МАГНИТОПРОВОД ЯВНОПОЛЮСНОГО ИНДУКТОРА Российский патент 1995 года по МПК H02K1/24 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к магнитопроводам индукторов синхронных явнополюсных машин.

Известна конструкция магнитопровода синхронной явнополюсной электрической машины, шихтованного из сегментов листовой стали, содержащих обод-ярмо и сердечники полюсов, выштампованные как одно целое с ободом-ярмом. При этом обод-ярмо выштампован с отверстиями под стяжные шпильки, а по внутренней поверхности с пазами для крепления на валу, а сердечники полюсов выштампованы с отверстиями под стяжные шпильки и пазами демпферов. Сегменты штампуются с числом полюсов в сегменте, не меньшим двух, при этом смещение соседних слоев сегментов осуществляется на величину n ˙180^о/р, где n целое число; р число пар полюсов. Рассмотренная конструкция магнитопровода индуктора распространяется на число полюсов машин с 2р=4. Недостатки рассмотренной конструкции следующие. Сердечники полюсов в башмаках выполнены прямоугольными, что снижает использование ротора и этим увеличивает габариты и массу машины. Сердечники выштампованы без элементов крепления обмотки возбуждения, что усложняет крепление обмотки возбуждения после монтажа катушек на полюсах и этим снижает надежность крепления обмотки возбуждения и всего ротора при эксплуатации. При n=1, р=2 сдвиг сегментов осуществлен на половину полюсного деления, что не возможно при цельноштампованных сердечниках и ободе-ярме, так как смещение соседних слоев при сборке индуктора должно осуществляться только на одно полюсное деление.

Целью изобретения является повышение использования синхронной машины путем выполнения сердечников полюсов, выштампованных как одно целое с ободом-ярмом, трапецеидальной формы с широким основанием трапеции для внутренних индукторов со стороны воздушного зазора, повышение надежности крепления катушек обмотки возбуждения на сердечниках полюсов путем выштампования в полюсных башмаках пазов под крепление катушек, повышение механической прочности обода-ярма за счет изготовления сегментов, укороченных на величину тангенциально по спинке ярма с одной стороны и удлиненных с второго конца тангенциально на величину +е так, что суммарная длина сегмента составляет целое число полюсных делений.

На фиг. 1 представлен сегмент 1 магнитопровода явнополюсного индуктора 2, собранного в кольцо на примере индуктора с числом полюсов 2р=16 из сегментов 1 толщиной δ в элементарные ободы 3 толщиной В=2 δ (2р/к, где к число полюсов в одном сегменте). Смещение соседних слоев сегментов 1 в элементарных ободах 3 равно полюсному делению Т и осуществляется в 2р/к слоях с одним расположением сегментов 1, а во вторых 2р/к слоях с перевернутым расположением сегментов 1 так, что между стыками 4 обеих половин элементарного обода 3, состоящих из 2р/к слоев сегментов 1 каждая, осуществлен сдвиг на величину Φ кратную величине е, которая выбирается приблизительно равной шагу по отверстиям 5 (фиг. 2) под шпильки обода-ярма 6, где х шаг по отверстиям шпилек 5 в ободе-ярме 6.

На фиг. 2 представлен сегмент 1, содержащий обод-ярмо 6 и выштампованные как одно целое с ним сердечники 7 полюсов, числом к в сегменте 1, равным целому числу: к=1, 2, 3, 4. В ободе-ярме 6 выштампованы отверстия 5 под стяжные шпильки, отверстия 8 под сборочные калибры, пазы 9 под крепление на остове ротора. В сердечниках 7 полюсов выштампованы отверстия 10 под стяжные шпильки, отверстия 11 под сборочные калибры, отверстия 12 под демпферные стержни и выемки 13 под крепление катушек обмотки возбуждения на полюсных башмаках 14, которые размещаются в междуполюсном пространстве 15. Индуктор 2 собирается в кольцо из сегментов 1 прикладыванием конца 16 сегмента (фиг. 1) к соседнему концу 17 сегмента.

Магнитопровод работает следующим образом.

