Экономичная двухслойная обмотка электрической машины



Экономичная двухслойная обмотка электрической машины
Экономичная двухслойная обмотка электрической машины

 


Владельцы патента RU 2568186:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, касается конструктивного выполнения обмоток статоров и роторов электрических машин переменного тока и якорей коллекторных электрических машин. Техническим результатом является улучшение охлаждения обмотки при уменьшении ее материалоемкости. Он достигается тем, что в двухслойной обмотке электрической машины, включающей активные проводники, расположенные в пазах сердечника, и лобовые проводники, расположенные над торцевыми поверхностями этого сердечника, в которой значительное число мест соединения концов лобовых и активных проводников расположены у краев торцевой поверхности зубцово-пазовой зоны сердечника, а упомянутые места соединений имеют площади соединения меньше усредненных по длине паза площадей поперечных сечений соединяемых активных проводников обмотки, активные проводники с уменьшенной площадью мест соединений выполнены так, что площадь поперечного сечения их концов постепенно увеличивается по направлению к центрам пазов, а лобовые проводники выполнены так, что площадь поперечного сечения их концов также постепенно увеличивается по направлению к центрам этих лобовых проводников. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, касается конструктивного выполнения обмоток статоров и роторов электрических машин переменного тока и якорей коллекторных электрических машин. Это изобретение может быть применено при проектировании и изготовлении обмоток статора и ротора асинхронных машин, обмоток якоря синхронных, коллекторных и вентильных двигателей и генераторов, также и обмоток трансформаторов с вращающимся полем.

Известна двухслойная стержневая волновая обмотка электрической машины с пазами сердечника прямоугольной формы и с существенно уменьшенным объемом лобовых частей (патент РФ №2275729, БИПМ №12, 27.04.2006) - прототип. В верхней части пазов сердечника этой электрической машины, ближе к зубцовой поверхности сердечника, расположены активные проводники (стержни), образующие верхний слой обмотки. Активные проводники (стержни), расположенные в нижних частях пазов сердечника ближе к спинке (ярму) сердечника, образуют нижний слой обмотки. При этом сечение стержней внутри паза не изменяется. Проводники лобовых частей (лобовые перемычки) обмотки, расположенные по торцам сердечника, соединяют активные проводники обмотки. По крайней мере большинство лобовых перемычек имеют площади сечения, в местах их соединения со стержнями, меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых стержней обмотки. Места соединений упомянутых перемычек со стержнями верхнего слоя обмотки расположены со стороны зубцовой поверхности сердечника, а места соединений перемычек со стержнями нижнего слоя обмотки расположены со стороны спинки (ярма) сердечника. При этом высота лобовых перемычек постоянна. Между кольцами лобовых перемычек и торцевыми поверхностями сердечника выполнен воздушный зазор. Проводники выводов фаз обмотки также имеют площадь сечения в местах их соединения со стержнями меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения стержней, с которыми они соединены.

Неизменное сечение стержней внутри паза не позволяет обеспечить их эффективное охлаждение при небольшом воздушном зазоре между кольцами лобовых перемычек и торцевыми поверхностями сердечника и увеличивает расход материала на изготовление обмотки. Постоянная высота лобовых перемычек увеличивает расход материала на их изготовление.

Техническим результатом является улучшение охлаждения обмотки при уменьшении ее материалоемкости.

Он достигается тем, что в двухслойной обмотке электрической машины, включающей активные проводники, расположенные в пазах сердечника, и лобовые проводники, расположенные над торцевыми поверхностями этого сердечника, в которой, по крайней мере значительное число мест соединения концов лобовых и активных проводников расположены у краев торцевой поверхности зубцово-пазовой зоны сердечника, а упомянутые места соединений имеют площади соединения меньше усредненных по длине паза площадей поперечных сечений соединяемых активных проводников обмотки, активные проводники с уменьшенной площадью мест соединений выполнены так, что площадь поперечного сечения их концов постепенно увеличивается по направлению к центрам пазов, а лобовые проводники выполнены так, что площадь поперечного сечения их концов также постепенно увеличивается по направлению к центрам этих лобовых проводников.

