СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2006 года по МПК H02K3/493 H02K3/48 H02K1/16 

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение относится к электротехнике, в частности к конструкции статора электрической машины, в котором для крепления обмотки в открытых пазах магнитопровода используются клин и прокладки.

Известно техническое решение «Магнитный клин» по авторскому свидетельству СССР № 486425, Н 02 К 3/48, который используется для крепления обмотки статора в открытых пазах. Клин выполнен из прессованного ферромагнитного материала, представляющего собой фигуру с геометрией, соответствующей профилю паза статора. Боковые стенки и основания клина охвачены пластмассовой оболочкой, в боковых стенках клина выполнены пазы, а стенка, обращенная к воздушному зазору, снабжена ребрами жесткости и размещенными вне рабочей зоны лунками.

Недостатком указанного решения является выполнение клина в виде сплошного ферромагнитного тела, что при протекании тока в обмотке приводит к увеличению индуктивности пазового рассеяния и к насыщению материала магнитопроводящих клиньев полями пазового рассеяния, а также к повышенным потерям от вихревых токов в материале клина.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение «Статор электрической машины» по авторскому свидетельству СССР № 792485, Н 02 К 3/48.

Известный статор содержит магнитопровод с пазами, обмотку, закрепленную в пазах посредством клиньев, выполненных из немагнитного материала, расположенных под клиньями изоляционных прокладок и дополнительных прокладок, выполненных из ферромагнитного материала и изолированных от стенок паза. При этом дополнительные прокладки разделены на несколько частей в поперечном и продольном направлениях либо имеют прорези в поперечном направлении. Размещены дополнительные прокладки между изоляционными прокладками и обмоткой.

Недостаток известного технического решения состоит в том, что дополнительные ферромагнитные прокладки, выполненные с поперечными прорезями или разделенные на несколько частей в поперечном и продольном направлении, приводят к увеличению индуктивного сопротивления обмотки и, следовательно, к снижению перегрузочной способности электрической машины и увеличению намагничивающего тока. Кроме того, дополнительные прокладки достаточно удалены от расточки статора, что приводит к увеличению содержания зубцовых гармонических магнитного поля статорной обмотки и, как следствие, к увеличению виброактивности и снижению коэффициента полезного действия электрической машины.

Задачей предлагаемого технического решения является оптимизация параметров электрической машины, а именно: увеличение коэффициента полезного действия, уменьшение виброактивности, повышение перегрузочной способности электрической машины.

Техническим результатом заявляемого технического решения является уменьшение величины зубцовых гармонических магнитного поля статорной обмотки при одновременном уменьшении индуктивного сопротивления обмотки статора, вследствие уменьшения индуктивности пазового рассеяния.

Поставленная задача решается за счет того, что в статоре электрической машины, содержащем магнитопровод с пазами, обмотку, закрепленную в пазах посредством клиньев, выполненных из немагнитного материала, расположенных под клиньями изоляционных прокладок, а также ферромагнитных дополнительных прокладок с прорезями, прорези в дополнительных прокладках выполнены вдоль осевой линии прокладок, при этом дополнительные прокладки расположены в углублениях, выполненных в основаниях клиньев, обращенных к обмотке.

При протекании тока в обмотке статора возникает магнитный поток пазового рассеяния, который замыкается через паз магнитопровода в поперечном относительно его оси направлении. В расточке статора создается магнитное поле, содержащее основную гармоническую составляющую и ряд высших гармонических составляющих, среди которых имеются гармоники зубцового порядка, вызванные зубчатым строением магнитопровода статора. Продольные прорези, выполненные в дополнительных прокладках, обеспечивают ответвление большей части магнитного потока пазового рассеяния из паза в воздушный зазор между статором и ротором, за счет чего уменьшается индуктивность пазового рассеяния, а следовательно, уменьшаются индуктивное сопротивление обмотки статора и намагничивающий ток. Расположение дополнительных прокладок в углублении клина, ближе к расточке статора, позволяет уменьшить относительное открытие паза магнитопровода статора и тем самым уменьшить величину зубцовых гармонических магнитного поля статорной обмотки.

