Электрическая машина

 

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 пцелое число, соединены в одну фазу, а катушки, сдринутые относительно катушек первой фазы на

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(S» И 02 К 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3311654/24-07 (22) 06. 07. 81 (46) 15. 03.85. Бюл. ff 10 (72) Т.А. Эйнборн, Э.И. Лаби, А.В. Унт и Э.В. Паюметс (71) Специальное конструкторское бюро АН ЭССР (53) 621. 313. 13. 014. 2: 621. 382 (088. 8) (56) 1. Хрущев В. В. Электрические микромашины автоматических устройств. Л., "Энергия", 1976, с. 8-13.

2. Заявка ФРГ ff 2814198, кл. Н 02 К 29/02, 1979.

3. Патент Великобритании

В 1407431, кл. Н 02 К 29/02, 1975. (54) (57) 1 . ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МА!!!ИЯА, преимущественно вентильный электродвигатель, содержащая многополюсную магнитную систему с р пар ,полюсов, немагнитный статор с одно, слойной двухфазной обмоткой, оси фаз которой сдвинуты в пространство на 90 эл.град, о т л и ч а ю„„SU„„ l 145418 щ а я с я тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров электрической машины путем повышения коэффициента заполнения обмотки, обмотка статора выпох пена 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.град,при этом катушки, сдвинутые относительно друг друга в пространстве на 180 и эл.град, где и - целое число, соединены в одну фазу, а катушки, сдвинутые относительно катушек первой фазы на (90+180 в ) эл.град. соединены во вторую фазу.

2. Машина по п.f, о т л н ч а ющ а я с я тем, что число катушек с укороченньи шагом и опречеляетJ ся равенствами при p= 3% — I п1= 2 при р= 31 + 1 о =4

t где М вЂ” целое число.

1145418

15

25

40

55

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено при проектировании, например, многополюсных двухфазных электрических машин малой мощности, в частности, вентильных электродвигателей постоянного тока с беспазовым статором.

Известны электрические маятны (13, 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 но окружности в одной плоскости Г2).

Такие обмотки технологичны и несложны, однако они могут быть выполнены только при определенном соотношении числа фаз обмотки якоря и числа полюсов индуктора.

Сущность этого ограничения объясняется следующим .

Однослойные двухфазные обмотки должны удовлетворять следующим условиям: сдвиг осей двух соседних катушек должен быть в общем случае ф= (90 + 180 n ) эл.град. (1) где 1,2, 3..., максимальная угловая ширина катушки Я во избежание перекрещиваК ния катушек должна удовлетворять условию „«c ф (2) число катушек п в двухфазной обмотке должно быть четным.

В случае, если угол сдвига соседних катушек Ч 90 эл.град. угловая ширина катушек также М„=

90 эл.град., и максимальное число катушек на статоре

360 к- 90Т- = 4р

Р (3) где р- число пар полюсов электрической машины.

Весь статор заполнен одинаковыми катушками.

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

45 эл.град .). Чтобы увеличить ширину катушки, обмотку выполняют со сдвигом f = 270 эл. град. В таком случае максимальная ширина катушки „ = 270 эл.град. (при среднем шаге 135 э.r.), и максимальное число катушек в обмотке равно лк= = 4 3 р (4

360

Из (4) следует, что в частном случае, если число пар полюсов р равно или кратно трем (р = 3, где

1 — целое число), однослойную двухфазную обмотку можно выполнить так, что обмотка состоит из одинаковых равномерно расположенных катушек, в общем случае (если р 3 k ), n> ïo. выражению (4) является дробным числом, и только часть статора может быть заполнена широкими катушками.

Таким образом, по (2 3 двухфазные обмотки можно выполнить лишь при

2 р = 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. 533.

При р = 8 и в1,= 4 катушки имеют максимальную ширину 270 эл.град., 270 т.е. 4 = 67,5 геометрических градуса (г.r.), 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 машины 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 катушки с укороченным шагом с максимальной угловой шириной 90 эл.град, при этом катушки, сдвинутые в

3 1 пространстве относительно друг друга на 180 и !эл.град., соединены в одну фазу, а катушки, сдвинутые относительно катушек первой фазы на (90+180n ) эл.град., соединены во вторую фазу. Число катушек с укороченным шагом n„ зависит от числа пар полюсов магнитной системы р.

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

На фиг.1 показан вентильный электродвигатель постоянного тока плоского исполнения с дисковой обмоткой статора с возбуждением от ! дискового многополюсного постоян-. ного магнита (например, электродвигатель для прямого привода проигрывателя), осевой разрез; на фиг.2 - расположение катушек обмотки статора, вариант 1; на фиг.3 — схема соединения катушек, вариант 1; 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 2 р полюсов (в данном случае ? р = 8) .

Неподвижная часть электродвигателя состоит из корпуса 4, подшипника

5, магнитопровода 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 Ы, = 270 эл.град.

r.r. (67,5 ); максимальная

270 р угловая ширина узких катушек Ыч=

= 90 эл.град. = — г.г. (22,5 ).

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

145418 катушек располагаются рядом и сдви270 нуты íà oL„ = = 67,5 r.ã., узP кие катушки также располагаются рядом и сдвинуты на угол

= — = 22,5 г.г., угол между соседними широкими и узкими катушками

i0 " P

aL = = 45 r.ã. На фиг.3 приведена схема соединения катушек: р/2 широких (7 и 9) и р/2 узких (12 и 14) катушек, которые в пространстве сдвинуты на в 180 эл.град. (где tn — целое число), соединены в одну фазу, и катушки 8, 10 11, 13, которые сдвинуты относительно катушек первой фазы íà и 90 эл.град. (где ь — целое число), соединены во вторую фазу.

Согласно второму варианту широкие и узкие катушки располагаются 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 r.r.; oL„,= 22,5 r.г.;, с ш1= 45 r.ã.

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.укороченньм и

40 удлиненным шагом зависит от числа пар полюсов. В общем случае число катушек с укороченньм шагом зависит от числа пар полюсов следуощим образом:

45 если p= 3% — 1 2 ч р=3k+1 и 4 где 1с- целое число, (1с =

2, 3...).

Кроме того, изобретение может быть применено только в многополюс50 ных машинах, так как в двухполюсной машине размещение широких катушек в одном слое невозможно.

1145418

Фиг. 2

11454 fR б шс

Составитель А. Санталов

Техред Ж.Кастелевич Корректор В Гнрняк

Редактор К. Волощук

Тираа 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p. 4/5

Заказ 1184/40

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная,4.