RU2328801C1 - Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it - Google Patents

Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it Download PDF

Info

Publication number
RU2328801C1
RU2328801C1 RU2006133480/09A RU2006133480A RU2328801C1 RU 2328801 C1 RU2328801 C1 RU 2328801C1 RU 2006133480/09 A RU2006133480/09 A RU 2006133480/09A RU 2006133480 A RU2006133480 A RU 2006133480A RU 2328801 C1 RU2328801 C1 RU 2328801C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
phase
cylindrical
winding
wire
Prior art date
Application number
RU2006133480/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Жердев (RU)
Игорь Александрович Жердев
Надежда Анатольевна Окунеева (RU)
Надежда Анатольевна Окунеева
Анатолий Михайлович Русаков (RU)
Анатолий Михайлович Русаков
Александр Николаевич Соломин (RU)
Александр Николаевич Соломин
Валерий Григорьевич Фисенко (RU)
Валерий Григорьевич Фисенко
Original Assignee
Анатолий Михайлович Русаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Михайлович Русаков filed Critical Анатолий Михайлович Русаков
Priority to RU2006133480/09A priority Critical patent/RU2328801C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2328801C1 publication Critical patent/RU2328801C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering.
SUBSTANCE: gap-free stator of electromagnetic reversed machine consists of hollow stepped shaft with abut, stepped cylindrical hub, which is coaxially installed in this shaft with the help of flange, hollow cylindrical laminated packet, which is installed along external generatrix of hub surface, and single-layer three phase winding laid above the packet. According to invention, on two end surfaces of stepped cylindrical hub from two sides of cylindrical laminated packet along its circumference ring guiding sectors are installed with pricks on external radius according to common number of conductors of single-layer three phase winding. External surface of laminated cylindrical packet is installed not higher than the bottom edge of pricks, in both end parts of hub evenly on circumference with radius that is less than the radius of packet internal surface, guiding cylindrical bushings with ring pricks are installed coaxially to shaft, and single-layer three phase winding is installed in pricks of guiding ring sectors and ring pricks of guiding cylindrical bushings. At that every guiding cylindrical bushing is embraced with wires that belong only to two phases. Installation of single-layer three phase winding on this gap-free stator is carried out by means of installation of its phase windings on external cylindrical surface of stator sequentially one after another with three wires so that every wire from the beginning to the end is not broken. Winding is started from initial phase terminal of the first phase, then through ring prick of guiding bushing of final phase terminal the wire is installed on initial guiding cylindrical bushing in the first prick from the hub end, then installed in middle prick between bushings in guiding ring sector, then wire is installed along stator in parallel to stator longitudinal axis of stator through prick in the opposite guiding sector, and further through the first ring prick around nearest guiding bushing from the opposite side on neighbouring bushing in one-dimensional prick, and then installed on guiding sector with pricks on its side with shift that is equal to tripled number of conductors in one section of coil, and further along stator in parallel to stator longitudinal axis through prick in guiding sector around guiding cylindrical bushing through one from the previous on one-dimensional prick around neighbouring bushing by shift direction, and further through pricks in guiding sectors with the same shift to the opposite side, repeating operations until the wire of the first phase does not reach cylindrical bushing, from which installation is started, with outlet to initial bushing wire installation is carried out into neighbouring pricks in sectors and bushings, until set number of conductors in every section of coils is achieved, which corresponds to filling of pricks by one third. Then the second phase wire is installed, performing all operations similar to installation of the first phase winding, at that initial bushing for installation is the bushing that is located through one from the initial bushing of the first phase along with installation direction, after that wire of the third phase is installed, repeating all operations similar to the first phase winding, at that initial bushing for installation is the bushing that is located through one from the second initial bushing along with direction of the second phase installation.
EFFECT: improvement of power and technological characteristics of electromagnetic machines, increase of their reliability by reduction of possibility of occurrence of intercoil short-circuits in the process of stator assembly, and also simplification of manufacturing technology, which allows to expand the area of application of electric machines of this type.
16 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям статоров бесколлекторных магнитоэлектрических машин обращенного исполнения и может быть использовано как в генераторах, так и электродвигателях в различных областях техники. Однако наибольшую эффективность заявляемое изобретение может дать в ветроэнергетике при использовании его в составе генератора в ветроустановках малой и средней мощности, в которых необходимо обеспечить минимальное значение момента страгивания и получение электроэнергии на низких частотах вращения.The invention relates to electrical engineering, namely to the designs of stators of brushless magnetoelectric machines of reversed design and can be used both in generators and electric motors in various fields of technology. However, the claimed invention can give the greatest efficiency in wind energy when used as a part of a generator in wind turbines of small and medium power, in which it is necessary to ensure the minimum value of the breakaway moment and the generation of electricity at low rotational speeds.

Известна конструкция кинетического аккумулятора электрической энергии с электрической машиной с постоянными магнитами, в которой статор находится внутри ротора [1, с.26-27]. Внутри ступицы маховика располагаются два кольцевых магнитопроводы, на которых закреплены призматические постоянные магниты, намагниченные в радиальном направлении, таким образом, что по внутренней расточке образуется ряд полюсов чередующейся полярности. Магниты размещены с двух сторон ступицы. На герметизирующем кожухе, выполняющем роль корпуса, установлены пакеты беспазовых статоров. В зазорах между статорами и постоянными магнитами по обе стороны от ступицы уложены две беспазовые обмотки.The known design of the kinetic accumulator of electric energy with an electric machine with permanent magnets, in which the stator is located inside the rotor [1, p.26-27]. Inside the flywheel hub, there are two circular magnetic circuits on which prismatic permanent magnets are magnetized in the radial direction, so that a series of poles of alternating polarity are formed along the inner bore. Magnets are placed on both sides of the hub. Packs of baseless stators are installed on the sealing casing, which acts as the casing. In the gaps between the stators and the permanent magnets, two baseless windings are laid on both sides of the hub.

Недостатками данной конструкции электрической машины является разделение статора на две части с целью получения высоких энергетических показателей. Такая конструкция существенно повышает трудоемкость изготовления электрической машины и требует применения специальной технологической оснастки. Применение таких электрических машин становится целесообразным только при больших мощностях. Недостатком этой конструкции также является относительно высокий момент страгивания ротора, обусловленный как большой инерцией ротора, так и высоким моментом залипания ротора.The disadvantages of this design of an electric machine is the separation of the stator into two parts in order to obtain high energy performance. This design significantly increases the complexity of manufacturing an electric machine and requires the use of special technological equipment. The use of such electric machines becomes advisable only at high power. The disadvantage of this design is also the relatively high moment of rotation of the rotor, due to both the large inertia of the rotor and the high moment of sticking of the rotor.

Известна конструкция статора, представляющая пустотелый цилиндр, на внутренней стенке которого размещают однослойную трехфазную обмотку [2, с.120-122]. В такой конструкции статора наличие пазов является обязательным условием, так как обеспечивает надежность крепления обмотки. Недостатками этой конструкции статора являются сложность и высокая трудоемкость его изготовления. Необходимость наличия пазов ведет к усложнению формы пластин, из которых набирают статор для уменьшения потерь в стали. В силу относительно больших потерь, вызванных нерациональным размещением трехфазной однослойной обмотки, не обеспечивается отдача энергии на низких частотах вращения. Кроме того, для генератора также не обеспечивается минимальный момент страгивания. По причине частых межвитковых замыканий в лобовых частях эта конструкция является низкотехнологичной при изготовлении машины и снижает ее надежность при эксплуатации. Такая конструкция также не обеспечивает проведение промежуточного контроля электрической машины в виде испытаний до полного изготовления статора.A known design of the stator, representing a hollow cylinder, on the inner wall of which is placed a single-layer three-phase winding [2, p.120-122]. In this design of the stator, the presence of grooves is a prerequisite, as it ensures the reliability of the fastening of the winding. The disadvantages of this design of the stator are the complexity and high complexity of its manufacture. The need for grooves complicates the shape of the plates from which the stator is assembled to reduce steel losses. Due to the relatively large losses caused by the irrational placement of a three-phase single-layer winding, energy is not provided at low speeds. In addition, the generator also does not provide a minimum torque. Due to the frequent inter-turn faults in the frontal parts, this design is low-tech in the manufacture of the machine and reduces its reliability during operation. This design also does not provide intermediate control of the electric machine in the form of tests until the stator is completely manufactured.

