RU2726867C2 - Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах - Google Patents
Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726867C2 RU2726867C2 RU2019100594A RU2019100594A RU2726867C2 RU 2726867 C2 RU2726867 C2 RU 2726867C2 RU 2019100594 A RU2019100594 A RU 2019100594A RU 2019100594 A RU2019100594 A RU 2019100594A RU 2726867 C2 RU2726867 C2 RU 2726867C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air gap
- armature
- magnetic
- rotor
- calculated
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электромашиностроению. Технический результат - минимизация вероятности заклинивания магнитопровода внутреннего якоря в магнитопроводе внешнего ротора двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г). Особенностью заявленного способа согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах, изготовленных с использованием магнитопроводов якоря с щеточно-коллекторным узлом машин постоянного тока и статора машин переменного тока, является то, что после определения разности между начальным воздушным зазором δмежду магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора и расчетным конечным воздушным зазором δподбирают металлическую трубку с толщиной стенки, равной рассчитанной разности Δ=δ-δ={[(Dp-Da)/2]-δ} между начальным воздушным зазором δи расчетным конечным воздушным зазором δ, в которую затем впрессовывают магнитопровод внутреннего якоря. 3 ил.
Description
Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к способам согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах, и может быть использовано для технико-экономической и конструктивной совместимости концентрически расположенных магнитопроводов - внешнего ротора и внутреннего якоря двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г).
Известна двухмерная электрическая машина-генератор (ДЭМ-Г) (патент РФ №2332775), содержащая концентрически расположенные якорь с обмоткой и щеточно-коллекторным аппаратом машины постоянного тока и внешний ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу роторных обмоток асинхронных двигателей, имеющие возможность свободно вращаться относительно друг друга. При этом в пазы якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью контактных колец и щеток соединен с сетью переменного тока, что обеспечивает электропитание подключенных к нему потребителей.
В настоящее время (пока не освоен серийный выпуск подобных машин) для изготовления ДЭМ-Г используются магнитопроводы якоря с щеточно-коллекторным узлом серийных машин постоянного тока и статора серийных машин переменного тока, используемого в качестве внешнего ротора. Однако магнитопроводы ротора и якоря в подобных двухмерных электрических машинах-генераторах не согласованы.
Представляя, с одной стороны, большие удобства, связанные с отсутствием необходимости в дорогостоящих штампах для изготовления (штамповки) листов ротора и якоря ДЭМ-Г, способ изготовления таких ДЭМ-Г имеет существенный недостаток, который заключается в том, что трудно (а порой - невозможно) подобрать магнитопроводы серийных электрических машин постоянного и переменного тока нужных диаметральных (впрочем - и осевых) размеров магнитопроводов, обеспечивающих расчетный воздушный зазор между одновременно (но с различными скоростями) вращающимися внешним ротором и внутренним якорем изготавливаемой таким образом двухмерной электрической машины-генератора. При этом уменьшенный (а тем более - нулевой) воздушный зазор неприемлем по условиям необходимости обеспечения свободного вращения внутреннего якоря в расточке также вращающегося (но с другой скоростью) внешнего ротора.
Но с другой стороны, увеличенный воздушный зазор недопустим, так как это приводит к резкому увеличению рассеяния магнитного поля машины, что, в конечном счете, сказывается на уменьшении мощности машины, и как результат - на уменьшении ее КПД - η и коэффициента мощности - cos ϕ, т.е. энергетического показателя машины - η cos ϕ.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах, изготовленных с использованием магнитопроводов якоря с щеточно-коллекторным узлом машин постоянного тока и статора машин переменного тока, используемого в качестве внешнего ротора (пат. РФ №2496211 авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М., Гайтова Т.Б., Кашин А.Я.), характеризующийся тем, что определяют начальный существующий воздушный зазор δн между ротором и якорем по формуле δн=(Dp-Da)/2, где Dp - внутренний диаметр ротора, Da - внешний диаметр якоря, затем рассчитывают необходимый конечный воздушный зазор δкр по формуле где А - линейная нагрузка, Bδ o≈0,95Bδ ном - максимальная индукция в воздушном зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении, τ - полюсное деление, xd* - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, находят разность Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр, затем наращивают по наружной окружности цилиндрическую поверхность якоря, покрывая ее одним или несколькими слоями листовой электротехнической стали и доводя суммарную толщину слоев листовой электротехнической стали до величины, равной рассчитанной разности Δ, обеспечивая тем самым целесообразный по энергетическим соображениям конечный воздушный зазор δк≈δкр между ротором и якорем. Согласно этому способу электротехническую сталь на поверхности якоря закрепляют точечной электросваркой.
