Электрическая машина

Электрическая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 К 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4791292/07. (22) 13.02.90 (46) 30.01.92. Бюл Л 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский. и проектно-конструкторский институт комплексного электрооборудования (72) P.Â.Îãaíÿí . (53) 621.313.04 (088.8) (56) Патент США hh 4751417, кл. 310-211,:

1988.

„,> Я „, 1709466 А1 (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА (57) Изобретейие относится к элекi ромаши-. ностроениа, в частности к электрическим машинам с массивными, полюсами. Цель изобретения — уменьшение трудоемкости изготовления. Электрическая машина со-. держит статор.1 с зубчатым сердечником 2 и ротор 3 с массивными полюсами 4. На внешней поверхности полюсов 4 параллельно оси вращения выполнены узкие канавки

8. Промежутки между канавками в каждой зоне пропорциональны квадрату величины воздушного зазора в середине данной зоны, 3 ил.,3

1709466

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим

- машинам с массивными полюсами, Известны электрические машины с массивными ферромагнитными полюсами, на 5 поверхности которых с целью уменьшения поверхностных потерь от зубцовых гармоник магнитного поля выполнены узкие поперечные канавки, равномерно расположенные вдоль всей длины ротора. 10

Канавки выполняк тся лазерной резкой, имеют ширину 0,15 мм и глубину около 3 мм, рекомендуемое расстояние между соседни-. ми канавками находится в пределах 0,75 —.1 мм. 15

Недостатком известных электрических машин является высокая трудоемкость выполнения вырезов, обусловленная большим количеством канавок, Цель изобретения — уменьшение трудо- 20 емкости, изготовления электрической машины с массивными полюсами.

Поставленная цель достигается тем, что в электрической машине, содержащей статор с зубчатым сердечником и ротор с мас- 25 сивными ферромагнитными полюсами с узкими канавками на внешней поверхности, последние расположены параллельно оси вращения ротора зонами с разной часто ой канавок, в которых промежутки между ка- 30 навками пропорциональны квадрату величины воздушного зазора в середине данной зоны.

На фиг.1 показана электрическая машина в сборе, поперечный разрез; на фиг,2 — 35 полюс электрической машины с продольными канавками на его поверхности; на фиг.3— кривая магнитного поля в воздушном зазо- ре электрической машины и ее зубцовые гармоники ( — индукция в воздушном за- 40 зоре, Bz — индукция зубцовых гармоник магнитного поля; а- тангенциальный p83" мер расточки электрической машины), Электрическая машина состоит из статора I c зубчатым сердечником 2 и ротора 3 .45. с массивными ферромагнитными полюсами 4. Между статором 1 и ротором 3 имеется неравномерный (в общей случае) воздушный зазор с минимальной величиной 5 в середине полюса и максимальной величины 50

6 под краями полюса. На величине поверхности 7 rlonecos 4 выполнены продольные канавки 8, параллельные направлению оси

9 вращения электрической машины. Канавки вдоль полюсной дуги распределены не- 55 равномерно, а именно: в осевой зоне поверхности полюса промежутки 10 между соседними «анавками — наименьшие, азоне соседних с ними участков промежутки 11— несколько 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 канавками 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 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 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 макси-, 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 кривой 18 с наибольшей амплитудой 19 в осевой зоне полюса. Поверхностные потери ротора 3 зависят от квадрата пульсации индукции в частях поверхности полюса, поэто- му онй в большей степени будут выделяться 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 частях ввиду более частого расслоения поверхностного слоя массивного полюса. На участках с промежутками 11 потери ввиду более низкой амплитуды пульсации будут меньше, поэтому канавки со сравнительно 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 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

1709466 . . уровень потерь во всех зонах поверхности полюса, причем снижение потерь путем вырезания канавок на поверхности полюса в этом случае достигается с меньшими затратами труда, так как по сравнению с прото- 5 типом заметно уменьшается суммарная длина всех канавок полюса.

Il р и м е р. Массивный полюс электрической машины имеет следующие размеры: ширина полюса 80мм; длина полюса 160 мм, 10 соотношение воздушных зазоров по краям полюса и В середине с = дизкс/дмин - 2.

В известных электрических машинах канавки на поверхности полюса располагаются поперек. через каждые 0,85 мм, при,15 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 20 трудоемкость технологического процесса нарезания канавок.

В предлагаемой электрической машине канавки шириной 0,15 мм на поверхности полюса располагаются. вдоль длины полюса. 25 с неравномерйым шагом, причем ширина промежутка между канавками на краю по- . люса примерно в с = 4 раза превосходит я= ширину промежутка в осевой зоне полюса.

Согласно этому, принимая в осевой зоне: 30 полюса, как и при поперечном расположе- нии, 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 промежуточ- 35 ный участок (зону) с шириной промежутков между канавками 1,85 мм. Длина каждой канавки равна длине полюса, т.е. 160 мм.

Окончательно принимают следующие эоны 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 — rio 7 канавок справа и слева от осевой зоны; зона края поверхности полюса шириной по 15 мм от каждого края — по 3 канавки с каждой стороHbl. ..Общее количество продольных канавок в предлагаемом полюсе составляет 20 +

+2х7+ 2х3 =40 при общей длине всех канавок 40х160 = 6400 мм. Сравнивая с известной конструкцией, получают коэффициент уменьшения трудоемкости Кт = 12800:

6400- = 2 при том же уровне поверхностных потерь, Таким образом, применение предлагаемой конструкции в данном конкретном случае ориентировочно в 2 раза уменьшает трудоемкость обработки поверхности полюса.

Ф о р м у л а- и з о б р е т е н и я

Электрическая машина, содержащая статор с зубчатым сердечником и ротор с массивными ферромагнитными полюсами с узкими канавками на внешней поверхности, отличающаяся 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.. 1709466

Составитель P.Îãàíÿí

Техред М. Моргентал

Редактор А.Лежнина

Корректор Т Палий

Заказ 434 - ° Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 4ткрытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101