Новым в предлагаемом техническом решении является выполнение прорезей в дополнительных прокладках вдоль осевой линии прокладок и расположение дополнительных прокладок в углублениях, выполненных в основаниях клиньев, обращенных к обмотке.

В уровне техники не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена часть магнитопровода статора с пазом и обмоткой; на фиг.2 - дополнительные прокладки.

Статор электрической машины содержит магнитопровод 1 с пазами 2, обмотку 3, закрепленную в пазах посредством клиньев 4, выполненных из немагнитного материала, изоляционных прокладок 5, установленных под клиньями 4, и дополнительных прокладок 6 с прорезями 7, выполненных вдоль осевой линии прокладок. Дополнительные прокладки 6 расположены в углублениях 8, выполненных в основаниях клиньев 4, обращенных к обмотке 3.

Во время работы электрической машины при протекании тока в обмотке 3 статора возникает магнитный поток пазового рассеяния, который замыкается через пазы 2 магнитопровода 1 в поперечном относительно его оси направлении. Продольные прорези 7, выполненные в дополнительных прокладках 6, обеспечивают ответвление большей части магнитного потока пазового рассеяния из пазов 2 в воздушный зазор (не показан) между статором и ротором, за счет чего уменьшается индуктивность пазового рассеяния, а значит, уменьшается и индуктивное сопротивление обмотки статора, исключается насыщение материала дополнительных прокладок 6 магнитным полем пазового рассеяния, уменьшается намагничивающий ток, что ведет к повышению перегрузочной способности электрической машины, к увеличению кпд. Ферромагнитные дополнительные прокладки 6 с прорезями 7, расположенные в углублениях 8 клиньев 4, т.е. ближе к расточке статора, обеспечивают уменьшение относительного открытия паза, что приводит к уменьшению величины зубцовых гармонических магнитного поля статорной обмотки, к значительному снижению дополнительных потерь в электрической машине, что, в свою очередь, обеспечивает снижение виброактивности электрической машины на зубцовых частотах, увеличение коэффициента полезного действия и перегрузочной способности электрической машины. Кроме того, расположение дополнительных прокладок "внутри" клиньев позволяет уменьшить глубину пазов, что дает возможность уменьшить габариты статора и электрической машины в целом.

Таким образом, использование заявляемой конструкции статора в электрических машинах позволяет уменьшить величину зубцовых гармонических магнитного поля статорной обмотки при одновременном уменьшении индуктивного сопротивления обмотки статора, что в итоге приводит к увеличению коэффициента полезного действия, уменьшению виброактивности и повышению перегрузочной способности электрической машины. Кроме того, использование заявляемого технического решения позволяет уменьшить габариты электрической машины.

Предложенная конструкция статора технологически проста в изготовлении, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к конструкции статоров электрических машин, в которых для крепления обмотки в открытых пазах магнитопровода используют клин и прокладки. Технической задачей предлагаемого изобретения является оптимизация параметров электрической машины, а именно: увеличение коэффициента полезного действия, уменьшение виброактивности и повышение перегрузочной способности электрической машины путем уменьшения величины зубцовых гармонических магнитного поля статорной обмотки при одновременном уменьшении индуктивного сопротивления обмотки статора, вследствие уменьшения индуктивности пазового рассеяния, что приведет к уменьшению намагничивающего тока. Сущность изобретения состоит в том, что в статоре электрической машины, содержащем магнитопровод с пазами, обмотку, закрепленную в пазах посредством клиньев, выполненных из немагнитного материала, расположенных под клиньями изоляционных прокладок, а также ферромагнитных дополнительных прокладок с прорезями, прорези в дополнительных прокладках выполнены вдоль осевой линии прокладок, при этом дополнительные прокладки расположены в углублениях, выполненных в основаниях клиньев, обращенных к обмотке. 2 ил.

Статор электрической машины, содержащий магнитопровод с пазами, обмотку, закрепленную в пазах посредством клиньев, выполненных из немагнитного материала, расположенных под ними изоляционных прокладок и дополнительных прокладок, выполненных из ферромагнитного материала и снабженных прорезями, отличающийся тем, что прорези в дополнительных прокладках выполнены вдоль осевой линии прокладок, при этом дополнительные прокладки расположены в углублениях, выполненных в основаниях клиньев, обращенных к обмотке.