SU1737641A1 - Asynchronous motor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к асинхронным электродвигател м со сферическим полым короткозамкнутым ротором. С целью расширени  применени  за счет регулировани  частоты вращени  ротора изменением его активного сопротивлени  на поверхность ротора 1 нанесено фоторезистивное покрытие 2, дуговые статоры 6 закреплены через датчики 5 момента на корпусе 3, при этом дуговые статоры выполнены из отдельных пакетов и между ними уложены световоды 7, соединенные с источниками 8 света 1 з п.ф-лы 1 илThe invention relates to electrical engineering, in particular to asynchronous electric motors with a spherical hollow short-circuited rotor. In order to expand the application by adjusting the rotation frequency of the rotor by changing its active resistance, a photoresistive coating 2 is applied to the surface of the rotor 1, the arc stators 6 are fixed through the torque sensors 5 to the housing 3, while the arc stators are made of separate packages and optical fibers 7 are placed between them connected to sources of 8 light 1 s p. p-ly 1 silt

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , гироскопии и может найти применение в качестве трехстепенных исполнительных органов в высокоточных системах управлени  угловым движением подвижных объек- тов.The invention relates to electrical engineering, gyroscopy, and can be used as three-stage executive bodies in high-precision control systems for the angular motion of moving objects.

Известен асинхронный электродвигатель , содержащий корпус, статор с обмоткой возбуждени , ротор с обмоткой и контактные кольца. Регулирование частоты вращени  электродвигател  осуществл етс  изменением активного сопротивлени  ротора путем включени  в цепь обмотки ротора пускового реостата.An induction motor is known, comprising a housing, a stator with an excitation winding, a rotor with a winding, and slip rings. The rotational speed of the motor is controlled by varying the rotor resistance by inserting a starting rheostat in the rotor winding circuit.

Введение в цепь обмотки ротора доба- вечного сопротивлени  облегчает пуск дви- гател , но существенно усложн ет конструкцию, а наличие скольз щих контактов ухудшает его работу. Кроме того, регулирование двигател  осуществл етс  только в момент его пуска.Introduction of an additional resistance to the winding circuit of the rotor facilitates the start-up of the engine, but significantly complicates the design, and the presence of sliding contacts impairs its operation. In addition, engine control is performed only at the time of its start.

Известен асинхронный электродвигатель с двойной короткозаг жнутой обмоткой содержащий корпус, статор с обмоткой возбуждени , ротор с рабочей короткозамкну- той обмоткой и пусковой короткозамкнутой обмоткой. Увеличение пускового момента в этом электродвигателе осуществл етс  при помощи пусковой короткозамкнутой обмотки , измен ющей повышенное активное со- противление, котора  автоматически отключаетс  в процессе работы.An asynchronous motor with a double short-circuited winding is known, comprising a housing, a stator with an excitation winding, a rotor with a working short-circuited winding, and a starting short-circuiting winding. The increase in the starting torque in this electric motor is carried out with the help of a short-circuiting starting winding, which changes the increased active resistance, which is automatically switched off during operation.

Недостаток этой конструкции заключаетс  в невозможности регулировани  частоты вращени  и вращающего момента во врем  работы двигател .The disadvantage of this design lies in the impossibility of adjusting the rotational speed and torque during engine operation.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  асинхронный электродвигатель, содержащий корпус, дуговые статоры по трем координатным ос м, полый короткозамкну- тый сферический ферромагнитный ротор с медным покрытием и бесконтактным электромагнитным подвесом, дуговые статоры тахогенераторов по трем степен м свобо- ды.The closest to the present invention is an asynchronous electric motor, comprising a housing, arc stators in three axes, a hollow short-circuited spherical ferromagnetic rotor with a copper coating and a non-contact electromagnetic suspension, arc stators of tacho generators in three degrees of freedom.

Изменение частоты вращени  ротора и определение его направлени  вращени  по трем ос м производитс  трем  тахогенера- торами. Медное покрытие ротора двигател  улучшает его пусковые характеристики, но не позвол ет регулировать частоту вращени  и вращающий момент во врем  работы двигател .Changing the rotor speed and determining its direction of rotation on three axes is made by three tachogenerators. The copper coating of the engine rotor improves its starting characteristics, but does not allow the rotational speed and torque to be adjusted during engine operation.

