Электрическая машина Советский патент 1992 года по МПК H02K1/24 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам с массивными полюсами.

Известны электрические машины с массивными ферромагнитными полюсами, на поверхности которых с целью уменьшения поверхностных потерь от зубцовых гармоник магнитного поля выполнены узкие поперечные канавки, равномерно расположенные вдоль всей длины ротора.

Канавки выпОлняютря лазерной резкой, имеют ширину 0,15 мм и глубину около 3 мм, рекомендуемое расстояние между соседними канавками находится в пределах 0,75-1 мм.V

Недостатком известных электрических машин является высокая трудоемкость выполнения вырезов, обусловленная большим количеством канавок.

Цель изобретения уменьшение трудоемкости, изготовления электрической машины с массивными полюсами.

Поставленная цель достигается тем, что

8электрической машине, содержащей статор с зубчатым сердечником и ротор с массивными ферромагнитными полюсами с узкими канавками на внешней поверхности, последние -распвложены параллельно оси вращения ротора зонами с разной частотой

канавок, а которых промежутки между какг вками пропорциональны квадрату велйчин1г( воздушного зазора в середихе данной зоны.

На фиг.1 показана электрическая машина в сборе, поперечный разрез; на фиг.2 полюс электрической машины с продольнь)ми канавками на его поверхности; на фиг.З кривая магнитного поля в воздушном зазоре электрической машины и ее зубцовые гармоники (BS - индукция в воздушном зазоре, Bzg - индукция зубцовых гармоник магнитного поля; а - тангенциальный размер расточки электрической машины).

Электрическая машина состоит из статора 1 с зубчатым сердечником 2 и ротора 3 с массивными ферромагнитными полюсами 4. Между статором 1 м ротором 3 имеется неравномерный (в общей.случае) вОздушн 1й зазор с минимальной величиной 5 в середине полюса и максимальной величины 6 под краями полюса. На величине поверхности 7 Полюсов 4 выполнены продольные канавки 8, параллельные направлению оси

9вращения электрической машины. Канавки вдоль полюсной дуги распределе1 ы неравно ерно, а именно : в осевой зоне поверхности полюса промежутки 10 между соседними канавками - наименьшие, взоне соседних с ними участков промежутки 11несколько больше, а в зоне краев полюса

промежутки 12 - наибольшие. Число таких зон с различной шириной промежутков между канавками 8 от оси полюса до его края практически составляет три - четыре,

причем ширина промежутка между канёвками 8 в разных зонах полюса выбрана пропорциональной квадрату величины воздушного зазора в середине данной зоны. Канавки 8 выполняются, например, лазерной резкой, имеют ширину примерно 0,15 0,2 мм и глубину 2,5 - 3 Мм.

Электрическая машина работает следующим образом.

При вращении и возбуждении ротора 3

5 образуется магнитный поток 13, который через воздушный зазор проникает в статор 1 и замыкается через сердечник 2, индуктируя ЭДС в обмотке 14. Кривая магнитного поля в воздушном зазоре на отрезке полюсного

0 деления 15 имеет форму 16, в которой пульсация обусловлена зубчатостью сердечника 2 из-за наличия пазов 17. В кривой 16 поЛя значения индукции обратно пропорциональны величине воздушного зазора в данном месте полюсного деления. Величина пульсации поля зависит от величины индукции в данной точке полюсного деления; так, в осевой зоне полюса, где индукция максиг мальная, амплитуда пульсации также большая, а в крайних зонах поверхности полюса, где индукция невелика, амплитуда пульсации также пропорционально мала. Таким образом, выделенная отдельно пульсирую-, щая кривая зубцовых гармоник выразится

5 кривой 18 с наибольшей амплитудой 19 в осевой зоне полюса. Поверхностные потери, ротора 3 зависят от квадрата пульсации индукции вчастях поверхности полюса, поэтому они в большей степени будут выделяться

0 в осевой зоне поверхности полюса, нежели в крайних зонах. Поэтому наличие в осевой зоне поверхности полюса канавок 8 с самыми малыми промежутками 10 приведет к необходимому уменьшению потерь в этих

5 частях ввиду более частого расслоения поверхностного слоя массивного пол|Ьса. На участках с промежутками 11 потери ввиду более низкой амплитуды пульсации будут меньше, поэтому канавки со сравнительно

0 меньшей частотой расположения достаточны для снижения до требуемого уровня потерь в этих частях. Наконец, в крайних зонах поверхности полюса поверхностные потери из-за незначительной амплитуды пульсаций

5 еще меньше. Поэтому выбранные канавки с большими промежутками 12 достаточны для снижения до требуемого уровня потерь в этих зонах поверхности. Не равномерное расположение канавок 8 позволяет получить примерно одинаковый и приемлемый

уровень потерь во всех зонах поверхности полюса, лричеи снижение потерь путем вырезания канавок на поверхности полюса в этом случае достигается с меньшими затратами труда, так как по сравнению с прототипом заметно уменьшается суммарна длина всех канавок полюса.

Пример. Массивный полюс злектрической машины имеет следующие размеры: ширина полюса 80 мм; длина полюса 160 мм, соотношение воздушных зазоров по краям полюса и в середине с дмакс/бмин 2. .

В известных электрических машинах канавки на поверхности полюса располагаются поперек через каждые 0,85 мм, при ширине канавки 0,15 мм. В этом случае вдоль всего полюса располагаются 160 канавок, каждая длиной 80 мм. Общая длина всех канавок составляет 160 х 80 12800 мм. Эта длина количественно характеризует трудоемкость технологического процесса нарезания кандвок.

В предлагаемой электрической машине каназкишириной 0,15 мм на поверхност11 полюса располагаются вдоль длины полюса с неравномерным шагом, причем ши|эина промежутка между канавками на краю полюса примерно в с ° 4 раза превосходит ширину промежутка в осевой зоне полюс Согласно этому, принимая в осевой зоне полюса, как и при поперечном расположеНИИ, ширину канавки 0,85 мм, для края полюса выбирают эту ширину, примерно в 4 раза большую, например величину 3,85 мм, а между этими зонами имеют промежуточный участок (зону) с шириной промежутков между канавками 1,85 мМ. Длинакаждой канавки равна длине полюса, т.е. 160 мм..

Окончательно принимают следующие зоны и порядок распределения в них нарезных канавок; осевая зона поверхности полюса шириной 20 мм - 20 канавок; зона средней части поверхности полюса шириной 15 мм с каждой стороны осевой части - Но 7 канавок справа и слева от осевой зоны; зона края поверхности полюса шириной по 15 мм от каждого края - по 3 канавки с каждой стороны. I

Общее количество продольных канавок в предлагаемом полюсе составляет 20 + )-2х7 + 2x3 -40 при общей длине всех канавок 40x160 6400 мм. Сравнивая с известной конструкцией, получают коэффициент уменьшения трудоемкости Кт 126100 : 2 при том же уровне поверхностных потерь.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции в данном конкретном случае ориентировочно в 2 paaia уменьшает трудоемкость обработки поверхности полюса.

Формулаизобретения Электрическая машина, содержащая статор с зубчатым сердечником и ротор с массивными ферромагнитными полюсами с узкими канавками на внешней поверхности; отличающ а я с я тем. что, с целью уменьшения трудоемкости изготовления, канавки на внешней поверхности .полюсов расположены параллельно оси вращения ротора зонами разной частоты канавок, причем величина промежутков между канавками пропорциональна квадрату величины воздушного зазора в середине данной зоны.

16

Фиг.З