RU2068608C1

RU2068608C1 - Inductor motor

Info

Publication number: RU2068608C1
Application number: RU9292011651A
Authority: RU
Inventors: Л.Ф. Коломейцев; В.М. Павлюков; С.А. Пахомин; В.А. Калько; А.С. Нестрахов; Н.Н. Каменев; В.К. Клевакин; И.А. Прокопец
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Эметрон"
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; traction motors of electrified transport. SUBSTANCE: inductor motor has laminated toothed rotor and stator whose laminated-core slots accommodate winding coils. Stator slots accommodating coils have projections dividing them into two parts. Coil side wound of conducting bus on narrow side are placed in slots thus formed. Slot portion of coil abutting slot wall and air gap is undercut. Walls of stator slots accommodating coils and side surfaces of projections have depressions receiving slot wedges. EFFECT: reduced power loss in stator core and motor winding, improved efficiency of motor. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к индукторным двигателям средней и большой мощности и может быть использовано, например, в тяговых двигателях электроподвижных транспортных средств. The invention relates to electrical engineering, in particular to induction motors of medium and high power and can be used, for example, in traction motors of electromotive vehicles.

Среди тяговых двигателей, применяемых для привода электроподвижного транспорта, наиболее известны конструкции коллекторных двигателей постоянного тока, содержащие обмотку якоря в пазах ротора и обмотку возбуждения на полюсах остова [1]
Конструкции этих двигателей трудоемки в изготовлении и отличаются большим расходом медного проводника. Кроме того, наличие щеточно-коллекторного узла увеличивает эксплуатационные расходы и снижает надежность этих двигателей. Указанные недостатки частично устранены в бесколлекторных двигателях: асинхронных и вентильных, у которых отсутствует коллектор, однако эти двигатели также содержат трудоемкие в изготовлении и ненадежные в эксплуатации обмотки на статоре и роторе.Among the traction motors used to drive electromotive vehicles, the most famous are the designs of DC collector motors containing the armature winding in the grooves of the rotor and the field winding at the poles of the core [1]
The designs of these engines are laborious to manufacture and are characterized by high consumption of copper conductor. In addition, the presence of a brush-collector assembly increases operating costs and reduces the reliability of these engines. These disadvantages are partially eliminated in brushless motors: asynchronous and valveless, which do not have a collector, but these motors also contain labor-intensive and unreliable windings on the stator and rotor.

Известен индукторный двигатель, выбранный в качестве прототипа, состоящий из ротора в виде зубчатого шихтованного цилиндрического магнитопровода и статора, содержащего фазную обмотку в пазах шихтованного магнитопровода [2]
Известный индукторный двигатель имеет безобмоточный ротор, а его статорная обмотка состоит из простых полюсных катушек, что значительно снижает затраты на изготовление двигателя и повышает его эксплуатационную надежность.Known induction motor, selected as a prototype, consisting of a rotor in the form of a gear charged cylindrical magnetic circuit and a stator containing a phase winding in the grooves of the charged magnetic circuit [2]
The known induction motor has a windingless rotor, and its stator winding consists of simple pole coils, which significantly reduces the cost of manufacturing the motor and increases its operational reliability.

Недостатком известной конструкции является конструкция ярма, которая имеет в зоне паза с обмоткой длинный и узкий участок. Это обуславливает высокие значения магнитной индукции в указанном участке ярма статора и, как следствие, повышенные потери мощности на его перемагничивание. Кроме того, выполнение катушек обмотки статора из массивных прямоугольных проводников приводит к тому, что силовые линии потока пазового рассеяния входят в плоскость проводников и наводят в них вихревые токи, значительно увеличивающие электрические потери двигателя. A disadvantage of the known design is the design of the yoke, which has a long and narrow section in the groove zone with the winding. This leads to high values of magnetic induction in the indicated section of the stator yoke and, as a consequence, increased power losses due to its magnetization reversal. In addition, the implementation of the stator winding coils from massive rectangular conductors leads to the fact that the power lines of the groove scattering flux enter the plane of the conductors and induce eddy currents in them, which significantly increase the electric losses of the motor.

Цель изобретения снижение магнитных и электрических потерь в индукторном двигателе и, за счет этого, повышение его коэффициента полезного действия. The purpose of the invention is the reduction of magnetic and electrical losses in the induction motor and, due to this, an increase in its efficiency.

