ротор асинхронной машины

Формула изобретения

1. РОТОР АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ, содержащий сердечник, в пазах которого размещена электропроводная система, отличающийся тем, что пазы ротора выполнены закрытыми, а в качестве электропроводной системы использована магнитная жидкость с добавлением токопроводного порошка.

2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что частицы токопроводного порошка имеют ферромагнитное покрытие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стационарных установках и на транспорте.

Известны короткозамкнутые роторы асинхронных электрических машин с различной конфигурацией токопроводных стержней и с двойной беличьей клеткой [1].

Известен короткозамкнутый ротор асинхронной машины с одинарной беличьей клеткой, содержащий токопроводные стержни и замыкающие кольца [3].

Однако эти устройства имеют недостаточно широкий рабочий диапазон скоростей вращения и недостаточно высокие КПД, крутящий момент и коэффициент мощности асинхронной машины.

Целью изобретения является - расширение рабочего диапазона скоростей вращения и повышение крутящего момента, КПД и коэффициента мощности асинхронной машины.

Это достигается тем, что в короткозамкнутом роторе асинхронной машины, содержащем сердечник, в пазах которого размещена электропроводная система, в закрытых пазах помещена магнитная жидкость с добавлением токопроводного порошка.

На чертеже изображен короткозамкнутый ротор, вид с торца.

На валу 1 ротора установлен шихтованный сердечник 2, в глубоких продольных пазах 3 которого находится магнитная жидкость с добавлением токопроводного порошка. Сама жидкость 4 представляет собой искусственную жидкую среду с ферромагнитными частицами [2]. Токопроводный порошок представляет собой мелкозернистую медную структуру. По наружной окружности сердечника 2 пазы 3 закрыты клиньями 5. С торца сердечника пазы закрыты заглушками 6. Сами пазы 3 равномерно распределены по окружности сердечника 2.

Частицы порошка могут иметь ферромагнитное покрытие.

Работа ротора в асинхронной машине осуществляется благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля машины с токами, индуцируемыми в частицах токопроводного порошка. Каждая частица эквивалентна элементарному корот- козамкнутому витку. Во время вращения ротора с малыми скольжениями относительно магнитного потока (скорость вращения сердечника 2 вокруг оси вала 1 максимальна) центробежные силы, действующие на сердечник, максимальны. Ферромагнитные частицы, входящие в состав магнитной жидкости 4, как более тяжелые располагаются ближе к клиньям 5, а токопроводные частицы порошка вытесняются ближе к валу 1 ротора. Такое взаимное расположение частиц является наиболее эффективным с точки зрения энергетических параметров асинхронной машины. С увеличением скольжения ротора центробежные силы уменьшаются, но начинает проявляться эффект вытеснения тока на периферию. ЭДС и плотность тока в меди нарастают, нарастают и электромагнитные силы, включая пондермоторные.

Вследствие вытеснения тока происходит перемещение частиц токопроводного порошка в сторону клиньев 5, а ферромагнитные частицы жидкости 4 вытесняются ближе к валу 1. Этому процессу способствует также уменьшение центробежных сил. Перемещение электропроводной медной массы в периферийную область с наибольшей плотностью тока способствует уменьшению активного сопротивления, росту вместе с ростом активной составляющей тока ротора также и электромагнитного момента и КПД машины. В связи с малым диаметром отдельной токопроводной частицы глубина проникновения переменного тока в ней выше, нежели в традиционном цельнометаллическом стержне. Вследствие вытеснения тока и связанной с этим неравномерностью его распределения в токопроводной частице последняя приходит во вращение вокруг собственной оси в направлении вращения магнитного поля машины, как бы уменьшая собственное скольжение.

Благодаря этому уменьшаются негативные явления, сопровождающие высокое скольжение ротора (электрические потери в обмотке ротора вследствие уменьшения величины ЭДС, уменьшается сдвиг фазы между ЭДС и током ротора). Благодаря высоким смазывающим свойствам магнитной жидкости потери на трение при вращении частиц невелики. Малому эквивалентному индуктивному сопротивлению обмотки ротора способствует малое индуктивное сопротивление отдельной токопроводной частицы и взаимное размагничивающее действие короткозамкнутых частиц. Перечисленные свойства короткозамкнутого ротора обеспечивают высокую эффективность его работы в широком диапазоне скольжений.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении энергетических (КПД, момент, коэффициент мощности) и эксплуатационных (рабочий диапазон скоростей, устойчивость, простота обслуживания) показателей асинхронной машины при использовании в ней ротора предложенной конструкции при работе машины как в двигательном, так и в генераторном режиме.