При вращении ротора синхронной машины его ярмо-обод 6, собранный из сегментов 1 в кольцо, подвержен растяжению под действием собственных центробежных сил и центробежных сил сердечников 7 полюсов с катушками возбуждения и демпферной обмоткой, смонтированными на полюсах, при этом напряжения в ободе-ярме 6 обратно пропорциональны степени ослабления обода 6, определяемой по выражению θ2(2р/к)-1:(2р/к), которая для приведенного примера с 2р= 16 и к=4 равна 7/4, вместо степени ослабления Φ=(2р/к)-1:(2р/к) для обода-ярма прототипа, равной 3/4, которая в 2,34 раза меньше, чем у изобретения. Следовательно, для приведенного примера напряжения в ободе-ярме 6 снижаются в 2,34 раза, т.е. если позволяют магнитные загрузки, то высота обода-ярма 6 может быть уменьшена практически вдвое, а это значит, что и масса обода уменьшается вдвое. Пазы 13 в полюсных башмаках 14 позволяют надежно закрепить катушки обмотки возбуждения в междуполюсном пространстве 15.

Преимущества изобретения. Повышается надежность крепления катушек обмоток возбуждения за счет выполнения в полюсных башмаках выемок под крепления. Повышается использование электрической машины за счет выполнения сердечников полюсов с расширяющимися к воздушному зазору магнитопроводами, позволяющими увеличить коэффициент полюсного перекрытия до 0,65-0,67 от полюсного деления против 0,5-0,58 у прототипа, что снижает индукцию в воздушном зазоре и зубцовой зоне сердечника статора. Повышается механическая прочность обода-ярма за счет увеличения вдвое числа слоев в элементарном ободе путем смещения мест стыков при переворачивании сегментов с несимметричными выступами в ободе-ярме сегментов на стыках 4. При равной прочности обода-ярма с прототипом появляется возможность вдвое уменьшить его массу за счет снижения степени ослабления обода-ярма, равной с= θ/Φ
Сущностью изобретения является следующее. Обод-ярмо с цельноштампованными сердечниками полюсов собран из сегментов, имеющих с одного конца уменьшение -е а с другого конца сегмента выступ +е, при суммарной длине сегмента, равной k полюсных делений Т, причем на половине элементарного обода-ярма с числом слоев 2р/к к выемкам -е присоединяются выступы +е соседних сегментов, во второй половине элементарного обода-ярма с числом слоев сегментов 2р/к сегменты переворачиваются и собраны так, что смещение стыков в половинах элементарного обода-ярма составляет относительно первого слоя сегментов первой половины величину е. Смещение стыков первых слоев сегментов обеих половин элементарного обода-ярма е кратно шагу между отверстиями стяжных шпилек обода-ярма.

Изобретение может быть использовано в синхронных явнополюсных машинах с внутренним и внешним индуктором и в машинах постоянного тока.

Сущностью изобретения является также следующее. Выштампованные как одно целое с ярмом обода сердечники полюсов выполняются трапецеидальной формы с расширением к воздушному зазору для повышения использования машины. С целью повышения надежности крепления катушек обмотки возбуждения в полюсных башмаках по их боковым граням выполнены выемки под установку элементов крепления.

Изобретение относится к электрическим машинам. Сущность изобретения: магнитопровод явнополюсного индуктора собран в кольцо из сегментов 1 с выштампованными как одно целое ободом 6 и сердечниками 7 полюсов. Число полюсов в сегменте целое. Полюса 7 выполнены трапецеидальными с выемками 13 в полюсных башмаках 14. Разъемы сегментов 1 смещены относительно оси симметрии междуполюсного пространства на одну и ту же величину e: с одного конца в сторону полюса, а с другого конца в сторону, противоположную полюсу. Это позволяет увеличить толщину элементарного обода путем переворачивания сегментов. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. МАГНИТОПРОВОД ЯВНОПОЛЮСНОГО ИНДУКТОРА, содержащий слои сегментов тонколистовой стали с выштампованными как одно целое ободом и сердечниками полюсов, число которых в сегменте целое, разъемы сегментов выполнены по междуполюсным пространствам и в сегментах имеются отверстия под стяжные шпильки обода и сердечников полюсов и отверстия под сборочные калибры, а в полюсных башмаках отверстия под демпферные стержни, отличающийся тем, что разъем каждого сегмента с одного конца смещен относительно оси симметрии междуполюсного пространства в сторону полюса, а с другого конца разъем каждого сегмента смещен относительно оси симметрии междуполюсного пространства на ту же величину в сторону, противоположную полюсу, дополняя сегмент до целого числа полюсных делений, причем одна половина слоев сегментов элементарного обода перевернута относительно другой половины его слоев. 2. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что величина смещения разъема сегмента относительно оси симметрии междуполюсного пространства кратна шагу отверстий под стяжные шпильки. 3. Магнитопровод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что по боковым сторонам полюсных башмаков выполнены выемки. 4. Магнитопровод по пп.1 3, отличающийся тем, что сердечники полюсов для внутреннего индуктора выполнены трапецеидальными с большим основанием со стороны воздушного рабочего зазора.