Электрическая машина преимущественно постоянного тока

 

1 .ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая якорь и электромагнитньш индуктор , вьшолненный в виде катушек из витой ферромагнитной полосы, установленный в расточке статора, отличающаяся тем, что, с целью повьшения энергетических 25 параметров и уменьшения массогабаритных показателей машины, электромагнитная система индуктора каждой пары полюсов выполнена из двух катушек , изогнутых вдоль оси намотки по форме расточки статора с отогнутыми в сторону якоря частями, образующими полюса, между указанными частями установлены изоляционные прокладки, а ферромагнитные витки катушек изолированы один от другого и снабжены выводами для подвоза электрического тока. 2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в отогнутых частях катушек выполнены.разрезы, параллельные оси полюсов. 3.Машина по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отогнутые части полюсов механически соединены нелщу собой крепежными элементами. САЭ 00 00 со ел J7 МГ --H-J Put.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 4(51) H 02 К 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3416967/24-07 (22) 02.04.82 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 (72) Л,В.Ванкевич, А.А.Знаменский и И.П.Шеломов (71) Краматорский индустриальный институт (53) 621 . 313. 2 (088.8.) (56) 1. Патент США У 4255684, кл. 310-216, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

У 878084, кл. Н 02 К 23/02, 1976. (54)(57) 1.ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая якорь и электромагнитный индуктор, выполненный в виде катушек из витой ферромагнитной полосы, установленный в расточке статора, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения энергетических параметров и уменьшения массогабаритных показателей машины, электромаг" нитная система индуктора каждой пары полюсов выполнена из двух катушек, изогнутых вдоль оси намотки по форме расточки статора с отогнутыми в сторону якоря частями, образующими полюса, между указанными частями установлены изоляционные прокладки, а ферромагнитные витки катушек изолированы один от другого и снабжены выводами для подвода электрического тока.

2. Машина по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в отогнутых частях катушек выполнены разрезы, паралO лельные оси полюсов.

3. Машина по п. 1, о т л и ч .а ющ а я с я тем, что отогнутые части полюсов механически соединены между собой крепежными элементами.

1 11388

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно к машинам постоянного тока и коллекторным.

Известны машины постоянного тока, содержащие якорь и электромагнитный индуктор. Эти машины состоят из серз дечников, на которые помещены катуш,ки воэбуждейия и ярма. Сердечник вместе с катушкой образует полюс Ц . 10

Однако на изготовление катушек затрачивается медь, а в ярме индуктора создаются вихревые токи, снижающие энергетические показатели.

Кроме того, данные машины харак- 15 теризуются малым сопротивлением в полюсах для магнитного потока реакции якоря, а магнитопровод не совмещен с обмоткой.

Наиболее близкой к изобретению 2б по технической сущности является электрическая машина, содержащая якорь и электромагнитный индуктор, выполненный в виде катушек из витой ферромагнитной полосы, установленный 25 в расточке статора (2) .

Недостатками известной машины являются расход меди на изготовление индуктора, сложность выполнения полюса и ярма в виде одного целого, ЗО малое сопротивление магнитной цепи для поля реакции якоря, увеличенные габариты за счет наличия в магнитопроводе меди и ферромагнитного материала, большая постоянная времени

35 магнитной цепи при переходных процес- . сах, а также более низкие энергетические показатели.

Цель изобретения — повышение энергетических параметров и уменьшение массогабаритных показателей машины.

Поставленная цель достигается тем, что в электрической машине постоянного тока, содержащей якорь и электромагнитный индуктор, выполнен- 45 ный в виде катушек из витой ферромаг-. нитной полосы, установленный в расточке статора, электромагнитная система индуктора каждой пары полюсов, выполнена из двух катушек, изогнутых 50 вдоль оси намотки по форме расточки статора с отогнутыми в сторону якоря частями, образующими полюса, между укаэанными частями установлены изоляционные прокладки, а ферромагнитные 55 витки катушек изолированы один от другого и снабжены выводами для под. вода электрического тока.

Кроме того, в отогнутых частях катушек могут быть выполнены разрезы, параллельные оси полюсов.

Причем отогнутые части полюсов могут быть соединены между собой механически крепежными элементами.

3а счет изоляции слоев индуктора, а также за счет того, что каждая пара полюсов выполнена из двух катушек, возрастает сопротивление магнитной цепи для магнитного поля реакции якоря. Изоляционные прокладки между частями полюсов также увеличивают сопротивление для магнитного поля реакции якоря, в связи с чем в ряде случаев дополнительные полюса могут отсутствовать. Уменьшение габаритов и веса машины достигается за счет уменьшения высоты полюсов, отсутст,вия меди в индукторе.

