Индуктор @ -фазной машины переменного тока

 

Использование: в электромашиностроении , в производстве бытовых электродвигателей переменного тока. Сущность изобретения: индуктор m-фазной машины переменного тока содержит плоское ярмо и распределенный активный слой в виде катушек 2. Проводники катушки образованы чередующимися магнитопроводящими и электропроводными элементами, причем эти элементы могут быть выполнены из отдельных полос фольги или из биметаллической фольги с электропроводным и магнитопроводящим слоями, Магнитопроводящие и электропроводные элементы могут быть соединены между собой электрически , образуя электрическую цепь последовательного , параллельного или смешанного соединения в соответствии с требующимися параметрами машины. Обмотка выполнена 2-слойной, причем обе стороны каждой катушки расположены в одном из двух слоев. Окна внутри катушек заполнены зубцами 7, выполненными из полосы электротехнической стали, навитой плашмя в виде спирали. Изобретение позволяет упростить изготовление индуктора и уменьшить потери электроэнергии. 4 з.п. флы, 21 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 К 3/02, 1/06, 3/42

ГОсудАРственный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850520/07 (22) 14.05.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Торезский электротехнический завод (72) В.Ф. Горягин, Л.Г. Завертайло. И,Г. Шарнин, В.Н. Подмогильный, В, К. Серый и И.А. Кольчик (56) Авторское свидетельство СССР

М 375733, кл. Н 02 К 1/08, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 278836, кл. Н 02 К 15/10, 1970. (54) ИНДУКТОР m-ФАЗНОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Использование: в электромашиностроении, в производстве бытовых электродвигателей переменного тока, Сущность изобретения: индуктор m-фазной машины переменного тока содержит плоское ярмо и распределенный активный слой в виде катушек 2. Проводники катушки образованы чередующимися магнитопроводящими и

„„. Ж„„1749980 А1 злектропроводными элементами, причем эти элементы могут быть выполнены из отдельных полос фольги или из биметаллической фольги с электропроводным и магнитопроводящим слоями, Магнитопроводящие и электропроводные элементы могут быть соединены между собой электрически, образуя электрическую цепь последовательного, параллельного или смешанного соединения в соответствии с требующимися параметрами машины, Обмотка выполнена 2-слойной, причем обе стороны каждой катушки расположены в одном из двух слоев. Окна внутри катушек заполнены зубцами 7, выполненными из полосы электротехнической стали, навитой плашмя в виде спирали. Изобретение позволяет упростить изготовление индуктора и уменьшить потери электроэнергии. 4 э.п. флы, 21 ил. РаУ/1

1749980

Изобретение относится к электромашиностроению.

Известен беспазовый статор электрической машины переменного тока с распределенной обмоткой в активной части, в котором с целью упрощения технологии изготовления активная часть выполнена из ряда пакетов, набранных из чередующихся между собою проводников обмотки и отделенных слоем изоляции листовых ферромагнитных элементов, Данный беспазовый. статор может быть выполнен как в цилиндрическом, так и в торцовом исполнении, В лобовых частях размещены только проводники обмотки. Электрически активные слои катушечных групп выполняются печатным способом или из металлической фольги, например алюминиевой, а также из обмоточной меди.

Недостатками известного беспазового статора являются повышенные потери электроэнергии, а также расход проводниковых материалов, так как в качестве проводников не используются ферромагнитный элементы, а также низкая технологичность;

Известен беспазовый статор электрической машины, в котором с целью повышения энергетических показателей при использовании в одиофазиом асинхронном двигателе и упрощении технологии изготовления проводники рабочей обмотки выполнены из фольги, а пакеты активной части, образующие стороны катушек, расположены параллельно и между ними размещены пакеты пусковой обмотки, проводники которой выполнены из провода круглого сечения, Недостатками указанного беспазового статора являются повышенные расходы проводниковых материалов и потери электроэнергии в связи с тем, что в качестве проводников не используются ферромагнитные элементы, а кроме того, ийзка и технологичность данного статора, Известен беспазовый статор электрической машины, содержащий ярмо и активную часть, выполненную из ряда пакетов, каждый из которых состоит из групп с различной длиной лобовых частей по числу фаз машины, выполненных из отдельных изолированных друг от друга и соединенных между собою элементов из биметалла, состоящего из электропроводного и магнитного материала, в котором с целью улучшения энергетических характеристик число витков в группах определяется из соотношений;

W1 12, 4 12 2 1 2 3 где I(, I2 и l3 — длины соответствующих групп пакета; юц, v!2 и iv3 — число витков этих групп.

