СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА РОТОРА ОДНОМАШИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ Российский патент 1997 года по МПК H02K3/28 H02K47/24 H02K3/51 

Изобретение относится к обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока с двумя разнополюсными рабочими полями в общем магнитопроводе и может применяться на роторе одномашинных преобразователей частоты.

Известны асинхронные одномашинные преобразователи частоты в конструкции асинхронной машины с фазным ротором и контактными кольцами. Они содержат две раздельные разнополюсные обмотки на статоре и на роторе, причем обмотки ротора могут совмещаться электрически в одной обмотке [1]
Изобретение относится к совмещенной трехфазно-многофазной обмотке роторе одномашинных преобразователей частоты при числах пар полюсов p₂ для трехфазной генераторной и p₁ для многофазной короткозамкнутой двигательной частей. Она выполняется двухслойной из 6p₂ распределенных катушечных групп с номерами в генераторных фазах 1+3i, 3+3i, 5+3i, соединенных в звезду с выводами фазных зажимов к контактным кольцам, и в каждой фазе начала нечетных групп соединены в зажим фазы, четных групп в нулевую точку звезды, а концы всех групп фазы соединены вместе, где p₂/p₁≥3 целое число; i 0, 1, 2, (2p₂ 1) [2]
Недостатки такой обмотки связаны с выполнением большого числа соединений, увеличивающих вылет из лобовой части со стороны контактных колец и длину машины, а также усложняющих процесс изготовления и балансировки ротора.

В изобретении ставится задача устранения указанных недостатков совмещенной роторной обмотки.

Поставленная задача решается тем, что для совмещенной обмотки ротора одномашинных преобразователей частоты, выполненной двухслойной с полюсностями p₂ для трехфазной генераторной и p₁ для многофазной короткозамкнутой двигательной частей из 6p₂ распределенных катушечных групп с номерами в генераторных фазах 1+3i, 3+3i, 5+3i, соединенных в звезду с выводами зажимов фаз на три контактных кольца, и в каждой фазе начала нечетных групп соединения в зажим фазы, четных групп в нулевую точку звезды, а концы всех групп фазы соединены вместе, со стороны контактных колец лобовая часть опирается на цилиндрический обмоткодержатель из изоляционного материала, закрепленный на валу на шпонке, имеющий дисковую часть с четырьмя ступеньками на наружной поверхности, и на каждую из них по всей ширине ступеньки насажено штампованное латунное или медное кольцо, к каждому кольцу сверху через сквозные отверстия в дисковой части подводятся и подключаются выводы начал всех четных групп к наружному кольцу, концов нечетных и четных групп соответственно фаз i, ii, iii к последующим кольцам, а подводимые к контактным кольцам, а подводимые к контактным кольцам выводы нечетных групп каждой фазы выводятся через 3p₂ отверстий в цилиндрической части обмоткодержателя, причем его дисковая часть имеет наружный диаметр D_Н2 сердечника ротора при толщине в 3,0 мм, для первой ступеньки наружный диаметр равен D_Н2 10 мм и для каждой последующей меньше предыдущей на 10 мм при ширине 3 и толщине 2 мм каждого кольца, а отверстия в дисковой части соответствуют местам выхода из паза выводов соответствующей катушечной группы обмотки, где p₂/p₁≥ 3 целое число, а параметр i принимает значения от 0 до 2p₂ 1.

На фиг.1 изображена упрощенная схема совмещенной роторной обмотки по [2] при числах пар полюсов p₂/p₁ 3/1 6p₂ 18 группах с номерами от 1Г до 18Г; на фиг. 2 и 3 предлагаемое устройство (в двух проекциях) для соединений схемы обмотки по фиг.1.

Трехфазно-многофазная совмещенная обмотка по [2] при, например, числах пар полюсов p₂/p₁ 3/1 содержит 6p₂ 18 катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г, показанных на фиг.1 в виде прямоугольников, где знак минус перед ее номером означает встречное включение в фазе; генераторные фазы соединены в звезду с выводами фаз P1, P2, P3 и нулевой точкой 0. Номера групп этих фаз определяются как 1+3i 1, 4, 7, 10, 13, 16 (P1), 3+3i 3, 6, 9, 12, 15, 18 (P2), 5+3i 5, 8, 11, 14, 17, 2 (P3), где i 0, 1, 2, (2p₂-1). В каждой фазе начала нечетных групп соединены в зажим фазы, четных групп в нулевую точку звезды, а концы всех групп фазы соединены вместе (фиг.1).

Обмоткодержатель (фиг.2 и 3) из изоляционного материала закрепляется на валу на шпонке, имеет цилиндрическую часть для опоры лобовой части обмотки и дисковую часть с четырьмя ступеньками на наружной поверхности и на каждую из них по всей ширине ступеньки насаживается штампованное латунное или медное кольцо (зачернены на фиг.2 и 3). К каждому кольцу сверху через сплошные отверстия в дисковой части подводятся и подключаются (сваркой или пайкой) выводы начал всех четных групп к наружному кольцу (нулевая точка звезды), концов нечетных и четных групп соответственно фаз I, II, III к последующим кольцам, т.е. выполняются промежуточные соединения обмотки (см. фиг.1). Выводы начал нечетных групп каждой фазы, подводимые к контактным кольцам, выводятся через 3p₂ отверстий в цилиндрической части обмоткодержателя, и для этого между дисковой и цилиндрической частями выполняются проточка шириной 8 10 мм, открывающая на 2 3 мм отверстия цилиндрической части. Фиг.3 соответствует обмотке при p₂/p₁=3/1 (фиг.1) и z₂ 27 пазах, отмеченных цифрами от 1 до 27; отверстия в дисковой части соответствуют местам выхода из пазов начал и концов катушечных групп, подводимым к соответствующим кольцам диска, что упрощает процесс выполнения соединений и исключает возможные ошибки при отсчете номеров начал и концов катушечных групп. Дисковая часть имеет наружный диаметр D_Н2 сердечника ротора при толщине в 3 мм; для первой ступеньки наружный диаметр равен D_Н2 10 мм и для каждой последующей меньше предыдущей на 10 мм при ширине 3 и толщине 2 мм каждого кольца. Такие размеры обеспечивают изолировку друг от друга колец диска.

