RU2038680C1

RU2038680C1 - Electrical machine

Info

Publication number: RU2038680C1
Application number: RU93015412A
Authority: RU
Inventors: И.П. Попов; Д.П. Попов
Original assignee: Попов Игорь Павлович
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: development of electric drives. SUBSTANCE: electrical machine has stator built up of two parallel bars 1 closed at ends with jumpers 2, distributed winding 6 mounted on bars 1, and double-ended runner 3 arranged perpendicular to sense of rotation. Excitation system in the form of windings 5 and 6 is mounted on stator; bars have slots of width a spaced through distance b apart; distributed winding is plated in slots and runner width is d found from equation d ≥ S(a+b)/2bc, where S is sectional area of bar at point of its minimum value; c is active portion of distributed winding conductor. EFFECT: improved design. 8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам возвратно-поступательного движения и может быть использовано при создании электроприводов, в частности машин виброударного действия. The invention relates to electric reciprocating machines and can be used to create electric drives, in particular vibro-shock machines.

Известна электрическая машина, содержащая статор, распределенную обмотку и двусторонний бегун, а также систему возбуждения [1]
Недостатком данной машины является значительная длина лобовых частей распределенной обмотки, что ограничивает эффективность ее использования.Known electric machine containing a stator, a distributed winding and a two-sided runner, as well as an excitation system [1]
The disadvantage of this machine is the significant length of the frontal parts of the distributed winding, which limits the effectiveness of its use.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является электрическая машина, содержащая статор, выполненный в виде двух параллельных стержней, замкнутых по концам перемычками, распределенную обмотку, расположенную на стержнях, и двусторонний бегун, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения [2]
Недостатками данной машины являются трудность регулирования характеристик и низкая надежность, обусловленные тем, что система возбуждения расположена на бегуне, что ограничивает область применения. Кроме того, машина имеет значительное магнитное сопротивление, что ограничивает тяговое усилие и КПД.Closest to the invention in technical essence is an electric machine containing a stator made in the form of two parallel rods closed at the ends by jumpers, a distributed winding located on the rods, and a two-sided runner located perpendicular to the direction of movement, as well as an excitation system [2]
The disadvantages of this machine are the difficulty of regulating the characteristics and low reliability due to the fact that the excitation system is located on the runner, which limits the scope. In addition, the machine has a significant magnetic resistance, which limits traction and efficiency.

Цель изобретения расширение области применения, улучшение регулируемости, повышение надежности, тягового усилия и КПД. The purpose of the invention is the expansion of the scope, improved adjustability, increased reliability, traction and efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что в электрической машине, содержащей статор, выполненный в виде двух параллельных стержней, замкнутых по концам перемычками, распределенную обмотку, расположенную на стержнях, и двусторонний бегун, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения, система возбуждения расположена на статоре, стержни выполнены с пазами с шириной а, с расстоянием между пазами h, распределенная обмотка уложена в пазы, а бегун выполнен с шириной d, определяемой соотношением d ≥ S(a + b)/2bc, где S площадь поперечного сечения стержня в месте его минимального значения, с длина активной части проводника распределенной обмотки. Кроме того, одна из перемычек может быть выполнена неферромагнитной, а система возбуждения в виде сосредоточенных обмоток, по крайней мере, по числу ферромагнитных перемычек, каждая из которых выполнена на своей ферромагнитной перемычке. Часть сосредоточенных обмоток может быть выполнена сериесными (низкоомными), часть шунтовыми (высокоомными) и часть независимыми, расположенные на каждой ферромагнитной перемычке сосредоточенные обмотки в виде двух групп обмоток с намагничивающими силами Е₁ и Е_а, причем Е_а равна намагничивающей силе распределенной обмотки. Сосредоточенные обмотки могут быть выполнены секционными, содержащими выводы от каждой секции, бегун в виде механически связанных между собой параллельных секций, распределенных вдоль направления движения на длине, не превышающей длину распределенной обмотки, сумма ширин секций равна d, а сумма площадей поперечных сечений в местах их наименьших значений s' равна s, ферромагнитные элементы машины могут быть выполнены шихтованными.This goal is achieved by the fact that in an electric machine containing a stator made in the form of two parallel rods closed at the ends by jumpers, a distributed winding located on the rods, and a two-sided runner located perpendicular to the direction of movement, as well as an excitation system, the excitation system is located on stator, the rods are made with grooves with a width a, with the distance between the grooves h, the distributed winding is laid in the grooves, and the runner is made with a width d determined by the ratio d ≥ S (a + b) / 2bc, where S pl the cross-sectional area of the rod at its minimum value, with the length of the active part of the conductor of the distributed winding. In addition, one of the jumpers can be made non-ferromagnetic, and the excitation system in the form of concentrated windings, at least according to the number of ferromagnetic jumpers, each of which is made on its own ferromagnetic jumper. Part of the concentrated windings can be series (low-resistance), part shunt (high-resistance) and part independent, concentrated windings located on each ferromagnetic jumper in the form of two groups of windings with magnetizing forces E ₁ and E _a , where E _a is equal to the magnetizing force of the distributed winding. Concentrated windings can be made sectional, containing conclusions from each section, a runner in the form of parallel sections mechanically interconnected, distributed along the direction of movement along a length not exceeding the length of the distributed winding, the sum of the widths of the sections is d, and the sum of the cross-sectional areas in their places the smallest value of s' is equal to s, the ferromagnetic elements of the machine can be made laden.

