СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОБМОТОК АССИМЕТРИЧНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И СТАТОР АССИМЕТРИЧНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2020 года по МПК H02K1/16 H02K15/85 H02K17/02 

Изобретение относится к области производства, преобразования и распределения электрической энергии, а именно к элементам конструкции обмоток асинхронного двигателя переменного тока [H02K 1/06, H02K 3/04].

Из уровня техники известен СТАТОР И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ [RU 2448403 С2, Опубл.: 20.04.2012], содержащий сердечник статора, имеющий первый конец, второй конец и множество пазов, проходящих от первого конца ко второму концу; множество токопроводящих жгутов, содержащих множество отдельных изолированных проводов, причем, по меньшей мере, один участок множества токопроводящих жгутов проходит от первого конца ко второму концу одного паза из указанного множества пазов, при этом указанный, по меньшей мере, один участок закручен внутри указанного одного паза на заранее определенную величину для сведения к минимуму циркулирующего тока вдоль множества отдельных изолированных проводов на указанном, по меньшей мере, одном участке, а множество токопроводящих жгутов содержит множество пар токопроводящих жгутов, соединенных двойной звездой, причем каждая пара токопроводящих жгутов соответствует фазе переменного тока, связанного со статором, и имеет, по меньшей мере, два параллельно соединенных токопроводящих жгута. СПОСОБ СБОРКИ СТАТОРА характеризуется тем, что а) группируют множество отдельных изолированных проводов в токопроводящий жгут; б) размещают участок токопроводящего жгута в пазу сердечника статора, проходящем от первого конца сердечника статора ко второму концу сердечника статора; в) закручивают жгут с обеспечением закручивания указанного участка на заранее определенную величину внутри паза сердечника статора для сведения к минимуму циркулирующего тока вдоль множества отдельных изолированных проводов на указанном участке; г) выборочно повторяют шаги (а) - (в) в отношении множества токопроводящих жгутов для формирования множества катушек с необходимым количеством витков, при этом выбранные пазы содержат участки двух из токопроводящих жгутов, разделенные изоляционной разделительной прослойкой; д) группируют множество токопроводящих жгутов в пары токопроводящих жгутов, при этом каждая пара токопроводящих жгутов содержит два параллельно соединенных токопроводящих жгута; и е) соединяют двойной звездой пары токопроводящих жгутов.

Недостатком аналога является сложность пуска двигателя в ход без применения вспомогательного устройства.

Наиболее близким по технической сущности является СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА АСИНРОННОЙ МАШИНЫ ДЛЯ 2р=4, z=36 [RU 2538266 С2, Опубл.: 10.01.2015], с числом пар полюсов 2р=4, с числом пазов z=36 для числа параллельных ветвей а=1 или 2 выполнена с шагом y=1-10, содержит 12 катушек, при этом число m₃ витков нечетных катушек и число m_тр витков четных катушек удовлетворяет отношению Основной технической проблемой прототипа является снижение мощности асинхронного двигателя, обусловленная высокими потерями в активном сопротивлении катушек и увеличенной плотностью тока в проводе за счет уменьшенного сечения укладываемого провода двойной обмотки в пазы статора.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение мощности асинхронного электрического двигателя.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ формирования обмоток ассиметричного асинхронного электродвигателя характеризующийся тем, что отдельный изолированный провод размещают в пазах сердечника статора, проходящих от передней части сердечника статора к задней, формируют секционную катушку с необходимым количеством витков провода, повторяют шаги для формирования множества секционных катушек с необходимым количеством витков, соединяют секционные катушки в фазные катушки, отличающийся тем, что фазные катушки формируют ассиметрично из нескольких симметричных секционных групп катушек. В частности, ассиметричные фазные катушки формируют за счет смещения пазов сердечника статора секционных групп катушек.

В частности, ассиметричные фазные катушки формируют за счет изменения площади поперечного сечения пазов сердечника статора секционных групп катушек. В частности, ассиметричные фазные катушки формируют за счет изменения в меньшую и большую (одна в меньшую, другая в большую, относительно средней) сторону количества витков изолированного провода в каждой из последующих секционных катушек в группе. В частности, ассиметричные фазные катушки формируют из изолированных проводов одинаковой толщины.

Указанный технический результат достигается за счет того, что статор ассиметричного асинхронного электродвигателя, содержащий станину, сердечник статора, имеющий переднюю и заднюю части и множество пазов, проходящих от передней к задней части, внутри пазов смонтированы одиночные изолированные провода соединенные в секционные катушки соединенные в фазные катушки, отличающийся тем, что пазы в станине статора выполнены с разной площадью поперечного сечения в каждой из секционных групп катушек, при этом пазы секционных групп катушек образующих фазные катушки выполнены симметрично, внутри пазов смонтировано множество отдельных изолированных проводов, образующих симметричные секционные катушки, при этом количество витков провода в секционных катушек каждой из секционных групп выполнено с убыванием.

