Якорь электрической машины переменного тока

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических машин. Якорь электрической машины выполнен с пазами на полюсном делении, расположенными неравномерно вдоль расточки с шагом, пропорциональным абсолютной величине , причем обмотка выполнена из секций с равным числом витков, а якорь выполнен из m расположенных по оси машины пакетов, каждый из которых снабжен упомянутой обмоткой. Техническим результатом является улучшение формы выходного напряжения. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических машин.

Известны электрические машины, якорь которых выполнен с пазами и размещенными в них секциями якорной обмотки [Л1].

Недостатком известных устройств является низкое качество выходного сигнала, а именно высокий коэффициент гармоник в выходном напряжении.

Целью данного изобретения является улучшение формы выходного напряжения, т.е. снижение коэффициента гармоник.

Указанная цель достигается тем, что в якоре электрической машины переменного тока пазы на полюсном делении τ расположены неравномерно вдоль расточки, с шагом, пропорциональным абсолютной величине , а обмотка выполнена из секций с равным числом витков, причем якорь выполнен из m расположенных по оси машины пакетов, каждый из которых снабжен упомянутой обмоткой, и развернутых в пространстве относительно друг друга на угол, соответствующий углу сдвига фаз выходных напряжений.

На фиг.1 показана условно для примера синхронная двухполюсная однофазная машина с предлагаемым якорем, где обозначено: 1 - пакет якоря, 2 - ротор, выполненный в виде постоянного магнита, 3-12 - пазы якоря. Пазы расположены с шагом, пропорциональным величине secx: паз 4 относительно паза 3 смещен на угол 24° (α₁=1,06/2,5 sec 0°≈24°), паз 5 относительно паза 4 смещен на угол 27° (α₂=1,06/2,5 sec 24°≈27°), паз 13 относительно паза 5 смещен на угол 39° (α₃=1,06/2,5 sec 51°≈39°), паз 6 относительно паза 13 смещен на угол 39°, паз 7 относительно паза 6 - на угол 27°, паз 8 относительно паза 7 - на угол 24°, паз 9 относительно паза 8 - на угол 24° и т.д. Секции обмоток (с одинаковым числом витков) располагаются в пазах 3-8, 4-9, 5-10, 6-11, 7-12 (возможны и другие варианты, например 3-8, 4-7, 5-6, 9-12, 10-11). В пазы 13 и 14 секции не укладываются, поэтому они обозначены пунктиром (и показаны для общности).

На фиг.2 показаны напряжения, наводящиеся в секциях (U₁÷U₅), и выходное напряжение (U_вых) машины при вращении индуктора. Для упрощения принято, что напряжение в секциях имеет прямоугольную форму.

При вращении индуктора против часовой стрелки от исходного положения, показанного на фиг.1, после поворота его на угол α₃=39° напряжение U₁ в секции, размещенной в пазах 6-11, изменит полярность (фиг.2), затем после поворота индуктора на угол 66° (α₃+α₂) изменит знак напряжение U₂ в секции, расположенной в пазах 7-12, и т.д. Поскольку секции соединены последовательно, то результирующее напряжение (U_вых ) будет являться суммой напряжений U₁÷U₅ и иметь вид ступенчатой кривой.

Разложение в ряд Фурье такой кривой имеет вид

U_вых=2,6(sinx-0,013sin3x-0,026sin5x+0,037sin7x-0,025sin9x-

-0,024sin11x+0,064sin13x+0,04sin15x+0,01sin17x+0,01sin19x+

+0,016sin21x-0,011sin23x-0,019sin25x+...).

Коэффициент гармоник

При равномерном распределении пазов (т.е. с постоянным шагом) и равносекционной обмотке с укорочением на 1/3 полюсного деления (τ) выходное напряжение имеет вид (для якоря с 12 пазами)

U=3,02(sinx+0,055sin5x+0,039sin7x+0,091sin11x+

+0,077sin13x+0,016sin17x+0,014sin19x+0,043sin23x+

+0,04sin25x+...).

Коэффициент гармоник этой кривой к _г≈15%. Синусная обмотка, размещенная в тех же 12 пазах, обеспечивает коэффициент гармоник к_г≈13,5%.

Таким образом, предложенное устройство якоря обеспечивает значительное улучшение формы выходного сигнала электрической машины переменного тока.

В целях получения многофазного (например, двухфазного) выхода используют два (в общем случае m) пакета якоря с обмоткой, которые размещают на оси с угловым сдвигом в 90° для двухполюсной машины (в 45° - для четырехполюсной и т.д.).

Литература

1. Ю.А.Хулик. Электрические машины, М. "Высшая школа", 1971 г, стр.18, рис.1.13.

Формула изобретения

Якорь электрической машины переменного тока, в пазах которого размещена равносекционная обмотка, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного сигнала, пазы на полюсном делении расположены неравномерно и симметрично относительно середины полюсного деления с шагом, пропорциональным величине

где - угловая координата n-го паза,

k - поправочный коэффициент: 1÷1,1

Z - число пазов (Z>2).

РИСУНКИ