Индуктор электрической машины

ГОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР 21) 4841338/0722) 20.04,9046) 23.08,92. Бал. М 31(71) Всесоюзный научно-исследовательси проектно-конструкторский институт колексного электрооборудования(54) ИНДУКТОР ЗЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАЙНЫ 1757 О 24 А(57) Сущность изобретений: индуктор электрической машины содержит ферромагнитный сердечник 2 с полюсами, имеющими узкие 3 и широкие 4 полюснце наконечники, Катушки 7 возбуждений установлены на полюсах с узкими полюсными наконечниками, По длине сердечник 2 разделен на четчое число отдельных пакетов. Соседние пакеты сдвинуты один по отношению к другому на полюсное деление и отстойт от них В акси" альном напоавлении не менее чем на длину вылета лобовой части. 4 ил.Х5 1 О 15 2 О Изобретение относится к электромашиностроенио, в частности к многополюсным электрическим машинам с электрп .Вгнитным возбуждением,ИЗВВстны яВнополюсны 8 эле(трические машины с Обмотками возбуждения, устанОВ- ленными тОлькО на полюсах Одноименной, например северной, полярности. В мноополюсных электрических машинах этого исполнения, ввиду ограниченности пространстВа, В ряде конструктиВных Вариа 11 тов полосы, несущие катушки возбуждения, проектируются без расцгирения их при выходе в воздушный зазор, что создает возможност одева на пол;Ось. Серш заранее намотанных катушек. Таким образом, В таких электрических машинах в расточке статора чередуются широкие и узкие полюсные наконечники, В электрических машинах с чередующимися через один полюс обмогками возбуждения последние, ввиде одинаковой полярности всех катушек обмотки, создают осевые паразитные магнитные потоки. замыкающие ся через вал, подшипниковые щиты и станину. Наличие магнитных потоков в подшипниковых щитах приводит к возникновенпо подшипниковых око, быстрому износу или ухудшени;о качества подшипников, снижен иО их надежности и долГовечно" сти,Целью изобретения является повышение над 8 жности и дол ГОВ 8 чности подшипни" ков путем исключения осевых паразитных магнитных потоков,Цель достигается тем, что в индуктаре электрической машины, содержащем установленный на валу кольцевой ферромагнит- ныЙ сердечник с полюсами, имеющими поочередно узкие и широкие полюсные наконечники, и катушки возбуждения, расположенные на полюсах с узкими полюсными наконечниками, сердечник разделен по длине индуктора на ч 8 тн 08 числО Отдельных пакетов, каждый из которых сдвинут относительно соседних пакетов в тангенциальном направлении на полосное деление и отстоит от них в аксиальном направлении не менее чем на длину вылета лобовой части обмотки.На фиг.1 показан индуктор В поперечном разрезе с изображением сечения по Одному из последовательнО распОложенных пакетов; на фиг,2 - индуктор, разрез вдоль длины; на фиг,3 - катушки индуктора для случаев небольшой длины а) и относительно большой дллны (б); на фиг.4 - магнитное пол 8 В Воздушном зазОре зле(трической машины ВдОль 88 длины,Опиание индуктОра зле;трическои ма шины дано для случая раз 18 ления его лео дечника нэ дВа Отдельных пакета,Индуктор электрической машины содер Вал 1, на ооро установлен ферромагнитный сердечник в виде первого пакета 2 с чередующимися узкими полюсами 3 и широкими полюсами 4 и последовательно с ним второго пакета 5 с такими же полюсами 3 и 4, но сдвинутыми тангенциально относиеьо полюсов пакета 2 соответственно на пОлзосный шаГ 6. На узких полюсах 3 Обоих пакетОВ сердечника устаноь 1 лены ОдинакоВые катушки 7 Возбух(дения, намОтанные, например, на каркасы 8 и закрепленные на полюсах одним из известных способов, например клиньями 9, Лобовые части катушек 7 размещены в межпакетном промежутке 1 О, таким ооразом, минимальныЙ разм 8 р этого промежутка в аксиальном направлении должен быть не менее вылета лобовой части. В вариантах исполнения рядом с боковой стороной катушки 7 могут быть предусмотрены каналы 11 для прохождения аксиального потока охлаждающего воздуха. Злектрическое соединение катушек 7 выводами 12 произведено таким образом, что при подключении катушек к источнику постоянного тока все катушки пакета 2 обтекаются током в одном направлении 13, наприм 8 р ПО часОВОЙ стрелке, а вс 8 катушки пакета 5 Обтекаются током В Обратном направлении 14, например против движения часовой стрелки.Индуктор электрической машины работает следующим образом,Собранный индуктор ппмещается в расточку статора электрической машины и приводится во вращение, В индуктор подаеся постоянныЙ ток, Обтекающий катушки 7 пакетов 2 и 5 в направлениях 13 и 14. Токи катушек создают В пакетах 2 и 5 магнитные потоки такой ориентации, что расположенные ВдОль ОднОЙ и тОЙ же осеВОЙ линии, например линии 15, полюсы 3 и 4 разных пакетов являются полюсами одноименной полярности ЗДС, которая индуктируется в Обмотке статора, обусловлена суммой потоков этих полюсов, ВВиду противопОложности направлений 13 и 14 токов в одинаковых катушках 7 пакетов 2 и 5 осевые потоки, Образованные в индукторе системами этих катушек, полностью компенсируют один другого, вследствие чего в индукторе нет ОсевОГО паразитнОГО маГнитноГО потока, характерного для традиционных конструкций, Охлах;дение катушек 7 производится прохождением воздуха по каналам 11 в аксиальных направлениях 16.