Недостатком указанного статора является сложность изготовления.

Целью изобретения является упроще- . ние изготовления и уменьшение потерь электроэнергии.

Указанная цель достигается тем, что индуктор m-фазной машины переменного тока, содержащий плоское ярмо и распределенный активный слой в виде катушек, образованных чередующимися магнитными и электропроводиыми элементами и изоляцией, причем проводники по меньшей мере одной из фаз выполнены из фольги, снабжен зубцами, заполняющими окна внутри катушек, выполненными из полосы электротехнической стали, навитой плашмя в виде спирали, а также по меньшей мере в одной из фаз обмотки ферромагнитные злементы размещены параллельно с проводниками обмотки ие только в пазовой, ио и в лобовой частях, причем обмотка выполнена двухслойной, в которой обе стороны каждой катушки размещены в одном из двух слоев, катушка обмотки содержит по меньшей мере одну полосу, выполненную биметаллической из магиитопроводящего и электропроводио30 .го слоев (биметаллическая полоса — полоса, состоящая как из скрепленных, так и не скрепленных между собою магнитопроводящего и электропроводного материалов) 35

Катушка выполнена по меньшей мере из двух полос, разделенных изоляцией, и при гп=3 конец одной полосы имеет электрический контакт с началом другой. Катушка может быть выполнена по меньшей мере из

4вух биметаллических полос, разделенных изоляцией, и при m=2 в одной фазе электрический контакт между полосами отсутствует, Иидуктор снабжен вторым ярмом с активным слоем, аналогичным и соосным первому и отделенным от первого перегородкой, На фиг. 1 изображен статор трехфазиой четырехполюсной машины, разрез; на фиг.

2 — вид А иа фиг. 1; иа фиг. 3 — разрез Б-Б иа фиг, 2; на фиг. 4 — 7 — узел i на фиг. 3; на фиг. 8 — схема размещения катушек 3-фазной обмотки в слоях иа двух полюсах; на фиг. 9 — разрез В-В на фиг, 2; иа фиг, 10— катушка как конденсатор в развернутом виде; на фиг, 11 — то же, в свернутом виде; на фиг. 12 — схема замещения катушки, соединенной как показано на фиг. 10; на фиг. 13 — электрическая схема катушки в развернутом виде; иа фиг. 14 — то же. в свернутом виде, ие образующая существенной емкости; иа фиг. 15 — схема замещения, катушки, 1749980

10

30

55 не образующей существенной емкости; на фиг, 16 — схема замещения трехфазной обмотки, в которой ветви катушек (полосы) соединены последовательно (конец первой полосы r. началом второй), на фиг, 17 — схема замещения двухфазной обмотки; на фиг. 18— сдвоенный индуктор, разрез; на фиг. 19— электрическая схема одной фазы обмотки с последовательным соединением ветвей двух катушек; на фиг. 20 и 21 — соответственно электрическая схема и схема замещения катушек одной фазы, у которых нет электрического контакта между ветвями, обеспечивающая последовательное соединение в одной катушке индуктивного, активного и емкостного сопротивлений, Индуктор состоит из ярма 1 магнитопровода, выполненного из ленты электротехнической стали, навитой плашмя, образуя правильный тор, На ярме установлены катушки 2, представляющие собой распределенный зубцовый слой. Катушки (фиг. 8) в каждом слое размещены своими обоими сторонами, и, кроме того, при m нечетном каждая первая катушка каждой фазы размещена в одном слое, а каждая вторая — в другом (на фиг, 8 дан случай, когда m=3 и шаг равен 1/3 полюсного деления). При m=2 и шаге 1/2 полюсного деления катушки одной фазы занимают один слой, а катушки другой — второй.

Конструкции катушек определяются наличием в производстве различных материалов, поэтому могут быть различными, На фиг, 4 показано сечение катушки, имеющей корпус 3 из изоляционного материала, например пластмассы, ленты (фольги) из ripoводящего материала 4, ленты (фольги) иэ электротехнической стали 5 и ленты (нескольких лент) из изоляционного материала

Предлагаемая конструкция (фиг. 4) обеспечена материалами, находящимися в производстве в промышленности, Более экономичной является конструкция, показанная.на фиг, 5, но такая конструкция не обеспечена выпускающимися материалами. Она состоит из биметаллической фольги, выполненной из проводящего материала

4 (меди, алюминия) и электротехнической стали 5. Биметаллическая фольга покрыта изоляционным материалом 6. Катушка такой конструкции (фиг. 5) может не иметь корпуса из изоляционного материала 3, но для отделения катушек друг от друга и от корпуса между ними могут устанавливаться прокладки из изоляцион,oro материала.

