СТАТОР ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к конструкции статоров высокочастотных электрических машин, в которых для крепления обмотки в открытых пазах магнитопровода используются клинья.
Известен статор электрической машины (патент RU 2284625), содержащий магнитопровод с пазами, обмотку, закрепленную в пазах посредством клиньев, выполненных из немагнитного материала, расположенных под ними изоляционных прокладок и дополнительных прокладок, выполненных из ферромагнитного материала и снабженных прорезями вдоль осевой линии прокладок, при этом дополнительные прокладки расположены в углублениях, выполненных в основаниях клиньев, обращенных к обмотке.
Недостатком такой конструкции статора электрической машины является то, что магнитный клин статора выполнен из 5 отдельных элементов, для установки которых статор электрической машины невозможно выполнить небольшого размера. Так же использование конструкции статора с феррромагнитными вставками в магнитный клин на высоких частотах работы машины приводит к возникновению дополнительных тепловых и электромагнитных потерь.
Прототипом полезной модели принимается статор электрической машины (патент СССР №1205232), содержащий обмотку, закрепленную клиньями из отвержденного магнитодиэлектрика в пазах магнитопровода, в боковых стенках которых выполнены выемки, заполненные магнитодиэлектриком, при этом с целью повышения надежности крепления, каждый клин снабжен ферромагнитными элементами из изогнутой вдоль паза ленты и ориентированной вдоль паза немагнитной вставкой, установленной между ними, причем в ферромагнитных элементах и немагнитной вставке выполнены отверстия, расположенные соосно с выемками в пазах магнитопровода и заполненные магнитодиэлектриком.
Недостатками прототипа является то, что в конструкции статора используется пазы статора с дополнительным крепежным пазом для установки магнитного клина, что уменьшает сечение магнитопровода статора в зоне близкой к воздушному зазору машины, что негативно влияет на гармонический состав основного магнитного потока. Так же недостатком прототипа является то, что магнитный клин статора выполнен в конструкции обеспечивающей равномерное магнитное сопротивление клина во всех направлениях. Для обеспечения эффективной работы высокочастотной машины необходимо обеспечить различное магнитное сопротивление в клиньях статора для обеспечения улучшения распределения основного магнитного потока в области воздушного зазора и соответственно улучшения коэффициента полезного действия за счет уменьшения значений величин дополнительных гармонических составляющих магнитного поля статора машины, что обеспечивает уменьшение значения намагничивающего тока.
Задачей полезной модели является разработка статора высокочастотной электрической машины обеспечивающего увеличение коэффициента полезного действия благодаря увеличению равномерности магнитного потока в магнитопроводе статора за счет увеличения площади сечения статора в зоне воздушного зазора и уменьшения значений величин дополнительных гармонических составляющих магнитного поля статора машины.
Технический результат полезной модели заключается в создании статора высокочастотной электрической машины с уменьшенным значением тока намагничивания за счет уменьшения гармонических составляющих в основном магнитном потоке статора.
Технический результат полезной модели достигается с помощью статора высокочастотной электрической машины, содержащей магнитопроводстатора с пазами статора, обмотку статора, установленную в пазах посредством клиньев, причем клинья состоят из двух частей: полосы немагнитного материала с выступом вдоль осевой линии клина и обращенным от обмотки и полосы магнитного диэлектрика с несквозным пазом, обращенным к обмотке вдоль оси линии клина по форме и размеру, совпадающим с выступом на полосе из немагнитного материала.
На фиг. 1 представлена часть статора высокочастотной электрической машины с пазом, обмоткой и магнитным клином; на фиг. 2 - часть магнитного клина, выполненная из немагнитного материала, на фиг. 3 часть магнитного клина, выполненная из магнитного диэлектрика.
Статор высокочастотной электрической машины (на фиг. не обозначен), содержащий магнитопровод статора 1 с пазами статора 2, обмотку статора 3, установленную в пазах посредством клиньев (на фиг. не обозначен), состоящих из двух частей: полосы немагнитного материала 4 с выступом вдоль осевой линии клина и обращенным от обмотки и полосы магнитного диэлектрика 5 с несквозным пазом обращенным к обмотке вдоль оси линии клина по форме и размеру, совпадающим с выступом на полосе немагнитного материала 4.
Работа статора высокочастотной электрической машины осуществляется следующим образом. При протекании тока в обмотке статора 3 возникает магнитный поток рассеяния в магнитопроводе статора 1, который замыкается через паз статора 2 в поперечном относительно его оси направлении. В магнитопроводе статора 1 создается магнитное поле, которое содержит основную гармоническую составляющую и некоторый ряд высших гармонических составляющих. Для улучшения распределения основного магнитного потока статора (на фиг. не обозначен) в зоне воздушного зазора (на фиг. воздушный зазор не показан) необходимо обеспечить максимальную площадь сечения с магнитопроводом статора 1 в зоне паза статора 2. Для улучшения характеристик высокочастотной электрической машины в пазе статора 2 устанавливается магнитный клин (на фиг. не обозначен), крепление клина происходит за счет адгезивных свойств полосы магнитного диэлектрика 5 без использования крепежных пазов в пазе статора 2. Толщина полосы магнитного диэлектрика 5 выбирается из условия прочности крепления клина. Глубина несквозного паза в полосе клина (на фиг. не обозначен) выполненной из магнитного диэлектрика 5 обеспечивается высотой выступа на полосе клина (на фиг. не обозначен) выполненной из не магнитного материала 4.
Несквозной паз в полосе магнитного диэлектрика 5 обеспечивает магнитное насыщение материала в полосе магнитного диэлектрика 5 в поперечном направлении к оси паза статора 2. Это позволяет обеспечить повышенное магнитное сопротивление для магнитного потока рассеивания обмоток статора 3. Полоса клина (на фиг. не обозначен) выполненная из магнитного диэлектрика 5 с несквозным пазом позволяет обеспечить более равномерное распределение магнитного потока в области воздушного зазора (на фиг. не обозначен), и как следствие, уменьшить влияние ряда высших гармонических составляющих магнитного поля магнитопровода статора 1.
Поскольку высокочастотные электрические машины выполняются с компактными размерами то использование в пазе статора 2 крепежных пазов приводит к резкому уменьшению сечения магнитопровода статора 1 в зоне воздушного зазора (на фиг. не обозначен) и соответственно увеличению магнитного сопротивления статора (на фиг. не обозначен) и возникновению дополнительных полей рассеивания, что увеличивает намагничивающий ток. Магнитопровод статора 1 выполнен из ферромагнетиков, так как использование магнитопроводов статора 1 из магнитных диэлектриков не целесообразно по причине их большего магнитного сопротивления, чем у ферромагнетиков.
В высокочастной электрической машине, с компактными размерами использование предложенной конструкции статора (на фиг. не обозначен) обеспечивает его крепление обмоток статора 3 за счет адгезивных свойств материала, из которого выполняется полоса магнитного диэлектрика 5 без использования дополнительных крепежных пазов в пазе статора 2. Поскольку высокочастотная машина выполняется с компактными размерами, клин (на фиг. не обозначен) устанавливается с достаточной прочностью соединения. При выполнении ремонтных работ, в случае их необходимости, клин (на фиг. не обозначен) вынимается полностью из магнитопровода статора 1 высокочастной электрической машины и в дальнейшем при установке нового клина (на фиг. не обозначен) материал полосы магнитного диэлектрика 5 наносится в пластичной форме в паз статора 2 и после этого внутренний диаметр магнитопровода статора 1 обрабатывается для получения гладкости поверхности.