Цель изобретени  - расширение приме- нени  путем регулировани  частоты вращени  изменением активного сопротивлени  короткозамкнутого ротора и обеспечение максимального вращающего момента во всем диапазоне регулировани  частоты вращени  ротора путем изменени  наклона механической характеристики.The purpose of the invention is to expand the application by adjusting the rotational frequency by varying the active resistance of the short-circuited rotor and ensuring maximum torque in the whole range of adjusting the rotational frequency of the rotor by varying the slope of the mechanical characteristic.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в асинхронном электродвигателе, содержащем корпус, гладкий полый сферический ро- тор с покрытием и бесконтактным подвесом, дуговые статоры по трем координатам с трехфазными обмотками возбуждени , дополнительно введены датчики момента, источники света, сравнивающие элементы, задатчики момента, расшир ющие элементы, источники питани  и световоды , выходы которых обращены к поверхности ротора, а входы соединены с источниками света, статоры двигател  креп тс  к корпусу через датчики момента, выходы которых соединены с первыми входами сравнивающих элементов, вторые входы которых св заны с задатчиками моментов , а выходы регулирующих элементов св заны с источниками света.The goal is achieved by the fact that in an asynchronous electric motor containing a housing, a smooth hollow spherical rotor with a coating and a non-contact suspension, arc stators in three coordinates with three-phase excitation windings, additional torque sensors, light sources comparing elements, torque setting devices, extension elements, power supplies and optical fibers, the outputs of which are facing the rotor surface, and the inputs are connected to light sources, the stators of the engine are attached to the housing through torque sensors, outputs which are connected to the first inputs of the comparison elements, the second inputs of which are connected to the setting points of the moments, and the outputs of the regulating elements are connected to the light sources.

Использование в асинхронном двигателе фоторезистивного покрыти  ротора, источников света, световодов, расположенных в межпакетных пространствах дуговых статоров, позвол ет расширить применение двигател  путем регулировани  частоты вращени  изменением активного сопротивлени  активного короткозамкнутого ротора.The use of a photoresistive coating of the rotor, as well as light sources, optical fibers located in the interstitial spaces of the arc stator in an asynchronous motor, allows to expand the use of the engine by adjusting the rotation frequency by changing the active resistance of the active short-circuited rotor.

Использование в асинхронном двигателе датчиков момента, задатчиков момента, сравнивающих и регулирующих элементов, источников питани  позвол ет посредством регулировани  освещенности ротора осуществл ть не только пуск асинхронного электродвигател  при максимальном моменте , но и поддерживать величину электромагнитного вращающего момента электродвигател  максимальной при измен ющихс  нагрузках путем изменени  наклона механической характеристики.The use of torque sensors, torque starters, comparing and regulating elements, power sources in an asynchronous motor allows, through dimming the rotor, not only starting an induction motor at maximum torque, but also maintaining the magnitude of the electromagnetic torque of the electric motor at varying loads by tilting mechanical characteristics.

На чертеже представлена конструкци  асинхронного двигател  и принципиальна  схема его управлени  дл  одной из координатных осей. По двум остальным ос м схемы управлени  аналогичны.The drawing shows the structure of an asynchronous motor and a schematic diagram of its control for one of the coordinate axes. For the other two axes, control schemes are similar.

Асинхронный двигатель содержит полый короткозамкнутый сферический ротор 1 с фоторезистивным покрытием 2. Корпус 3 трехкоординатного электродвигател  охватывает ротор 1. К корпусу 3 креп тс  электромагнитные подвесы 4 и через датчики 5 момента установлены дуговые статоры 6, расположенные в трех взаимно перпендикул рных полост х и выполненные из отдельных пакетов. В межпакетных пространствах статоров 6 размещены световоды 7, входы которых наход тс  у источников 8 света, а выходы обращены к поверхности ротора 1. Выходы датчиков 5The asynchronous motor contains a hollow short-circuited spherical rotor 1 with a photoresistive coating 2. Case 3 of a three-axis electric motor encloses rotor 1. Electromagnetic suspensions 4 are attached to case 3 and arc stators 6 are installed through moment sensors 5 located in three mutually perpendicular cavities and made of individual packages. In the interpacket spaces of the stators 6, the optical fibers 7 are placed, the inputs of which are located at the sources of light 8, and the outputs are facing the surface of the rotor 1. The outputs of the sensors 5