Известна конструкция статора электрической машины для однослойной беспазовой обмотки. [1, с.32-33]. Целью этой конструкции является предотвращение повреждения витков обмотки при установке в корпус статора. Поэтому на отформованную на цилиндрической оправке обмотку с уложенной электроизоляционной прокладкой наматывается из магнитомягкой проволоки дополнительный магнитопровод, который в последующем пропитывается клеем и сушится. По окончании процессов пропитки и сушки узла статора производится обточка наружной поверхности под посадку в основной магнитопровод машины, установленный в корпусе. Магнитопровод статора беспазовых радиальных электрических машин изготавливается из листов магнитомягкой стали, каждый из которых имеет форму кольца. Листы склеиваются в пакет, внутренняя поверхность которого, как правило, не обрабатывается для исключения электрического замыкания и вследствие этого увеличения потерь на вихревые токи.A known design of the stator of an electric machine for a single-layer baseless winding. [1, p. 32-33]. The purpose of this design is to prevent damage to the windings when installed in the stator housing. Therefore, an additional magnetic circuit is wound from a magnetically soft wire onto a winding formed on a cylindrical mandrel with a laid electrical insulating strip, which is subsequently impregnated with glue and dried. At the end of the process of impregnation and drying of the stator assembly, the external surface is turned for landing in the main magnetic circuit of the machine installed in the housing. The stator magnetic core of non-basic radial electric machines is made of soft magnetic steel sheets, each of which has the shape of a ring. The sheets are glued into a bag, the inner surface of which, as a rule, is not processed to exclude electrical short circuit and, as a result, increase eddy current losses.

Недостатками такой конструкции статора является высокая трудоемкость изготовления статора и сложность установки обмоток в магнитопровод. Также этой конструкцией не обеспечиваются высокие энергетические показатели.The disadvantages of this design of the stator is the high complexity of the manufacture of the stator and the complexity of installing the windings in the magnetic circuit. Also, this design does not provide high energy performance.

Известна конструкция обращенной магнитоэлектрической машины [3]. Конструкция этой электрической машины содержит статор с трехфазной пазовой обмоткой, размещенной на неподвижном валу, и ротор с постоянными магнитами, охватывающий статор. Ротор выполнен в форме полого цилиндра, внутри которого размещены кольцевые магниты с радиальной намагниченностью из сплавов редкоземельных металлов. Статор представляет также сборную конструкцию. На вал устанавливается шихтованный пакет с полюсными выступами и пазами. В пазы укладывается трехфазная обмотка. Недостатком этой конструкции статора электрической машины является высокий момент страгивания ротора с места, невозможность обеспечить получение энергии на низких частотах вращения и, как следствие, низкий кпд.A known design of a reversed magnetoelectric machine [3]. The design of this electric machine comprises a stator with a three-phase slot winding located on a fixed shaft, and a rotor with permanent magnets covering the stator. The rotor is made in the form of a hollow cylinder, inside of which ring magnets with radial magnetization from rare-earth metal alloys are placed. The stator is also a prefabricated structure. A shaft pack with pole projections and grooves is mounted on the shaft. A three-phase winding is laid in the grooves. The disadvantage of this design of the stator of an electric machine is the high moment of rotation of the rotor from its place, the inability to provide energy at low rotational speeds and, as a consequence, low efficiency.

Известна конструкция электрической машины являющейся тяговым двигателем электровозов, в которой трехфазная однослойная обмотка укладывается на сердечник, являющийся ротором [4, с.282-288]. В этой конструкции ротора электрической машины укладка обмотки производится на наружную цилиндрическую поверхность. Подвод напряжения к обмотке в этой конструкции машины предполагает обязательное наличие коллектора, так как деталь является вращающейся. Электрические машины этой конструкции также не обеспечивают минимальный момент страгивания ротора и отдачу электроэнергии в сеть на низких оборотах, а также сложны в изготовлении.A known design of an electric machine which is a traction engine of electric locomotives, in which a three-phase single-layer winding is laid on a core that is a rotor [4, p. 282-288]. In this design of the rotor of an electric machine, the winding is laid on the outer cylindrical surface. The supply of voltage to the winding in this design of the machine requires the presence of a collector, since the part is rotating. Electric machines of this design also do not provide the minimum moment of rotation of the rotor and the release of electricity to the network at low speeds, and are also difficult to manufacture.

Известен способ изготовления и укладки беспазовой обмотки статора [1, с.27-32]. Процесс изготовления и укладки беспазовой однослойной обмотки якоря электрической машины постоянного тока состоит из нескольких последовательных операций. Сначала изготавливают из деревянного бруса специальный шаблон в соответствии с размерами будущей обмотки с учетом различных технологических припусков. По краям бруса с двух сторон забивают штыри, предназначенные для разделения витков обмоток. Затем на поверхности шаблона укладывают изоляционные материалы и производят намотку проводом катушечных групп. Для исключения взаимного смещения витков между собой при снятии с шаблона применяют специальные клеящие материалы или герметики. После высыхания клеевых составов с шаблона удаляют штыри и снимают обмотки катушечных групп. Затем обмотки формуют, для чего на специальном приспособлении сначала их обжимают. Далее осуществляется разрезка петель и распайка обмотки в соответствии с электрической схемой. Затем отформованную на плоскости обмотку укладывают на цилиндрическую оправку. Между оправкой и обмоткой укладывают фторопластовую прокладку, предназначенную для облегчения снятия обмотки с оправки. Уложенную на оправку обмотку формуют в цилиндр и вставляют внутрь цилиндрического магнитопровода статора. Затем производят формовку лобовых частей. Полностью отформованную обмотку заливают компаундом и сушат. Крепление обмотки к статору осуществляют клеем или на штифтах. Статор с приклеенной обмоткой устанавливают на станок, на котором обтачивают его наружную поверхность относительно центров технологической оправки.A known method of manufacturing and laying of a baseless stator winding [1, p.27-32]. The manufacturing and laying process of a single-layer single-layer winding of the armature of an electric DC machine consists of several sequential operations. First, a special template is made from a wooden beam in accordance with the dimensions of the future winding, taking into account various technological allowances. On the edges of the timber from two sides clog pins designed to separate the turns of the windings. Then, insulating materials are laid on the surface of the template and the coil groups are wound with wire. To eliminate the mutual displacement of the coils with each other, when removing from the template, special adhesive materials or sealants are used. After the adhesive compositions have dried, the pins are removed from the template and the windings of the coil groups are removed. Then the windings are molded, for which they are first crimped on a special device. Next, the loops are cut and the windings are wired in accordance with the electrical circuit. Then, a plane-molded winding is laid on a cylindrical mandrel. A fluoroplastic gasket is placed between the mandrel and the winding, designed to facilitate removal of the winding from the mandrel. The winding laid on the mandrel is formed into a cylinder and inserted into the cylindrical stator magnetic circuit. Then the frontal parts are molded. A fully formed winding is filled with a compound and dried. The windings are fixed to the stator with glue or pins. A stator with a glued winding is installed on the machine, on which its outer surface is grinded relative to the centers of the technological mandrel.

Недостатками данного способа изготовления и укладки беспазовой однослойной обмотки являются сложность изготовления и низкая надежность. При таком способе изготовления и укладки беспазовой однослойной обмотки высока вероятность появления межвитковых замыканий в процессе выполнения операций протаскивания и снимания, а применение пайки дополнительно существенно повышает трудоемкость изготовления обмотки в целом. Также не обеспечивается возможность проверки исправности узла до полного изготовления статора. При использовании этого способа необходимо оставлять допуски на протаскивание обмотки, что ведет к увеличению воздушного зазора и ухудшению энергетических характеристик электрической машины. Возможно также нарушение соосности обмотки и ротора машины, что также ведет к ухудшению ее характеристик. Кроме того, недостатками описанного способа изготовления и укладки беспазовой однослойной обмотки являются сложность и необходимость бандажировки по крайней мере лобовых частей, спайки катушек, их взаимное позиционирование и равномерное расположение по отношению к полюсам. Поэтому изготовление машины в целом требует применения сложной технологической оснастки.The disadvantages of this method of manufacturing and laying of a baseless single-layer winding are the complexity of manufacture and low reliability. With this method of manufacturing and laying a single-layer single-layer winding, there is a high likelihood of inter-turn faults in the process of pulling and removing operations, and the use of soldering additionally significantly increases the complexity of manufacturing the winding as a whole. Also, it is not possible to check the health of the assembly until the stator is completely manufactured. When using this method, it is necessary to leave tolerances for pulling the winding, which leads to an increase in the air gap and the deterioration of the energy characteristics of the electric machine. It is also possible violation of the alignment of the winding and the rotor of the machine, which also leads to a deterioration in its characteristics. In addition, the disadvantages of the described method for the manufacture and installation of a single-layer single-layer winding are the complexity and necessity of banding at least the frontal parts, the adhesion of the coils, their relative positioning and uniform location with respect to the poles. Therefore, the manufacture of the machine as a whole requires the use of complex technological equipment.