Постоянная времени магнитной цепи уменьшается за счет уменьшения вихревых токов магнитопровода, а сокращение магнитной цепи достигается за счет объединения полюса и ярма в одно целое — в один витой магнитопровод.

На фиг. 1 изображена машина, общий вид; на фиг. 2 — машина с электромагнитной системой индуктора, выполненной в виде двух катушек, поперечный разрез;. на фиг. 3 — соединение частей катушки при помощи болтов; на фиг. 4 — последовательное соединение катушек полюсов.

Предлагаемая электрическая машина состоит из якоря 1 и электромагнитной системы индуктора 2 (фиг. 1).

Якорь имеет вал 3, на который насажен магнитопровод 4 с пазами, в которые заложена обмотка, присоединенная к коллектору 5, насаженному на вал 3.

На коллекторе установлены щетки 6. бал якоря закреплен в подшипниках 7, размещенных в подшипниковых щитах 8 и 9.

Электрическая система индуктора 2 каждой пары полюсов выполнена иэ двух катушек 10 и 11 (фиг. 2). Эти катушки (их верхние части) на фиг.2 даны в разрезе, из которого видно, что катушки состоят иэ и витков 12.

Таким образом, каждый полюс состоит из двух частей 13 и 14. Ферромагнитные витки катушек изолированы один от другого изоляцией 15. Катушки 10 и 11 изогнуты вдоль оси намотки по форме расточки статора, а их концы 13 и 14 отогнуты

11388

После того, как полюсная дуга 40 приняла необходимую форму, все слои, совпадающие с разрезами непосредственно полюсы, дополнительно изолируются и для придания им механической прочности бандажируются при по- 45 мощи бандажных колец 18 или изоляционного материала, или других крепежных элементов. В крупных электрических машинах полюса могут быть стянуты болтами 19 через отверстия в по- 50 б люсах, в которые помещены изоляционные трубки 20 с изоляционными шайбами 21 и 22 (фиг. 3). Полученная элект,ромагнитная система представляет со-., бой индуктор, выполненный витым из 55 ферромагнитного материала с изоляцией между витками, причем магнитопровод и полюса совмещены и представ3 в сторону якоря и образуют единый полюс из двух частей. Таким же образом получен и нижний полюс (не показан). Для обеспечения технологичности изготовления полюса в отгибаемых частях выполнены разрезы 16. Эти разрезы выполняются в обоих концах катушки при ее намотке. Между отдельными слоями полюса имеется изоляция, а между частями полюса установлены прокладки 17. Эти прокладки выполняются из изоляционного материала или немагнитного (в этом случае они изолируются от полюса)., Назначение прокладок — уничтожение поля реакции якоря, которая замыкается поперек полюсов. Катушки индукторов изготовляются из ферромагнитной полосы, которая навивает-. ся в виде круглой спирали, прямо- 2б угольной или другого вида. Внутри спирали может находиться канал для вентиляции и охлаждения, размеры

его определяются конструктивными соображениями. Для получения катуш- 25 ки, изогнутой вдоль оси намотки по, форме расточки статора, применяются шаблоны. Разрезы в отогнутых частях катушек выполняются такой длины„ чтобы можно было легко формировать непосредственно полюс и иметь технологический припуск на обработку полюсной дуги и придание ей формы, необходимой для распределения магнитного потока на полюсном делении. Эти размеры находятСя в плоскостях, совпадающих с линией изгиба заготовки, и делят концы заготовки на две равные части.

95 4 ляют одно целое„ а каждый полюс состоит из двух самостоятельных частей с изоляционной прокладкой 17 между ними, закрепленных в удерживающих карманах, образованных стойками 23 и 24, которые стягиваются болтами 2S и за счет этого надежно закрепляют индуктор.

Месяцу индуктором и карманами стоек помещается корпусная изоляция.

Катушки 10 и 11 между собой соединены электрически последовательно или параллельно при помощи выводов 26

29 (фиг. 4), где выводы 27 и 28 соединены между собой последовательно, а выводы 26 и 29 являются питающими.

При большой длине катушки для улучшения распределения тока выполняются, несколько отводов в параллель. Подшипниковые щиты крепятся непосредственно к стойкам 23 и 24,нижние основания 30 и 31 которых предназначены для крепления двигателя на .фундаменте или плите. Для защиты индуктора от механических поверхностей к стойкам 23 и 24 прикреплен защитный элемент 32. Этот лист создает пространство 33, которое предназначено для циркуляции охладителя.

