Электрическая машина постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02K23/22 

Изобретение относится к электромашиностроению и .может быть использова j но при производстве электрических ма шин постоянного тока средней и большей мощности,.. Известна электрическая машина по-.. стоянного тока, содержащая якорЬ, разъемную магнитную станину и главные полосы с обмоткой кольцевой формы 1 . Недостатком известной электрической машины является плохое использование актийных материалов, что практически исключает возможность paSMieщения на магнитной станине добавочны .полюсов и затрудняет размещение на главных полюсах компенсационной обмотки . . Известна также конструкция электрйческой машины постоянного тока, содержащей якорь j разъемную MarHH THyjO станину, главные и добавочные полосы с обмотками и компенсационную обмотку 21. Недостатками известной койструкцин машины ДОСТОЯННОГО тока являются сложность конструкции и технологии изготовления, связанная с разнотипностью конструктивного- исполнения . обмоток полюсов и компенсационной обмотки, недостаточная эффективность охлаждения, полюсной систв№1 и обусловленный этим повышенный расход активных материалов, Цель изобретения d- снижение расхода активных материалов, упрощение конструкции и технологии изготовления, . Указанная цель дости-гаётся тем., что в электрической машине постоянного тока, содержащей якорь,-разъем ную магнитную станину, главные и добавочные полюса с обмотками и ком . пенсационную обмотку, обмотки главных и добавочных полюсов и компенса ционная обмотка выполнены одинаковой кольцевой формы в виде KaTSmieK из чередующихся Ферромагнитных и нефер ромагнитннх проводников, охватывающих магнитную станину, причем глав ный полюс состоит из двух встречно включенных катушек, установленных . с зазором между ними, в котором разм щена компенсационная обмотка, а добаврчный полюс состоит из двух .непосредственно примыкающих одна к другой встречно включенных катушек, На фиг. 1 показано поперечное сечение электрической иашины постоянного тока на фиг. 2 изображена конструкция главного полюса с компенсационной обмоткой, вид с торца машины с местными вырезами; на фиг, 3-добавочный полюс, вид с торца машины на фиг, 4 - картина распределения индукции ма.гнитного поля аойбужДё,ния на полюсном делении f на фиг, 5 картина распределения индукции магнитного ПОЛЯ добавочного полюса/ На фиг. б - магнитное поле реакции якоря; на фиг. 7 - магнитное поле катушки компенсационной обмотки. Электрическая маши,на постоянного тока содержит разъемную магнитную станину 1, на которой размещены главные полюсы 2 и добавочные полюсы 3 , Разъемы 4 и 5 магнитной станины поз вол яйот осуществить сборку всей конструкции, Мшйина включает также якорь 6, опорные конструкции 7 и защитный кожух 8, Главный полюс (фиг. 2) состоит из двух встречно включенных катушек 9 и 10 обмотки возбуждения и размеаденной в зазоре между ними катушки 11 компенсационной обмотки. Катушки 9 и 10 могут содержать несколько параллельных ветвей, а также могут быть разделены на части, принадлежаище саунтовой и сериесной обмоткам Возбуждения. На фиг. 2 показаны катушки, намотанные из двух полос: ферромагнитной 12 и неферромагнитиой 13, например гмедной, межвитковая изоляция катушек не показана. На наружной стороне станину 1 катушки 9-11 электрически изолированы посредством прокладок 14. Дистанционные вставки 15 из немагнитной стали служат для расклинивания и болтового крепления полюса. На внутренней стороне станины 1 катушки 9-11 отделеЙы от станины 1 электроизоляционной трокладкой 16..V Каждый добавочный полюс (фиг.З) составлен из двух встречно включен- . ных катушек 17 и 18, непосредственно пригфикаюдах друг к другу своими боковыми поверхностями, Работа зяектрической машины осуществляется следующим образом. При включении всех, йатушек системы возбуждения соответствукияими обмотками возбуждаются магнитные поля: основное магнитное поле возбуждения главных полюсов 2, поле добавочных поЛюсов 3 и поле компенсационной обмотки 11, На фиг. 4 жирными линиями выделены катушки возбуждения главных полюсов 2, Крестиками и точками указано направление тока в катушках 9 и 10, Ток в натушках ксиыпенсационной обмотки 11 не указан, поскольку этот ток не является ток сил возбуждения, а его магнитное поле замшсается.по другим путям и рассаыатриваеТся далее. При этом необходимо учитывать, что все Катушки содержат ферромагнитные слои и за счет этого стороны катушек, обpac t HHe к якорю, являются магнитно-, активными, т.е. проводят магнит ный поток а нсшравлении якоря, Попучаг ющаяся картина поля показана замкнутыми линиями со стрелками. Она имеет такой же характер, какой наблюдаетея.в классических машинасх с явновыра женными полюса1и1и. Раэмеацение между катушками возбуж дения; 9 и 10 катушки компенсационной обмотки 1.11 не участвующей в .образовании поля возбуждения, устраняет неравномерность пояя возбуждения под .