Известна конструкция статора электродвигателя [5], в котором сначала изготавливают беспазовую обмотку, которую затем укладывают на оправку и вставляют в статор, представляющий полый цилиндр. Обмотка размещается на внутренней поверхности полого цилиндра. Крепление обмотки производят клеящим составом и в последующем компаундируют, после чего производят проточку. Такой способ получения беспазовой обмотки также требует применения сложной технологической оснастки и отличается высокой трудоемкостью.A known design of the stator of an electric motor [5], in which first a non-phase winding is made, which is then laid on a mandrel and inserted into a stator representing a hollow cylinder. The winding is placed on the inner surface of the hollow cylinder. The winding is fastened with an adhesive and subsequently compound, after which a groove is made. This method of obtaining a baseless winding also requires the use of complex technological equipment and is highly labor intensive.

Известна конструкция беспазового статора и способ его изготовления [6]. Способ получения однослойной беспазовой обмотки заключается в последовательной укладке с помощью специального технологического оборудования на наружную поверхность цилиндрической оправки проводников обмотки. При укладке каждого проводника осуществляется его фиксация клеящим составом для предотвращения смещения проводников. После получения обмотки ее с помощью оправки, описанным выше способом вставляют внутрь полого цилиндра, чем обеспечивается получение статора электрической машины.A known design of a baseless stator and a method for its manufacture [6]. A method of obtaining a single-layer baseless winding consists in sequential laying with the help of special technological equipment on the outer surface of the cylindrical mandrel of the winding conductors. When laying each conductor, it is fixed with an adhesive to prevent the displacement of the conductors. After receiving the winding using a mandrel, as described above, is inserted into the hollow cylinder, which ensures the stator of the electric machine.

Недостатками описанного способа являются необходимость наличия специальной технологической оснастки, значительное время изготовления обмотки, незаконченность формирования лобовых частей обмотки, а также невозможность проверить испытанием электрическую машину до компаундирования обмотки для выявления межвитковых замыканий.The disadvantages of the described method are the need for special technological equipment, a significant production time of the winding, the incompleteness of the formation of the frontal parts of the winding, as well as the inability to test the electric machine before compounding the winding to detect inter-turn faults.

Прототипом конструкции является устройство описанное выше и в [3].The prototype design is the device described above and in [3].

Прототипом способа укладки и изготовления фазной обмотки является способ, описанный выше и в [6].The prototype of the method of laying and manufacturing the phase winding is the method described above and in [6].

Задачей изобретения является создание электрической машины с минимальной величиной момента страгивания и обеспечивающей отдачу электроэнергии на малых частотах вращения, обладающей более высокой надежностью вследствие снижения вероятности возникновения межвитковых замыканий в процессе сборки статора и технологически более простой в изготовлении, что особенно важно при мелкосерийном производстве, что позволит расширить область применения электрических машин этого класса.The objective of the invention is to create an electric machine with a minimum value of the moment of breakaway and ensuring the return of electricity at low speeds, having higher reliability due to the reduced likelihood of inter-turn faults during the assembly of the stator and technologically simpler to manufacture, which is especially important in small-scale production, which will allow expand the scope of electric machines of this class.

Задача решается за счет применения новой конструкции безпазового статора и применением нового, обусловленного конструкцией, способа укладки на него однослойной трехфазной обмотки.The problem is solved through the use of a new design of a baseless stator and the use of a new method of laying a single-layer three-phase winding on it.

Сущность изобретения поясняется фигурами.The invention is illustrated by figures.

Фиг.1. Статор в сборе (продольный разрез).Figure 1. Stator assembly (longitudinal section).

Фиг.2. Наружный обод ступицы статора.Figure 2. The outer rim of the stator hub.

Фиг.3. Кольцевой направляющий сектор.Figure 3. Ring guide sector.

Фиг.4. Вид спереди на ступицу статора и клеммную колодку.Figure 4. Front view of stator hub and terminal block.

Фиг.5. Электрическая схема трехфазной однослойной обмотки.Figure 5. The electrical circuit of a three-phase single-layer winding.

Фиг.6. Вид на статор в сборе снаружи.6. View of the stator assembly from the outside.

Сущность изобретения заключается в следующем. Достижение низкого значения момента страгивания возможно при использовании беззубцового (или беспазового) статора с однослойной обмоткой. Однако укладка такой обмотки на внутреннюю поверхность пустотелого цилиндра, как у прототипа, является сложной технологической задачей. Поэтому задача решается применением новой конструкции статора, на котором и размещают однослойную трехфазную обмотку, причем укладка обмотки представляет собой технологически простой набор операций. Достижение заявляемого технического результата возможно только с применением электрической машины, которая представляет собой обращенную бесколлекторную магнитоэлектрическую машину с беспазовым статором оригинальной конструкции (фиг.1). Статор этой машины выполнен не в форме пустотелого цилиндра, на внутренней поверхности которого укладывается трехфазная однослойная обмотка, а в виде цилиндра, у которого укладка обмотки производится на внешней поверхности. Такая конструкция статора позволяет не только обеспечить минимальный момент страгивания ротора, но и отдачу энергии при низких частотах вращения. Для уменьшения массы статор в различных частях продольного сечения имеет разные толщины. Статор представляет собой сборную конструкцию. Основными ее элементами являются (фиг.1) полый ступенчатый вал 1 с пятой 31 круглого или квадратного профиля, внутри которого проходят фазные провода 2 вывода или подвода питания. Со стороны пяты вал имеет цилиндрический уступ, в котором выполнены два диаметрально расположенных отверстия 5. При необходимости концы фазных обмоток или провода подвода питания могут пропускаться через эти отверстия. В этом случае отпадает необходимость наличия центрального отверстия на монтажной плите под пятой для выводных проводов. На вал с двух сторон устанавливаются подшипники 32. Полый вал имеет фланец 3, к которому с помощью винтов 4 крепится ступенчатая цилиндрическая ступица статора 6. Как указывалось выше, применение ступицы позволяет снизить массу электрической машины при ее неизменных электрических характеристиках. Для снижения массы электрической машины ступица может изготавливаться из какого-либо легкого металла или сплава, а также из пластмасс, обеспечивающих достаточную прочность. Ступица статора в центральной и периферической части имеет утолщения. В центральной части утолщение служит для обеспечения надежности соединения с валом, в наружной части - для размещения шихтованного из магнитомягкой стали полого цилиндрического пакета 7. В наружной части (фиг.2) ступица имеет буртик 33 высотой равной толщине шихтованного пакета 7. Пакет представляет пустотелый цилиндр, изготовленный из металлической ленты, которая навивается непосредственно по наружной поверхности ступицы. Длина пакета в осевом направлении формируется за счет количества слоев металлической ленты, которая при накрутке ставится на ребро. При этом начало ленты заправляется в специальный паз, находящийся в буртике ступицы. При достижении необходимой длины пакета навивку прекращают, а край пакета фиксируют металлической кольцевой прокладкой 8, закрепляемой винтами 9 к ступице. При этом наружный диаметр кольцевой прокладки соответствует наружному диаметру пакета, а внутренний обеспечивает размещение крепежных винтов 9. С торцов ступицы по наружному цилиндру с помощью винтов 9 и 10 крепят кольцевые направляющие сектора 11 (фиг.2, 3) с углублениями по наружной образующей поверхности для размещения проводов трехфазной однослойной обмотки. Причем эти сектора со стороны кольцевой прокладки крепятся к статору теми же винтами, что и кольцевая прокладка, служащая для фиксации шихтованного пакета. Кольцевые направляющие сектора изготавливают из диэлектрического материала. Углубления формируют путем последовательных сверлений с линией центров, расположенной по окружности, с последующей прорезкой по этой линии. Углубления могут иметь и иной профиль, например треугольный, но они должны обеспечивать размещение в них проводов обмоток так, чтобы исключить их соприкосновение. Возможна и иная технология получения углублений, например штамповкой или прорезкой. Диаметр сверлений принимают немного больше диаметра намоточного провода, что обеспечивает в последующем его укладку без дополнительной изоляции в выемки направляющих секторов. При установке кольцевых направляющих секторов на ступицу статора нижний край углублений находится на окружности с радиусом, обеспечивающем изоляцию проводников обмотки от шихтованного пакета. Количество направляющих кольцевых секторов с углублениями, размещаемых на ободе, определяется из условия удобства изготовления. Кольцевые сектора установлены с торцев по всей наружной окружности ступицы таким образом, что с каждой стороны образуют сплошное без разрывов кольцо углублений, а углубления секторов с одной стороны ступицы находятся напротив углублений направляющих секторов с другой стороны ступицы. Такое размещение углублений обеспечивает отсутствие перекосов витков и их параллельность продольной оси машины, что в целом обеспечивает получение требуемых характеристик электрической машины.The invention consists in the following. Achieving a low value of the breaking moment is possible when using a toothless (or baseless) stator with a single-layer winding. However, laying such a winding on the inner surface of the hollow cylinder, as in the prototype, is a complex technological task. Therefore, the problem is solved by using the new stator design, on which a single-layer three-phase winding is placed, and the laying of the winding is a technologically simple set of operations. The achievement of the claimed technical result is possible only with the use of an electric machine, which is a reversed brushless magnetoelectric machine with a baseless stator of the original design (figure 1). The stator of this machine is made not in the form of a hollow cylinder, on the inner surface of which a three-phase single-layer winding is laid, but in the form of a cylinder in which the winding is laid on the external surface. This design of the stator allows not only to ensure the minimum moment of rotation of the rotor, but also the return of energy at low speeds. To reduce the mass, the stator in different parts of the longitudinal section has different thicknesses. The stator is a prefabricated structure. Its main elements are (Fig. 1) a hollow stepped shaft 1 with a fifth 31 of a round or square profile, inside of which there are phase wires 2 of the output or power supply. On the heel side, the shaft has a cylindrical ledge, in which two diametrically located holes are made 5. If necessary, the ends of the phase windings or power supply wires can be passed through these holes. In this case, there is no need for a central hole on the mounting plate under the heel for the lead wires. Bearings 32 are mounted on the shaft on both sides. The hollow shaft has a flange 3, to which, using screws 4, a stepped cylindrical hub of the stator 6 is attached. As mentioned above, the use of the hub allows reducing the weight of the electric machine with its electrical characteristics unchanged. To reduce the weight of the electric machine, the hub can be made of any light metal or alloy, as well as plastics, which provide sufficient strength. The stator hub in the central and peripheral parts has thickenings. In the central part, the thickening serves to ensure the reliability of the connection with the shaft, in the outer part - to accommodate a hollow cylindrical bag 7. It is burnt from magnetically soft steel. In the outer part (Fig. 2), the hub has a shoulder 33 with a height equal to the thickness of the bag 7. made of metal tape that is wound directly on the outer surface of the hub. The length of the package in the axial direction is formed due to the number of layers of the metal tape, which when wound is placed on the edge. In this case, the beginning of the tape is tucked into a special groove located in the collar of the hub. Upon reaching the required length of the package, the winding is stopped, and the edge of the package is fixed with a metal ring gasket 8, fixed by screws 9 to the hub. In this case, the outer diameter of the annular gasket corresponds to the outer diameter of the package, and the inner one provides the placement of fixing screws 9. From the ends of the hub along the outer cylinder, ring guides of sector 11 (Figs. 2, 3) with recesses on the outer forming surface for placement of wires of a three-phase single-layer winding. Moreover, these sectors from the side of the annular gasket are attached to the stator with the same screws as the annular gasket, which serves to fix the burnt bag. Ring guide sectors are made of dielectric material. The recesses are formed by successive drilling with a line of centers located around the circumference, followed by cutting along this line. The recesses may also have a different profile, for example triangular, but they must ensure that the wires of the windings are placed in them so as to exclude their contact. Another technology for producing depressions is also possible, for example, by stamping or slotting. The diameter of the drillings is slightly larger than the diameter of the winding wire, which ensures its subsequent laying without additional insulation in the recesses of the guide sectors. When installing annular guide sectors on the stator hub, the lower edge of the recesses is located on a circle with a radius providing insulation of the winding conductors from the burden package. The number of guide ring sectors with recesses placed on the rim is determined from the conditions of ease of manufacture. The annular sectors are installed from the ends along the entire outer circumference of the hub in such a way that on each side they form a continuous ring of recesses without gaps, and the recesses of the sectors on one side of the hub are opposite the recesses of the guide sectors on the other side of the hub. This placement of the recesses ensures that the windings are not skewed and parallel to the longitudinal axis of the machine, which generally ensures the required characteristics of the electric machine.

