Электрическая машина Советский патент 1985 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике и можетбыть применено при проектировании, например, многополюсных двухфазных электрических машин малой мощности, в частности, вентильных электродвигателей постоянного тока с беспа-зовым статором

Известны электрические маишны 1J, на статоре которых располагается двухфазная обмотка, при этом фазы сдвинуты в пространстве одна относительно другой на 90 электрических градусов (эл.град.). Такие обмотки применяются широко в электрических машинах переменного тока, а также в вентильных электродвигателях.

Известны также электрические машины с беспазовым статором. Обмотка статора таких машин состоит из отдельных катушек, которые располагаются в одном слое так, что лобовые части катушек не перекрещиваются. Обмотка состоит из одинаковых катушек, которые располагаются равномерно по окружности в одной плоскости Г23.

Такие обмотки технологичны и несложны, однако они могут быть вьшолнены только при определенном соотношении числа фаз обмотки якоря и числа полюсов индуктора. Сущность этого ограничения объясняется следующш4.

Однослойн ле двухфазные обмотки должны удовлетворять следующим условиям: сдвиг осей двух соседних катушек должен быть в общем случае

Ч (90 + 180 п) эл.град. (1

где п 1, 2, 3...,

максимальная угловая ширина катушки ЧцВО избежание перекрещивания катушек должна удовлетворять условию

(Фф (2)

число катушек п в двухфазной обмотке должно быть четным.

В случае, если угол сдвига соседних катушек 4 90 эл.град.

% угловая ширина катушек также 90 эл. град., и максимальное число катушек на статоре 360

(3)

4р

где р- число пар полюсов электри. ческой машияь.

145418.1

Весь статор заполнен одинаковыми катушками.

Недостаток такой обмотки чаключается в существенном укорочении катушки (средний угол катушки

45 эл.град.). Чтобы увеличить ширину катушки, обмотку вьпюлняют со сдвигом {ф 270 эл. град. В таком случае максимальная ширина катушки -f 270 эл.град. (при среднем шаге 135 э.г.), и максимальное число катушек в обмотке равно 360

4/Зр

(4)

2707р

Из (4) следует, что в частном случае, если число пар полюсов р равно или кратно трем ( р 31(, где - целое число), однослойную двухфазную обмотку можно вьтолнить так, что обмотка состоит из одинаковых равномерно расположенных катушек, в общем случае (если ), и. по вьражению (4) является дробным числом, и только часть статора может быть заполнена широкими катушками. Таким образом, по С2J двухфазные обмотки можно выполнить лишь при 2р 6, 12, 18...

Известна электрическая машина, содержащая индуктор с р полюсами, беспазовый якорь с однослойной двухфазной обмоткой, оси фаз-которой сдвинуты на 90 эл.гр. 3.

При р 8 и п 4 катушки имеют максимальную ширину 270 эл.град.,

270 т.е. -г- 67,5 геометрических

градуса (г.г.), и статор заполнен катушками в протяжении 4-67,5

270 г.г., а часть статора остается незаполненной катушками, что уменьшает электромагнитные параметры электрической машины ввиду ;уменьшения коэффициента активной

зоны обмотки.

Цель изобретения - повышение, использования объема электрической мапш;ны с однослойной двухфазной обмоткой..

Поставленная цель достигается тем, что на статоре электрической машины устанавливаются катушки с разной шириной - катушки с удлиненным шагом с максимальной угловой шириной 270 эл.град. и катуп ки с укороченньм шагом с максимальной угловой шириной 90 эл.град, при этом катушки, сдвинутые в

пространстве относительно друг друга на ISOn 1эл.град., соединены в одну фазу, а катушки, сдвинутые относительно катушек первой фазы на (90+180п ) эл.град., соединены во вторую фазу. Число катушек с укороченным шагом п зависит от числа пар полюсов магнитной системы р.

Применение катушек с разньм шагом позволяет заполнить все обмоточное пространство катушками.

На фиг.1 показан вентильный электродвигатель постоянного тока плоского исполнения с дисковой об/1ОТКОЙ статора с возбуждением от дискового многополюсного постоянного магнита (например, электродвигатель для прямого привода проигрывателя), осевой разрез; на фиг.2 - расположение катушек обмотки статора, вариант 1 , на фиг.З - схема соединения катушек, вариант 1j на фиг.4 - расположение катушек обмотки статора, вариант 2.

Ротор электродвигателя состоит из вала 1, ярма 2 и дискового постоянного магнита 3 (датчик положения ротора электродвигателя на чертежах не указан). Постоянный магнит намагничен в аксиальном направлении так, что на торцевой поверхности магнита образованы 2р полюсов (в данном случае 2 р 8). Неподвижная часть электродвигателя состоит из корпуса 4, подшипника 5, магнмтопровода 6 и обмотки статора, которая состоит из восьми плоских каркасных катушек 7-14. При этом четыре катушки (7-10) являются широкими, а четыре остальных (11-14) - узкими.

Максимальная угловая ширина широких катушек ei, 270 эл.град.

270 f, ,-04 -- г.г. (67,5 )j максимальная

угловая ширина узких катушек

QO 90 эл.град. г.г. (22,5).

Возможны различные варианты размещения катушек. На фиг.2 и 3 показаны варианты, где р/2 широких

катушек располагаются рядом и сдви270нуты на о/щ -- 67,5 г. г., узкие катушки также располагаются рядом и сдвинуты на угол j(f

90

- - 22,5 г.г., угол между соседними широкими и узкими катушками 180 Р

ш:( 5 - На фиг.З приведена схема соединения катушек: Р/2 широких (7 и 9) и р/2 узких (12 и 14) катушек, которые в пространстве сдвинуты на m 180 эл.град (где m - целое число), соединены в одну фазу, и катушки 8, 10, 11, 13, которые сдвинуты относительно катушек первой фазы на п90 эл.гра (где п- целое число), соединены во вторую фазу.

Согласно второму варианту широкие и узкие катушки располагаютс попарно рядом (7,8 - 11-, 12 - 9; 10- 13, 14), при этом углы сдвига такие же, как при варианте 1, т.е.

с(шс 67,5 г.г.-,

oi..(c 22,5 г.г.; . г.г.

Работа электрической машины с предлагаемой конструкцией обмотки статора не отличается от работы известных электрических машил.

Таким образом, в предлагаемой нами конструкции все обмоточное пространство заполнено катушками обмотки статора,ввиду чего повышаются энергетические параметры (КПД пусковой момент) электродвигателя. Число катушек с укороченным и удлиненным шагом зависит от числа пар попюсов. В общем случае число катушек с укороченньм шагом зависит от числа пар полюсов след ющим образом:

если р 31с-1 п, 4

где V - целое число, ( 1 1, 2, 3...).

Кроме того, изобретение может быть применено только в многополюсных машинах, так как в двухполюсной машине размещение широких катушек в одном слое невозможно.

duj

dujy

diu/c

diujc

dujc

Лшу

ФигЛ

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА преимущественно вентильньй электродвигатель, содержащая многополюсную магнитную систему с f п , полюсов, немагнитный статор с од , слойной двухфазной обмоткой, оси фаз которой сдвинуты в пространс во на 90 эл.град, отличающаяся тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров электрической машины путем повышения коэффициента таполнения обмотки, обмотка статора выпогпема из катушек разной ширины,- катушек с удлиненным шагом с максимальной угловой шириной 270 эл.град, и катушек с укороченным шагом с максимальной угловой шириной 90 эл. этом катутки, сдвинутые относительно друг друга в пространстве на 180п эл.град, где п- целое число, соединены в одну фазу, а катушки, сдринутые относительно катушек первой фазы на