Способ намотки фазных обмоток статора многополюсной электрической машины
METHOD FOR WINDING PHASE STATOR WINDINGS OF MULTI-POLE ELECTRIC MACHINE

Изобретение относится к области электротехники в части электрических машин.
Известен синхронный электрический двигатель-генератор (патент РФ № RU 181979 U1 от 2017.12.29 автора Андреенко Александра Степановича), содержащий статор с трехфазной обмоткой и ротор, выполненный в виде многополюсного магнита с равномерно расположенными по окружности чередующимися m магнитными полюсами, с шагом полюсного деления равным , при этом статор выполнен с N<m зубами со симметричными и асимметричными шляпками, разделенными пазами, намотка обмотки статора выполнена пофазно для групп зубов, расположенных симметрично по окружности статора на угловом расстоянии  друг от друга, при этом в одну группу для намотки одной фазы входят зубы с симметричными и асимметричными шляпками, а угловое расстояние между краями шляпок, обращенными в сторону группы зубов, предназначенной для намотки другой фазы, равно угловому расстоянию между полюсными делениями числа магнитных полюсов ротора, равного числу последовательно расположенных зубов одной группы, относящейся к одной фазе.
Многополюсная обмотка статора выполнена на группе зубов с чередованием направления намотки.
Модель имеет следующий недостаток – намотка, выполненная на группу зубов статора с чередованием направления намотки, засчёт соединительных участков между зубами будет иметь неполное число витков на каждом зубе и как следствие, будет иметь отклонение магнитного потока от оси зуба, которое приводит к снижению магнитного напряжения на полюсах статора и появлению бокового магнитного градиента на активной поверхности зубов, который создаёт осевое усилие на вал двигателя, нагружая при этом подшипники и приводя к их повышенному износу, снижая эффективность электрической машины в целом. При этом, чем меньше витков содержит обмотка статора, тем выше будут описанные потери и ниже эффективность электрической машины.
Техническая задача
состоит в необходимости создания такогоспособа намотки, который позволит выдерживать целое число витков, поскольку переходы обмоточного провода с зуба на зуб магнитопровода электрической машины также являются токоведущими частями и создают собственные потоки магнитной индукции, вызывающие отклонение зубцового потока магнитной индукции от оси зуба, что приводит к понижению магнитного напряжения и уменьшению эффективности электрической машины.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы электрической машины.
Заявленный способ поясняется чертежом: фиг. 1 – схема намотки.
Способ намотки фазных обмоток статора многополюсной электрической машины заключается в том, что изолированный провод обмотки, выполненный из токопроводящего материала, укладывают в пазы между зубами магнитопровода статора электрической машины, поочередно огибая слева и справа каждый зуб сначала в одном, затем в обратном направлении, таким образом формируя вокруг каждого зуба магнитопровода статора полный виток, состоящий из двух половин. Выводы начала и конца обмотки перекрещивают между собой на зубе статора, чтобы получить полный виток. Таким образом формируют обмотку, в которой все межзубовые соединения сформированы симметричными полувитковыми элементами намотки и магнитный поток зубов магнитопровода не имеет боковых отклонений, создавая при этом максимальное магнитное напряжение на активных поверностях зубов.
Предлагаемый способ исключает все возможные отклонения зубового потока магнитной индукции от оси зуба статора и повышает эффективность электрических машин, в которых обмотка статора имеет малое количество витков. Это в большей степени касается низковольтных электрических машин и электрических машин большой мощности, которые имеют многополюсную обмотку с малым количеством витков.
Для примера рассмотрим «одновитковую» обмотку, где на каждом зубе магнитопровода статора выполнен один виток фазной обмотки. Схема намотки показана на фиг.1, где под номером 1 изображены зубы магнитопровода электрической машины, под номером 2 изображён провод обмотки. Начало и конец обмотки фазной обмотки обозначены соответственно буквами Н и К. Выводы обмотки Н и К должны перекрещиваться на зубе магнитопровода статора, как это показано на рисунке. Таким образом получают обмотку, которая не искажает поток магнитной индукции, исходящий из зубов магнитопровода статора электрической машины.
Практическая реализация способа
Описанным способом были перемотаны несколько флагманских моделей велосипедных мотор-колёс от различных ведущих производителей. Количество витков и схема соединения обмоток при этом были оставлены такими же, как в оригинале. Остальные элементы мотор-колёс были оставлены без изменения. Испытания после перемотки во всех случаях показали увеличение КПД моторов на 5-7%. В режиме генерации, перемотанные мотор-колёса показали увеличение генерируемого напряжения на 5-7%.