ПОЛЮС ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Советский патент 1942 года по МПК H02K1/08 

Современной конструкцией полюса электрической машины является полюс шихтованный, т.е. собираемый из выштампованных листов, содержащих элементы сердечника и башмака как единое целое.

Это определило укоренившееся представление о целостности всего полюса, и современный проектировщик давал обычно сердечнику и башмаку полюса одинаковую длину - практически длину активного железа статора или якоря (или несколько увеличивал ее в синхронных машинах для учета потоков рассеивания).

Ширина сердечника полюса, а с нею и периметр сердечника полюса получались при этом в основном механически по требуемой индукции в полюсе, не обеспечивая минимальной длины витка.

С целью уменьшения длины провода обмотки полюса путем выполнения последнего с минимальным периметром при данном сечении предлагается сердечник полюса и полюсный башмак выполнять различной длины в аксиальном направлении.

Сущность изобретения иллюстрируется прилагаемым чертежом, на фиг. 1-4 которого поясняется принцип, положенный в основу изобретения; на фиг. 5-24 изображены различные конструкции полюсов, выполненные согласно изобретению.

Для того, чтобы можно было сердечники полюсов возбуждения электрических машин (шихтованные или сплошные, прямоугольного или некруглого сечения) проектировать с учетом получения минимального периметра сердечника ради достижения минимальной длины витка катушек возбуждения надо максимально приближать сечение сердечников к квадрату (при прямоугольной форме сердечника), для чего:

а) в полюсах с длиною сердечника, большей ширины (фиг. 1), достигать этого путем предельно допустимого увеличения ширины сердечника и соответственного уменьшения длины сердечника (фиг. 2).

б) в полюсах с длиной сердечника, меньшей ширины (фиг. 3), достигать этого путем предельно допустимого увеличения длины и соответствующего уменьшения ширины сердечника (фиг. 4).

При этом не следует связывать длину сердечника полюса с длиною башмака полюса или считаться с тем, что длина сердечника полюса получается меньшей (фиг. 5) или большей длины активного железа статора или якоря (фиг. 6).

Под участками активного железа, под которыми отсутствуют сердечники с их башмаками, недостающие участки магнитопровода башмака осуществляются, например, в виде следующих конструкций.

В шихтованных полюсах синхронных машин с солидными щеками и козырьками можно использовать, как дополнительный магнитопровод башмака, козырьки щек и самые щеки полюсов, втягивая их под активное железо, развивая козырьки соответственно в длину и придавая козырькам и вершинам щек размеры и очертания нормального башмака полюса (фиг. 8 - в перспективе и разрезе, фиг. 9 - в перспективе).

В шихтованных полюсах синхронных машин без крепления лобовых частей (шихтованные полюсы машин постоянного тока) недостающий магнитопровод башмака осуществляется шихтованным, например, из соответственно обрубаемых нормальных листов полюса. Крепление и связку дополнительного башмака к основным, осуществляется, например, шпильками, пропускаемыми сквозь основной и дополнительный башмаки (фиг. 10 и 11) или как-нибудь иначе.

В шихтованных полюсах синхронных машин с элементарной конструкцией крепления лобовых частей вроде Г-образных полос железа, последние сочетают, как крепящий элемент лобовых частей, с дополнительными башмаками (фиг. 12, 13), применяя при этом сварку и т.д.

При экономической целесообразности и удовлетворительности по потерям можно осуществлять конструкцию по фиг. 8-9 и при любых полюсах.

В полюсах из сплошного металла с сердечниками и башмаками, составляющими одно целое или отдельные части, дополнительный магнитопровод башмака получается естественным удлинение нормального башмака (фиг. 15).

Предельного уширения сердечника полюса можно достичь, применяя, в частности, где требуется, следующее.

1. Идею использования уширения пространственного угла между полюсами синхронных машин устройством нескольких катушек разных сечений (двух-трех, например, по фиг. 16), меньшей ширины у основания и большей ширины у вершины полюса.

2. Увеличение активной полюсной зоны повышением высоты сердечника полюса с соответствующим уменьшением ширины катушек возбуждения (фиг. 17 - слева и справа).

3. Идею использования уширения пространственного угла между полюсами синхронных машин устройством ступенчатых катушек по п. 1, сочетая ее с идеей уширения сердечников полюсов у основания полюса для учета потоков рассеивания, например, следующими средствами:

а) при шихтованных полюсах синхронных машин по обеим сторонам сердечника полюса у основания его располагать накладки, например, одной ступенькой (фиг. 18 - справа).

б) при отдельных сердечниках (сплошных) и отдельных закрепляемых на них башмаках (сплошных или шихтованных) делать основание сердечника шире вершины его, например, ступенькой (фиг. 18 - слева).

в) уменьшить длину сердечника полюса соответственно увеличению сердечника у основания его.

4. Увеличение коэффициента полюсного покрытия.

За счет экономии длины витков катушек возбуждения сокращается сечение меди до получения допускаемых по нагреву и коэффициенту полезного действия потерь в обмотке возбуждения.

Дальнейшее повышение экономии меди достигается применением межвитковой и полюсной изоляции классов ВС, СВ и С, в частности стеклянной.

1. Полюс для электрических машин, отличающийся тем, что с целью уменьшения длины провода обмотки полюса путем выполнения последней с минимальным периметром при данном сечении, сердечник полюса и полюсный башмак выполнены различной длины в аксиальном направлении.

2. Форма выполнения полюса по п. 1, отличающаяся тем, что для выполнения сердечника полюса и полюсного башмака различной длины сердечник снабжен ферромагнитными торцевыми накладками Г-образной формы.

3. Форма выполнения полюса по п. 2, отличающаяся тем, что дополнительная накладка выполнена шихтованной.

4. Форма выполнения полюса по п. 1, отличающаяся тем, что для поддержания лобовых частей обмотки торцовая часть полюса снабжена уголком.

5. Форма выполнения полюса по п. 1, отличающаяся тем, что с целью наивыгоднейшего использования пространственного угла между полюсами синхронных машин, полюсный сердечник у основания выполнен уширенным.