момента и выходы задатчиков 9 момента соединены со сравнивающим элементом 10, входы регулирующего элемента 11 соединены с выходами сравнивающего элемента 10 и источника 12 питани , а выход соединен с источником 8 света.torque and outputs of torque adjusters 9 are connected to a comparison element 10, inputs of regulating element 11 are connected to outputs of a comparison element 10 and power supply 12, and the output is connected to light source 8.

Асинхронный двигатель работает следующим образом.Asynchronous motor operates as follows.

При подаче напр жени  переменной частоты на электромагнитные подвесы 4 поверхности опор начнут производить изгиб- ные колебани . При этом в зазоре между поверхностью сферического ротора 1 и поверхностью подвесок 4 происходит эффект сдавливани  воздушной среды зазора. Образующа с  при сдавливании тонка  газова  пленка  вл етс  смазкой с очень низким коэффициентом трени . При подаче переменного напр жени  на обмотки дуговых статоров 6 в них создаетс  бегущее электромагнитное поле, которое индуцирует в роторе 1 вихревые токи. На короткозамкнутый ротор 1 с индуцированными в нем токами действуют электромагнитные силы, образующие вращающий момент по соответствующей оси координат.When a variable frequency voltage is applied to the electromagnetic suspensions, the surfaces of the supports will begin to produce bending vibrations. In this case, in the gap between the surface of the spherical rotor 1 and the surface of the suspensions 4, the effect of compression of the air of the gap occurs. The compressed, thin gas film is a lubricant with a very low coefficient of friction. When an alternating voltage is applied to the windings of the arc stators 6, a traveling electromagnetic field is created in them, which induces 1 eddy currents in the rotor. The short-circuited rotor 1 with currents induced in it is affected by electromagnetic forces that form a torque along the corresponding axis of coordinates.

Фоторезистивное покрытие 2, нанесенное на поверхность ротора 1. измен ет свое активное сопротивление в зависимости от интенсивности светового потока, передаваемого от источника 8 света через световоды 7 к поверхности ротора 1. В результате этого измен етс  ток короткозамкнутого ротора 1, что в свою очередь приводит к изменению частоты вращени  ротора 1.A photoresistive coating 2 deposited on the surface of the rotor 1. changes its resistance depending on the intensity of the luminous flux transmitted from the light source 8 through the optical fibers 7 to the surface of the rotor 1. As a result, the current of the short-circuited rotor 1 changes, which in turn results to change the frequency of rotation of the rotor 1.

Электромагнитный вращающий момент, приложенный к ротору 1 по соответствующей оси, вызывает по вление реактивного момента , передаваемого на корпус 3 через статор 6 и датчики 5 момента. На выходе датчиков 5 момента по вл ютс  сигналы, пропорциональные вращающим моментам. При нагру- жении двигател  по соответствующей координатной оси электромагнитный вращающий момент уменьшаетс . При этом соответственно уменьшаетс  скорость вращени  ротора 1 по соответствующей координатной оси и реактивный момент, передаваемый на корпус 3. Уменьшаетс  воздействие на датчики 5 момента и уменьшаетс  сигнал с них. Уменьшение сигнала с датчиков 5 момента приводит к увеличению напр жени  на выходе сравнительного элемента 10, которое приводит к увеличению напр жени , подаваемого с источника 12 питани  на выход регулирующего элемента 11 и, соответственно , на источник 8 света. Источник 8 света увеличивает  ркость свечени , свет от источника 8 поступает через световоды 7 на Фоторезистивное покрытие 2 и уменьшаетThe electromagnetic torque applied to the rotor 1 along the respective axis causes the appearance of the reactive torque transmitted to the housing 3 through the stator 6 and the torque sensors 5. At the output of the torque sensors 5, signals proportional to the torques will appear. When the engine is loaded on the corresponding coordinate axis, the electromagnetic torque decreases. At the same time, the speed of rotation of the rotor 1 along the corresponding coordinate axis and the reactive moment transmitted to the housing 3 accordingly decrease. The effect on the sensors 5 of the torque decreases and the signal from them decreases. A decrease in the signal from the torque sensors 5 leads to an increase in the voltage at the output of the comparative element 10, which leads to an increase in the voltage supplied from the power source 12 to the output of the regulating element 11 and, accordingly, to the light source 8. The light source 8 increases the brightness of the glow, the light from the source 8 enters through the light guides 7 to the photoresistive coating 2 and reduces

