Обмотка статора электрической машины Российский патент 2025 года по МПК H02K3/02 H02K3/04 H02K3/46 

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при производстве электрических машин переменного тока.

Известна обмотка статора электрической машины переменного тока [Патент РФ №154189 U1, МПК H02K 3/04, опубликовано 20.08.2015 г.], состоящая из зубцовых двухвитковых катушек и фигурных перемычек, в которой, с целью повышения технологичности и компактного размещения лобовых частей, зубцовые двухвитковые катушки изготавливаются из двух одинаковых полукатушек, соединяемых при помощи пайки и хомутика.

Недостатком технического решения является невысокая надежность ввиду наличия возможности возникновения межвитковых замыканий.

Известна электрическая машина [патент РФ №2311715 С1, МПК Н02К 19/02, Н02К 19/16, Н02К 21/12, опубликовано 27.11.2007 г.], содержащая статор с многофазной катушечной обмоткой, каждая катушка которой расположена на отдельном зубце, катушки в катушечной группе соединены между собой встречно, причем число катушек в каждой катушечной группе статора целое положительное нечетное, большее или равное 3, число d катушечных групп в фазе, число Z зубцов статора и число р пар полюсов ротора связаны определенными соотношениями.

Недостатком технического решения является невысокая надежность ввиду наличия возможности возникновения межвитковых замыканий.

Известна вращающаяся электрическая машина [Заявка №2000116640, МПК Н02К 3/22, Н02К 3/40, Н02К 55/04, опубликовано 20.08.2002 г.], содержащая статор, ротор и, по меньшей мере, одну обмотку, намотанную на статоре, имеющую внутреннее электропроводящее средство и окружающую электрическую изоляцию, причем указанное электропроводящее средство содержит проводящее средство и охлаждающее средство для охлаждения проводящего средства для повышения удельной электропроводности проводящего средства, при этом указанная электрическая изоляция является твердой и содержит отстоящие друг от друга внутренний и наружный слои, каждый из которых обладает полупроводниковыми свойствами и, между указанными внутренним и наружным слоями, промежуточный слой электроизолирующего материала.

Недостатком технического решения является сложность изготовления.

Известна обмотка электрической машины [патент РФ №2275729, МПК Н02К 3/04, Н02К 17/16, опубликовано 27.04.2006 г.], состоящая из трех частей: двух лобовых частей в виде колец, включающих электрически изолированные друг от друга лобовые проводники, соединенные с концами перемычек уменьшенного сечения, другие концы которых имеют неизолированные торцевые поверхности, и третьей части компактной обмотки, состоящей из активных проводников, имеющих неизолированные торцевые поверхности, соединяемые между собой при сборке статора электропроводным материалом, при этом между лобовыми проводниками и торцом сердечника выполнен воздушный зазор для охлаждения.

Недостатком технического решения является сложность изготовления.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является обмотка статора электрической машины [патент РФ №224998 U1, МПК Н02К 3/22, опубликовано 11.04.2024 г.], состоящая из стержней, расположенных в пазах магнитопровода статора, одни концы которых предназначены для подключения к источнику многофазного переменного напряжения, а противоположные концы стержней соединены вместе короткозамыкающим кольцом, при этом стержни статорной обмотки и короткозамыкающее кольцо выполнены полыми из материала, обладающего электроизоляционными свойствами, и заполнены жидким или газообразным электропроводящим веществом, а концы стержней, присоединенные к короткозамыкающему кольцу, выполнены открытыми и герметично присоединены к отверстиям, выполненным в короткозамыкающем кольце, так что внутренние полости стержней статорной обмотки и короткозамыкающего кольца образуют единое внутреннее пространство, заполненное жидким или газообразным электропроводящим веществом, а противоположные концы стержней статорной обмотки, не присоединенные к короткозамыкающему кольцу, герметично закрыты втулками из электропроводящего материала, к которым присоединены электрические провода, предназначенные для подключения стержней статорной обмотки к фазам источника многофазного переменного напряжения.

Недостатком прототипа является сложность изготовления, невысокая энергетическая эффективность.

Задачей изобретения является повышение коэффициента заполнения паза статора электрической машины.

Технический результат состоит в повышении энергетической эффективности и надежности электрической машины.

Повышение энергетической эффективности достигается повышением коэффициента использования электрической машины, за счет повышения коэффициента заполнения паза электропроводящим веществом путем выполнения стенок каналов единого герметичного контура минимальной толщины, благодаря применению аддитивных технологий для его изготовления.

Повышение энергетической эффективности и надежности также достигается благодаря наличию входа и выхода в лобовых частях единого герметичного контура, обеспечивающих откачку/циркулирование электропроводящей среды для ее охлаждения, что позволяет реализовать принудительное терморегулирование всей электрической машины.

