RU191242U1

RU191242U1 - Электрическая машина с постоянными магнитами

Info

Publication number: RU191242U1
Application number: RU2018144614U
Authority: RU
Inventors: Эльмар Рудольфович Гейнц; Евгений Георгиевич Коков; Артём Владимирович Смирнов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс"
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-07-31

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и, в частности, к электрическим машинам с постоянными магнитами и может найти применение как в качестве силовых исполнительных органов разнообразных электроприводов промышленных механизмов, так и электрических генераторов первичных систем электроснабжения автономных объектов.Технический результат обеспечивает улучшение использования объема активных частей электрической машины.Выполнение обмотки якоря электрической машины с диэлектрической зоной, с сокращением прямой части секций обмотки якоря и замещением сокращаемой прямой части лобовыми соединениями, геометрически выполняемыми в форме отрезков линий порядка выше первого, позволяет уменьшить аксиальный размер обмотки, сократить длину витка ее секции, снизить электрические потери в обмотке и, как следствие, повысить использование активного объема устройства в целом.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и, в частности, к электрическим машинам с постоянными магнитами и может найти применение как в качестве силовых исполнительных органов разнообразных электроприводов промышленных механизмов, так и электрических генераторов первичных систем электроснабжения автономных объектов.

Известна синхронная электрическая машина с постоянными магнитами (Патент РФ №123600, H02K 21/12, 1/27, опубл. 27.12.2012 г., Бюл. №36), содержащая статор с обмоткой и продленный в сторону лобовых соединений индуктор с целью повышения выходного напряжения и мощности устройства в рамках его габаритных размеров. Недостатком данного устройства является возрастание массы продленного индуктора, снижающее в целом удельное использование электрической машины, поскольку лобовые соединения находятся вне зоны магнитопровода якоря и вне зоны замыкания основного магнитного потока постоянных магнитов индуктора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, взятому за прототип, является электродвигатель («Микродвигатели для систем автоматики», технический справочник, под редакцией Э.А. Лодочникова и Ф.М. Юферова, «Энергия», М., 1967 г., стр. 37), содержащий вращающийся в воздушном зазоре, образованном постоянными магнитами индуктора и магнитопроводящим корпусом, полый диэлектрический беззубцовый якорь, обмотка которого выполнена пространственно распределенными секциями, заполимеризованных термореактивным компаундом. Аксиальная протяженность постоянных магнитов индуктора в данном электродвигателе соответствует длине прямой части проводников секций обмотки якоря. Использование в устройстве отмеченных аксиальных соотношений приводит к увеличению габаритных размеров электродвигателя за счет конструктивного вылета лобовых соединений, не участвующих в процессе электромеханического преобразования энергии, и соответствующему снижению использования его активного объема.

Технический результат в предлагаемом устройстве достигается за счет того, что прямая часть секций обмотки диэлектрического якоря, расположенная в зоне размещения постоянных магнитов индуктора, вплоть до полной ее длины, замещена лобовыми соединениями, выполненными криволинейными с образованием геометрической формы, описываемой алгебраической кривой порядка выше первого, что позволяет уменьшить аксиальный размер обмотки, сократить длину витка секции, снизить электрические потери и, в целом, повысить использование активного объема электрической машины.

Оптимальный технический результат устройства с подобной аксиально сокращенной обмоткой достигается приближением геометрической формы ее лобовых соединений к алгебраическим кривым, например: к полуэллипсу, эллиптическому полуовалу либо приближением формы лобовых соединений к параболам четвертого или более высшего порядков. Последнее способствует достижению практически наибольшего значения обмоточного коэффициента такой аксиально сокращенной обмотки, максимально приближенному к величине обмоточного коэффициента прямоугольной секции, обеспечивая одновременно возможность пространственного размещения секций и, соответственно, конструктивную выполнимость двухслойной обмотки.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1,а представлена конструктивная схема синхронной электрической машины, содержащая корпус 1, магнитопровод ярма статора 2, диэлектрическую зону 3, в которой уложены секции обмотки якоря, состоящие из прямых частей 4 и лобовых соединений 5. На длине прямой части обмотки якоря размещены постоянные магниты индуктора 6. На фиг. 1,б представлена конструктивная схема синхронной электрической машины с прямой частью секций, частично замещенной лобовыми соединениями. На фиг. 1,в представлено устройство с прямой частью секций, полностью замещенных лобовыми соединениями. На фиг. 2 приведены схемы укладок одной из фаз 3-фазных обмоток петлевого типа диэлектрического якоря с традиционной конфигурацией секций (фиг. 2,а) и предлагаемого исполнения (фиг. 2,б и 2,в). Две остальные фазы укладываются тождественным образом согласно своим пространственным сдвигам. На фиг. 3 показаны виды лобовых соединений, в том числе и описывающиеся кривыми линиями, соответствие лобовых соединений обмотки которым, способствует достижению наибольшего значения обмоточного коэффициента, как секции, так и обмотки в целом: традиционная конфигурация секции отрезками прямых линий (фиг. 3,а), полуэллипс (фиг. 3,б), парабола шестого порядка (у⁶=kх) (фиг. 3,в), эллиптический полуовал ((х²+у²)-2с²(х²-у²)=(а⁴-с⁴)) (фиг. 3,г). Здесь τ - полюсное деление, β - коэффициент сокращения шага обмотки устройства,

- длина пакета статора,

- длина магнита ротора.

Обмотка диэлектрического якоря (фиг. 2,а) характеризуется общей зоной ее размещения на якоре 7, которая сформирована зонами размещения прямой части 8 и двумя зонами 9 и 10 размещения лобовых соединений. Зона 11, совпадающая с зоной 8, определяет зону размещения постоянных магнитов индуктора электрической машины, в том числе и для обмоток в предлагаемом устройстве.

Обмотки (фиг. 2,б и 2,в) с замещением лобовыми соединениями их прямых частей, характеризуются конструктивным размещением секций приближенным либо совпадающим с аксиальным размером зоны 8, что и обуславливает достижение технического результата заявленного устройства.

Предлагаемое устройство может быть использовано как в качестве электродвигателя при подаче электрической энергии на обмотку, так и в качестве генератора при подводе механической энергии к его валу.

Claims

Электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая статор с магнитопроводящим ярмом и диэлектрическую зону, в которой уложены секции обмотки якоря, состоящие из прямых частей и лобовых соединений, и ротор с постоянными магнитами, отличающаяся тем, что прямая часть секций обмотки диэлектрического якоря, расположенная в зоне размещения постоянных магнитов индуктора, вплоть до полной ее длины, замещена лобовыми соединениями, выполненными криволинейными с образованием геометрической формы, описываемой алгебраической кривой порядка выше первого.