Электрическая машина переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02K3/42 

ел

-Псо ел

4

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах и на объектах, где требуется электрооборудование с низким уровнем переменных внешних магнитных полей (ВМП).

Известна электрическая машина, в которой торцовые щиты из конструкционной стали покрываются слоем из листового материала, например легированной листовой сталью с высоким содержанием кремния 1. В такой электрической машине экранируется переменное магнитное поле рассеяния лобовых частей обмотки статора, а переменное магнитное поле рассеяния из сердечника статора экранируется недостаточно, вследствие чего уровень переменного ВМП электрической машины с таким экраном значителен. Кроме того, указанное покрытие плохо совместимо с конструкцией щита: обычно на внутренней поверхности торцовых щитов имеются различные приливы, ребра, другие конструктивные элементы и покрыть его слоем листового материала в этом случае не представляется возможным. Наиболее близка к изобретению по технической сущности электрическая мащина переменного тока с немагнитным электропроводным корпусом и ферромагнитными кольцевыми поясами, установленными над лобовыми частями обмотки и сердечником статора и шихтованными в радиальном направлении 2.

Недостаток известной машины состоит в том, что пояса с такого типа шихтовкой имеют значительную толщину и массу, вслед ствие чего не могут быть рекомендованы к применению в электрических машинах малой и средней мощности, так как значительно ухудшают их весогабаритные показатели и увеличивают стоимость. Кроме того, на внешней поверхности корпуса обычной имеются ребра, лапы, вентиляционные отверстия, различные приливы и т.п., что делает практически невозможным установку здесь поясов.

Целью изобретения является улучшение весогабаритных показателей и технологичности электрических машин переменного тока с ферромагнитными экранами.

Для достижения указанной цели в электрической мащине переменного тока с немагнитным электропроводным корпусом и ферромагнитным экраном над лобовыми частями обмотки статора на внешней поверхности корпуса установлены с зазором относительно друг друга экранируюшие элементы в виде полос из ферромагнитного материала.

На фиг. 1 и 2 изображен асинхронный двигатель с вариантами установки экранирующих элементов на внешней поверхности корпуса; на фиг. 3 - векторная диаграмма, лойсняющая принцип экранирования ВМП электрической машины.

Асинхронный двигатель состоит из немагнитного корпуса 1 и ферромагнитного экрана 2 над лобовыми частями обмотки статора. На внешней поверхности корпуса 1 установлены с зазором относительно друга экранирующие элементы 3 в виде полос-накладок из листового ферромагнитного материала. Полосы-накладки ориентированы по окружности корпуса 1. Оптимальная длина зазора обычно устанавливается экспериментально путем изменения длины или ширины экранирующих элементов 3. Экранирующие элементы 3 в виде полос-накладок из ферромагнитного материала ориентированы вдоль корпуса 1 и также установлены с зазором относительно друг друга (фиг. 2).

Оптимальная длина зазора также устанавливается экспериментально путем изменения ширины экранирующих элементов 3.

Снижение уровня переменного ВМП достигается следующим образом.

Переменное ВМП электрической машины переменного тока создается токами, протекающими по лобовым частям обмотки статора и ротора, а также за счет ответвления части магнитного потока из спинки статора во внешнее пространство. Переменное магнитное поле лобовых частей обмоток, в основном, экранируется ферромагнитным экраном 2, однако некоторая часть поля ответвляется во внешнее пространство, пересекая поверхность корпуса 1. Также пересекает поверхность корпуса переменное магнитное

поле, ответвляющееся во внешнее пространство из спинки статора. Суммарное переменное магнитное поле рассеяния, пересекающее поверхность корпуса, наводит в нем вихревые токи. Созданное вихревыми токами собственное переменное магнитное поле ос(абляет поле рассеяния электрической машины, т.е. ВМП.

На векторной диаграмме (фиг. 3) На«-переменное магнитное поле рассеяния электрической машины, пересекающее поверхность корпуса, Hj - поле вихревых токов, Нр- результирующее ВМП электрической машины Тонкой линией изображен вариант векторной диаграммы, когда на внешней поверхности корпуса нет экранирующих элементов. Как видно из векторной диаграммы,

в этом случае всегда остается довольно значительное результирующее поле Н. УГОЛ If определяется по формуле, известной из теории электрических цепей

о lf arctg-||-,

где Кц - активное сопротивление корпуса; X - индуктивное сопротивление корпуса. Жирной линией изображен вариант векторной диаграммы, когда на внешней поверхности корпуса установлены экранирующие

элементы в виде полос-накладок из ферромагнитного материала, установленных отно/сительно друг друга с оптимальным зазором. При установке указанных экранирующих эле ментов уменьшается магнитное сопротивление для потока- рассеяния из спинки статора, что приводит к некоторому его величению, и следовательно, усилению i 1хревых токов в корпусе и соответственно определяемого ими поля Нц. Экранирующие элементы в виде полос-накладок из ферромагнитного материала увеличивают также индуктивность Хц .корпуса, что приводит к увеличению угла1|. Кроме того, экранирующие элементы намагничиваются магнитным полем рассеяния из спинки статора и магнитным полем вихревых токов и как намагниченное тело, следовательно, также создают во внещнем пространстве собственное магнитное поле Hjj,. Сумма всех магнитных полей определяет результирующее переменное ВМП Нр,,. которое, как видно из векторной диаграммы, при установке экранирующих элементов относительно друг друга с оптимальным зазором имеет значительно меньщий уровень. Если зазор между экранирующими элементами устанавливать меньще оптимального значения, результирующее магнитное поле, как видно из векторной диаграммы, изображенной пунктиром, снова возрастает. Таким образом, установка на внешней поверхности корпуса экранирующих элементов в виде полос-накладок из ферромагнитного материала с определенным з-азором относительно друг друга позволяет значительно, в 5-8 раз снизить уровень переТленного ВМП электрической машины переменного тока. В предлагаемой электрической машине экранирующие элементы в виде полос-накладок из листового ферромагнитного материала имеют малый вес. Технологичность улучшается тем, что полосы легко могут быть установлены на внешней поверхности корпуса любой формы между ребер, лап и т.п. Изобретение позволяет уменьшить размеры и стоимость электрических машин с низким уровнем ВМП за счет экранирования его легкими накладками.

Фиг. 2

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащая немагнитный, электропроводный корпус и ферромагнитные экраны над лобовыми частями обмотки статора, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов и улучшения технологичности, на внешней поверхности корпуса установлены с зазором относительно дру друга экранирующие элементы в виде полос из ферромагнитного материала. 2 / / / J J й/(Я