Пример конкретного выполнения данного изобретения иллюстрируют: конструкция стержней экономичной обмотки и конструкция экономичной обмотки статора электрической машины переменного тока (синхронной или асинхронной), представленные на фиг.1, 2.

На фиг.1 показан вид стержней экономичной обмотки электрической машины, находящихся в одном пазу сердечника этой машины. Изображены: стержень 1 (активный проводник обмотки) одного (например, верхнего) слоя обмотки, стержень 2 другого (например, нижнего) слоя обмотки, с уменьшенной площадью мест соединения 3 стержней 1,2 с лобовыми проводниками. Показаны концы 4 стержней 1,2. Видно, что площади поперечных сечений концов стержней линейно (постепенно) увеличиваются по направлению к центрам этих стержней (центрам пазов, в которых расположены эти стержни). Объем части 5 с пунктирными линиями определяет объем сэкономленной меди для одного стержня, так как другие концы стержней имеют ту же форму. Увеличение при этом площади наклонных торцевых поверхностей 6 этих стержней, не соединенных с лобовыми проводниками, приводит к увеличению площади охлаждающей поверхности стержней. Увеличивается теплоотдача с этой поверхности стержней в окружающую среду (например, воздух).

На фиг.2 показан сегмент активной части статора электрической машины с одним из лобовых проводников 7, расположенным над торцевой поверхностью сердечника статора. Конец 8 лобового проводника 7 расположен над местом его соединения 3 со стержнем 1 обмотки статора. Как видно, площадь поперечного сечения конца 8 лобового проводника 7 постепенно увеличивается по направлению к центру этого лобового проводника (заштрихованы два сечения конца 8 лобового проводника 7 - с наименьшей и наибольшей площадью). Таким же образом выполнены и другие лобовые проводники экономичной обмотки электрической машины и их соединения с другими стержнями этой обмотки.

На фиг.2 изображены также: спинка 9 и один из зубцов 10 шихтованного сердечника статора, воздушный зазор 11 между одним из лобовых проводников 7 и поверхностью 12 зубцово-пазовой зоны сердечника статора электрической машины. Между другими лобовыми проводниками обмотки статора и поверхностью 12 зубцово-пазовой зоны сердечника статора также есть воздушный зазор. Лобовый проводник 7 выполнен так, что на концах проводника площадь его поперечного сечения постепенно увеличивается вдоль проводника по направлению к его центру. Такое увеличение площади его поперечного сечения приводит к экономии меди при изготовлении этого проводника. Объем части 13 с пунктирными линиями определяет объем сэкономленной меди для одного конца лобового проводника 6. Так как остальные лобовые проводники обмотки статора выполнены так же, как показанный на фиг.2 проводник 7, - экономия меди на изготовление всех лобовых проводников получается существенной.

Таким же образом может быть выполнена экономичная двухслойная обмотка фазного ротора асинхронной машины или обмотка якоря машины постоянного тока.

Таким образом, предложенная двухслойная обмотка электрической машины является экономичной, так как позволяет уменьшить расход материала (например, меди) на изготовление активных проводников (стержней) и на изготовление лобовых проводников обмотки. В такой обмотке увеличивается теплообмен между обмоткой и окружающей средой. То есть охлаждение предложенной обмотки улучшается.

Экономичная двухслойная обмотка электрической машины, включающая активные проводники, расположенные в пазах сердечника, и лобовые проводники, расположенные над торцевыми поверхностями этого сердечника, в которой, по крайней мере значительное число мест соединения концов лобовых и активных проводников расположены у краев торцевой поверхности зубцово-пазовой зоны сердечника, а упомянутые места соединений имеют площади соединения меньше усредненных по длине паза площадей поперечных сечений соединяемых активных проводников обмотки, отличающаяся тем, что активные проводники с уменьшенной площадью мест соединений выполнены так, что площадь поперечного сечения их концов постепенно увеличивается по направлению к центрам пазов, а лобовые проводники выполнены так, что площадь поперечного сечения их концов также постепенно увеличивается по направлению к центрам этих лобовых проводников.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к узлу крепления лобовых частей обмотки статора турбогенератора большой мощности. Технический результат - исключение образования усталостных трещин, снижение уровня изгибных деформаций и концентраций напряжений в соединениях и в корпусной изоляции стержней обмотки статора и соединительных шин.

