БАРАБАННО-ТОРЦЕВАЯ АСИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к конструкциям торцевых асинхронных машин с одним статором и двумя роторами.
Известна торцевая электрическая машина [1] (аналог) со статором, закрепленным в корпусе, обращенным рабочими поверхностями к двум дискообразным роторам, установленным на валу в подшипниках качения. Статор выполнен из двух половин, в каждой из которых выполнена распределенная обмотка в виде обмоточных модулей и ярмо, навитое из стальной ленты, установленных по разные стороны диска статора. На дисках роторов со стороны рабочих поверхностей статора смонтированы постоянные магниты, закрытые полюсными наконечниками.
Основной недостаток этой конструкции - сложность и трудоемкость монтажа обмоточных модулей на ярма дисков статора; большая масса и габариты машины из-за наличия двух ярм статора.
Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) является торцевая электрическая машина [2], содержащая корпус, статор, обмотку статора, два ротора с короткозамкнутыми обмотками, расположенными с двух сторон от статора и установленными в подшипниках качения.
К недостаткам упомянутого устройства относятся:
1. недостаточная удельная мощность по массе,
2. повышенная материалоемкость сердечника статора,
3. увеличенный магнитный поток рассеяния обмоток статора.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции машины с целью уменьшения потока рассеяния обмоток статоров, уменьшения материалоемкости сердечника статора и, как следствие, повышения удельной мощности по массе.
Это достигается с помощью того, что сердечник статора выполнен составным из двух кольцевых модулей с радиальными пазами, установленных с двух сторон цилиндрического модуля с осевыми пазами, в которые уложена единая трехфазная обмотка, причем стаканообразные роторы, охватывающие статор с воздушным зазором, также выполнены составными из дисков с радиальными стержнями и цилиндров с осевыми стержнями и короткозамыкающими кольцами на дисковой и цилиндрической частях.
Уменьшение магнитного потока рассеяния обмоток статора осуществлено за счет того, что плоскость обмоток статора расположена не в поперечной плоскости и обмотка не разделена на две части, как у прототипа, а расположена в осевой плоскости и трехфазная обмотка выполнена единой. Уменьшение материалоемкости обеспечивается за счет того, что составной сердечник статора выполнен в виде полого цилиндра. Увеличение удельной мощности машины также обеспечивается за счет того, что стаканообразные роторы, охватывая сердечник статора, взаимодействуют не только с радиальными частями обмотки статора, но и с барабанной частью, как у обычной асинхронной машины.
Техническая сущность устройства поясняется на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 показан продольный разрез барабанно-торцевой асинхронной электрической машины. Машина содержит составной сердечник статора 1, смонтированный в корпусе 2 с помощью втулок 10 и крепежных болтов 11, а также два составных стаканообразных ротора 3, закрепленных на валу 4, в подшипниках 5 подшипниковых щитов 6 и 7. Единая трехфазная обмотка 12 уложена последовательно в радиальные пазы одной дисковой части 8 сердечника статора, затем в продольные пазы цилиндрической части 9 сердечника статора, затем - в радиальные пазы другой дисковой части и так далее. При этом лобовые части обмотки 13 закреплены во внутренней расточке сердечника статора. На фиг. 2 показан вид сердечника статора в изометрии, где 8 - дисковые части сердечника статора, а 9 - цилиндрическая часть сердечника статора. На фиг. 3 показан фрагмент машины со стаканообразным ротором 3, где 14 - дисковая часть ротора из ферромагнитного материала, 15 - цилиндрическая часть ротора из ферромагнитного материала, 16 - короткозамыкающие кольца, 17 - стержни обмотки из токопроводящего материала.
Машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Машина в режиме асинхронного двигателя работает следующим образом. Трехфазный ток, протекающий по трехфазной обмотке 12 сердечника статора 1, создает вращающееся магнитное поле, которое индуцирует электродвижущую силу в короткозамкнутых обмотках стаканообразных роторов 3, что приводит к появлению в них тока. При взаимодействии тока ротора с вращающимся магнитным полем создается электромагнитный момент, приводящий роторы во вращение. Частота вращения роторов 3 определяется количеством пар полюсов и частотой питающего напряжения, а способы пуска - общепринятые для асинхронных двигателей.
Принципиальных отличий во взаимодействии основных элементов машины в режиме асинхронного генератора от описанного выше режима нет.
Применение такой конструкции машины снижает материалоемкость, уменьшает поток рассеяния обмотки, увеличивает удельную мощность машины, что свидетельствует о решении поставленной задачи
Литература
7
1. Патент РФ №2246168, МПК Н02K 21/24. Торцевая электрическая машина. Авторы: Встовский А.Л. (RU), Головин М.П. (RU), Головина Л.Н. (RU), Встовский С.А. (RU), Кузьмин С.С. (RU), Супей В.А. (RU). Патентообладатель: Красноярский государственный технический университет (КГТУ) (RU).
2. Патент РФ 2313888, МПК Н02K 21/24, Н02K 21/12, Н02K 16/02. Торцевая электрическая машина. Авторы: Встовский Алексей Львович (RU), Головин Михаил Петрович (RU), Полошков Николай Евгеньевич (RU), Головина Людмила Николаевна (RU), Коков Сергей Александрович (RU). Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) (RU).