На фиг. 1 приведен вариант конструктивной схемы предлагаемой машины; на фиг.2 схема секционированного бегуна. In FIG. 1 shows a variant of the structural scheme of the proposed machine; figure 2 diagram of a partitioned runner.

Электрическая машина содержит статор, выполненный в виде двух параллельных стержней 1, замкнутых по концам перемычками 2, распределенную обмотку 6, расположенную на стержнях 1, и двусторонний бегун 3, расположенный перпендикулярно направлению движения, а также систему возбуждения, выполненную в виде сосредоточенных сериесных (низкоомных) 4 и шунтовых (высокоомных) 5 обмоток. The electric machine contains a stator made in the form of two parallel rods 1, closed at the ends by jumpers 2, a distributed winding 6 located on the rods 1, and a two-sided runner 3 located perpendicular to the direction of movement, as well as an excitation system made in the form of concentrated series (low resistance ) 4 and shunt (high-resistance) 5 windings.

В предлагаемой машине при выполнении бегуна с шириной d ≥ S(a + b)/2bc сумма площадей поперечных сечений зубцов, расположенных под полюсами бегуна, становится не меньше s/2 и, таким образом, насыщение зубцов происходит не раньше насыщения других частей магнитопровода, тем самым достигается минимальная величина магнитного сопротивления последнего. In the proposed machine, when performing a runner with a width of d ≥ S (a + b) / 2bc, the sum of the cross-sectional areas of the teeth located under the runner’s poles becomes no less than s / 2, and thus, the teeth are saturated not earlier than other parts of the magnetic circuit, thereby the minimum magnetic resistance of the latter is achieved.

При наличии в машине двух ферромагнитных перемычек могут возникать нежелательные режимы. Например, если обмотки левой перемычки включены согласно с распределенной обмоткой, а обмотки второй перемычки им навстречу и при этом намагничивающие силы всех трех равны друг другу, а бегун находится в крайнем левом положении, то магнитный поток в бегуне и, соответственно, тяговое усилие будут близки к нулю, так как суммарная Н.С. правее бегуна равна нулю, и эта часть магнитопровода будет шунтировать бегун. Для исключения подобных ситуаций одна из перемычек может быть выполнена неферромагнитной. При этом при перемещении бегуна магнитный поток через него и, соответственно, тяговое усилие будут возрастать. Кроме того, расположенные на каждой ферромагнитной перемычке сосредоточенные обмотки могут быть выполнены в виде двух групп обмоток с намагничивающими силами Е₁ и Е_а, причем Е_а равна намагничивающей силе распределенной обмотки. При перемещении бегуна, например, вправо должна быть включена одна группа обмоток левой перемычки с намагничивающей силой Е₁ и обе группы обмоток правой перемычки, и наоборот. При этом при любом положении бегуна Н.С. слева от бегуна равна Н.С. справа от него и его шунтирование исключается. При перемещении бегуна магнитный поток через него и, соответственно, тяговое усилие будут возрастать быстрее, чем в машине с неферромагнитной перемычкой.If there are two ferromagnetic jumpers in the machine, undesired modes may occur. For example, if the windings of the left jumper are turned on in accordance with the distributed winding, and the windings of the second jumper towards them and the magnetizing forces of all three are equal to each other, and the runner is in the extreme left position, then the magnetic flux in the runner and, accordingly, the pulling force will be close to zero, since the total N.S. to the right of the runner is zero, and this part of the magnetic circuit will bypass the runner. To exclude such situations, one of the jumpers can be made non-ferromagnetic. In this case, when the runner moves, the magnetic flux through him and, accordingly, the traction force will increase. In addition, concentrated windings located on each ferromagnetic jumper can be made in the form of two groups of windings with magnetizing forces E ₁ and E _a , wherein E _a is equal to the magnetizing force of the distributed winding. When moving the runner, for example, one group of windings of the left jumper with the magnetizing force E ₁ and both groups of windings of the right jumper should be turned on to the right, and vice versa. In this case, at any position of the runner N.S. to the left of the runner is equal to N.S. to his right and his bypass is excluded. When the runner moves, the magnetic flux through him and, accordingly, the pulling force will increase faster than in a machine with a non-ferromagnetic jumper.