В частности, площадь поперечного сечения пазов выполнена различной в каждой из секционных групп катушек с возможностью плотной укладки витков провода.

В частности, количество витков провода выполнено разным для каждой из секционной катушки в группе с возможностью смещения результирующей вектора магнитной индукции.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан статор ассиметричного асинхронного двигателя.

На фиг. 2 показана развернутая схема обмотки ассиметричного асинхронного электродвигателя.

На фиг. 3 показано распределение векторов магнитной индукции ассиметричного асинхронного электродвигателя.

На фигурах обозначено: 1 - станина, 2 - сердечник, 3 - пазы, A3, А4 - большие секционные катушки первой фазы, А2, А5 - средние секционные катушки первой фазы, A1, А6 - малые секционные катушки первой фазы, В1, В6 - большие секционные катушки второй фазы, В2, В5 - средние секционные катушки второй фазы, В3, В4 - малые секционные катушки второй фазы, С3, С4 - большие секционные катушки третьей фазы, С2, С5 - средние секционные катушки третьей фазы, C1, С6 - малые секционные катушки третьей фазы, А - начало обмотки первой фазы, А0 - конец обмотки первой фазы, В - начало обмотки второй фазы, В0 - конец обмотки второй фазы, С - начало обмотки третьей фазы, С0 - конец обмотки третьей фазы, L1H, L4H - результирующие векторы магнитной индукции магнитных катушек первой фазы, L2H, L5H -результирующие векторы магнитной индукции магнитных катушек второй фазы, L3H, L6H - результирующие векторы магнитной индукции магнитных катушек третьей фазы, L1, L4 - смещенные результирующие векторы магнитной индукции магнитных катушек первой фазы, L2, L5 - смещенные результирующие векторы магнитной индукции магнитных катушек второй фазы, L3, L6 - смещенные результирующие векторы магнитной индукции магнитных катушек третьей фазы.

Осуществление изобретения

Статор ассиметричного асинхронного электродвигателя содержит станину 1 (см. Фиг. 1), сердечник статора 2, во внутренней части сердечника статора 2 от передней его части к задней выполнено множество пазов 3. Внутри пазов 3 смонтировано множество отдельных изолированных проводов, образующих симметричные секционные катушки А1-А6, В1-В6 и С1-С6 первой, второй и третьей фазы соответственно (см. Фиг. 2). Секционные катушки А1-А6, В1-В6 и С1-С6 образуют три ассиметричные фазные катушки с одинаковым количеством витков, при этом секционные катушки A3, А4 первой фазы, В1, В6 второй фазы и С3, С4 третьей фазы выполнены с наибольшим количеством количество витков, секционные катушки А2, А5 первой фазы, В2, В5 второй фазы и С2, С5 третьей фазы выполнены со средним количеством витков, а секционные катушки A1, А6 первой фазы, В3, В4 второй фазы и C1, С6 третьей фазы выполнены с наименьшим количеством витков. Пазы 3 выполнены разной площадью поперечного сечения в зависимости от количества витков в каждой из секционных катушек А1-А6, В1-В6 и С1-С6 с возможностью их плотной укладки.

Статор ассиметричного асинхронного электродвигателя используют следующим образом. Первоначально, в зависимости от типа и мощности электродвигателя подбирают толщину укладываемого провода. В качестве примера рассмотрим ассиметричный асинхронный электродвигатель со схемой 2Р4 Z=36. В сердечнике статора 2 для электродвигателя с такой схемой выполняют 36 пазов 3 с одинаковым шагом, но разной площадью поперечного сечения. Всего выполняют 3 чередующихся и повторяющихся друг за другом разных по ширине и глубине паза. С целью не слишком уменьшать ширину зубцов, и чтобы они не грелись, необходимо менять и глубину паза, при этом количество пазов каждого размера равно 12. В пазы 3 укладывают одиночный или из нескольких проводов (обеспечивая при этом необходимое общее сечение) изолированный провод таким образом, что на первом шаге укладывают необходимое количество витков провода в пару соседних самых широких пазов, формируя таким образом большую секционную катушку A3. Вторым шагом переходят в соседний, средний по ширине паз и укладывают необходимое количество витков провода аналогично предыдущему, формируя среднюю секционную катушку А2. Третьим шагом переходят в следующий паз, имеющий наименьшую площадь поперечного сечения и укладывают необходимое количество витков провода аналогично предыдущему, формируя малую секционную катушку А1 и секционную группу. Затем повторяют шаги 1-3 для следующей секционной группы и заканчивают формировать первую фазную катушку. Начало обмотки А и конец обмотки А0 первой фазы оставляют снаружи. Далее производят аналогичные действия для формирования второй и третьей фазных катушек.