Конструкция и-:.дуктора обладает рядом прелмуществ по сравнению с известными, В предложенном индукторе отсутствуют Осевые магнитные потоки, характерные дляконструкций, в которых катушки обмотки Возбуждения расположены через полюс. Это исключает образование подшипниковых тОков и поВышает над 8 жность и долго" ВВЧНОСТЬ ПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧВСКОЙ машины, В ряде эл 8 ктрических машин тра" диционного решения для Ограничения осевьх магнитных потоков и обусловленных ими подшипниковых тОкОВ применяются немагнитны 8 щиты или станина за сч 8 т введения в конструкцию составных частей из дорогостоящей немагнитной стали, что приводит к усложнению и удорожанио,машины, Предложенное техническое решение позволяет отказаться от такой необходимо сти и тем самым иметь более технологичную конструкцию. Б качестве дополнительного преимущества можно отметигь, что В предложенном индукторе заметно выше надежность катушек 7, так как катушки в два или 20 более раз короче по сравнению с однопакетной конструкцией, Короткие катушкй значительно плотнее наматываются при заданном натяге провода, а также лучше цементируются при пропитке, Все это делает вероятность отказа этих катушек (например, Вследствие витковсго замыкания) значительно меньше. В то же время повышается ремонтопригодность конструкции,так как замена сравнительно короткой катушки легче и обходится дешевле, Другим преимуществом нового индуктора является полная магнитная симметрия Всех полюсов, что позволяет выбирать, при необходимости, количество вариантов параллельных ветвей обмотки статора без дополнительных ограничений, Как преимущество следует отметить и улу,шение условий охлаждения, обусловленное тем Обстоятельством, что при сравнительно кбротких 40 катушках 7 технологическое увеличение расчетной ширины принамотке и пропитке (" разбухание катушки"), равное размеру 17 на фигуре За, заметно меньше аналогичного размера 18 для случая сравнительно длинной катушки, показанного на фиг,3 б, Таким образом, при коротких катушках 7 каналы 11 охлаждения, примыкающие к внешним боковым сторонам катушек,не бывают закрыты, что и обеспечивает свободное прохождение по ним воздуха и более высокуюэффективность охлаждения катушек, посравнению с известными конструкциями,Кроме того, наличие межпакетного промежутка 10 дает возможность Образовать еще одну струю (радиальную) охлаждающего воздуха по этому каналу при Вращении индуктора. При этом наличие промежутка 10, увеличивающего аксиальную длину индуктора, в многополюсных машинах сказывается на общих габаритных размерах незаметно, во-первых, из-за небольшого вылета лобовых частей катушки и, во-Вторых, благодаря ответвлению в этотпромежуток торцевых потоков пакетов 2 и 5, из-за чего значение индукции 19 в воздушном Взоре над промежутком 10 не сильно отлица ется от номинальной индукции 20, Например, расчеты показали, что при применении двухпакетной конструкции для 32- полюсного генератора потери магнитного потока составлягот незначительную часть - всего 2-30(, от случая однопакетного индуктора (эта часть умен ьш ения потока показана поз.21 на фиг.4), В преобладающем большинстве случаев число пакетов сердечника индуктора целесообразно выбирать наименьшим четным числом 2, Однако при очень длинных сердечниках (при которых отношение длины полюса к его ширине составляет более двадцати) с целью Облегчения намотки катушек и улучшения условий их Охлаждения число пакетов может быть выбрано четыре или шесть,Отмеченные преимущества конструк-. ции особенно эффективно проявляются в многопслюсных электрических машинах,Формула изобретения Ийдуктор электрической машины, содержащий установленный на валу кольцевой ферроматнитный сердечник с полюсами, имеющими поочередно узкие и широкие полюсные накойечники, и катушки возбуждения, расположенные на полюсах с узкими пол юсными наконечниками, о т л ича ющи йся тем,что,сцельюповышения надежности и долговечности подшипниковпутем исключения осевых паразитных магнитных потоков; сердечник разделен по длине индуктора на четное число отдельных пакетов, каждый из которых сдвинут относительно соседних пакетов в тангенциальном направлении на полюсное делениг л отстоит от них в аксиальном направлении не менее чем на длину вылета лобовой части,11757024Составитель Р. Оганянедактор Н, Лазаренко Техред М,Моргентал Корректор Н. Слободани Заказ 3095 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретением и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж-З 5, Раушскал иаб 4/8Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101