Однако в связи с тем, что в высокоскоростных ДЭМ-Г внутренний якорь вращается с большой скоростью, лист электротехнической стали под действием центробежных сил может разорваться в местах сварки, что в свою очередь может повлечь за собой заклинивание якоря в роторе ДЭМ-Г. Это существенно снижает надежность ДЭМ-Г.
Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование способа согласования магнитопроводов внешнего ротора и внутреннего якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах, изготовленных с использованием магнитопроводов якоря с щеточно-коллекторным узлом машин постоянного тока и статора машин переменного тока, используемого в качестве внешнего ротора, позволяющее повысить надежность двухмерных электрических машин-генераторов.
Технический результат заявленного изобретения - минимизация вероятности заклинивания магнитопровода внутреннего якоря в магнитопроводе внешнего ротора двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г).
Технический результат достигается тем, что в способе согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах, изготовленных с использованием магнитопроводов якоря с щеточно-коллекторным узлом машин постоянного тока и статора машин переменного тока, используемого в качестве внешнего ротора, при котором определяют начальный существующий воздушный зазор δн между магнитопроводами внешнего ротора и внутреннего якоря по формуле:
где Dp - внутренний диаметр магнитопровода внешнего ротора, Da - внешний диаметр магнитопровода внутреннего якоря,
затем рассчитывают необходимый расчетный конечный воздушный зазор δкр по формуле:
где А - линейная нагрузка, Bδ o - максимальная индукция в воздушном зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении, τ - полюсное деление, xd* - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, находят разность между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр по формуле:
где Δ - разность между начальным воздушным зазором между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора и расчетным конечным воздушным зазором, δн - начальный воздушный зазор между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора, δкр - расчетный конечный воздушный зазор, при этом после определения разности между начальным воздушным зазором δн между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора и расчетным конечным воздушным зазором δкр подбирают металлическую трубку с толщиной стенки, равной рассчитанной разности Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр, в которую затем впрессовывают магнитопровод внутреннего якоря.
При этом диаметр якоря увеличивается от значения Da до величины (Da+2Δ), где Δ - толщина выбранной металлической трубки, а воздушный зазор ДЭМ-Г уменьшается от начального значения δн до конечного (близкого к расчетному) значения δк≈δкр р на величину Δ.
Повышение надежности двухмерных электрических машин-генераторов при согласовании их внутреннего якоря с внешним ротором заявляемым способом достигается минимизацией вероятности заклинивания магнитопровода внутреннего якоря в магнитопроводе внешнего ротора двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г) за счет подбора металлической трубки с толщиной стенки, равной рассчитанной разности Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором между магнитопроводами внешнего ротора и внутреннего статора и расчетным воздушным зазором между ними, и впрессовывания в эту трубку магнитопровода внутреннего якоря, обеспечивая тем самым целесообразный по энергетическим соображениям конечный воздушный зазор δк≈δкр между магнитопроводами внешнего ротора и внутреннего якоря, где Δ - разность между начальным воздушным зазором между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора и расчетным конечным воздушным зазором, δн - начальный воздушный зазор между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора, δкр - расчетный конечный воздушный зазор.