его сопротивление. В результате этого увеличиваетс  ток короткозамкнутого ротора 1 и электромагнитный вращающий момент Ротор 1 увеличивает скорость вращени , т.е. изменение освещенности ротора 1 приводит к изменению наклона механической характеристикиасинхронного электродвигател , обеспечива  максимальный вращающий момент во всем диапазоне регулировани  частоты вращени  ротора 1.his resistance. As a result, the current of the short-circuited rotor 1 and the electromagnetic torque are increased. The rotor 1 increases the rotational speed, i.e. a change in the illumination of the rotor 1 leads to a change in the slope of the mechanical characteristics of the synchronous motor, providing the maximum torque in the entire range of frequency control of the rotor 1.

Результирующа  механическа  характеристика асинхронного электродвигател  получаетс  жесткой. ЗадатчикЭ момента задает на своем выходе напр жение, пропорциональное вращающему моментуThe resulting mechanical characteristic of the asynchronous motor is rigid. The time settingr sets a voltage proportional to the torque at its output.

электродвигател  на холостом ходу.electric motor at idle.

Claims (2)

1.Асинхронный электродвигатель, содержащий корпус, дуговые статоры по трем1. Asynchronous motor, comprising a housing, arc stators for three координатным ос м, полый короткозамкнутый сферический ферромагнитный ротор с покрытием на внешней поверхности и электромагнитным подвесом, отличающий- с   тем, что, с целью расширени  применени , путем регулировани  частоты вращени  изменением активного сопротивлени  короткозамкнутого ротора, электродвигатель дополнительно снабжен световодами и источниками света, дуговые статоры выполнены из отдельных пакетов, в межпакетных пространствах размещены световоды, входы световодов наход тс  у источников света , выходы обращены к поверхности ротора, а покрытие ротора выполнено фоторезистивным .coordinate axis, short-circuited hollow spherical ferromagnetic rotor with a coating on the outer surface and an electromagnetic suspension, characterized in that, in order to expand the application, by adjusting the frequency of rotation by changing the resistance of the short-circuited rotor, the electric motor is additionally equipped with optical fibers and light sources, arc stators made of separate packages, in the interpacket spaces the optical fibers are placed, the inputs of the optical fibers are located at the light sources, the outputs are facing to ited rotor and the rotor cover is made photoconductive. 2.Электродвигатель по п.1, от л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью обеспечени  максимального вращающего момента во всем диапазоне регулировани  частоты вращени  ротора путем изменени  наклона механической характеристики, электродвигатель дополнительно снабжен датчиками момента, задатчиками момента, сравнивающими и регулирующими элементами, источниками питани , статоры закреплены на корпусе через датчики момента, выходы последних и выходы задатчиков момента соединены со сравнивающим элементом, входы регулирующего элемента соединены с выходами сравнивающего2. An electric motor according to claim 1, from l and h and y with the fact that, in order to ensure maximum torque throughout the entire range of rotor speed control by changing the slope of the mechanical characteristic, the electric motor is additionally equipped with torque sensors , comparing and regulating elements, power sources, stators are fixed on the case through torque sensors, the outputs of the latter and the outputs of the torque adjusters are connected to the comparison element, the inputs of the regulating element are connected comparing outputs 5 элемента и источника питани , а выход соединен с источником света.5 of the element and power source, and the output is connected to a light source.