полюсом/ которая имела бы Me ТОу если бы катушки возбуждения примыкали Друг к другу. Катушка компенсационной обмбтки (аj точнее, ее сто рона, обра1денная к яассфю) является как бы се рдечнй1со(4 iidntioca, в котором величиНа1 магнитного потока зависит только от воздушного Зазора и при равномернбм эазоре является пбстоян-HOfli- . ,/.-.;:. .: л...V . -: : -Полу аюЬ ееся распределение поля, таким ббразом/ является близким к опт мальнёму jvifl isiiaBmk Постоянного тока. .:,.; .-::; - -. -. Характер распределения поля добавочного псишоса 3/ в котором катуш.ки 17 и 18 вЬг 6уждения поля,обтекаемые, током распол ажены рядом. показан на фиг а. Здесь при р;авномерном заэ(1е распределение индукции lOfiHOJupfeoMHBiJiiSteTCH: функцией расет1рянйя от наружного края каждой Катушки;.; где индукций/равна нулю acRe pTiBHe отсгутствйя ее за пределами катумёк тока возб ойдения. По мере: приблйзкенйя к- й11у ренним, прии кающйм йруг.и; .краям катушек, объем тока вёэбужэйений, а следовател но, и индукция ne)MH:B63tiacTaioT. Такое раст редёление явлйется бла1Гдпри(йтным для .коммУтируЦвдвго поля доба. вечных полюсов. Оно может быть допол нительно улучшено 34 чСЧет регулнро;вайия величзйны воздуййс-го зазора под полвдсснл : После peaiKiwa якоря изображено СПЯСШИШ4И линиями со стз елкамй на фиг. 6. Жирной .пинией вьвделен сектор ,-соответйтву рщйй полюсноDjy делейию., а крестикasM отмечено направление протекаб1цег в якоре тока. Особенностью поля рёавдии якоря в маа1Шнесс)г.ласно предлагаемому изоёретёиин является то, что это поле полностью проникает в станйну В классических машийахпбядаса шихтованЁ в попёре нсмл йш1равлёйии и ха.рактери уютсябопШой высотой, поэто иу поле {«еакхщи замошсаётсяЁ по прйюс1аому йаконечйику и, частичйо, |по. свчййё нйку йолюсаг В рйссматри.|ваёйой койструкцйи выёЬТа полюса мала, а фе|: омагнитйые слой в катушках |Е}аспо:пожёны продольно тан, что в lioп&р&чпоЧИ направлейий -катушки облада.югг.болыш1м маг.нйтным сопротивлением, чем,и обусловлено замыкание поля jJeaKuwH якоря по магнитной станине, т .е. по пути с малым магнитным со- . .. противлением.. При протекании тока якоря по ка- ; . тушкам компенсационной обмотки в .. каждом главном.полюсе возбуждается магнитное поле, характер распределения которого очевидей при рассмотрении фиг. 7, где жирной линией выделена катушка компенсационной обмотки. Это распределение.оказывается близким к полю реакций якоря, изображенному на фиг. 6. Если теперь, как это показано на ФйГ. 7, направ- . ; ленив тока в катушке к йпенсацмйнйой обмотки принять противоположным оку ;; якоря, то полярность ПОЛЯ катушки .: ; будет противоположной по отнсйюйию к полярности псшя реакций якоря, и ; это поле буде т ск омпен ей ров аио. Таким образом, в машине согласно данному изобретению получается благоприятный характер раапрёделения основного поля и поля добавочйых поЛюсов, при обеспечивается важней- шее условие надежйой работы мавднйы компенсация магнитного поЛя редакции якоря при любой нагрузке. Поэтомув остальном работа машины подлиняет- г ся известным закойомернос1;ям электромеханических процессов в машйнагс постоянноготока. .. Технико-экономическая эффективность предлагаемой коНотрукяЕии ма шины постоянного ТОКИ определяется за счет использования в качестве проводникового материала ферромагнитных полос витых катушек, которые берут на себя часть токовой нагрузки, повыцения эффективности рхлаждёйия, уменыцения высоты полюсов средней длины магнитной цепи и .исключ екия соединительных междупо.пюсных ийин , компенсационной обМотки,.а также конструктивной однотипности всех 0(5кюток и полюсов и безотходной технологией их изготовления Г . - .- - .- ; . - электромагнитные и тепловые расче ты показывают, что в з.аяйляемой системе возбуждения могут быть д6пуи|ейы примерно на 60% более высокие токовые нагрузки, чем предельно допусгтимые для биоток полюсов в класези- . ческих конструкциях, что. эквивалентно повьИшенйю мощности машины на 15- . 20%. При сохранении габаритной мощности возможно пропорциональйое снижение расхода активных материалов. Наряду с этим достигается упрочнение конструкции и технологии йзготовле- ; рия машины.

//

ю

12

/J

12

15

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОС ЯННОГО ТОКА, содержащая якорь, ра емную магнитную станину, главные добавочные полюсы с обмотками и к пенсационную обмотку, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода активных материалов, упрощения конструкции и технологии изготовления, главных и добавочных полюсов и компенсационная обмотка выполнены одинаковой кольцевой форма в виде катушек из чередукяцихся ферромагнитных и неферромагнитнЫх проводников, охватывающих магнитную станину, причем главный полюс состоит иэ двух встречно включенных катушек, установленных с зазором между ними, в котором размещена компенсационная ойнотка, а добавочный полюс состоит из двух непосредственно прИ1 икакнцих одна к другой § встречно включенных катушек.

fO

,9 //

/ / /

АУI11 /7

() I бй