ПЛАНАРНАЯ СОВМЕЩЁННАЯ ОБМОТКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2023 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технологии изготовления машин электрических вращающихся, в частности, синхронных и преимущественно асинхронных двигателей, например, предназначенных для глубинных скважных насосов.

Известно [1], что обмотка статора выполняется, как правило, из изолированных проволочных проводников. В зависимости от величины питающего напряжения стандартные обмотки синхронных и асинхронных машин (двигателей) соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Известны так называемые совмещенные обмотки (звезда в треугольнике) [2 - 4 и др.] и разделенные обмотки [5], обеспечивающих ряд известных [6] преимуществ синхронным и асинхронным двигателям.

Недостатком обмоток, выполненных намоткой проволочных проводников, является в ряде случаев недостаточная плотность упаковки витков в пазах статора, а также затрудненность или даже практическая невозможность автоматической намотки катушек в ограниченном пространстве узких и одновременно протяженных по длине пазов статора электродвигателя, предназначенного, например, работать в глубокой и узкой скважине.

Известны принципы планарной технологии изготовления многослойных печатных плат (МПП) [7, 8], включая гибкие МПП. Последние широко применяются в устройствах, где требуется соединить большое количество элементов электрических схем на ограниченным пространстве или в неудобном, труднодоступном месте. Эта технология отличается надежностью и высокой плотностью укладки проводящих цепей электрических схем, что подтверждается, в частности, ее использованием при изготовлении планарных трансформаторов [9 - 11]. Недостатком является ограничение по толщине слоев (до 100 мкм).

Известна инструментальная головка [12], которая работает подобно головке 3D-принтера, рисуя слоями контур какого-либо изделия. Оснащение такой головкой четырехкоординатного станка с ЧПУ позволяет создавать МПП длиной до метра с относительно толстым проводящим слоем (более 100 мкм), которые могут быть собраны «гармошкой» или свернуты рулоном.

Известна обмотка [13] статора торцевой (радиальной) машины электрической вращающейся, выполненная в виде МПП (прототип).

В уровне техники не выявлено применение технологий изготовления МПП для совмещенной обмотки аксиального электродвигателя.

Задачей изобретения является усовершенствование технологии формирования совмещенной обмотки статора машин электрических вращающихся с получением технического результата в виде упрощения процесса размещения ее преимущественно в закрытых пазах, а также уменьшения потребления меди и увеличения плотности укладки витков.

Указанный технический результат достигается тем, что планарная совмещенная обмотка электродвигателя, включающая заднюю, лобовую и активную части, выполнена слоистой в виде чередующихся плоских проводников, разделенных изоляционными слоями, при этом ее сторона, примыкающая к содержащей выводы лобовой части и служащая для ее формирования и коммутации, имеет ступенчатый вид, где каждая ступенька является контактной площадкой, сформированной концевой частью проводника, лишенного с одной стороны (верхней) соответствующей краевой части изоляционного слоя (Фиг. 1а, б и 2).

Изобретение предполагается использовать при изготовлении асинхронных мотор-колес и двигателей, обеспечивающих функционирование глубинных скважных насосов, а также малогабаритных электрических устройств.

Принцип функционирования двигателя с предлагаемой обмоткой такой же, как и у известных двигателей с совмещенными обмотками.

В уровне техники не выявлено средств, которым присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимися в предлагаемой форме изобретения, включая полученный технический результат.

Предлагаемой техническое решение промышленно применимо.

Подписи к фигурам

Фиг. 1, а. Схематическое изображение (в разрезе) конца активной части обмотки в пазе магнитопровода со стороны лобовой ее части

Фиг. 1, б. Схематичное изображение контактных площадок

Фиг. 2. Схематическое изображение проводящих слоев активной части обмотки в пазе магнитопровода

Источники информации

1 Проектирование электрических машин: учебник для вузов / под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Юрайт, 2011. - 767 с. - (Основы наук).

2 Патент N 111723 Российская Федерация, МПК7 Н02К 3/28, Н02К 17/14. Обмотка асинхронного двигателя: N 2011125501/07: заявл. 21.06.2011: опубликовано 20.12.2011 / Дуюнов Д.А., Дуюнов Е.Д., Агриков Ю.М.; заявитель ООО «АС и ПП». - Текст: непосредственный.

3 Патент N 2507664 Российская Федерация, МПК7 Н02К 3/28, Н02К 17/12. Малошумный асинхронный двигатель: N 2011151274/07: заявл. 14.12.2011: опубликовано 20.02.2014 / Агриков Ю. М., Дуюнов Д.А., Блинов В.Л., Яковлев И.Н.; заявитель ООО «АС и ПП». - Текст: непосредственный.

