ОБМОТКА ШКИЛЬКО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК H02K3/12 

Изобретение может быть использовано в производстве или при ремонте эксплуатируемых электрических машин.

Стороны катушек обмотки, расположенные под полюсом в соседних пазах и принадлежащие одной фазе, образуют катушечную группу. Соответственно число занимаемых ими пазов называют числом пазов на полюс и фазу (q).

C изобретением [1] опровергается действующая теория о том, что число единичных катушек в полюсно-фазной зоне может быть только целым, т.е. полюсно-фазная зона может занимать только целое число пазов. Это открывает возможности дальнейшего совершенствования электродвигателей. Однако в известном устройстве расчленение катушечных групп по лобовым частям на два равных пучка путем преобразования их структуры с обеспечением четного числа однослойно заполненных одной фазой пазов не предусмотрено.

В производстве электромашин широкое применение получили концентрические обмотки с четным (q), уложенные в пазы равномерно вразвалку. Их преимущество перед концентрической сосредоточенной по лобовым частям обмоткой состоит в укороченных лобовых частях. Кроме того, при увязке лобовых частей в один пучок толщина его при развернутых в противоположные стороны катушечных полугруппах существенно меньше, что способствует лучшему теплообмену и несколько уменьшает длину вылета. Однако при нечетном q до последнего времени не удается катушечную группу, принадлежащую одной полюсно-фазной зоне, разделить на две половины по q/2 катушек и развернуть в две стороны по лобовым частям. Из-за сложностей при изготовлении обмотки с нечетным q не изготовляют концентрическими вразвалку ни у нас, ни за рубежом.

Характерной особенностью одно-двухслойных обмоток является то, что они допускают ряд вариантов преобразования полюсно-фазных зон, позволяющих разделить катушечную группу на две равные катушечные полугруппы даже при нечетном числе пазов на полюс и фазу, а также при неодинаковых значениях q в различных фазах обмотки. При этом катушечные группы имеют эквивалентный шаг по пазам меньше чем в двухслойных обмотках. Следовательно, расход обмоточного провода в одно-двухслойных обмотках меньше. Таким образом, достоинством одно-двухслойных обмоток, которое должно определить их широкое распространение возможность выполнить их с укороченным шагом, что улучшает характеристику машины, не является единственным. Действительно, в них обеспечивается наименьшая длина витка при укороченном шаге по пазам при любом q. Это осуществимо, когда в полюсно-фазной зоне заполнено проводниками одной фазы четное число пазов Z_п, определимое из следующего соотношения:
Z_п=b₃-2K, b₃=q+K, где b₃ ширина полюсно-фазной зоны четное число;
K 0, 1, 2, 3, натуральный ряд чисел.

На фиг.1 изображена схема однофазной одно-двухслойной обмотки; на фиг.2 поперечный разрез по пазам обмотки; на фиг.3 обмотка по фиг.1.

Позициями 1-24 обозначены пазы статора. Выводные концы рабочей обмотки вразвалку С₁ и С₂ выведены из пазов 1 и 13. Внутреннее соединение между катушечными полугруппами выведено из пазов 9 и 21. Выводные концы вспомогательной обмотки В₁ и В₂ выведены из пазов 7 и 19, внутреннее соединение между катушечными полугруппами выведено из пазов 4 и 16. Число пазов на полюс и фазу рабочей фазы обмотки q=7, ширина полюсно-фазной зоны b₃=8, при количестве однослойно заполненных пазов в ней Z_п=6. Все катушечные полугруппы наматывают на одинаковые шаблоны с количеством ручьев при внутренней катушке с половинным числом витков, так как она располагается в одном пазу со смежной фазой. Число пазов на полюс и фазу вспомогательной обмотки q=5, b₃= 6, Z_п=4. Две катушечные полугруппы наматывают на шаблоны с количеством ручьев . Рабочая и вспомогательные обмотки конструктивно и технологически подобны. Однослойно проводниками одной фазы заполнено четное число пазов Z_п, определяемое из следующего соотношения:
Z_п=b₃-2К, b₃=q+K
На фиг.2 представлен поперечный разрез по пазам обмотки, изображенной на фиг.1. Обмотка разрезана между пазами 8 и 9 и ее цилиндрическое расположение как бы разогнуто на линейное. Обозначения пазов сохранены. Заглавными буквами Р и В обозначены однослойно заполненные пазы катушками соответственно рабочей и вспомогательной обмоток, а прописными буквами стороны катушек смежных фаз, заполняющих пазы двухслойно.

На фиг.3 представлена обмотка по фиг.1, но в варианте К=3, что обеспечивает увеличение полюсно-фазных зон рабочей и вспомогательной фаз обмоток соответственно до 10 и 8 пазов и уменьшение однослойно заполненных пазов соответственно до 4 и 2 при увеличении в К раз количества пазов с двухслойным размещением сторон катушек.

Концентрические трехфазные однослойные и двухслойные обмотки с целым нечетным числом пазов на полюс и фазу возможно преобразовать в одно-двухслойные с расширенной четной полюсно-фазной зоной при четном числе пазов однослойно заполняющих пазы одной фазой с последующей укладкой их в пазы вразвалку с укорочением по пазам и лобовым частям. Это обеспечивается новым классом обмоток одно-двухслойные с рядом специфических свойств, в том числе выполнение вразвалку равномерными катушечными полугруппами при четном и нечетном числах пазов на полюс и фазу.

С учетом того, что асинхронный электропривод около 40% всей вырабатываемой в странах электроэнергии преобразовывает в механическую, высокоэффективно выполнение обмоток статора равномерно вразвалку и при нечетном числе пазов на полюс и фазу обеспечивает экономию электроэнергии и обмоточного провода.

Изобретение относится к электромашиностроению и используется при производстве и ремонте машин. Сущность изобретения: всыпная концентрическая обмотка электрической машины выполнена одно-двухслойной. Однослойно проводниками одной фазы в катушечной группе заполнено четное число пазов. Приведено соотношение для его определения. При этом главный элемент обмотки - виток выполнен укороченным как по шагу по пазам, так и по длине лобовых частей. Изобретение позволяет обеспечить выполнение катушечных групп равномерно вразвалку как при четном, так и нечетном значениях числа пазов на полюс и фазу и при неодинаковых значениях этого числа пазов в фазах обмотки. 3 ил.

ОБМОТКА ШКИЛЬКО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, всыпная, концентрическая, содержащая катушечные группы фаз с укороченными лобовыми частями, уложенные в пазы равномерно вразвалку, отличающаяся тем, что обмотка выполнена одно-двуслойной и при этом в катушечных группах однослойно проводниками одной фазы заполнено четное число пазов Z_n,
Z_n=b_з-2K;
b_з=q+K,
где b_з ширина полюсно-фазной зоны;
q число пазов на полюс и фазу;
K=0,1,2,3. натуральный ряд чисел,
обеспечивая выполнение катушечных групп равномерно вразвалку как при четном, так и нечетном значениях q и при неодинаковых значениях q в фазах обмотки.