Электрическая машина переменного тока (варианты)

 

Изобретение относится к электротехнике и к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных и синхронных машинах. Сущность изобретения состоит в следующем. Электрическая машина переменного тока по первому варианту содержит ротор и статор с m-фазной обмоткой, которая выполнена из двух частей, смещенных друг относительно друга на 90 электрических градусов, включенных последовательно и во всех фазах идентично, где m = 1,2,3,... Достигаемый технический результат состоит в упрощении, улучшении массогабаритных и энергетических показателей, а также расширении области использования электрических машин переменного тока. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехникe, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано в асинхронных и синхронных машинах.

Известны электрические машины переменного тока с трехфазной обмоткой статора [1].

Недостатком таких машин является недостаточно полное использование магнитопровода, в частности в областях, где магнитная индукция изменяет знак. Следствием этого являются неудовлетворительные массогабаритные показатели и материалоемкость.

Наиболее близкой к предлагаемой является машина переменного тока с двумя трехфазными обмотками, одна из которых соединена по схеме "звезда", а другая - "треугольник" [2]. В этой машине создается два сдвинутых друг относительно друга на 90 электрических градусов вращающихся магнитных поля, благодаря чему магнитопровод использован полностью.

Однако недостатками этой машины являются сложность и нетехнологичность обмоток из-за трудностей их укладки и необходимости использования проводов двух размеров для "звезды" и "треугольника", а также ограниченная область использования, очерченная лишь трехфазными машинами.

В предлагаемой машине решается задача упрощения обмотки статора и расширения области использования, а также дополнительно - улучшения КПД и уменьшения расхода меди.

По I варианту изобретения это достигается тем, что в электрической машине переменного тока, содержащей ротор и статор с m-фазной обмоткой, каждая фаза обмотки статора выполнена из двух одинаковых частей, смещенных между собой в пространстве на 90 электрических градусов, причем указанные части в фазах включены последовательно и во всех фазах - идентично, где m = 1,2,3,.. . .

Возможно, что в пределах каждого полюсного деления катушки катушечных групп каждой фазы обмотки статора образованы близлежащими активными сторонами частей фазы, смещенных между собой в пространстве на 90 электрических градусов.

По II варианту изобретения поставленная задача решается тем, что в электрической машине переменного тока, содержащей ротор и статор с m-фазной обмоткой, средний шаг обмотки статора по зубцам равен z/4p, где m = 1,2,3,.. , z - число пазов статора, p - число пар полюсов машины.

При этом число катушек фазы, приходящихся на один полюс, может быть выполнено дробным.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен пример принципиальной схемы трехфазной обмотки машины согласно I варианту изобретения; на фиг. 2 - схема размещения в пазах обмотки двухполюсной машины по фиг. 1; на фиг. 3 - схема трехфазной двухполюсной обмотки с укороченными лобовыми частями; на фиг. 4 - схема трехфазной двухполюсной обмотки со средним шагом катушечных групп z/4p.

Предлагаемая машина переменного тока содержит ротор и статор с размещенной в ее пазах 1-24 (фиг. 2) обмоткой. Каждая из фаз А, В и С (фиг. 1) обмотки выполнена из двух частей 25 и 26, смещенных между собой в пространстве на 90 электрических градусов. При этом части 25 и 26 в фазах включены последовательно (фиг. 1) и идентично. Последнее означает, что одноименные выводы частей 25 всех фаз, например концы всех фаз, соединены с одноименными выводами частей 26, например началами, причем части 26 сдвинуты относительно частей 25 на 90 электрических градусов в одну сторону.

При этом в пределах каждого полюсного деления катушки катушечных групп каждой фазы могут быть образованы близлежащими активными сторонами 27 и 28 (фиг. 2 и 3) частей фаз 25 и 26 (фиг. 2), смещенных между собой в пространстве на 90 электрических градусов, как показано на фиг. 3. При этом картина поля машины остается той же, но лобовые части обмотки значительно укорачиваются, что позволяет снизить расход меди.

Тот же технический результат может быть достигнут другим вариантом выполнения машины, когда образование обмотки (фиг. 3) описанным выше путем (п. 2 формулы) невозможно. Например, возможны случаи, когда число катушек фазы, приходящихся на один полюс, дробное.

Тогда по II варианту изобретения средний шаг обмотки статора по зубцам должен быть равен z/4p.

Следует, однако, отметить, что и при целом числе катушек фазы на полюс средний шаг обмотки также равен z/4p (фиг. 3).

Такая обмотка для z = 18 и p = 2 показана на фиг. 4 и имеет средний шаг, равный z/4p = 4,5, так как средний шаг первой катушечной группы фаз равен 4, а второй - 5.

Хотя все приведенные примеры относятся к трехфазным машинам, изобретение применимо в машинах любой фазности. При этом в машинах с четным числом фаз обмотка может быть выполнена лишь двухслойной.

Работа предлагаемой машины замечательна тем, что она основана на наличии в ней двух находящихся в квадратуре магнитных полей, создаваемых частями фаз, действие которых в качественном отношении эквивалентно действию двух m-фазных обмоток в одном магнитопроводе. Это и позволяет в машине по п. 1 изобретения на ~40% улучшить массогабаритные показатели машины и снизить материалоемкость по сравнению с аналогoм [1] и дополнительно несколько усилить указанный эффект, упростить обмотку, расширить область использования, улучшить КПД и уменьшить расход меди по сравнению с прототипом [2].

Источники информации 1. Вольдек А.И. Электрические машины.- М.-Л.: Энергия, 1966, с. 345-370.

2. Европатент N 0271604 А1, кл. Н 0 2 K 3/28, 1988.

Формула изобретения

1. Электрическая машина переменного тока, содержащая ротор и статор с m-фазной обмоткой, включающей катушечные группы, отличающаяся тем, что каждая фаза обмотки статора выполнена из двух одинаковых частей, смещенных между собой в пространстве на 90^o электрических, причем указанные части в фазах включены последовательно и во всех фазах идентично, где m = 1, 2, 3, ... .

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что в пределах каждого полюсного деления катушки катушечных групп каждой фазы обмотки статора образованы близлежащими активными сторонами частей фазы, смещенных между собой в пространстве на 90^o электрических.

3. Электрическая машина переменного тока, содержащая ротор и статор с m-фазной обмоткой, включающей катушечные группы, отличающаяся тем, что средний шаг обмотки статора по зубцам равен z/4p, где m = 1, 2, 3, ..., z - число пазов статора, p - число пар полюсов машины.

4. Электрическая машина по п. 3, отличающаяся тем, что число катушек фазы, приходящихся на один полюс, выполнено дробным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4