Катушка может быть такой конструкции (фиг. 6), где каждый элемент 4 и 5 покрыт собственной изоляцией, Кроме того, может бысть конструкция катушки, обеспеченная существующими материалами (фиг, 7), В этой конструкции электрического контакта между элементами .

4 и 5 может и не быть, хотя электрическая емкостная связь между ними сохраняется.

В этой конструкции фольга из электропроводящего материала 4 имеет меньшую ширину, чем фольга из магнитопроводящего, Изоляционный материал 6 по внешнему контуру катушки образует подобие каркаса, при пропитке катушки в эпоксидном компаунде, Преимущество конструкции по фиг. 7 по сравнению с конструкцией по фиг. 4 за15 ключается в уменьшении размеров немагнитных промежутков, по которым идет магнитный поток, однако при этом ухудшается использование электропроводящих свойств электротехнической стали, уменьшается электрическая емкость катушки, так как в катушке появляются дополнительные последовательно соединенные связи с од-, ной стороны электропроводящей фольги, которые ранее отсутствовали.

25 В связи с отсутствием в предлагаемой конструкции катушки (фиг. 7) непосредст.венного электрического контакта между ферромагнитными элементами и электропроводящими, находящимися под напряжением, элементами изоляция по внешнему контуру катушки может либо вообще не выполняться, либо выполняться частично.

При наличии же электрического контакта изоляция между элементами 4 и 5 (фиг. 7) принадле>кащими одной ветви, можетотсутствовать.

Кроме того, могут быть применены также конструкции катушек из лакированной фольги или пленок, армированных металлом.

Окна внутри каждой катушки заполне-, ны вкладышами (зубцами) 7, выполненными из ленты электротехнической стали, навитой плашмя в виде спирали, Каждый вкладыш 7 крепится к ярму 1 посредством одного штифта 8 и одного винта 9, выполненных из изоляционного материала, например полиэтилена. Между ярмом и вкладышем выполняется слой изоляционно- го материала 10, который одновременно может выполнять функцию склеивания этих деталей, На фиг. 10 и 11 показаны последовательно электрические схемы соединения проводников в катушке (в развернутом и свернутом виде). Схемы 7 катушек обеспечивают получение емкости.

В вариантах соединения по схемам 1015 проводник 4 с высокой электропроводностью может отсутствовать в том смысле, что

1749980 будет . .Олнен из электротехнической сталь растет медленнее чем в машине ци стали. линдрического исполнения, На фиг, 17 дана схема замещения двух- Приведенный перечень схем (фиг. 16, фазной машины, пита и ы, питаемой однофазным то- 17, 19-21) не исчерпывает перечень возможком: в фазе А содержатся катушки, 5 ныхсоединенийкаквнутрифаэы,такимежвыполненные по схеме фиг. 10 и 19, при ду фазами; приведены лишь примеры параллельно соед соединенной емкости (можно соединений, конкретный вид схемы опредеи по фиг. 13 и 15 без емкости), а в фазе  — ляется уровнем напряжения питания, мощпо фиг. и ф . 20 и 21 с последовательно соединен- ностью, частотой вращения, требуемыми ной емкостью (возможно включение допол- 10 характеристиками двигателей, соотношенинительного акти активного или емкостного ямизатратмеждупроводниковыми, магнитсопротивления, на иг,, на фиг, 17 не показанного). ными и изоляционными материалами.

2 ерживаются в корпусе от тан- Схема соединения катушек а обмотку традиКатушки удержи генциальных и радиальных перемещений ционная, посредством выступов, образующих гнезда 15 При подаче напряжения на обмотку мадля размещения каждой катушки, а от осе- шина начинает работать по известным . вых перемещений посредством крепящего принципам.

11 а внутренней части корпуса и эа- Катушка изготавливается следующим бурта на внут жима 12 на внешней, образом, На фиг, 18 изображен вариант сдвоен- 20 В корпусе катушки 3 закрепляются ленного индуктора, его отличие от варианта, ты 4 — 6, корпус приводится во вращение и изображенного нафиг.2, заключается атом, производится намотка катушки, Лента 6 из что с целью уменьшения диаметра двигате- изоляционного материала имеет ширину, ля он как бы делится на два, при этом ярма большую ширины ленты 4 и 5. При намотке двигателей отделены друг от друга перего- 25 в корпус, ширина которого меньше ширины родкой. ленты 6, последняя при укладке образует

На фиг, 19 показана на примере одной форму желоба (фиг. 4), После намотки лент фазы электрическая схема соединения сто- производится пропитка, закрытие корпуса рон катушек, обеспечивающая рост емкости крышкой, зазнайка крышки с корпусом, заза счет параллельного ее соединения. Схе- 30 пайка внутренней схемы соединения катушма замещения такого соединения соответ- ки. Катушка устанавливается в корпус и ствует фиг. закрепляется зажимами. Произодится эа Соответственно на фиг, 20 и 21 показа- пайка схемы обмотки и сборка двигателя.

