ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК H02K1/12 H02K19/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к индукторным двигателям средней и большой мощности и может быть использовано, например, в тяговых двигателях электроподвижных транспортных средств.

Среди тяговых двигателей, применяемых для привода электроподвижного транспорта, наиболее известны конструкции коллекторных двигателей постоянного тока, содержащие обмотку якоря в пазах ротора и обмотку возбуждения на полюсах остова [1]
Конструкции этих двигателей трудоемки в изготовлении и отличаются большим расходом медного проводника. Кроме того, наличие щеточно-коллекторного узла увеличивает эксплуатационные расходы и снижает надежность этих двигателей. Указанные недостатки частично устранены в бесколлекторных двигателях: асинхронных и вентильных, у которых отсутствует коллектор, однако эти двигатели также содержат трудоемкие в изготовлении и ненадежные в эксплуатации обмотки на статоре и роторе.

Известен индукторный двигатель, выбранный в качестве прототипа, состоящий из ротора в виде зубчатого шихтованного цилиндрического магнитопровода и статора, содержащего фазную обмотку в пазах шихтованного магнитопровода [2]
Известный индукторный двигатель имеет безобмоточный ротор, а его статорная обмотка состоит из простых полюсных катушек, что значительно снижает затраты на изготовление двигателя и повышает его эксплуатационную надежность.

Недостатком известной конструкции является конструкция ярма, которая имеет в зоне паза с обмоткой длинный и узкий участок. Это обуславливает высокие значения магнитной индукции в указанном участке ярма статора и, как следствие, повышенные потери мощности на его перемагничивание. Кроме того, выполнение катушек обмотки статора из массивных прямоугольных проводников приводит к тому, что силовые линии потока пазового рассеяния входят в плоскость проводников и наводят в них вихревые токи, значительно увеличивающие электрические потери двигателя.

Цель изобретения снижение магнитных и электрических потерь в индукторном двигателе и, за счет этого, повышение его коэффициента полезного действия.

Цель достигается тем, что в известном индукторном двигателе, состоящем из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки, согласно данного заявления, в пазу статора с катушками выполнен ферромагнитный выступ, разделяющий его на две части, в которые уложены стороны катушек обмотки. При этом катушки намотаны из плоской проводящей шины на узкую сторону ("на ребро"). Кроме того, пазовая часть катушки, прилегающая к стенке паза статора, подрезана со стороны воздушного зазора. На стенках пазов статора, в которые уложены катушки, и боковых поверхностях ферромагнитных выступов выполнены углубления, в которые установлены клинья, крепящие катушки в пазах.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый индукторный двигатель отличается тем, что в пазу статора с обмотками выполнен ферромагнитный выступ, разделяющий его на две части, в которые уложены стороны катушек обмотки. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом индукторном двигателе. Выполнение в пазах статора с катушками ферромагнитных выступов позволяет уменьшить магнитную индукцию в наиболее напряженном в магнитном отношении участке ярма и, за счет этого, уменьшить потери мощности на перемагничивание магнитопровода статора. Кроме того, это позволяет направить силовые линии магнитного потока пазового рассеяния так, что они входят теперь в узкую плоскость проводника катушки, намотанной "на ребро", наводя в ней незначительные вихревые токи, не вызывающие существенных электрических потерь. Таким образом снижаются потери мощности в двигателе и происходит достижение поставленной цели. На основании этого можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение индукторного двигателя.

Индукторный двигатель состоит из ротора, содержащего шихтованный магнитопровод в виде зубцов 1, соединенных ярмом 2, и статора, содержащего шихтованный магнитопровод с зубцами 3 и катушки 4 обмотки, охватывающие зубцы 3. Стороны катушек 4 уложены в прямоугольные пазы 5, образованные выступами 6 и зубцами. Катушки 4 намотаны из плоской электропроводящей шины на узкую сторону ("на ребро") так, что широкие стороны проводников катушек 4 параллельны плоскости дна паза 5. На пазовой части катушки 4 в области прилегания ее к стенке паза 5 и к воздушному зазору двигателя, где создается высокая концентрация силовых линий магнитного потока, выполнен подрез 7. На стенках пазов 5 и статора и на боковых поверхностях выступов 6 выполнены углубления 8, в которые установлены клинья 9, крепящие катушки 4 в пазах 5.

При работе двигателя на катушки 4 подается импульсное напряжение источника питания. При этом создается рабочий магнитный поток, который проходит по ярму 10, зубцам 3 статора, воздушному зазору, зубцам 1 ротора и замыкается на ярме 2 ротора. Магнитный поток пазового рассеяния статора проходит по ярму 10 и замыкается между стенкой паза 5 и боковой поверхностью выступа 6.

Благодаря наличию выступа рабочий магнитный поток ярма частично заходит в него, снижая тем самым магнитную индукцию в ярме и потери мощности на перемагничивание. Кроме того, за счет выступа увеличивается площадь поверхности магнитопровода статора, по которой происходит контакт пазовой части катушек с магнитопроводом. Это улучшает теплоотвод с катушек на статор. Выполнение магнитопровода статора с выступом приводит к тому, что силовые линии магнитного потока пазового рассеяния расположены параллельно широкой стороне шин проводников катушки 4 и наводят в них значительно меньшие вихревые токи. Выступ 6 используется также для установки клина 9, крепящего катушку 4 в пазу 5. Подрез 7 катушки 4 в пазовой части значительно снижает вихревые токи, которые образуются на широкой стороне шин проводников при прохождении рабочего магнитного потока с зубца 1 ротора через воздушный зазор на стенку паза 5. Величина подреза 7 определяется степенью концентрации рабочего магнитного потока в области стенки паза 5, прилегающей к воздушному зазору. Уменьшение вихревых токов, наводимых в проводниках катушек обмотки двигателя, приводит к уменьшению ее нагрева и в конечном итоге к снижению электрических потерь двигателя и повышению его коэффициента полезного действия. Выполнение углублений в стенках пазов обеспечивает надежное крепление катушек в пазу с помощью клина.

Таким образом, использование изобретения позволит снизить потери мощности в магнитопроводе статора и в обмотке двигателя и повысить его коэффициент полезного действия.

Использование изобретения: относится к электротехнике и может быть использовано в тяговых двигателях электроподвижных транспортных средств. Изобретение позволяет уменьшить потери мощности в магнитопроводе статора и обмотке двигателя и повысить коэффициент его полезного действия. Сущность изобретения: индукторный двигатель состоит из шихтованного зубчатого ротора и статора, содержащего в пазах шихтованного магнитопровода катушки обмотки. В пазах статора с катушками выполнены ферромагнитные выступы, разделяющие их на две части. В образовавшиеся пазы уложены стороны катушек, намотанных из проводящей шины на узкую сторону. Пазовая часть катушки, прилегающая к стенке паза и к воздушному зазору, подрезана. На стенках пазов статора с катушками и боковых поверхностях выступов выполнены углубления, в которые установлены пазовые клинья. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Индукторный двигатель, состоящий из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки, отличающийся тем, что в пазу статора с катушками выполнен ферромагнитный выступ, разделяющий его на две части, в которые уложены стороны катушек обмотки. 2. Индукторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что пазовая часть катушки, прилегающая к стенке паза и к воздушному зазору, подрезана. 3. Индукторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на стенках пазов статора с катушками и боковых поверхностях выступов выполнены углубления, в которые установлены пазовые клинья. 4. Индукторный двигатель по п.1, или п.2, или п.3, отличающийся тем, что катушки намотаны из проводящей шины на узкую сторону (на "ребро").