Сечение катушки индуктора принимается на основании расчета магнитной цепи и оно должно обеспечить допустимую индукцию при пропускании. половины магнитного потока, а сечение витка 12 катушки, по которому проходит ток возбуждения, выбирается по току возбуждения и корректируется технологией изготовления. Аналогично изготовляются и многополюсные конструкции.

Устройство работает следующим образом. с

В связи с тем, что электромагнитная система индуктора. каждой пары полюсов выполнена из. двух катушек, то магнитопровод совмещает в, себе функции токопровода и проводника магнитного потока, образуя индуктор.

Соединенные между собой катушки 10 и 11 подсоединяются к напряжению при помощи концов 26 и 29. Ток, проходя . по виткам катушки, создает магнитные поля ф, и 9< в магнитопроводах соответственно. Эти поля между собой paiны и поэтому они, суммируясь, дают, результирующий магнитный поток 9 =

Ч,+ Ф =2Ф. Магнитный поток Ф пересе кает обмотку якоря 1 и если к якорю

11388 подвести ток через щетки и коллектор, то якорь начинает вращаться и создает вращающий момент, который уравно-: весится нагрузкой, т.е. машина работает в качестве двигателя. Машина может работать и как генератор.

В этом случае якорь приводится во вращение и его обмотка, пересекая магнитное поле Ф, создает на щетках

1 коллектора электродвижущую силу. 1О

При прохождении тока на обмотке якоря возникает. магнитное поле реакции якоря. Это поле, замыкаясь через полюса, встречает на своем пути в разрезах 16 изоляцию, которая ока" 15 зывает сопротивление и снижает величину реакции якоря. Так как поле реакции якоря проходит поперек всего полюса, который состоит из двух частей, то íà его пути образуется боль- щ шое сопротивление.

Это сопротивление, оказывая сильное влияние на поле реакции якоря, не оказывает влияния на основное магнитное поле Ф . Изоляционная про- 2 кладка 15, разделяющая полюс на две части, увеличивает сопротивление действию реакции якоря. Регулируя толщину этой прокладки, получают требуемый эффект.

Энергетические показатели увеличиваются за счет сокращения длины магнитопровода, в связи с чем требуется меньшая МДС для создания магнитного поля, за счет уменьшения

35 влияния реакции якоря, для которой возрастает сопротивление между слоями, а также за счет немагнитных изоляционных прокладок и за счет уменьшения постоянной времени магнитной цепи. Последнее улучшает механические характеристики машины в переходных процессах. Сокращение расхода меди достигается за счет того, что весь индуктор выполнен из ферромагнитного материала.

95 6

С целью упрощения технологии изготовления полюсов, а также с целью увеличения сопротивления магнитной цепи для реакции якоря, прокладка между частями полюса может иметь клиновидную форму. Так как высота полюсов предложенной машины значительно меньше известной, то это также оказывает влияние на уменьшение реакции якоря. Таким образом, предложенная машина имеет значительно большее сопротивление магнитной цепи для реакции якоря, что улучшает ее работу и экономические показатели. Обмотка полюсов известных машин занимает много места и является недостаточно надежной.

Предложенная машина имеет повышенную надежность за счет витой конструкции индуктора с изолированными витками, имеющими большую ширину.

Так как сечение витка большое, то возможно применить ферромагнитный материал. При этом возбуждение индуктора может быть осуществлено по схеме параллельного возбуждения, последовательного и смешанного. Выполнение индуктора витым иэ одного ферромагнитного материала уменьшает образование вихревых токов, что очень важно для машин, имеющих частые пуски и реверсы. Уменьшение вихревых токов улучшает переходные процессы, а также повышает энергетические показатели. Магнитопровод индуктора зани.мает меньше места и является более легким.

Наличие отверстия (канала) в магнитопроводе обеспечивает охлаждение индуктора. Вход и выход в канал осуществляется через отверстия, которые находятся в начале разрезов. Так как потери индуктора рассредоточены по его длине, то это тоже способствует меньшему нагреву. Кроме того, вентиляция осуществляется и через канал.

27

Составитель А.Трепутнева

Редактор А.Мотыль ТехредМ.Гергель КорректорМ.Леонтюк

Заказ 10702/42 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r.Óàrîðîä, ул.Проектная, 4