Полюс электрической машины Советский патент 1980 года по МПК H02K1/24 

(54) ПОЛЮС ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам с массивными полюсными наконечни:

ками.

Известен полюс электрической машины, содержаший массивный полюсный наконечник 1.

Недостатки этого полюса - выделение больших электрических потерь на поверхности массивного наконечника з-за пульсации поля, обусловленного в основном зубцовыми гармониками, повышенный нагрев полюса 10 и полюсной обмотки, низкий КПД машины.

Известен также полюс электрической машины, содержащий сердечник и массивный полюсный наконечник, поверхность которого, выходящая в расточку якоря, имеет рифление. Рифление поверхности полюсного наконечника несколько уменьшает поверх-ностные потери и приводит к снижению нагрева полюса 2.

Недостатками рифленных полюсов явля-. ются повышение трудоемкости изготовления 20 ввиду необходимости дополнительной обработки, некоторое возрастание ампервитков возбуждения из-за увеличения расчетного воздушного зазора, а также, в ряде конструкций, недостаточно эффективное снижение уровня поверхностных потерь и нагрева.

Цель изобретения - уменьшение электрических потерь и снижение трудоемкости изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в полюсе электрической машины, содержащем сердечник и массивный полюсный наконечник, на внешней поверхности массивного полюсного наконечника закреплена обшивка из тонколистового ферромагнитного материала, например из электротехнической стали, причем электрическое сопротивление материала обшивки превышает электрическое сопротивление материала полюсного наконечника.

Кроме того, между массивным полюсным наконечником и обшивкой может быть расположен слой электроизоляционного материала. Обшивка может быть выполнена из отдельных частей.

На фиг. 1 и 2 схематически показан полюс электрической машины с шихтованным сердечником и массивным наконечником; на фиг. 3 - полюс когтеобразной формы; на фиг. 4 - полюс электрической машины с электроизоляционным слоем между

олюсным наконечником и обшивкой; на иг. 5 - полюс электрической машины с бшивкой, выполненной из отдельных часей по длине; на фиг. 6 - полюс электрической машины с обшивкой, имеющей прорези.

Полюс электрической машины состоит из сердечника 1 (шихтованного или массивного) и массивного полюсного наконечника 2, на внешней активной поверхности 3 которого, выходящей в расточку якоря электрической машины, закреплена обшивка 4 из тонколистового ферромагнитного материала, например из электротехнической стали. Обшивка 4 закреплена на наконечнике 2 или загибом углов 5, или посредством винта 6, или иным способом (клеем, сваркой и т. п.). Для возбуждения на полюсе может быть обмотка 7.

Обмотка может быть общей для группы полюсов (индукторные, когтербразные и другие машины), а в ряде конструкций обмотка возбуждения может отсутствовать - при осуш,ествлении возбуждения постоянными магнитами. Полюс может бь1ть целиком массивным когтеобразной (фиг. 3) или обычной (фиг. 4) формы; в последнем случае для крепления обшивки могут быть использованы полюсные болты 8. Предложенный полюс электрической машины может быть массивным с пазами для распределенной обмотки (полнополюсный ротор, например, турбогенератора); в этом случае обшивка состоит из нескольких частей, покрывающих каждый зубец ротора отдельно.

В варианте исполнения полюса электрической машины для ограничения токов, замыкающихся по обшивке через поверхностный слой наконечника, между полюсным наконечником и обшивкой расположен слой электроизоляционного материала 9 (обычно лака, краски или клея). В другом варианте исполнения обшивка 4 выполнена

из нескольких частей (фиг. 5). Обшивка 4 может иметь вырезы 10 (фиг. 6).

Электрическое сопротивление материала обшивки превышает электрическое сопротивление материала полюсного наконечника.

Полюс электрической машины работает следующим образом.

При перемещении в рабочем режиме возбужденного полюса в пространстве относительно якоря на активной поверхности полюсного наконечника из-за зубцовых пульсаций рабочего потока возникает разность электрических потенциалов, протекают токи и выделяются потери. Так как токи, выз ванные зубцовой пульсацией потока, обычно имеют высокую частоту (порядка нескольких тысяч Гц), то вглубь полюсного након чникаОНИ не проникают, а замыкаются по тонкому поверхностному слою. Расположенная на поверхности полюсного наконечника тонколистовая ферромагнитная обшивка выполнена для эффективности из высоколегированной электротехнической стали, удельное электрическое сопротивление которой превышает электрическое сопротивление обычной конструкционной стали более, чем

в 4 раза. Поэтому сопротивление всех контуров, по которым замыкаются поверхностные токи, возрастает примерно в 4 раза, что приводит к уменьшению величины протекаемых токов также в 4 раза по сравнению с обычным массивным наконечником из конструкционной стали и соответственно к уменьшению потерь.

Применение ферромагнитной обшивки не увеличивает расчетный воздушный зазор, поэтому параметры обмотки возбуждения остаются неизменными, в то время как рифление поверхности известного полюсного наконечника на 7-8°/о увеличивает расчетный воздушный зазор, что приводит к увеличению ампервитков полюса на 3-4%; на столь-, ко же возрастают потери в обмотке возбуждения. Рифление поверхности полюсного наконечника менее эффективно и с точки зрения уменьшения поверхностных потерь. Обычно оно уменьшает поверхностные потери не более, чем в 1,5 раза. С другой стороны, трудоемкость изготовления штампованных обшивок заметно ниже трудоемкости рифления полюсных наконечников.

Таким образом, применение предложенного полюса электрической мащины позволяет уменьщить поверхностные потери и

обусловленный ими нагрев обмотки.

Формула изобретения

I. Полюс электрической машины, содержащий сердечник и массивный полюсный наконечник, отличающийся тем, что, с целью уменьшения электрических потерь и снижения трудоемкости изготовления, на внещней поверхности массивного полюсного наконечника закреплена обшивка из тонколистового ферромагнитного материала, например из электротехнической стали, причем электрическое сопротивление материала обшивки превышает электрическое сопротивление материала полюсного наконечника.

5 2. Полюс по п. 1, отличающийся тем, что между массивным полюсным наконечником и обшивкой расположен слой электроизоляционного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Алексеев Л. Е. Конструкция электрических машин. М.-Л., ГЭИ, 1958, с. 177.

5 2. Видеман Е. и Келленбергер В. Конструкция электрических машин. «Энергия, 1972, с. 257.