Цель достигается тем, что в известном индукторном двигателе, состоящем из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки, согласно данного заявления, в пазу статора с катушками выполнен ферромагнитный выступ, разделяющий его на две части, в которые уложены стороны катушек обмотки. При этом катушки намотаны из плоской проводящей шины на узкую сторону ("на ребро"). Кроме того, пазовая часть катушки, прилегающая к стенке паза статора, подрезана со стороны воздушного зазора. На стенках пазов статора, в которые уложены катушки, и боковых поверхностях ферромагнитных выступов выполнены углубления, в которые установлены клинья, крепящие катушки в пазах. The goal is achieved by the fact that in the known induction motor, consisting of a rotor in the form of a charged gear magnetic circuit and a stator, containing winding coils in the grooves of a charged gear magnetic circuit, according to this application, a ferromagnetic protrusion is made in the groove of the stator with coils, dividing it into two parts, in which laid the sides of the winding coils. In this case, the coils are wound from a flat conductive bus to the narrow side ("on the edge"). In addition, the groove part of the coil adjacent to the wall of the groove of the stator is cut from the side of the air gap. On the walls of the grooves of the stator, in which the coils are laid, and on the side surfaces of the ferromagnetic protrusions, grooves are made in which wedges are mounted that fasten the coils in the grooves.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый индукторный двигатель отличается тем, что в пазу статора с обмотками выполнен ферромагнитный выступ, разделяющий его на две части, в которые уложены стороны катушек обмотки. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive induction motor is characterized in that a ferromagnetic protrusion is made in the groove of the stator with windings, dividing it into two parts, in which the sides of the winding coils are laid. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом индукторном двигателе. Выполнение в пазах статора с катушками ферромагнитных выступов позволяет уменьшить магнитную индукцию в наиболее напряженном в магнитном отношении участке ярма и, за счет этого, уменьшить потери мощности на перемагничивание магнитопровода статора. Кроме того, это позволяет направить силовые линии магнитного потока пазового рассеяния так, что они входят теперь в узкую плоскость проводника катушки, намотанной "на ребро", наводя в ней незначительные вихревые токи, не вызывающие существенных электрических потерь. Таким образом снижаются потери мощности в двигателе и происходит достижение поставленной цели. На основании этого можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". An analysis of the known technical solutions (analogues) in the studied area allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential distinguishing features in the inventive induction motor. Performing in the grooves of the stator with coils of ferromagnetic protrusions allows to reduce magnetic induction in the most magnetically stressed section of the yoke and, due to this, to reduce the power loss due to magnetization reversal of the stator magnetic circuit. In addition, this makes it possible to direct the lines of force of the groove scattering magnetic flux so that they now enter the narrow plane of the coil conductor wound "on the edge", inducing insignificant eddy currents in it, which do not cause significant electrical losses. Thus, power losses in the engine are reduced and the goal is achieved. Based on this, we can conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение индукторного двигателя. The invention is illustrated by the drawing, which shows a cross section of an induction motor.

Индукторный двигатель состоит из ротора, содержащего шихтованный магнитопровод в виде зубцов 1, соединенных ярмом 2, и статора, содержащего шихтованный магнитопровод с зубцами 3 и катушки 4 обмотки, охватывающие зубцы 3. Стороны катушек 4 уложены в прямоугольные пазы 5, образованные выступами 6 и зубцами. Катушки 4 намотаны из плоской электропроводящей шины на узкую сторону ("на ребро") так, что широкие стороны проводников катушек 4 параллельны плоскости дна паза 5. На пазовой части катушки 4 в области прилегания ее к стенке паза 5 и к воздушному зазору двигателя, где создается высокая концентрация силовых линий магнитного потока, выполнен подрез 7. На стенках пазов 5 и статора и на боковых поверхностях выступов 6 выполнены углубления 8, в которые установлены клинья 9, крепящие катушки 4 в пазах 5. The induction motor consists of a rotor containing a lined magnetic circuit in the form of teeth 1 connected by a yoke 2, and a stator containing a lined magnetic circuit with teeth 3 and coils 4 of the winding covering the teeth 3. The sides of the coils 4 are laid in rectangular grooves 5 formed by protrusions 6 and teeth . Coils 4 are wound from a flat electrically conductive bus onto the narrow side ("on the edge") so that the wide sides of the conductors of the coils 4 are parallel to the plane of the bottom of the groove 5. On the groove part of the coil 4 in the area of its contact with the wall of the groove 5 and to the air gap of the engine, where a high concentration of magnetic flux lines is created, an undercut 7. is made. On the walls of the grooves 5 and the stator and on the lateral surfaces of the protrusions 6, recesses 8 are made, in which wedges 9 are mounted, fastening coils 4 in the grooves 5.