Общее число проводников, размещаемых на наружной поверхности статора, определяется выражениемThe total number of conductors placed on the outer surface of the stator is determined by the expression

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где D - наружный диаметр шихтованного пакета,where D is the outer diameter of the burnt bag,

d - диаметр проводника с учетом воздушного зазора на изоляцию.d is the diameter of the conductor, taking into account the air gap for insulation.

При этом общее число витков должно быть кратным числу фаз, числу полюсов и числу витков в катушке. От числа витков в катушке зависит формирование эдс необходимой величины и формы и получение требуемого значения напряжения при заданной мощности. Количество проводников, размещаемых на наружной поверхности статора, равно соответственно общему числу углублений, обеспечиваемому всеми кольцевыми направляющими секторами с одной стороны. Нижний край кольцевого направляющего сектора должен обеспечивать возможность размещения винтов для крепления и располагаться на расстоянии, не меньшем радиуса уступа. В уступе размещены направляющие цилиндрические втулки 12 для укладки лобовых частей однослойной трехфазной обмотки статора, которые крепятся винтами 13 к торцевым поверхностям ступенчатой цилиндрической ступицы с обеих сторон.The total number of turns should be a multiple of the number of phases, the number of poles and the number of turns in the coil. The formation of the emf of the required size and shape and the receipt of the required voltage value at a given power depend on the number of turns in the coil. The number of conductors placed on the outer surface of the stator is equal to the total number of recesses provided by all annular guide sectors on the one hand. The lower edge of the annular guide sector must provide the ability to place screws for fastening and be located at a distance not less than the radius of the ledge. In the ledge there are guide cylindrical bushings 12 for laying the frontal parts of a single-layer three-phase stator winding, which are fastened with screws 13 to the end surfaces of the stepped cylindrical hub on both sides.

Необходимое количество втулок с одной стороны определяется зависимостьюThe required number of bushings on the one hand is determined by the dependence

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где b - число фаз, проводники которых будут размещены на втулке,where b is the number of phases whose conductors will be placed on the sleeve,

n1 - число проводников в секции катушки.n 1 is the number of conductors in the coil section.

Число проводников в одной секции катушки определяется зависимостьюThe number of conductors in one section of the coil is determined by the dependence

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где m - число фаз,where m is the number of phases

р - число пар полюсов.p is the number of pairs of poles.

Каждая катушка в целом состоит из двух секций, в которых направление тока в каждый момент времени противоположно. Число пар полюсов электрической машины выбирается из условия получения эдс заданной частоты и обеспечения минимальной скорости, при которой происходит выработка электроэнергии, в зависимости от толщины магнитов, размещаемых на роторе.Each coil as a whole consists of two sections, in which the direction of the current at each moment in time is opposite. The number of pole pairs of an electric machine is selected from the condition of obtaining the emf of a given frequency and ensuring the minimum speed at which electricity is generated, depending on the thickness of the magnets placed on the rotor.

Направляющие втулки имеют кольцевые углубления, обеспечивающие укладку фазных проводов обмоток без дополнительной изоляции между собой. Для этого углубления должны иметь радиус закругления немного больше радиуса провода обмотки. Углубления могут иметь и иной профиль, но в любом случае должны обеспечивать изоляцию проводников без применения дополнительных материалов. Число кольцевых углублений равно утроенному значению числа проводников в секции одной катушки обмотки одной фазы. Однако при необходимости число кольцевых углублений может быть уменьшено и до удвоенного значения. В этом случае достигается еще большее уменьшение лобовых частей и, кроме того, исчезает необходимость следить за порядком размещения витков фазы в проточках втулок, что упрощает технологию изготовления статора. Направляющие цилиндрические втулки с двух противоположных сторон устанавливают со смещением на половину шага, что обеспечивает более рациональное формирование лобовых частей. При укладке витков со скосом смещение втулок может меняться.The guide bushings have annular recesses that provide the laying of phase wires of the windings without additional insulation between each other. For this, the recesses must have a radius of curvature slightly larger than the radius of the winding wire. The recesses may have a different profile, but in any case should provide insulation of conductors without the use of additional materials. The number of annular recesses is equal to three times the number of conductors in the section of one coil of the winding of one phase. However, if necessary, the number of annular recesses can be reduced to a double value. In this case, an even greater decrease in the frontal parts is achieved and, in addition, the need to follow the order of placement of the phase coils in the grooves of the bushings disappears, which simplifies the stator manufacturing technology. Guide cylindrical bushings from two opposite sides are set with an offset of half a step, which provides a more rational formation of the frontal parts. When laying turns with a bevel, the offset of the bushings can vary.