Таким образом, выбором того или иного конструктивного варианта машины можно менять ее характеристики. Thus, by choosing one or another constructive variant of the machine, its characteristics can be changed.

Наличие в машине шунтовых, сериесных, независимых, секционированных обмоток с возможностью изменения числа подключаемых секций, а также секционированного бегуна позволит в широком диапазоне регулировать ее характеристики. The presence in the machine of shunt, serial, independent, sectioned windings with the ability to change the number of connected sections, as well as a sectioned runner, will allow its characteristics to be regulated over a wide range.

В связи с тем, что стержни выполнены с пазами, их поперечное сечение неодинаково. Минимальное значение s определяется в районе паза. Due to the fact that the rods are made with grooves, their cross section is not the same. The minimum value of s is determined in the region of the groove.

Для того, чтобы насыщение секций бегуна происходило не раньше насыщения стержней в самом узком их месте, сумма площадей поперечных сечений секций в местах их наименьших значений s' равна s. In order for saturation of the runner sections to occur no earlier than the saturation of the rods in their narrowest place, the sum of the cross-sectional areas of the sections in the places of their smallest s' is equal to s.

Машина работает следующим образом. The machine operates as follows.

Система возбуждения создает в воздушных зазорах магнитный поток, который взаимодействует с током, протекающим по проводникам распределенной обмотки 6, в результате чего бегун 3 приходит в движение. The excitation system creates a magnetic flux in the air gaps, which interacts with the current flowing through the conductors of the distributed winding 6, as a result of which the runner 3 is set in motion.

Таким образом, в предложенной электрической машине, в отличие от прототипа, улучшена регулируемость и повышена надежность, что расширяет область ее применения, а также увеличены тяговое усилие и КПД. Thus, in the proposed electric machine, unlike the prototype, the adjustability and reliability are improved, which expands the scope of its application, as well as increased traction and efficiency.

Эффективность электрической машины обусловливается повышением ее эксплуатационных качеств за счет изменения конструктивных элементов, что позволит повысить технико-экономические показатели электроприводов, в частности, машин виброударного действия. The efficiency of an electric machine is determined by an increase in its operational qualities due to a change in structural elements, which will improve the technical and economic indicators of electric drives, in particular, vibration-shock machines.

Claims

1. ELECTRICAL MACHINE containing a stator made in the form of two parallel rods closed at the ends by jumpers, a distributed winding located on the rods, and a two-sided runner located perpendicular to the direction of movement, as well as an excitation system, characterized in that the excitation system is located on the stator , the rods are made with grooves of width a, with the distance between grooves b, the distributed winding is laid in grooves, and the runner is made of width d, determined by the ratio d≥ s (a + b) / 2 bc, where s is the cross-sectional area core in the place of its minimum value, and c is the length of the active part of the conductor of the distributed winding.

2. The machine according to claim 1, characterized in that one of the jumpers is made non-ferromagnetic.

3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that the excitation system is made in the form of concentrated windings with at least the number of ferromagnetic jumpers, each of which is made on its own ferromagnetic jumper.

4. The machine according to claim 3, characterized in that part of the concentrated windings are made serial, part shunt and part independent.

5. The machine according to claims 3 and 4, characterized in that the concentrated windings located on each ferromagnetic jumper are made in the form of two groups of windings with magnetizing forces E ₁ and E _a , wherein E _a is equal to the magnetizing force of the distributed winding.

6. The machine according to PP.3 to 5, characterized in that the concentrated windings are made sectional, containing conclusions from each section.

7. Machine according to claims 1 to 6, characterized in that the runner is made in the form of parallel sections mechanically interconnected, distributed along the direction of movement along a length not exceeding the length of the distributed winding, the sum of the widths of the sections is d, and the sum of the cross-sectional areas in places their smallest values is s.

8. The machine according to PP.1 to 7, characterized in that its ferromagnetic elements are made laden.