При работе двигателя на катушки 4 подается импульсное напряжение источника питания. При этом создается рабочий магнитный поток, который проходит по ярму 10, зубцам 3 статора, воздушному зазору, зубцам 1 ротора и замыкается на ярме 2 ротора. Магнитный поток пазового рассеяния статора проходит по ярму 10 и замыкается между стенкой паза 5 и боковой поверхностью выступа 6. When the engine is operating, the pulsed voltage of the power source is supplied to the coils 4. This creates a working magnetic flux, which passes through the yoke 10, the teeth 3 of the stator, the air gap, the teeth 1 of the rotor and closes on the yoke 2 of the rotor. The magnetic flux of the groove scattering of the stator passes through the yoke 10 and closes between the wall of the groove 5 and the side surface of the protrusion 6.

Благодаря наличию выступа рабочий магнитный поток ярма частично заходит в него, снижая тем самым магнитную индукцию в ярме и потери мощности на перемагничивание. Кроме того, за счет выступа увеличивается площадь поверхности магнитопровода статора, по которой происходит контакт пазовой части катушек с магнитопроводом. Это улучшает теплоотвод с катушек на статор. Выполнение магнитопровода статора с выступом приводит к тому, что силовые линии магнитного потока пазового рассеяния расположены параллельно широкой стороне шин проводников катушки 4 и наводят в них значительно меньшие вихревые токи. Выступ 6 используется также для установки клина 9, крепящего катушку 4 в пазу 5. Подрез 7 катушки 4 в пазовой части значительно снижает вихревые токи, которые образуются на широкой стороне шин проводников при прохождении рабочего магнитного потока с зубца 1 ротора через воздушный зазор на стенку паза 5. Величина подреза 7 определяется степенью концентрации рабочего магнитного потока в области стенки паза 5, прилегающей к воздушному зазору. Уменьшение вихревых токов, наводимых в проводниках катушек обмотки двигателя, приводит к уменьшению ее нагрева и в конечном итоге к снижению электрических потерь двигателя и повышению его коэффициента полезного действия. Выполнение углублений в стенках пазов обеспечивает надежное крепление катушек в пазу с помощью клина. Due to the presence of the protrusion, the working magnetic flux of the yoke partially enters into it, thereby reducing the magnetic induction in the yoke and the loss of magnetization reversal power. In addition, due to the protrusion, the surface area of the stator magnetic circuit increases, along which the groove part of the coils contacts the magnetic circuit. This improves the heat transfer from the coils to the stator. The implementation of the stator magnetic circuit with a protrusion leads to the fact that the power lines of the magnetic flux of the groove scattering are parallel to the wide side of the busbars of the conductors of the coil 4 and induce much lower eddy currents in them. The protrusion 6 is also used to install the wedge 9, fixing the coil 4 in the groove 5. Undercut 7 of the coil 4 in the groove part significantly reduces the eddy currents that are formed on the wide side of the busbars when the working magnetic flux passes from the tooth 1 of the rotor through the air gap on the groove wall 5. The size of the undercut 7 is determined by the degree of concentration of the working magnetic flux in the region of the wall of the groove 5 adjacent to the air gap. A decrease in the eddy currents induced in the conductors of the motor winding coils leads to a decrease in its heating and, ultimately, to a decrease in the electric losses of the motor and an increase in its efficiency. The implementation of the recesses in the walls of the grooves provides reliable fastening of the coils in the groove with a wedge.

Таким образом, использование изобретения позволит снизить потери мощности в магнитопроводе статора и в обмотке двигателя и повысить его коэффициент полезного действия. Thus, the use of the invention will reduce power loss in the stator magnetic circuit and in the motor winding and increase its efficiency.

Claims

1. An induction motor, consisting of a rotor in the form of a lined gear magnetic circuit and a stator, comprising winding coils in the grooves of a lined gear magnetic circuit, characterized in that a ferromagnetic protrusion is made in the groove of the stator with coils, dividing it into two parts, in which the sides of the winding coils are laid .

2. The induction motor according to claim 1, characterized in that the groove part of the coil adjacent to the wall of the groove and to the air gap is trimmed.

3. The induction motor according to claim 1, characterized in that on the walls of the grooves of the stator with coils and the side surfaces of the protrusions are made recesses in which grooved wedges are installed.

4. The induction motor according to claim 1, or claim 2, or claim 3, characterized in that the coils are wound from the conductive bus to the narrow side (on the "rib").