На ступице ниже направляющих цилиндрических втулок размещена клеммная колодка 14 (фиг.1,4) с клеммами для коммутации фазных обмоток статора. На ней размещены клеммы (фиг.4) для соединения с началами фазных обмоток 15, 16, 17, клеммы для соединения с концами обмоток 18, 19, 20, которые также снабжены направляющими втулками, и общая нулевая клемма 21.On the hub below the guides of the cylindrical bushings there is a terminal block 14 (Fig. 1.4) with terminals for switching the phase stator windings. It contains terminals (Fig. 4) for connecting to the beginning of phase windings 15, 16, 17, terminals for connecting to the ends of windings 18, 19, 20, which are also equipped with guide bushings, and a common zero terminal 21.

Таким образом, ступица статора в наружной части в осевом направлении представляет собой не менее чем четырехступенчатую цилиндрическую конструкцию. К первой ступени крепятся кольцевые направляющие сектора, к четвертой - клеммная колодка для соединения фазных обмоток. Вторая ступень является базовой для установки направляющих секторов. На третьей ступени размещены направляющие цилиндрические втулки 12, которые винтами 13 крепятся к торцевой поверхности ступицы. За счет заглубления в тело ступицы, обеспечиваемого третьей ступенью, обеспечивается дополнительное уменьшение длины лобных частей фазных обмоток, что ведет к снижению потерь в машине и уменьшает ее продольный размер, благоприятно сказываясь на габаритно-массовых показателях. За счет использования направляющих цилиндрических втулок, проводники в пространстве не пересекаются и не соприкасаются, чем повышается надежность их изоляции и снижается риск межвитковых замыканий в процессе сборки машины. Кроме того, поскольку обеспечивается изоляция за счет гарантированных воздушных зазоров, то имеется возможность проводить контрольные испытания машины в целом еще до заливки лобовых частей статора компаундом, что ведет к раннему выявлению дефектов сборки и снижает потери готовых изделий.Thus, the stator hub in the outer part in the axial direction is at least a four-stage cylindrical structure. Ring guides of the sector are attached to the first stage, to the fourth - terminal block for connecting the phase windings. The second stage is the base for the installation of guide sectors. At the third stage, there are guide cylindrical bushings 12, which are screwed 13 to the end surface of the hub. Due to the penetration into the body of the hub, provided by the third stage, an additional reduction in the length of the frontal parts of the phase windings is provided, which leads to a decrease in losses in the machine and reduces its longitudinal size, favorably affecting the overall mass indicators. Due to the use of guiding cylindrical bushings, the conductors in space do not intersect and do not touch, which increases the reliability of their insulation and reduces the risk of inter-turn short circuits during assembly of the machine. In addition, since insulation is ensured due to guaranteed air gaps, it is possible to carry out control tests of the machine as a whole before filling the stator's frontal parts with a compound, which leads to early detection of assembly defects and reduces the loss of finished products.

Таким образом, поскольку поверхность для укладки фазных обмоток имеет выпуклую, а не вогнутую поверхность, то это способствует существенному упрощению технологии изготовления и укладки однослойной трехфазной обмотки. Кроме того, за счет применения новой конструкции статора не требуется изготовления специальных шаблонов, а обмотки формируются непосредственно за счет укладки проводов на определенные для них конструкцией статора места.Thus, since the surface for laying the phase windings has a convex rather than a concave surface, this significantly simplifies the manufacturing and laying technology of a single-layer three-phase winding. In addition, due to the use of the new stator design, special templates are not required, and the windings are formed directly by laying the wires at the places determined for them by the stator design.

Укладка ведется поочередно для каждой фазы с выводом начал и концов фазных обмоток на клеммную колодку 14, размещенную на ступице. Начала обмоток соединяются со своими клеммами 15, 16, 17, а концы обмоток со своими 18, 19, 20. Кроме того, для соединения выводных концов обмоток в одну точку имеется и специальная нулевая клемма 21. Вывод или подвод напряжения к фазным обмоткам может осуществляться не только через центральное отверстие полого вала выводным проводом, но также и через два окна в торцевой части вала, образованной за счет ступенчатости. Окна для выводных проводов выполнены диаметрально противоположно для удобства размещения их с разных сторон.Stacking is carried out alternately for each phase with the conclusion of the beginnings and ends of the phase windings to the terminal block 14, located on the hub. The beginning of the windings are connected to their terminals 15, 16, 17, and the ends of the windings are connected to their own 18, 19, 20. In addition, there is a special zero terminal 21 for connecting the output ends of the windings to one point 21. The output or supply of voltage to the phase windings can be carried out not only through the central hole of the hollow shaft with the lead-out wire, but also through two windows in the shaft end formed by the stepping. The windows for the lead wires are diametrically opposite for the convenience of placing them on different sides.

Сущность заявляемого способа укладки трехфазной однослойной беспазовой обмотки заключается в следующем. Как описывалось выше, электрическая машина содержит беспазовый статор (фиг.1), который в области рабочего воздушного зазора выполнен гладким. Укладку трехфазной однослойной беспазовой обмотки осуществляют последовательно тремя проводами, причем каждый из проводов является цельным и не требует разрывов. Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что каждая катушка обмотки якоря укрепляется в области лобовых частей с помощью цилиндрических направляющих втулок 12, расположенных на торцах ступицы статора, а на поверхности статора за счет углублений в направляющих кольцевых секторах 11, размещенных с обоих торцов статора. При этом возможна также и дополнительная изоляция шихтованного пакета, в частности, стеклолентой.The essence of the proposed method of laying a three-phase single-layer single-phase winding is as follows. As described above, the electric machine contains a baseless stator (figure 1), which is made smooth in the area of the working air gap. Laying a three-phase single-layer baseless winding is carried out sequentially with three wires, each of the wires being solid and does not require breaks. A distinctive feature of the proposed method is that each coil of the armature winding is strengthened in the area of the frontal parts using cylindrical guide bushings 12 located on the ends of the stator hub, and on the stator surface due to recesses in the guide ring sectors 11 located at both ends of the stator. In this case, additional insulation of the burnt bag, in particular, glass tape, is also possible.

Изготовление обмотки электрической машины начинают с того, что провод первой фазы 40 фиксируют на начальной фазной клемме (фиг.4), далее огибают направляющую втулку конечной фазной клеммы 18 и укладывают в первую кольцевую проточку от торца ступицы направляющей втулки. Затем провод укладывают в углубление кольцевого направляющего сектора с этой же стороны, находящегося примерно посередине между направляющими втулками. Затем провод 40 (фиг.6) укладывают на изолированную поверхность шихтованного пакета параллельно продольной оси статора так, чтобы он попал в углубление направляющего сектора с противоположной стороны. Далее провод укладывают в углубление кольцевого направляющего сектора с противоположной стороны и огибают вокруг ближайшей от углубления направляющей цилиндрической втулки и соседней, укладывая провод в первое кольцевое углубление втулок от торца ступицы. Направление обкрутки может быть произвольным либо слева направо, либо справа налево, но принятое первый раз в дальнейшем остается неизменным. Затем провод опять возвращают на углубление направляющего сектора своей стороны со смещением, равным утроенному произведению числа проводников в секции. Направление смещения определяется направлением первого поворота проводника с противоположной стороны от начала обмотки для укладки на соседнюю втулку.The manufacture of the winding of an electric machine begins with the fact that the wire of the first phase 40 is fixed on the initial phase terminal (Fig. 4), then the guide bush of the final phase terminal 18 is bent around and laid in the first ring groove from the end face of the hub of the guide sleeve. Then the wire is laid in the recess of the annular guide sector on the same side, located approximately in the middle between the guide bushings. Then, the wire 40 (Fig. 6) is laid on the insulated surface of the laminated packet parallel to the longitudinal axis of the stator so that it falls into the recess of the guide sector from the opposite side. Next, the wire is laid in the recess of the annular guide sector from the opposite side and is bent around the closest to the recess of the guide cylindrical sleeve and the adjacent one, laying the wire in the first annular recess of the bushings from the end of the hub. The direction of the wrapping can be arbitrary either from left to right, or from right to left, but the first time adopted in the future remains unchanged. Then the wire is again returned to the recess of the guide sector of its side with an offset equal to three times the product of the number of conductors in the section. The direction of displacement is determined by the direction of the first rotation of the conductor from the opposite side from the beginning of the winding for laying on an adjacent sleeve.