Предлагаемое устройство для соединений в совмещенной роторной обмотке позволяет упростить сборку схемы и повысить надежность соединений; улучшить контакты соединяемых выводов и уменьшить переходные контактные сопротивления; уменьшить дебалансы; сократить вылет лобовой части и длину машины. Оно особенно эффективно в машине с низким напряжением (U₂ 42 В) для питания ручного электроинструмента. Его можно выполнять и с гладкой дисковой частью с расположением колец в кольцевых канавках соответствующих размеров.

Предлагаемая совмещенная обмотка использована в асинхронных трехфазных одномашинных преобразователях частоты типа ОПЧС 50/200 Гц (при числах пар полюсов p₂/p₁ 3/1 или z₂ 27, 36, 45, 54 пазах), спроектированных для серийного выпуска в конструкции асинхронных машин с высотами оси вращения от 80 до 160 мм и предназначенных для питания трехфазного электрооборудования повышенной (200 Гц) частоты. Она выполнима при числе пазов на полюс и фазу q₂ z₂/6p₂, целом или же дробном при знаменателе дробности, равном 2.

Область использования: одномашинные преобразователи частоты и числа фаз. Сущность изобретения: обмотка выполнена двухслойной с полюсностями p₂ для трехфазной генераторной и p₁ для многофазной короткозамкнутой двигательной частей из 6p₂ распределенных катушечных групп с номерами в генераторных фазах I + 3_i, 3 + 3_i, 5 + 3_i, соединенных в звезду с выводами зажимов фаз на три контактных кольца, где p₂/p₁ ≥ 3 - целое число, а параметр i принимает значения от 0 до 2p₂ - I, в каждой фазе начала нечетных групп соединены в зажим фазы, четных групп - в нулевую точку звезды, а концы всех групп фазы соединения вместе, со стороны контактных колец лобовая часть опирается на цилиндрический обмоткодержатель из изоляционного материала, закрепленный на валу на шпонке, имеющий дисковую часть с четырьмя ступеньками на наружной поверхности, на каждую из которых по всей ширине насажено штампованное латунное или медное кольцо, к каждому кольцу сверху через сквозные отверстия в дисковой части подводятся и подключаются выводы начал всех четных групп - к наружному кольцу, концов нечетных и четных групп соответственно фаз I, II, III - к последующим кольцам, подводимые к контактным кольцам выводы начал нечетных групп каждой фазы выводятся через 3p₂ отверстий в цилиндрической части обмоткодержателя и его дисковая часть имеет наружный диаметр D_H2 сердечника ротора при толщине в 3 мм; для первой ступеньки наружный диаметр равен D_Н2 - 10 мм и для каждой последующей меньше предыдущей на 10 мм при ширине 3 и толщине 2 мм каждого кольца. Технический результат: упрощение изготовления, повышение надежности. 3 ил.

Совмещенная обмотка ротора одномашинных преобразователей частоты, выполненная двухслойной с полюсностями р₂ для трехфазной генераторной и р₁ для многофазной короткозамкнутой двигательной частей из 6р₂ распределенных катушечных групп с номерами в генераторных фазах 1 + 3i, 3 + 3i, 5 + 3i, соединенных в звезду с выводами зажимов фаз на три контактных кольца, и в каждой фазе начала нечетных групп соединены в зажим фазы, четных групп в нулевую точку звезды, а концы всех групп фазы соединены вместе, отличающаяся тем, что со стороны контактных колец лобовая часть опирается на цилиндрический обмоткодержатель из изоляционного материала, закрепленный на валу на шпонке, имеющий дисковую часть с четырьмя ступеньками на наружной поверхности, и на каждую из них по всей ширине ступеньки насажено штампованное латунное или медное кольцо, к каждому кольцу сверху через сквозные отверстия в дисковой части подводятся и подключаются выводы начал всех четных групп к наружному кольцу, концов нечетных и четных групп соответственно фаз I, II, III к последующим кольцам, а подводимые к контактным кольцам выводы начал нечетных групп каждой фазы выводятся через 3р₂ отверстий в цилиндрической части обмоткодержателя, причем его дисковая часть имеет наружный диаметр D_н 2 сердечника ротора при толщине в 3 мм, для первой ступеньки наружный диаметр равен D_н 2 10 мм и для каждой последующей меньше предыдущей на 10 мм при ширине 3 и толщине 20 мм каждого кольца, а отверстия в дисковой части соответствуют местам выхода из пазов выводов соответствующей катушечной группы обмотки, где p₂/р₁ ≥ 3 целое число, а параметр i принимает значения от 0 до 2р₂ - 1.