АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПЕРФОРИРОВАННЫМ ПОЛЫМ РОТОРОМ

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 cosj 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.

1. Сергеев, П. С. Электрические машины / П. С. Сергеев. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1955. С. 142.

2. Вевюрко, И. А. К расчету характеристик двухфазной индукционной машины с полым ротором / И. А. Вевюрко // ВЭП. 1957. № 6. C. 34–39.

3. Каасик, П. Б. Асинхронные индукторные микродвигатели устройств автоматики / П. Б. Каасик, И. В. Блинов. Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1982. 153 с.

4. Лопухина, Е. М. Исследование соотношений размеров и параметров оптимизированных асинхронных исполнительных микродвигателей / Е. М. Лопухина, А. Б. Захаренко, Е. Н. Тараненко // Электротехника. 1997. № 4. С. 12–18.

5. Анненков, А. Н. Пути повышения эксплуатационных и технических характеристик индукционных микромашин с полым ротором / А. Н. Анненков, С. В. Сизиков, А. И. Шиянов // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации: межвуз. сб. науч. трудов, Воронежский ГТУ, Междунар. ун-т компьют. технологий. Воронеж, 1999. С. 88–91.

6. Литой сплав на основе железа: а. с. 240262 (СССР) / А. Н. Стрельников, В. А. Михайлиди. Опубл. 26.03.1969. Бюл. № 12.

7. Асинхронный исполнительный двигатель: пат. 2026597 Россия, МКИ6 Н 02 К 17/16 / Ю. П. Клушин, М. Ф. Хлыстов. № 5019415/07; заявл. 29.12.1991; опубл. 10.01.1995. Бюл. № 1.

8. Сизиков, С. В. Асинхронные исполнительные микродвигатели с распределенными параметрами ротора для устройств авиационного оборудования / С. В. Сизиков. Воронеж: Воронежский ГТУ, Воронеж. воен. авиацион. инж. ин-т, 2001. 184 с.

9. Асинхронный двигатель с полым ротором: пол. решение № 2003105570/09 (005913) по заявке на пат. № 2232460 Рос. Федерации от 26.02.2003, МПК H 02k 17/02, 17/16 / А. Н. Анненков, А. И. Шиянов.

10. Анненков, А. Н. Асинхронные двигатели с токопроводящим слоем материала ротора / А. Н. Анненков, С. В. Сизиков, А. И. Шиянов. Минск: УП «Ризондис», 2004. 234 с.