Кроме того, повышение энергетической эффективности достигается за счет обеспечения возможности влияния на режимы работы электрической машины за счет изменения проводимости обмотки путем замены протекающей по каналам обмотки электропроводящей среды на среду с другим удельным сопротивлением через вход и выход единого герметичного контура обмотки.

Повышение надежности достигается благодаря возможности реализации параллельного, упорядоченного расположения каналов протекания обмотки в едином герметичном контуре, достигаемого при изготовлении частей обмотки аддитивными технологиями.

Технический результат достигается тем, что обмотка статора электрической машины, состоящая из полых пазовых частей, расположенных в магнитопроводе статора, заполненных жидким или газообразным электропроводящим веществом, согласно изобретению, содержит как минимум две лобовые части, расположенные по торцам магнитопровода статора, причем указанные пазовые и лобовые части обмотки изготовлены с применением аддитивных технологий и соединены между собой с образованием единого герметичного контура, имеющего один вход, один выход и параллельно расположенные каналы для протекания обмотки, причем на лобовых частях единого герметичного контура установлены контактные электроды.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид обмотки, установленной в магнитопровод статора электрической машины.

Обмотка магнитопровода статора 1 в корпусе 2 содержит пазовые части 3 и лобовые части 4, соединенные друг с другом таким образом, что образуют единый герметичный контур 5 для протекания обмотки, выполненной из жидкого или газообразного электропроводящего вещества. На одной из сторон корпуса 2 закреплен штуцер 6 для подачи обмотки во вход единого герметичного контура 5, а с другой стороны корпуса 2 закреплен штуцер 7 для отвода обмотки из единого герметичного контура 5, при этом на обеих лобовых частях 4 размещены контактные электроды 8, 9, подключенные к питающим кабелям 10.

Устройство работает следующим образом. При подготовке к запуску электрической машины с жидкой обмоткой через штуцер 6, закрепленный на корпусе 2, заливают жидкое или газообразное электропроводящее вещество, которое будет выполнять функции обмотки. Указанная обмотка протекает по единому герметичному контуру 5, образуемому пазовыми частями 3 и лобовыми частями 4 и попадает в лобовую часть с установленным штуцером 7, где происходит удаление остатков воздуха из единого герметичного контура 5. При запуске электрической машины на контактные электроды 8 и 9 по питающим кабелям 10 подают питающее напряжение, а по обмотке, выполненной из жидкого или газообразного электропроводящего вещества, начинает протекать ток, в результате чего возникает вращающееся магнитное поле. При достижении определенной температуры обмотки через штуцер 6 подают под давлением охлажденное электропроводящее вещество и одновременно через штуцер 7 откачивают нагретое электропроводящее вещество, работа электрической машины при этом не прекращается. Электропроводящее вещество после охлаждения может быть закачено повторно. В качестве электропроводящего вещества, которым заполняют единый герметичный контур обмотки, могут использоваться, например, жидкие ферромагнитые материалы с добавлением нанотрубок.

При этом, конструкция единого герметичного контура, обеспечивающая необходимую схему обмотки, в частности, шаг по пазам, количество слоев обмотки, а также площадь сечения каналов единого герметичного контура и количество контактных электродов определяют в зависимости от количества фаз и требуемых параметров электрической машины.

Таким образом, предлагаемая конструкция обмотки позволяет повысить энергетическую эффективность и надежность электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электрических машин переменного тока. Технический результат состоит в повышении энергетической эффективности и надежности электрической машины. Обмотка статора электрической машины состоит из полых пазовых частей, расположенных в магнитопроводе статора, заполненных жидким или газообразным электропроводящим веществом. Содержит как минимум две лобовые части, расположенные по торцам магнитопровода статора. Указанные пазовые и лобовые части обмотки изготовлены с применением аддитивных технологий и соединены между собой с образованием единого герметичного контура, имеющего один вход, один выход и параллельно расположенные каналы для протекания обмотки. На лобовых частях единого герметичного контура установлены контактные электроды. 1 ил.

Обмотка статора электрической машины, состоящая из полых пазовых частей, расположенных в магнитопроводе статора, заполненных жидким или газообразным электропроводящим веществом, отличающаяся тем, что содержит как минимум две лобовые части, расположенные по торцам магнитопровода статора, причем указанные пазовые и лобовые части обмотки изготовлены с применением аддитивных технологий и соединены между собой с образованием единого герметичного контура, имеющего один вход, один выход и параллельно расположенные каналы для протекания обмотки, причем на лобовых частях единого герметичного контура установлены контактные электроды.