ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК H02K41/35 

Изобретение относится к электрическим машинам возвратно-поступательного движения и может быть использовано при создании электроприводов, в частности машин виброударного действия.

Известна электрическая машина, содержащая статор, распределенную обмотку и двусторонний бегун, а также систему возбуждения [1]
Недостатком данной машины является значительная длина лобовых частей распределенной обмотки, что ограничивает эффективность ее использования.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является электрическая машина, содержащая статор, выполненный в виде двух параллельных стержней, замкнутых по концам перемычками, распределенную обмотку, расположенную на стержнях, и двусторонний бегун, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения [2]
Недостатками данной машины являются трудность регулирования характеристик и низкая надежность, обусловленные тем, что система возбуждения расположена на бегуне, что ограничивает область применения. Кроме того, машина имеет значительное магнитное сопротивление, что ограничивает тяговое усилие и КПД.

Цель изобретения расширение области применения, улучшение регулируемости, повышение надежности, тягового усилия и КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в электрической машине, содержащей статор, выполненный в виде двух параллельных стержней, замкнутых по концам перемычками, распределенную обмотку, расположенную на стержнях, и двусторонний бегун, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения, система возбуждения расположена на статоре, стержни выполнены с пазами с шириной а, с расстоянием между пазами h, распределенная обмотка уложена в пазы, а бегун выполнен с шириной d, определяемой соотношением d ≥ S(a + b)/2bc, где S площадь поперечного сечения стержня в месте его минимального значения, с длина активной части проводника распределенной обмотки. Кроме того, одна из перемычек может быть выполнена неферромагнитной, а система возбуждения в виде сосредоточенных обмоток, по крайней мере, по числу ферромагнитных перемычек, каждая из которых выполнена на своей ферромагнитной перемычке. Часть сосредоточенных обмоток может быть выполнена сериесными (низкоомными), часть шунтовыми (высокоомными) и часть независимыми, расположенные на каждой ферромагнитной перемычке сосредоточенные обмотки в виде двух групп обмоток с намагничивающими силами Е₁ и Е_а, причем Е_а равна намагничивающей силе распределенной обмотки. Сосредоточенные обмотки могут быть выполнены секционными, содержащими выводы от каждой секции, бегун в виде механически связанных между собой параллельных секций, распределенных вдоль направления движения на длине, не превышающей длину распределенной обмотки, сумма ширин секций равна d, а сумма площадей поперечных сечений в местах их наименьших значений s' равна s, ферромагнитные элементы машины могут быть выполнены шихтованными.

На фиг. 1 приведен вариант конструктивной схемы предлагаемой машины; на фиг.2 схема секционированного бегуна.

Электрическая машина содержит статор, выполненный в виде двух параллельных стержней 1, замкнутых по концам перемычками 2, распределенную обмотку 6, расположенную на стержнях 1, и двусторонний бегун 3, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения, выполненную в виде сосредоточенных сериесных (низкоомных) 4 и шунтовых (высокоомных) 5 обмоток.

В предлагаемой машине при выполнении бегуна с шириной d ≥ S(a + b)/2bc сумма площадей поперечных сечений зубцов, расположенных под полюсами бегуна, становится не меньше s/2 и, таким образом, насыщение зубцов происходит не раньше насыщения других частей магнитопровода, тем самым достигается минимальная величина магнитного сопротивления последнего.

При наличии в машине двух ферромагнитных перемычек могут возникать нежелательные режимы. Например, если обмотки левой перемычки включены согласно с распределенной обмоткой, а обмотки второй перемычки им навстречу и при этом намагничивающие силы всех трех равны друг другу, а бегун находится в крайнем левом положении, то магнитный поток в бегуне и, соответственно, тяговое усилие будут близки к нулю, так как суммарная Н.С. правее бегуна равна нулю, и эта часть магнитопровода будет шунтировать бегун. Для исключения подобных ситуаций одна из перемычек может быть выполнена неферромагнитной. При этом при перемещении бегуна магнитный поток через него и, соответственно, тяговое усилие будут возрастать. Кроме того, расположенные на каждой ферромагнитной перемычке сосредоточенные обмотки могут быть выполнены в виде двух групп обмоток с намагничивающими силами Е₁ и Е_а, причем Е_а равна намагничивающей силе распределенной обмотки. При перемещении бегуна, например, вправо должна быть включена одна группа обмоток левой перемычки с намагничивающей силой Е₁ и обе группы обмоток правой перемычки, и наоборот. При этом при любом положении бегуна Н.С. слева от бегуна равна Н.С. справа от него и его шунтирование исключается. При перемещении бегуна магнитный поток через него и, соответственно, тяговое усилие будут возрастать быстрее, чем в машине с неферромагнитной перемычкой.