После сборки и установки электродвигателя подключают выведенные наружу начала и концы обмоток первой, второй и третьей фаз «звездой» или «треугольником» в зависимости от мощности двигателя.

В варианте подключения «звезда» соединяют между собой концы обмоток фазных катушек А0, В0, С0, а начала обмоток фазных катушек А, В, С подключают к соответствующим фазам промышленной сети.

В варианте подключения «треугольник» конец обмотки первой фазы А0 соединяют с началом обмотки второй фазы В, конец обмотки второй фазы В0 соединяют с началом обмотки третьей фазы С, конец обмотки третьей фазы С0 соединяют с началом обмотки первой фазы А. Точки соединения обмоток А0В, В0С, С0А подключают к соответствующим фазам промышленной сети.

Используя такую схему формирования обмоток фазные катушки располагают симметрично в пазах статора, но результирующие магнитных векторов каждой из секционных групп смещают в сторону секционной катушки с наибольшим количеством витков. Аналогично смещаются вектора магнитной индукции в остальных секционных группах. За счет такого смещения результирующих векторов магнитной индукции секционных групп смещаются результирующие вектора магнитной индукции фазных катушек L1-L6 относительно своего первоначального положения L1H-L6H (см. Фиг. 3).

Технический результат - повышение мощности асинхронного электрического двигателя достигается за счет того, что формируют симметрично размещенные секционные катушки с разным количеством витков провода соединенные в секционные группы со смещенным результирующим векторов магнитной индукции в сторону секционной катушки с большим количеством витков провода, увеличивают индуктивное сопротивление катушек за счет снижения витков в каждой секции и за счет этого увеличивают сечение провода, уменьшают потери в активном сопротивлении катушек и снижают плотность тока в проводах, при этом созданное ассиметричное магнитное поле фазных катушек обеспечивает свободный поворот ротора двигателя при подаче электрического тока.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции статора асинхронного двигателя. Технический результат - повышение мощности двигателя. Способ формирования обмоток ассиметричного асинхронного электродвигателя характеризуется тем, что отдельный изолированный провод размещают в пазах сердечника статора, проходящих от передней части сердечника статора к задней, формируют секционную катушку с необходимым количеством витков провода, повторяют шаги для формирования множества секционных катушек с необходимым количеством витков. Секционные катушки соединяют в фазные. При этом фазные катушки формируют ассиметрично из нескольких симметричных секционных групп катушек. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ формирования обмоток ассиметричного асинхронного электродвигателя, характеризующийся тем, что отдельный изолированный провод размещают в пазах сердечника статора, проходящих от передней части сердечника статора к задней, формируют секционную катушку с необходимым количеством витков провода, повторяют шаги для формирования множества секционных катушек с необходимым количеством витков, соединяют секционные катушки в фазные катушки, отличающийся тем, что фазные катушки формируют ассиметрично из нескольких симметричных секционных групп катушек.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ассиметричные фазные катушки формируют за счет смещения пазов сердечника статора секционных групп катушек.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ассиметричные фазные катушки формируют за счет изменения площади поперечного сечения пазов сердечника статора секционных групп катушек.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ассиметричные фазные катушки формируют за счет изменения в меньшую и большую сторону количества витков изолированного провода в каждой из последующих секционных катушек в группе.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ассиметричные фазные катушки формируют из изолированных проводов одинаковой толщины.

6. Статор ассиметричного асинхронного электродвигателя, содержащий станину, сердечник статора, имеющий переднюю и заднюю части и множество пазов, проходящих от передней к задней части, внутри пазов смонтированы одиночные изолированные провода, соединенные в секционные катушки, соединенные в фазные катушки, отличающийся тем, что пазы в станине статора выполнены с разной площадью поперечного сечения в каждой из секционных групп катушек, при этом пазы секционных групп катушек, образующих фазные катушки, выполнены симметрично, внутри пазов смонтировано множество отдельных изолированных проводов, образующих симметричные секционные катушки, при этом количество витков провода в секционных катушек каждой из секционных групп выполнено с убыванием.

7. Статор по п. 6, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения пазов выполнена различной в каждой из секционных групп катушек с возможностью плотной укладки витков провода.

8. Статор по п. 6, отличающийся тем, что количество витков провода выполнено разным для каждой из секционной катушки в группе с возможностью смещения результирующей вектора магнитной индукции.