Comparative Analysis of Weight and Cost Indications of Induction Motors With Cylindrical and Axial Air Gaps

Abstract

На основі методу відносних коефіцієнтів показників технічного рівня з відносними геометричними керованими змінними отримані аналітичні залежності визначення оптимальних геометричних співвідношень за критеріями мінімумів маси та вартості активної частини торцевих асинхронних короткозамкнених двигунів та виконано порівняльний аналіз вказаних показників при традиційному та аксіальному виконаннях статора і ротора. Бібл. 16, табл. 2, рис. 6. Ключові слова: показники технічного рівня, оптимальні геометричні розміри, асинхронний короткозамкнений двигун.На основе метода относительных коэффициентов показателей технического уровня с относительными геометриче-скими управляемыми переменными получены аналитические зависимости определения оптимальных геометрических соотношений по критериям минимума массы и стоимости активной части торцевых асинхронных короткозамкну-тых двигателей и выполнен сравнительный анализ указанных показателей при традиционном и аксиальном исполне-ниях статора и ротора. Библ. 16, табл. 2, рис. 6. Ключевые слова: показатели технического уровня, оптимальные геометрические размеры, асинхронный коротко-замкнутый двигатель.В числе исторических достижений изначальной электротехники представлен первый электродвига-тель вращательного движения с плоским аксиальным рабочим зазором, разработанный Б.С. Якоби в 1834 г. Затем совершенствовались концентрические электро-магнитные системы (ЭМС) и в конце XIX века на основе работ М.О. Доливо-Добровольского последо-вало освоение промышленного производства трех-фазных, в том числе асинхронных, машин с цилинд-рическим рабочим зазором [1]. Асинхронные двига-тели (АД) с дискретными зубцово-пазовыми структу-рами внешнего статора и внутреннего ротора (рис. 1,а) получили известное, в том числе из [2], наимено-вание «классических» (АДК), а также традиционных.На протяжении прошедшего столетия развитие электромеханики сопровождалось менее масштабным, по сравнению с комплексными разработками и крупно-серийным производством АДК, исследованиями и ус-пешным изготовлением торцевых асинхронных двига-телей (ТАД) в США и западной Европе (представлены в перечнях литературы [3, 4]). Плоская форма и малая осевая длина однороторных ТАД с ЭМС (рис. 1,б) по-зволяет повысить показатели технического уровня (ПТУ) ряда технических объектов [4]. В качестве при-мера таких объектов показаны конструктивные схемы элементов подводно-технического оборудования с се-рийным АДК (рис. 2,а,б) и с ТАД (рис. 2,в) [5].Известные недостатки ТАД заключаются в осе-вом притяжении ротора к статору, неравномерности распределения магнитного поля в активном объеме и в конструктивной сложности размещения внутренних лобовых частей статора в зоне положения вала и подшипников при числе полюсов 2р ≤ 4 [6 -9]. Также известными конструктивными решениями повышения ПТУ ТАД являются использование одноопорной кон-струкции ротора, установленного во внутренней обойме «легкого» подшипника большого диаметра [10], трапециевидного сечения ярма [11] и конусно-цилиндрической структуры слоев витого магнитопро-вода [12]. Указанные технические ...