Изобретение относится к конструкции электрической машины, прежде всего генератора переменного тока. Технический результат заключается в обеспечении компактного исполнения электрической машины с эффективным охлаждением, а также в получении хорошей связи регулятора с подшипниковым щитом.

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции статора электрической машины большой мощности, в частности, турбогенератора с воздушным охлаждением.

Изобретение относится к области электротехники и касается выполнения электрических машин, в частности трехфазного асинхронного гидрогенератора, с ротором и статором, а также с обмоткой, включающей множество проходящих в осевом направлении, лежащих друг над другом в соответствующих пазах обмотки ярма стержней (17, 18) обмотки, причем стержни (17, 18) обмотки выступают из пазов обмотки на торцах машины и в лобовой части (13а, b) обмотки по заданной схеме многократно попарно электрически связаны друг с другом, причем верхний стержень (18) обмотки первого паза обмотки и соответственно второй стержень (17) второго паза обмотки таким образом согнуты друг на друга, что их концы (21, 22) в осевом направлении пересекаются друг над другом, а соединение (16) стержней (17, 18) обмотки электрически связанной пары стержней обмотки осуществляется с помощью цельного соединительного элемента (27).

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения катушек явных полюсов прямоугольной формы статоров явнополюсной электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники и касается технологии электромашиностроения, в частности к контролю величин натягов горячей посадки бандажных колец роторов крупных электрических машин, например турбогенераторов.

Изобретение относится к области электротехники и крупного электромашиностроения и может быть использовано в производстве гидрогенераторов, а именно в конструкциях бандажных колец.

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, касается электрических машин и позволяет повысить надежность за счет исключения замыканий электрического тока через лобовые части обмотки и бандажные кольца.

Изобретение относится к способу фиксации проводников и катушек обмоток электрических машин и заполнения промежутков в обмотках электрических машин посредством протягивания шнуров-корделей из волокон, образующих фитиль, окруженный упругой и пропускающей пропитку оболочкой, причем распорное средство выбрано таким образом, что его толщина превышает заполняемое свободное пространство, куда оно втягивается и затем пропитывается.

Заявленное изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей выполнения синхронных электродвигателей с постоянными магнитами для дренажного насоса.

Изобретение относится к области электротехники, касается вращающихся электрических машин, в частности герметичных, предназначенных для использования в пыльной среде или в среде, прямой контакт с которой для электромеханических компонентов электрической машины недопустим.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к способу изготовления катушек электродвигателя, предназначенного для мотор-вентилятора, подающего воздух для охлаждения тяговых электродвигателей.

Изобретение относится к проводу электрической обмотки с прямоугольным поперечным сечением для производства обмотки для бытовых электроприборов, которые содержат жидкость, которую используют в качестве охлаждающего вещества и в которую погружают обмотку при эксплуатации (EP 1079500 A1).

Изобретение относится к области электротехники и касается технологии изготовления изоляции обмоток электрических машин постоянного тока. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к изготовлению обмоток электрических машин высокого напряжения. .

Изобретение относится к электромашиностроению. .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в катушках электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к генераторам с постоянными магнитами. Однофазный низкооборотный генератор тока содержит ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, статор с обмотками, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, статор выполнен односекционным, количество полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, магнитопровод статора выполнен зубцовым, обмотки статора размещены на зубцах магнитопровода и разделены на две половины, причем обмотки статора в каждой половине соединены последовательно с изменением полярности на противоположную каждой последующей относительно полярности предыдущей, а полярность включения последней обмотки статора первой половины с первой обмоткой статора второй половины при их соединении выбирают из условия изменения полярности всех катушек второй половины, включенных с чередованием направления поля, на противоположную, при этом свободный конец соответствующей первой обмотки первой половины и свободный конец соответствующей последней обмотки второй половины являются выводами однофазной цепи генератора.
Наверх