Таким образом, выбором того или иного конструктивного варианта машины можно менять ее характеристики.

Наличие в машине шунтовых, сериесных, независимых, секционированных обмоток с возможностью изменения числа подключаемых секций, а также секционированного бегуна позволит в широком диапазоне регулировать ее характеристики.

В связи с тем, что стержни выполнены с пазами, их поперечное сечение неодинаково. Минимальное значение s определяется в районе паза.

Для того, чтобы насыщение секций бегуна происходило не раньше насыщения стержней в самом узком их месте, сумма площадей поперечных сечений секций в местах их наименьших значений s' равна s.

Машина работает следующим образом.

Система возбуждения создает в воздушных зазорах магнитный поток, который взаимодействует с током, протекающим по проводникам распределенной обмотки 6, в результате чего бегун 3 приходит в движение.

Таким образом, в предложенной электрической машине, в отличие от прототипа, улучшена регулируемость и повышена надежность, что расширяет область ее применения, а также увеличены тяговое усилие и КПД.

Эффективность электрической машины обусловливается повышением ее эксплуатационных качеств за счет изменения конструктивных элементов, что позволит повысить технико-экономические показатели электроприводов, в частности, машин виброударного действия.

Использование: при создании электроприводов, в частности машин виброударного действия. Сущность изобретения: электрическая машина содержит статор, выполненный в виде двух параллельных стержней 1, замкнутых по концам перемычками 2, распределенную обмотку 6, расположенную на стержнях 1 и двухсторонний бегун 3, расположенный перпендикулярно направлению движения. Система возбуждения в виде обмоток 5 и 6 расположена на статоре, стержни выполнены с пазами с шириной a, с расстоянием между пазами b, распределенная обмотка уложена в пазы, а бегун выполнен с шириной d, определяемой соотношением d ≥ S(a+b)/2bc , где S - площадь поперечного сечения стержня в месте его минимального значения, c - длина активной части проводника распределенной обмотки. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая статор, выполненный в виде двух параллельных стержней, замкнутых по концам перемычками, распределенную обмотку, расположенную на стержнях, и двусторонний бегун, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения, отличающаяся тем, что система возбуждения расположена на статоре, стержни выполнены с пазами шириной a, с расстоянием между пазами b, распределенная обмотка уложена в пазы, а бегун выполнен шириной d, определяемой соотношением d≥ s (a + b)/2 bc, где s площадь поперечного сечения стержня в месте его минимального значения, а c длина активной части проводника распределенной обмотки. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что одна из перемычек выполнена неферромагнитной. 3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что система возбуждения выполнена в виде сосредоточенных обмоток по крайне мере по числу ферромагнитных перемычек, каждая из которых выполнена на своей ферромагнитной перемычке. 4. Машина по п.3, отличающаяся тем, что часть сосредоточенных обмоток выполнена сериесными, часть шунтовыми и часть независимыми. 5. Машина по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что расположенная на каждой ферромагнитной перемычке сосредоточенные обмотки ивыполнены в виде двух групп обмоток с намагничивающимися силами E₁ и E_а, причем E_а равна намагничивающей силе распределенной обмотки. 6. Машина по пп.3 5, отличающаяся тем, что сосредоточенные обмотки выполненны секционными, содержащими выводы от каждой секции. 7. Машина по пп.1 6, отличающаяся тем, что бегун выполнен в виде механически связанных между собой паралельных секций, распределенных вдоль направления движения на длине, не превышающей длину распределенной обмотки, сумма ширин секций равна d, а сумма площадей поперечных сечений в местах их наименьших значений равна s. 8. Машина по пп.1 7, отличающаяся тем, что ее ферромагнитные элементы выполнены шихтованными.