phase copper winding is laid each in insulated grooves of each given inner and outer surface of each stator magnetic core; wherein each of the cores-magnetic circuits of the stator with the outer end having the outputs of the data conductors of symmetrical three-phase copper, located in its slots of the windings, is rigidly articulated with the supporting stator ring; the squirrel-cage rotor of stator-rotor pairs contains the same number of hollow, cylindrical, coaxially located, with a decreasing diameter of cores-magnetic circuits, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, each is recruited closely along the axis from separate, identical in shape and material, isolated , annular, coaxial, interconnected toothed plates, with semi-closed oval grooves on the outer side of the plates and with similar semi-closed oval grooves, but with a smaller cross-section, on the inner side, and the number of grooves on the outside and the number of grooves on the inner side of these plates is the same between themselves and the grooves are located opposite each other; molten electrically conductive metal is poured into numerous oval channels formed by the grooves of the data set of the plates of each core-magnetic circuits of the rotor, forming longitudinal rods in each of them, which are short-circuited at their both ends by common end closing rings, made of the same material, to form a short-circuited rotor winding of each of its cores, while in combination with the formed filler longitudinal rods and end end rings on these rings of each core-magnetic core of the rotor, ventilation blades are made by casting, while the smallest diameter coaxial core-magnetic core of the rotor is recruited from similar plates, but having, at this, the oval semi-closed grooves are only on their outer side, and it is rigidly mounted on the central rod of the asynchronous three-phase motor, and all cores-magnetic circuits of the rotor of a larger diameter adjoin along the inner ends to the supporting rotor ring and rigidly with are intimate with him; moreover, for these rods of each short-circuited winding of the rotor of each core-magnetic circuit of the rotor, the grooves of all plates of each of its core-magnetic circuit are made with a bevel, and the rotor winding rods embedded in them are located in these beveled slots with an angle of inclination relative to the axis of the central rod of the asynchronous three-phase motor, and the drive the shaft is movably mated to the lateral protective cover of the motor housing and rigidly mated to its supporting rotor ring, which is articulated with the central rod.

2. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 1, characterized in that the number of cores-magnetic circuits of the stator of the stator-rotor pairs is equal to three.

3. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 1, characterized in that the number of cores-magnetic circuits of the rotor of the stator-rotor pairs is equal to three.

4. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 1, characterized in that in the electric motor, copper rods of the short-circuited rotor winding are tightly inserted into each groove of each core-magnetic circuit of the rotor, to which end copper end rings are attached.

5. Asynchronous three-phase electric motor of 1, characterized in that the total number of symmetrical three-phase stator windings is five.

6. Asynchronous three-phase electric motor containing a cylindrical stator and a squirrel-cage rotor, separated by an air gap, and a drive shaft; the magnetic cores of the stator and the squirrel-cage rotor are made up of separate, insulated, thin-sheet plates of electrical steel with the formation of numerous teeth and grooves between them along the edges; a symmetrical three-phase copper winding is laid in the insulated slots of the stator magnetic circuit, the phase windings of which are located in the insulated slots of the stator with a shift in space of 120 °, and all phase stator windings are connected to each other in a "star" with common terminals; a squirrel-cage rotor contains a squirrel-cage winding, consisting of longitudinal metal rods, short-circuited from the ends by common end, from the same material, closing rings made with ventilation blades, while the rods of this winding are built into the grooves of the rotor magnetic circuit; characterized in that it contains several stator-rotor pairs and a central rod; The stator of stator-rotor pairs contains several hollow, cylindrical, coaxial cores-magnetic circuits of decreasing diameter, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, while each core-magnetic circuit of the stator is made up of separate, identical in shape and material, isolated, annular superimposed on each other coaxial, serrated along the inner edge of the plates, while the formed teeth and grooves of the stator magnetic core are located on each inner cylindrical surface of each of these cores-magnetic stator cores, and the number of these grooves and teeth along all these surfaces between them the same; symmetrical three-phase copper winding is laid each in insulated grooves of each given inner surface of each stator magnetic core; wherein each of the cores-magnetic circuits of the stator with the outer end, having the leads of symmetrical three-phase copper conductors located in its slots of the windings, is rigidly articulated with the supporting stator ring; the squirrel-cage rotor of stator-rotor pairs contains the same number of hollow, cylindrical, coaxially arranged, with a decreasing diameter of cores-magnetic circuits, each of which is an element of the corresponding stator-rotor pair, recruited closely along the axis from separate, identical in shape and material, isolated, annular, coaxial, superimposed on each other toothed plates, with deep and narrow, namely deep-groove grooves on the outside of the plates, and these grooves are located symmetrically opposite each other; molten electrically conductive metal is poured into numerous deep channels formed by these grooves of the data set of the plates of each core-magnetic cores of the rotor, forming longitudinal rods in each of them, which are short-circuited at their both ends by common end closing rings made of the same material, with the formation of a short-circuited winding the rotor of each of its cores, while in combination with the formed filler rods and end end rings on these rings of each core-magnetic core of the rotor, ventilation blades are made by casting, while the smallest diameter coaxial core-magnetic core of the rotor is rigidly mounted on the central rod of the asynchronous three-phase electric motor, and all cores-magnetic circuits of the rotor of a larger diameter adjoin along the inner ends to the supporting rotor ring and are rigidly articulated with it; moreover, for these rods of each short-circuited winding of the rotor of each core-magnetic circuit of the rotor, the grooves of all plates of each of its core-magnetic circuit are made with a bevel, and the rotor winding rods embedded in them are located in these beveled slots with an angle of inclination relative to the axis of the central rod of the asynchronous three-phase electric motor, and the drive the shaft is movably mated to the side protective cover of the electric motor housing and rigidly mated to its supporting rotor ring, which is articulated with the central rod.

7. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 6, characterized in that the number of cores-magnetic circuits of the stator of the stator-rotor pairs is equal to three.

8. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 6, characterized in that the number of cores-magnetic circuits of the rotor of the stator-rotor pairs is equal to three.

9. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 6, characterized in that the deep grooves of the short-circuited winding of the rotor of each core-magnetic core of the rotor are made of a rectangular or trapezoidal shape.

10. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 6, characterized in that each core-magnetic circuit of the rotor is made with such a deep-groove groove, which consists of a double oval of smaller and larger cross-section with a double short-circuited rotor winding located in each of such grooves.

11. An asynchronous three-phase electric motor according to claim 6, characterized in that the total number of symmetrical three-phase copper stator windings is three.