Металлическая трубка, в которую впрессовывают магнитопровод внутреннего якоря, обладает большей прочностью, чем используемый в прототипе лист электротехнической стали, закрепленный точечной сваркой, который может разорваться в местах сварки под действием центробежных сил. Разрыв металлической трубки, используемой в заявляемом способе, ввиду отсутствия в ней сварочных швов исключен. Соответственно и заклинивание магнитопровода внутреннего якоря в магнитопроводе внешнего ротора по причине разрыва сварочных швов исключено.
Исходя из этого согласование магнитопроводов внутреннего якоря и внешнего ротора посредством заявляемого способа минимизирует вероятность заклинивания магнитопровода внутреннего якоря в магнитопроде внешнего ротора ДЭМ-Г, и, соответственно повышает надежность ДЭМ-Г, особенно высокоскоростных.
Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволяет минимизировать вероятность заклинивания магнитопровода внутреннего якоря в магнитопроводе внешнего ротора двухмерных электрических машин-генераторов, и соответственно повысить их надежность.
На фиг. 1 изображены в разрезе магнитопроводы ДЭМ-Г в начальном (несогласованном) виде, имеющей воздушный зазор δн, определяемый соотношением размеров внутреннего диаметра Dp магнитопровода внешнего ротора 1 и внешнего диаметра Da магнитопровода внутреннего якоря 2, причем
На фиг. 2 представлены в разрезе те же магнитопроводы ДЭМ-Г, но уже с впрессованным в металлическую трубку 3 с толщиной стенки Δ магнитопроводом внутреннего якоря 2, в результате чего воздушный зазор между магнитопроводами внешнего ротора 1 и внутреннего якоря 2 ДЭМ-Г уменьшается до конечного (расчетного) уровня
При этом, подбирая металлическую трубку 3 с различной толщиной Δ стенки для запрессовки в нее внутреннего якоря 2, можно добиться наилучшего эффекта повышения энергетического показателя ДЭМ-Г, т.е. η cos ф.
На фиг. 3 приведен спрямленный (развернутый в линию) фрагмент ДЭМ-Г с нормализованным, уменьшенным воздушным зазором от начальной величины δн до конечного значения δк за счет впрессовывания магнитопровода внутреннего якоря 2 в металлическую трубку 3 с соответствующей толщиной Δ стенки.
Способ реализуется следующим образом.
К расчетному (выбранному) пакету якоря серийной электрической машины постоянного тока заданных геометрических размеров подбирается соответствующий по размерам пакет статора серийной асинхронной или синхронной машины, используемой в качестве внешнего ротора. Затем определяют начальный существующий воздушный зазор δн между магнитопроводами внешнего ротора и внутреннего якоря по формуле:
где Dp - внутренний диаметр магнитопровода внешнего ротора, Da - внешний диаметр магнитопровода внутреннего якоря.
Затем рассчитывают необходимый конечный воздушный зазор δкр по формуле:
где А - линейная нагрузка, Вδ о - максимальная индукция в воздушном зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении, τ - полюсное деление, xd* - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, находят разность Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр.
После этого подбирают металлическую трубку с толщиной стенки, равной рассчитанной разности Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр, в которую затем впрессовывают магнитопровод внутреннего якоря.