4 Дуюнов Е.Д., Дуюнов Д.А. Совмещенные обмотки электрических машин: справочник. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. - 245 с.: ил. ISBN 978-5-7038-4814-2.

5 Патент N 2755052 Российская Федерация, МПК Н02К 17/12 (2006.01), Н02К 1/28 (2006.1), Н02Р 1/26 (2006.1). Машина электрическая вращающаяся асинхронная с разделенной совмещенной обмоткой для 2р=2, z₁=36 и количеством параллельных ветвей a₁=2: N 2020144097: заявл. 29.12.2020: опубликовано 13.09.2021 / Дуюнов ДА., Дуюнов Е.Д., Семенов А.Ю., Пронин А.А., Теплова Я.О., Корхов И.Ю.; заявитель ООО «СовЭлМаш». - Текст: непосредственный.

6 Пуск и защита двигателей переменного тока. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://samelectric.ru/wp-content/uploads/downloads/2020/08/4-Start_and_motor_protection-www.samelectric.ru_.pdf (дата обращения: 18.01.2023).

7 Печатная плата. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Печатная плата (дата обращения: 18.01.2023).

8 Технология производства печатных плат в картинках [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.rezonit.ru/directory/baza-znaniy/tekhnologiya-izgotovleniya-pechatnykh-plat-v-kartinkakh/ (дата обращения: 18.01.2023).

9 Патент N 2444076 Российская Федерация, МПК H01F 30/06, H01F 27/28. Трансформатор: N 2010132671/07: заявл. 03.08.2010: опубликовано 27.02.2012 / Казаков О.В., Вафин Ш.М., Казаков В.В.; заявитель ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» (КГЭУ). - Текст: непосредственный.

10 Патент N 130499 Российская Федерация, МПК H01F 27/28. Планарный трансформатор: N 2013111155/07: заявл. 13.03.2013: опубликовано 20.07.2013 / Коваленко М.А.; заявитель Коваленко М.А. - Текст: непосредственный.

11 Патент N 158363 Российская Федерация, МПК Н05К 3/46, H01F 27/28. Планарный трансформатор: N 2015115270/05: заявл. 23.04.2015: опубликовано 27.12.2015 / Денисов В.И., Разумов И.А., Короткое А.Н., Коротков В.Н., Шкадин М.В.; заявитель ООО «ГЕРС Технолоджи». - Текст: непосредственный.

12 Новейший способ изготовления печатных плат // Изобретатель и рационализатор. - 2019. - №4. - С. 16, 17.

13 Патент N 421089 Союз Советских Социалистических Республик, М. Кл. H02k 1/06. Статор электрической машины: N 1720377/24-7: заявл. 02.12.1971: опубликовано 25.03.1974 / Адаскин С.И., Бокман Г.А., Войцех И.К., Игнатов В.А., Корицкий А.В., Мельготченко П.П., Мордвинов В.А., Поляк Л.М., Севинян К.Т., Слонимский А.Д., Шапиро С.А., Григорьев Б.С. - Текст: непосредственный.

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является уменьшение потребления меди и увеличение плотности укладки витков, а также упрощение процесса размещения ее в закрытых пазах. Планарная совмещенная обмотка электродвигателя включает в себя лобовую и активную части. Активная часть выполнена слоистой в виде чередующихся плоских проводников, разделенных изолирующими слоями, при этом ее сторона, примыкающая к лобовой части, содержащей выводы, и служащая для ее формирования и коммутации, имеет ступенчатый вид за счет того, что в радиальном направлении относительно продольной оси обмотки последовательно длина каждого проводника меньше длины соседнего проводника, а образованные таким образом ступеньки, лишенные соответственно с одной стороны изоляционного слоя, являются контактными площадками. 3 ил.

Планарная совмещенная обмотка электродвигателя, включающая две лобовые части, одна из которых присоединена к выводам, и активную часть с фазовыми стержнями, отличающаяся тем, что активная часть выполнена слоистой в виде совокупности чередующихся плоских проводников, разделенных изолирующими слоями, при этом концевая сторона каждого ее стержня, примыкающая к лобовой части с выводами и служащая для ее формирования и коммутации, имеет ступенчатый вид за счет того, что в радиальном направлении относительно продольной оси обмотки последовательно длина каждого проводника стержня меньше длины соседнего проводника, а образованные таким образом «ступеньки», лишенные соответственно с одной стороны изоляционного слоя, являются контактными площадками.