ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к машинам электрическим вращающимся, и затрагивает конструктивное выполнение элементов магнитной цепи. Данная полезная модель может быть использована при создании объектов, к которым предъявляются требования к низкому уровню пульсаций при вращении.
Известен массивный зубчатый ротор асинхронной машины с короткозамкнутой клеткой, поверх которого насажена массивная втулка из ферромагнитного материала (RU 2097901), служащая для устранения зубцовых гармоник, предохранения стержней от выпадания из пазов под воздействием центробежных усилий при вращении.
Известна электрическая машина (RU 181894), содержащая статор с полузакрытыми пазами, т-образные магнитные клинья для фиксации обмотки статора, расположенные таким образом, что тело магнитного клина помимо части паза занимает и его шлиц, при этом относительная магнитная проницаемость материала клина не менее 40.
Недостатком электрической машины с т-образными магнитными клиньями является технологическая сложность изготовления и установки т-образных клиньев в пазы статора, требующая высокой точности обеспечения размеров т-образных клиньев с малыми допусками, что необходимо для осуществления приемлемого качества сборки, установки т-образных клиньев в пазы, что требуется для достижения заявленной цели изобретения - уменьшения зубцовых пульсаций электромагнитного момента.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и технологии изготовления статора электрической машины, обладающего свойством уменьшения зубцовых пульсаций электромагнитного момента.
Технический результат состоит в повышении энергетических показателей электрической машины путем улучшения формы магнитного поля в рабочем зазоре, в частности к снижению момента трогания ротора.
Технический результат достигается за счет применения во вращающейся электрической машине статора с пазами и уложенной в его пазы обмоткой, при этом статор содержит магнитомягкую шихтованную тонкостенную втулку, расположенную со стороны рабочего зазора электрической машины концентрично с ротором, сочлененную с зубцовой зоной статора посредством клиновых выступов, количество которых равно числу пазов статора, при этом клиновые выступы равномерно расположены по периметру втулки со стороны, обращенной к зубцам и пазам статора, входят в шлицы пазов таким образом, что, с одной стороны, заклинивают обмотку в пазах статора, а с другой стороны, обеспечивают геометрически стабильное расположение и центрирование втулки относительно оси электрической машины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен местный вид электрической машины, содержащей статор с магнитомягкой шихтованной тонкостенной втулкой, расположенный концентрически снаружи ротора. На фиг. 2 представлен местный вид электрической машины, содержащей статор с магнитомягкой шихтованной тонкостенной втулкой, расположенный концентрически внутри ротора. На фиг. 3 представлен местный вид электрической машины, содержащей статор с магнитомягкой шихтованной тонкостенной втулкой, имеющей сквозные отверстия и образованные благодаря этим отверстиям магнитопроводящие перемычки.
На рисунках обозначено: 1 - ярмо (спинка) статора, 2 - зубцы статора, 3 - пазы статора с обмоткой, 4 - магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка, 5 - клиновый выступ, 6 - рабочий зазор, 7 - ротор, 8 - отверстия во втулке, 9 - магнитопроводящие перемычки во втулке.
Электрическая машина содержит ярмо (спинку) статора 1, зубцы статора 2, пазы статора с обмоткой 3, магнитомягкую шихтованную тонкостенную втулку 4, имеющую клиновые выступы 5. Количество клиновых выступов 5 равно числу пазов статора 3, клиновые выступы 5 равномерно расположены по периметру втулки 4 со стороны, обращенной к зубцам 2 и пазам 3 статора. Клиновые выступы 5 входят в шлицы пазов таким образом, что, с одной стороны, заклинивают обмотку в пазах статора, а с другой стороны, обеспечивают геометрически стабильное расположение и центрирование втулки 4 относительно оси электрической машины. Также электрическая машина содержит ротор 7, рабочий зазор 6, образованный между ротором и статором. По одному из вариантов статор расположен концентрически снаружи ротора 7 электрической машины, а магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка 4 расположена на внутренней поверхности статора. По другому варианту статор расположен концентрически внутри ротора 7 электрической машины, а магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка 4 расположена на внешней поверхности статора.
р
р
При работе электрической машины магнитный поток замыкается по основному пути магнитной цепи: ярму (спинке) статора 1, зубцам 2, по магнитомягкой шихтованной тонкостенной втулке 4 и по ротору 7 электрической машины. Тонкостенная втулка 4 выполняется шихтованной из изолированных друг от друга слоев магнитомягкого материала с целью уменьшения вихревых токов, образующихся в результате действия переменного по отношению к втулке 4 магнитного поля электрической машины. Магнитомягкая шихтованная втулка 4 имеет такую толщину стенки, при которой в номинальном режиме работы электрической машины происходит насыщение стенки втулки, и относительная магнитная проницаемость в рабочем режиме (μ) стенки втулки, определяемая в соответствии с кривой намагничивания материала магнитомягкой шихтованной тонкостенной втулки, при номинальном режиме работы электрической машины должна иметь значение в диапазоне от 10 до 100, т.е. 10<μ<100. Такое условие позволяет превалирующей части магнитного потока замыкаться по основному пути магнитной цепи электрической машины. В то же время при работе электрической машины магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка 4 выравнивает магнитную индукцию в рабочем зазоре 6, устраняя зубцовые пульсации.
s
р
По одному из вариантов магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка 4 изготовлена из материала с индукцией насыщения B<2 Тл, при этом магнитомягкая шихтованная втулка должна иметь такую толщину стенки, чтобы при номинальном режиме работы электрической машины относительная магнитная проницаемость стенки втулки имела значение 10<μ<100. Что также будет позволять подавляющей части магнитного потока замыкаться по основной магнитной цепи электрической машины, при этом магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка 4 будет выравнивать магнитную индукцию в рабочем зазоре 6, устраняя зубцовые пульсации.
р
По одному из вариантов магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка имеет сквозные отверстия, расположенные параллельно оси статора и оси машины равномерно по периметру втулки напротив каждого паза статора таким образом, что число сквозных отверстий равно числу пазов, а образованные между пазами и сквозными отверстиями магнитопроводящие перемычки обладают такими значениями геометрической ширины и магнитной индукции насыщения, при которых относительная магнитная проницаемость этих магнитопроводящих перемычек, определяемая при номинальном режиме работы электрической машины, имеет значение 10<μ<100. Это также будет позволять магнитному потоку практически полностью замыкаться по основной магнитной цепи электрической машины, при этом магнитомягкая шихтованная тонкостенная втулка 4 будет выравнивать магнитную индукцию в рабочем зазоре 6, устраняя зубцовые пульсации.
По одному из вариантов электрическая машина содержит подшипники из диэлектрического материала, например, керамические подшипники, что позволяет устранить переменный ток в контуре вал - подшипники - подшипниковые щиты - корпус статора, возникающий из-за неравномерности воздушного зазора, обусловленной неизбежными технологическими допусками при изготовлении втулки и при ее сборке со статором. В случае возникновения эксцентриситета ротора неподвижного относительно поверхности статора магнитное поле электрической машины начнет пульсировать относительно ротора. В этом случае вдоль вала наводится э.д.с. и может протекать переменный ток, замыкающийся через подшипники, подшипниковые щиты и корпус статора. Подшипники из диэлектрического материала, например, керамические подшипники, обладая высоким электрическим сопротивлением протеканию тока, устранят протекание этого нежелательного переменного тока и вызываемые им потери мощности.
Таким образом, предлагаемая электрическая машина обладает пониженным уровнем пульсаций электромагнитного поля и сравнительно высокой технологичностью изготовления беззубцового статора, обладающего свойством надежного удержания обмотки статора в пазах.