Claims (10)
- Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах, изготовленных с использованием магнитопроводов якоря с щеточно-коллекторным узлом машин постоянного тока и статора машин переменного тока, используемого в качестве внешнего ротора, при котором определяют начальный существующий воздушный зазор δн между магнитопроводами внешнего ротора и внутреннего якоря по формуле:
- где Dp - внутренний диаметр магнитопровода внешнего ротора, Da - внешний диаметр магнитопровода внутреннего якоря,
- затем рассчитывают необходимый расчетный конечный воздушный зазор δкр по формуле:
- где А - линейная нагрузка, Вδо - максимальная индукция в воздушном зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении, τ - полюсное деление, xd* - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси,
- находят разность между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр по формуле:
- где Δ - разность между начальным воздушным зазором между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора и расчетным конечным воздушным зазором, δн - начальный воздушный зазор между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора, δкр - расчетный конечный воздушный зазор,
- отличающийся тем, что после определения разности между начальным воздушным зазором δн между магнитопроводами внутреннего якоря и внешнего ротора и расчетным конечным воздушным зазором δкр подбирают металлическую трубку с толщиной стенки, равной рассчитанной разности Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр, в которую затем впрессовывают магнитопровод внутреннего якоря.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100594A RU2726867C2 (ru) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100594A RU2726867C2 (ru) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019100594A RU2019100594A (ru) | 2020-07-10 |
RU2019100594A3 RU2019100594A3 (ru) | 2020-07-10 |
RU2726867C2 true RU2726867C2 (ru) | 2020-07-16 |
Family
ID=71509358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019100594A RU2726867C2 (ru) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2726867C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3743934A (en) * | 1970-05-20 | 1973-07-03 | Bbc Brown Boveri & Cie | Apparatus for monitoring the air gap in rotary electrical machines using magnetic field plates or magneto diodes |
JPH0817554A (ja) * | 1994-07-04 | 1996-01-19 | Gomi Shoji Kk | 動植物育成用ヒーター |
RU2332775C1 (ru) * | 2006-12-05 | 2008-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Двухмерная электрическая машина-генератор |
RU2496211C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах |
-
2019
- 2019-01-10 RU RU2019100594A patent/RU2726867C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3743934A (en) * | 1970-05-20 | 1973-07-03 | Bbc Brown Boveri & Cie | Apparatus for monitoring the air gap in rotary electrical machines using magnetic field plates or magneto diodes |
JPH0817554A (ja) * | 1994-07-04 | 1996-01-19 | Gomi Shoji Kk | 動植物育成用ヒーター |
RU2332775C1 (ru) * | 2006-12-05 | 2008-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Двухмерная электрическая машина-генератор |
RU2496211C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019100594A (ru) | 2020-07-10 |
RU2019100594A3 (ru) | 2020-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104422885A (zh) | 电动机实时在线测试*** | |
RU2726867C2 (ru) | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах | |
CN101572455B (zh) | 一种用于低压变频电动机散嵌绕组的加强绝缘结构 | |
RU2496211C1 (ru) | Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах | |
CN104422886A (zh) | 三相异步电动机测试*** | |
RU2328801C1 (ru) | Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины и способ укладки на него однослойной трехфазной обмотки | |
RU2526835C2 (ru) | Энергоэффективная электрическая машина | |
JP5918760B2 (ja) | 回転電機 | |
RU2392724C1 (ru) | Однофазный электрический генератор | |
Srinivasan et al. | Design and analysis of squirrel cage induction motor in short pitch and full pitch winding configurations using FEA | |
Dorrell et al. | Electromagnetic considerations in the design of doubly-fed reluctance generators for use in wind turbines | |
EP3007325A1 (en) | Hybrid conductor for generator stator winding | |
Imawati et al. | Design and simulation of three phase squirrel cage induction motor in low voltage system 48V 50Hz 3Hp for electric golf cart | |
RU2320063C2 (ru) | Способ сборки электрической машины | |
RU2286641C1 (ru) | Электрическая машина (варианты) | |
KR20160033934A (ko) | 직류모터 회로를 이용한 대 전력 고주파 발생장치 | |
WO2023082263A1 (zh) | 电机定子、变频电机及电机定子的制造方法 | |
CN215772883U (zh) | 一种磁场调制式无刷励磁凸极同步电机 | |
RU2509402C1 (ru) | Обмотка электрической машины | |
RU2799495C1 (ru) | Способ намотки неявнополюсных распределённых обмоток статора электрической машины | |
CN203589871U (zh) | 外转子永磁式三相交流微型电机 | |
US1776767A (en) | Winding for electric machines | |
WO2023164886A1 (zh) | 多相交流轭部绕组定子 | |
Afjei et al. | A novel two phase configuration for Switched reluctance motor with high starting torque | |
CN112753152B (zh) | 多相旋转电机的磁性有源单元 |