Электрическая схема трехфазной однослойной обмотки представлена фиг.5, где проводники катушек различных фаз обозначены U, W, V. Укладка провода в углубления и огибание его вокруг направляющих втулок обеспечивает автоматическую фиксацию проводника на поверхности статора. Поэтому в процессе укладки обмотки не требуется непосредственной фиксации проводников на поверхности с помощью различных клеящих составов как у прототипа. И далее провод опять укладывают на поверхность статора соосно продольной оси статора, потом в углубление кольцевого направляющего сектора и огибают вокруг цилиндрической направляющей втулки, находящейся через одну со своей стороны от втулки, с которой начата укладка провода, укладывая также в первое кольцевое углубление, считая от торца статора. Затем проводом огибают соседнюю втулку по направлению смещения проводников, укладывая провод в однономерное кольцевое углубление. Потом провод укладывают в углубление кольцевого направляющего сектора с тем же смещением и в ту же сторону. Затем провод укладывают на поверхность шихтованного пакета, возвращая его в углубление кольцевого направляющего сектора с противоположной стороны. И далее операции повторяются до тех пор, пока провод не будет уложен в первые углубления до направляющей втулки, с которой начиналась укладка. При выходе провода первой фазы на направляющую втулку, с которой начиналась укладка, его укладывают уже во второе кольцевое углубление. Далее, огибая последующие направляющие втулки по направлению укладки, его укладывают во второе углубление, размещая таким образом проводник на втулках в соседнем углублении по направлению укладки. Укладку продолжают аналогично, укладывая провод во вторые кольцевые углубления цилиндрических втулок, пока не достигнут начала. В последующем процесс повторяют, укладывая провод всегда в однономерное углубление на направляющих втулках.The electric circuit of a three-phase single-layer winding is shown in Fig. 5, where the conductors of the coils of various phases are designated U, W, V. Laying the wire in the recesses and bending it around the guide bushings ensures automatic fixation of the conductor on the stator surface. Therefore, in the process of laying the winding does not require direct fixing of the conductors on the surface using various adhesives as in the prototype. And then the wire is again laid on the surface of the stator coaxially with the longitudinal axis of the stator, then into the recess of the annular guide sector and is bent around a cylindrical guide sleeve located one side of the sleeve from which the wire is laid, laying also in the first ring recess, counting from end face of the stator. Then, the adjacent sleeve is bent around the wire in the direction of displacement of the conductors, laying the wire in a one-dimensional annular recess. Then the wire is laid in the recess of the annular guide sector with the same offset and in the same direction. Then the wire is laid on the surface of the lined package, returning it to the recess of the annular guide sector from the opposite side. And then the operations are repeated until the wire is laid in the first recesses to the guide sleeve, with which the laying began. When the wire of the first phase exits to the guide sleeve, from which the laying began, it is laid already in the second annular recess. Further, enveloping the subsequent guide bushings in the laying direction, it is laid in the second recess, thus placing the conductor on the bushings in the adjacent recess in the laying direction. Laying is continued in the same way, laying the wire in the second annular recesses of the cylindrical bushings until it reaches the beginning. In the subsequent process, they repeat, laying the wire always in a one-dimensional recess on the guide bushings.

Таким образом, после укладки по всей окружности статора первого провода катушек первой фазы, производят в такой же последовательности укладку второго провода катушек первой фазы, который размещается везде по отношению к предыдущему в соседнем углублении, как в кольцевых направляющих секторах, так и в направляющих цилиндрических втулках. Провод первой фазы укладывают до тех пор, пока в каждой полукатушке не будет достигнуто требуемое число проводников n1.Thus, after laying the first wire of the first phase coils around the entire stator circumference, the second wire of the first phase coils is laid in the same sequence, which is placed everywhere in relation to the previous one in the adjacent recess, both in the ring guide sectors and in the guide cylindrical bushings . The wire of the first phase is laid until the required number of conductors n 1 is reached in each half-coil.

После завершения укладки катушек первой фазы, производят укладку проводников катушек второй фазы. Аналогично сначала провод 41 закрепляют на начальной клемме второй фазы и далее огибают по направляющей втулке концевую клемму второй фазы. Затем провод направляют на втулку через одну от начальной по направлению укладки. При укладке первый проводник второй фазы размещается везде в первом углублении и первой кольцевой проточке за обмоткой первой фазы, а все витки второй фазы размещаются последовательно в соседних углублениях. Там, где провод второй фазы оказывается один, его укладку производят в те же по счету кольцевые проточки, где он уложен с проводом первой фазы (фиг.6). Аналогично проводят укладку катушек третьей фазы. При укладке провода 42 третьей фазы он укладывается в свои по счету кольцевые углубления направляющих втулок и в соответствующие углубления кольцевых направляющих секторов. Концы всех трех фаз соединяют вместе на нулевой клемме. В результате последовательной укладки трех непрерывных проводов формируется однослойная трехфазная обмотка, каждая из катушек которой образована непрерывным проводом (фиг.6). На наружной цилиндрической поверхности статора размещаются проводники обмотки параллельные оси вращения машины, являющейся и продольной осью статора, а на цилидрических втулках формируются лобовые части трехфазной обмотки. При такой конструкции статора и способе укладки трехфазной однослойной обмотки каждую цилиндрическую направляющую втулку огибают проводники, принадлежащие только двум фазам.After the laying of the coils of the first phase is completed, the conductors of the coils of the second phase are laid. Similarly, first, the wire 41 is fixed to the initial terminal of the second phase and then the end terminal of the second phase is bent around the guide sleeve. Then the wire is sent to the sleeve through one from the initial in the direction of laying. When laying the first conductor of the second phase is located everywhere in the first recess and the first annular groove behind the winding of the first phase, and all turns of the second phase are placed sequentially in adjacent recesses. Where the wire of the second phase is one, it is laid in the same circular grooves where it is laid with the wire of the first phase (Fig.6). Similarly, the coils of the third phase are laid. When laying the wire 42 of the third phase, it is laid in its own account annular recesses of the guide bushings and in the corresponding recesses of the annular guide sectors. The ends of all three phases are connected together at the zero terminal. As a result of sequential laying of three continuous wires, a single-layer three-phase winding is formed, each of the coils of which is formed by a continuous wire (Fig.6). On the outer cylindrical surface of the stator, winding conductors are placed parallel to the axis of rotation of the machine, which is also the longitudinal axis of the stator, and on the cylindrical bushings the frontal parts of the three-phase winding are formed. With this design of the stator and the method of laying a three-phase single-layer winding, each cylindrical guide sleeve is enveloped by conductors belonging to only two phases.

За счет применения заявляемой конструкции статора уменьшаются размеры лобовых частей машины, что улучшает ее показатели как габаритно-массовые, так и энергетические. Кроме того, существенно упрощается технология изготовления статора и электрической машины в целом, не требуется применения дорогостоящей технологической оснастки и обеспечивается высокая надежность конструкции.Through the use of the inventive design of the stator, the dimensions of the frontal parts of the machine are reduced, which improves its performance, both mass-dimensional and energy. In addition, the manufacturing technology of the stator and the electric machine as a whole is greatly simplified, the use of expensive technological equipment is not required, and high reliability of the structure is ensured.

В том случае, когда статор изготовлен с цилиндрическими втулками, имеющими число кольцевых проточек, равное удвоенному числу проводников в секции катушки, то достигается еще большее уменьшение лобовых частей и улучшаются энергетические показатели электрической машины.In the case when the stator is made with cylindrical bushings having a number of annular grooves equal to twice the number of conductors in the coil section, an even greater reduction in the frontal parts is achieved and the energy performance of the electric machine is improved.

В этой конструкции беспазового статора просто решается задача уменьшения коэффициента гармоник эдс и выпрямления напряжения за счет укладки проводников на поверхность шихтованного пакета со скосом по направлению к продольной оси статора. Такая схема укладки обмотки дополнительно улучшает энергетические характеристики машины и снижает момент залипания ротора, уменьшая частоту вращения ротора генератора, при которой происходит отдача электроэнергии.In this design of a baseless stator, the problem of reducing the emf harmonic coefficient and rectifying voltage is simply solved by laying the conductors on the surface of the charge package with a bevel towards the longitudinal axis of the stator. Such a winding stacking scheme further improves the energy characteristics of the machine and reduces the sticking moment of the rotor, reducing the frequency of rotation of the generator rotor at which the energy is released.

