Асинхронный двигатель с перфорированным полым ротором

Abstract

Выполнен краткий анализ проведенных исследований асинхронных исполнительных микродвигателей, описана конструкция асинхронного двигателя с перфорированным полым ротором, приведены основные соотношения, определяющие геометрию ротора и непосредственно влияющие на энергетические показатели электрической машины. Представлены расчеты для определения геометрии окон, расположенных в пределах части активной длины пакета статора в области, примыкающей к сплошному «лобовому» участку поверхности стакана со стороны его торца, противоположного дну стакана ротора. В асинхронном двигателе с перфорированным полым ротором достигается улучшение энергетических показателей асинхронных двигателей с полым ротором (повышение максимального момента, КПД и cosφ двигателя). Указанные преимущества обеспечиваются тем, что окна в стакане полого ротора расположены в пределах части активной длины пакета статора в зоне, примыкающей к сплошному «лобовому» участку поверхности стакана ротора со стороны его торца, противоположного дну стакана. В конструкции полого ротора дно стакана с одного из торцов играет роль сверхпроводящего короткозамыкающего кольца, поэтому коэффициент увеличения сопротивления, обусловленный поперечным краевым эффектом, зависит от распределения токов ротора в области, примыкающей к сплошному «лобовому» участку поверхности стакана со стороны его торца, противоположного дну стакана. При анализе распределения плотности тока в полом роторе с аксиальной длиной L' все электрические постоянные и геометрические размеры, входящие в расчет, – известные величины. Произвольно заданными постоянными являются первичные токи и частота вращения ротора. По мере увеличения скорости вращения благодаря наличию окон со стороны одного торца ротора и влиянию дна стакана с другого элементарные токи ротора в пределах активной длины расточки машины будут направлены преимущественно в аксиальном направлении, в том числе при сравнительно малых скольжениях, соответствующих малым частотам перемагничивания материала ротора. То есть часть активной поверхности ротора со стороны торца, противоположного дну его стакана, не будет выполнять функции лобовой части обмотки при снижении частоты токов в материале ротора. Это обеспечивает увеличение активной составляющей тока ротора, пропорциональной электромагнитному моменту двигателя. Соответственно лобовые части эквивалентной обмотки полого ротора, токи через которые не создают момент, не будут распространяться на высоких скоростях вращения в область активной длины машины.