При подаче напряжения на катушку тевозможного варианта соединений ветвей 35 чет ток, который создает магнитный поток, катушки. В вариантах 20 и 21 величины то- протекающий по ферромагнитным элеменков изменяются вдоль длины фазы, поэтому там катушек, Тем самым они начинают нее этом случае целесообразно сечение про- сти двойную нагрузку — электрическую и водников в ветвяходной катушкиизменятьпо магнитную, что и приводит к появлению эфотношениюк аналогичнымаетаямдругойтак- 40 фекта. же как и материал ветвей и их количество.. Зффект от предлагаемой машины заНапример, проводник иэ меди может ключается в следующем. За счет того, что быть заменен на проводник из алюминия лента из электротехнической стали соедиили из стали. Такая замена в ряде случаев нена электрически с проводником иэ меди может оказаться выгодной. Так, например, 45 (алюминия), уменьшаются потери, растет если в машине цилиндрического исполне- КПД. За счет появления емкости поаышаетния проводники из меди заменить на про- ся коэффициент мощности, что дополниводники из алюминия, то сечение тельно снижает потери и повышает КПД. проводников, а"следовательно, сечение па- Коэффициент использования стали у предзов увеличится при этом примерно в два 50 лагаемой машины практически равен едираэа. Соответственно, при этом вбэрастает нице, что в сравнении с известными, высота пазов и зубцов, что автоматически имеющими коэффициент использования,.

-вызывает рост наружного диаметра стато- лежащий в пределах 0,48-0.52, позволяет ра, а это влечетрост расхода стали йетолька снизить расход стали примерно в 2 раза. на зубцы, но и на спинку, В машине торца- 55 Конструкция машины технологична, что пового (линейного) типа рост высоты зубцов эволяет автоматизировать и механиэиро-. пазов не затрагивает спинки, поэтому в та- -вать процессы ее изготовления, при этом кой машине расход сталй при переходе с устраняются технологические процессы меди на алюминий или даже с алюминия на штамповки электротехнической стали и су1749980 щественно упрощаются обмоточно-изолировочные работы.

Формула изобретения

1. Индуктор m-фазной машины переменного тока, содержащий плоское ярмо и 5. распределенный активный слой s виде катушек, образованных чередующимися магнитопроводящими и электропроводными элементами и изоляцией, причем проводники Ilo меньшей мере одной из фаз выполне- 10 ныизфольги, отличающийся тем,что, с целью уменьшения потерь электроэнергии, по меньшей мере в одной из фаз обмотки магнитопроводящие элементы размещены параллельно с проводниками 15 обмотки не только в пазовой, но и в лобовой частях, причем обмотка выполнена двухслойной, в которой обе стороны каждой катушки размещены в одном из двух слоев, 2. Индукторпоп.1, отл ичающий- 20 с я тем, что, с целью упрощения изготовления, он снабжен зубцами, заполняющими окна внутри катушек, выполненными из полосы электротехнической стали, навитой плашмя в виде спирали.

3. Индуктор по пп, 1 и 2; отл и ч а ю щ и йс я тем, что катушка обмотки содержит по меньшей мере одну полосу фольги, выполненную биметаллической из электропроводя щего и магнитопроводящего слоев, 4. Индуктор по пп, 1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что катушка выполнена по меньшей мере из двух полос фольги, разделенных изоляцией и при m=3 конец одной полосы имеет электрический контакт с началом другой.

5, Индуктор по пп.1-3,отл ич а ю щ ий с я тем, что катушка выполнена по меньшей мере из двух полос,.разделенных изоляцией и при гл=2 в одной фазе < электрический контакт между полосами отсутствует.

1749980

4m@ 1

ФазаЗ фаза 3 фаза) Фаза1

17499b0

1749930

ФЕЯ луьиа N

Составитель B.Ãoðÿãèí

Техред M.Mîðãåí Tàë Корректор Н,Ревская

Редактор И.Дербак

Заказ 2601 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101