В результате применения заявляемого способа укладки трехфазной беспазовой однослойной обмотки также не требуется проведения пайки лобовых частей. Кроме того, в таком виде электрическая машина может быть подвергнута технологическому контролю по проверке качества получения обмотки на выявление межвитковых замыканий или обрывов с установкой в электрическую машину. Такой контроль позволяет определить и проверить характеристики машины еще до окончательной сборки. В случае отсутствия межвитковых замыканий и обеспечения необходимых значений момента страгивания ротора статор подвергается дальнейшей процедуре сборки. Проведение процедуры промежуточного контроля трехфазной однослойной обмотки позволяет уменьшить число деталей электрической машины, которые не пригодны для дальнейшей сборки ввиду отклонения их параметров за пределы нормируемых допусков. Лобовые части и наружная поверхность ступицы статора с размещенной на ней однослойной трехфазной обмоткой компаундируются. При необходимости возможно протачивание наружной цилиндрической поверхности статора и обеих торцевых поверхностей, покрытых компаундом, для устранения контактов компаунда с магнитами ротора и придания изделию товарного вида.As a result of the application of the inventive method of laying a three-phase single-phase single-layer winding, soldering of the frontal parts is also not required. In addition, in this form, an electric machine can be subjected to technological control to check the quality of obtaining a winding for the detection of inter-turn short circuits or breaks with installation in an electric machine. This control allows you to determine and verify the characteristics of the machine even before the final assembly. In the absence of interturn closures and ensuring the necessary values of the moment of rotation of the rotor, the stator is subjected to a further assembly procedure. Conducting an intermediate control procedure for a three-phase single-layer winding allows to reduce the number of parts of an electric machine that are not suitable for further assembly due to deviation of their parameters beyond the normalized tolerances. The frontal parts and the outer surface of the stator hub with a single-layer three-phase winding placed on it are compounding. If necessary, it is possible to grind the outer cylindrical surface of the stator and both end surfaces coated with the compound to eliminate the contacts of the compound with the rotor magnets and give the product a salable appearance.

Необходимость применения беспазового статора магнитоэлектрической обращенной машины и способа укладки на него однослойной трехфазной обмотки возникает при использовании электрической машины в качестве генератора для получения электроэнергии на низких частотах вращения и при малом вращающем моменте.The need to use a phase-free stator of a magnetoelectric reversed machine and a method of laying a single-layer three-phase winding on it arises when using an electric machine as a generator to generate electricity at low speeds and at low torque.

Заявляемое устройство и способ позволяют улучшить энергетические и технологические показатели магнитоэлектрических машин и таким образом расширить сферу применения данного класса машин.The inventive device and method can improve the energy and technological parameters of magnetoelectric machines and thus expand the scope of this class of machines.

ЛитератураLiterature

1. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. - М: Энергоатомиздат, 1985. 168 с.1. Ledovsky A.N. Electric machines with highly coercive permanent magnets. - M: Energoatomizdat, 1985.168 s.

2. Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа. 2001 463 с. с.120-122.2. Katsman M.M. Electric cars. M .: Higher school. 2001 463 p. p. 120-122.

3. Patentschrift DE 3122049 C2 Kollektorloser Gleichstrom-Aussenlaufermotor.3. Patentschrift DE 3122049 C2 Kollektorloser Gleichstrom-Aussenlaufermotor.

4. Проектирование тяговых электрических машин. Под ред. М.Д.Находкина. Учебное пособие для вузов ж.-д. трансп. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1976. 624 с. Авт.: Находкин М.Д., Василенко Г.В., Бочаров В.И., Козорезов М.А.4. Design of traction electric machines. Ed. M.D. Nakhodkina. Textbook for high schools. transp. Ed. 2nd, rev. and add. M .: Transport, 1976.624 s. Author: Nakhodkin M.D., Vasilenko G.V., Bocharov V.I., Kozorezov M.A.

5. US Patent №4868970, Method of making an Electrical Motor.5. US Patent No. 4868970, Method of making an Electrical Motor.

6. US Patent №5998905, Slotless Electric Motor or Transducer and Method for Making Same.6. US Patent No. 5998905, Slotless Electric Motor or Transducer and Method for Making Same.

Claims (16)

1. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины, состоящий из полого ступенчатого вала с пятой, ступенчатой цилиндрической ступицы, закрепленной с помощью фланца соосно на этом валу, полого цилиндрического шихтованного пакета, установленного по наружной образующей поверхности ступицы, и однослойной трехфазной обмотки, уложенной поверх пакета, отличающийся тем, что на двух торцевых поверхностях ступенчатой цилиндрической ступицы с двух сторон цилиндрического шихтованного пакета по его окружности установлены кольцевые направляющие секторы с углублениями по наружному радиусу по общему числу проводников однослойной трехфазной обмотки так, что наружная поверхность шихтованного цилиндрического пакета расположена не выше нижнего края углублений, а также в обеих торцевых частях ступицы равномерно по окружности с радиусом, меньше радиуса внутренней поверхности пакета, установлены соосно валу направляющие цилиндрические втулки с кольцевыми углублениями так, что однослойная трехфазная обмотка укладывается в углубления направляющих кольцевых секторов и кольцевые углубления направляющих цилиндрических втулок, причем каждую направляющую цилиндрическую втулку огибают провода, принадлежащие только двум фазам.1. A non-base stator of a magnetoelectric reversed machine, consisting of a hollow stepped shaft with a fifth, stepped cylindrical hub, fixed with a flange coaxially on this shaft, a hollow cylindrical burnt package installed on the outer forming surface of the hub, and a single-layer three-phase winding laid on top of the package, characterized in that on two end surfaces of the stepped cylindrical hub on both sides of the cylindrical charge package around its circumference are installed ring on branching sectors with recesses along the outer radius of the total number of conductors of a single-layer three-phase winding so that the outer surface of the lined cylindrical package is located not higher than the lower edge of the recesses, and in both end parts of the hub evenly around a circle with a radius less than the radius of the inner surface of the package, are installed coaxially shaft guiding cylindrical bushings with annular recesses so that a single-layer three-phase winding fits into the recesses of the guiding ring sectors and tsevye deepening guide cylindrical sleeves, each cylindrical guide sleeve encircle wires belonging to only two phases. 2. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.1, отличающийся тем, что углубления направляющих секторов полукруглые с радиусом закругления не менее диаметра укладываемого провода и с глубиной не более радиуса закругления.2. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to claim 1, characterized in that the recesses of the guide sectors are semicircular with a radius of curvature of not less than the diameter of the stacked wire and with a depth of not more than the radius of curvature. 3. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.1, отличающийся тем, что число направляющих кольцевых секторов определяется целым числом.3. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to claim 1, characterized in that the number of guide ring sectors is determined by an integer. 4. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.1, отличающийся тем, что количество кольцевых углублений направляющих цилиндрических втулок равно утроенному числу проводников одной секции катушки.4. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to claim 1, characterized in that the number of annular recesses of the guides of the cylindrical bushings is equal to three times the number of conductors of one section of the coil. 5. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.1, отличающийся тем, что количество кольцевых углублений направляющих цилиндрических втулок равно удвоенному числу проводников одной секции катушки.5. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to claim 1, characterized in that the number of annular recesses of the guides of the cylindrical bushings is equal to twice the number of conductors of one section of the coil. 6. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.1, отличающийся тем, что обмотка статора в лобовых частях компаундируется.6. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to claim 1, characterized in that the stator winding is compounded in the frontal parts. 7. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.1, отличающийся тем, что обмотка статора полностью компаундируется.7. The non-base stator of the magnetoelectric reversed machine according to claim 1, characterized in that the stator winding is fully compound. 8. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что направляющие цилиндрические втулки с противоположных сторон смещены относительно друг друга на половину шага.8. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the guide cylindrical bushings on opposite sides are offset relative to each other by half a step. 9. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что направляющие цилиндрические втулки с противоположных сторон смещены относительно друг друга на величину, отличную от половины шага.9. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the guide cylindrical bushings on opposite sides are offset relative to each other by an amount other than half a step. 10. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что выводные концы трехфазной однослойной обмотки соединены с выводным проводом, проходящим через центральное отверстие полого вала в пяте.10. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the output ends of the three-phase single-layer winding are connected to the output wire passing through the central hole of the hollow shaft in the heel. 11. Беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что полый вал имеет цилиндрическую ступень с отверстиями в торцевой части со стороны ступицы для выводного провода, соединяемого с выводными концами трехфазной однослойной обмотки.11. The baseless stator of the magnetoelectric reversed machine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the hollow shaft has a cylindrical step with holes in the end part from the hub side for the lead wire connected to the lead ends of the three-phase single layer winding. 12. Способ укладки однослойной трехфазной обмотки на беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины, заключающийся в том, что укладку фазных обмоток на наружную цилиндрическую поверхность статора проводят последовательно одну за другой тремя проводами таким образом, что каждый провод от начала до конца не имеет разрывов, при этом намотку начинают с начальной фазной клеммы первой фазы, затем через кольцевое углубление направляющей втулки конечной фазной клеммы провод укладывают на начальную направляющую цилиндрическую втулку в первое углубление от торца ступицы, потом укладывают в среднее между втулками углубление в направляющем кольцевом секторе, затем провод укладывают вдоль статора параллельно продольной оси статора через углубление в противоположном направляющем секторе, и далее через первое кольцевое углубление вокруг ближайшей направляющей втулки с противоположной стороны на соседнюю втулку в одномерное углубление, и затем укладывают на направляющий сектор с углублениями со своей стороны со смещением, равным утроенному числу проводников в одной секции катушки, и далее вдоль статора параллельно продольной оси статора через углубление в направляющем секторе вокруг направляющей цилиндрической втулки через одну от предыдущей по одномерному углублению вокруг соседней по направлению смещения втулки, и далее через углубления в направляющих секторах с тем же смещением на противоположную сторону, повторяя операции до тех пор, пока провод первой фазы не придет к цилиндрической втулке, с которой начинают укладку, с выходом на начальную втулку укладку провода производят в соседние углубления на секторах и втулках, пока не будет достигнуто заданное число проводников в каждой секции катушек, что соответствует заполнению углублений на одну треть, после чего укладывают провод второй фазы, выполняя все операции по аналогии с укладкой обмотки первой фазы, при этом начальной втулкой укладки берут втулку, находящуюся через одну от начальной втулки первой фазы по направлению укладки, после чего укладывают провод третьей фазы, выполняя все операции по аналогии с обмоткой первой фазы, при этом начальной втулкой укладки берут втулку, находящуюся через одну от второй начальной втулки по направлению укладки второй фазы.12. A method of laying a single-layer three-phase winding on a baseless stator of a magnetoelectric reversed machine, namely, that the phase windings are laid on the outer cylindrical surface of the stator sequentially one after the other by three wires so that each wire does not have gaps from beginning to end, winding starts with the initial phase terminal of the first phase, then through the annular recess of the guide sleeve of the final phase terminal, the wire is laid on the initial guide cylindrical sleeve y in the first recess from the end of the hub, then the recess is placed in the middle between the bushings in the guide ring sector, then the wire is laid along the stator parallel to the longitudinal axis of the stator through the recess in the opposite guide sector, and then through the first ring recess around the nearest guide sleeve from the opposite side to adjacent sleeve in a one-dimensional recess, and then laid on the guide sector with recesses on its side with an offset equal to three times the number of conductors in one section of the coil, and further along the stator parallel to the longitudinal axis of the stator through a recess in the guide sector around the guide of the cylindrical sleeve through one from the previous one-dimensional recess around the sleeve adjacent to the offset direction, and then through the recesses in the guide sectors with the same offset to the opposite side, repeating operations until the wire of the first phase comes to the cylindrical sleeve, from which they begin laying, with the exit to the initial sleeve, the laying of the wire is carried out in adjacent depths lining on sectors and bushings until the specified number of conductors in each coil section is reached, which corresponds to filling the recesses by one third, after which the wire of the second phase is laid, performing all operations by analogy with the laying of the winding of the first phase, while the initial laying sleeve is taken a sleeve located through one from the initial sleeve of the first phase in the laying direction, after which the wire of the third phase is laid, performing all operations by analogy with the winding of the first phase, while the starting sleeve of the laying take the sleeve y, located after one second from the start of the sleeve in the direction of stacking the second phase. 13. Способ укладки однослойной трехфазной обмотки на беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.12, отличающийся тем, что провод через первое кольцевое углубление вокруг ближайшей направляющей втулки с противоположной стороны первый раз укладывают с обкручиванием слева направо.13. The method of laying a single-layer three-phase winding on a baseless stator of a magnetoelectric reversed machine according to claim 12, characterized in that the wire through the first annular recess around the nearest guide sleeve on the opposite side is laid for the first time with turning from left to right. 14. Способ укладки однослойной трехфазной обмотки на беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по п.12, отличающийся тем, что провод через первое кольцевое углубление вокруг ближайшей направляющей втулки с противоположной стороны первый раз укладывают с обкручиванием справа налево.14. The method of laying a single-layer three-phase winding on a baseless stator of a magnetoelectric reversed machine according to claim 12, characterized in that the wire through the first annular recess around the nearest guide sleeve on the opposite side is laid for the first time with winding from right to left. 15. Способ укладки однослойной трехфазной обмотки на беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по любому из пп.12 - 14, отличающийся тем, что лобовые части компаундируют.15. The method of laying a single-layer three-phase winding on a baseless stator of a magnetoelectric reversed machine according to any one of paragraphs 12 to 14, characterized in that the frontal parts are compounding. 16. Способ укладки однослойной трехфазной обмотки на беспазовый статор магнитоэлектрической обращенной машины по любому из пп.12 - 14, отличающийся тем, что всю однослойную трехфазную обмотку компаундируют.16. The method of laying a single-layer three-phase winding on a baseless stator of a magnetoelectric reversed machine according to any one of paragraphs 12 to 14, characterized in that the entire single-layer three-phase winding is compounded.
RU2006133480/09A 2006-09-19 2006-09-19 Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it RU2328801C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133480/09A RU2328801C1 (en) 2006-09-19 2006-09-19 Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133480/09A RU2328801C1 (en) 2006-09-19 2006-09-19 Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2328801C1 true RU2328801C1 (en) 2008-07-10

Family

ID=39680861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133480/09A RU2328801C1 (en) 2006-09-19 2006-09-19 Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2328801C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603680C2 (en) * 2011-08-29 2016-11-27 Патентфервертунгсгезельшафт ПаЛиБа ГмбХ Electric motor with winding which contains no iron
RU2667661C1 (en) * 2017-10-19 2018-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method of manufacturing improved magneto-electric machine
RU2700656C1 (en) * 2018-08-27 2019-09-18 Ооо "Этк" Electric motor with phase-free magnetic core from amorphous iron

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НАХОДКИН М.Д. и др. Проектирование тяговых электрических машин. - М.: Транспорт, 1976, с.282-288. ЛЕДОВСКИЙ А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.26-27, 32-33. КАЦМАН М.М. Электрические мвшины. - М.: Высшая школа, 2001, с.120-122. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603680C2 (en) * 2011-08-29 2016-11-27 Патентфервертунгсгезельшафт ПаЛиБа ГмбХ Electric motor with winding which contains no iron
US9685830B2 (en) 2011-08-29 2017-06-20 Patentverwertungsgesellschaft Paliba Gmbh Electric motor having an iron-free winding
RU2667661C1 (en) * 2017-10-19 2018-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method of manufacturing improved magneto-electric machine
RU2700656C1 (en) * 2018-08-27 2019-09-18 Ооо "Этк" Electric motor with phase-free magnetic core from amorphous iron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2621667C2 (en) Hydroelectric turbine
US7788790B2 (en) Method for forming a stator core
US8154167B2 (en) Induction motor lamination design
US9287742B2 (en) Spoke permanent magnet machine with reduced torque ripple and method of manufacturing thereof
US4852245A (en) Toothless stator electrical machine construction method
US4427910A (en) Magnetic slot wedge with low average permeability and high mechanical strength
CN104300755B (en) Double-deck wound-rotor type Dual-stator brushless double-fed motor
EP2237390A2 (en) Electric machine
Mahmoudi et al. A comparison between the TORUS and AFIR axial-flux permanent-magnet machine using finite element analysis
RU2328801C1 (en) Gap-free stator of electromagnetic reversed machine and method of three phase single layer winding application on it
CN213185663U (en) Axial synchronous reluctance motor
CN111313586B (en) Coil assembly, centralized winding and axial flux motor
JP2007336725A (en) Stator of rotating electric machine
Dobzhanskyi et al. Comparison analysis of PM transverse flux outer rotor machines with and without magnetic shunts
CN111564919A (en) Motor stator winding, motor stator and motor
RU2331792C2 (en) Inverted electromagnetic wind generator
RU2496211C1 (en) Harmonising method of magnetic conductors of rotor and armature in two-dimensional electric machines - generators
JPH04504947A (en) Large diameter AC motor with seams in the stator
JPS62277038A (en) Rotary electric machine
Di Gerlando et al. Design criteria of axial flux PM machines for direct drive wind energy generation
JP2013085476A (en) Stator for rotary electric machine
Yu et al. Structural design and process technology of a seven-phase air-core pulsed alternator
JP3494729B2 (en) Three-phase armature winding
RU221442U1 (en) ELECTRICAL MACHINE STATOR
JP4688729B2 (en) Rotating electric machine stator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090920