обмотка электрической машины с коротким вылетом лобовых частей

Формула изобретения

Обмотка электрической машины, состоящая из жестких катушек, выполненная из провода прямоугольного сечения и имеющая пазовые и лобовые части, отличающаяся тем, что каждый стержень обмотки при переходе от пазовой части к лобовой и обратно дважды сгибается по линии, проходящей под углом в 45° к продольной оси широкой стороны стержня, а лобовые части катушек разных фаз обмотки размещаются друг за другом вдоль оси вращения машины и изгибаются по окружности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к обмоткам электрических машин, и может быть применено при проектировании и конструировании электрических машин, имеющих стержневые обмотки.

На данный момент существует ряд конструкций двухслойных стержневых обмоток электрических машин. Известна двухслойная обмотка, выполненная из проводников прямоугольного сечения, состоящая из активных прямолинейных пазовых частей и сопряженных с ними изогнутых с наличием переходной петли лобовых частей [1].

Недостаток такой обмотки заключается в большом вылете лобовых частей, большой трудоемкости ее изготовления и недостаточной надежности катушек из-за возможности повреждения витковой изоляции при растяжке заготовки катушки (лодочки) на растяжном станке.

Также известна катушка жесткой двухслойной обмотки, выполненная из проводников прямоугольного сечения, состоящая ив активных прямолинейных пазовых частей и сопряженных с ними лобовых частей, изогнутых по эвольвенте [2]. У обмотки, состоящей из таких катушек, также большой вылет лобовых частей, а изгиб их по эвольвенте представляет значительные технологические сложности.

Известна другая катушка двухслойной обмотки, выполненная из провода прямоугольного сечения, имеющая изогнутую по овально-винтовой линии лобовую часть со средней линией, расположенной по спирали на поверхности, образованной вращением вокруг продольной оси машины овала, большая ось которого составляет с продольной осью машины острый угол, а поперечное сечение катушки плавно повернуто в лобовой части вокруг средней линии на угол, равный сумме 180 и центрального угла между пазами, занимаемыми катушкой [3].

Изготовление такой катушки является трудоемким процессом из-за необходимости поворота поперечного сечения заготовки (лодочки) в лобовой части вокруг средней линии на угол, равный сумме 180 и центрального угла между пазами, занимаемыми катушкой. Для этого необходимо специальное устройство, а поворот поперечного сечения катушки на такой большой угол ведет к деформации и повреждению витковой изоляции в лобовой части, расслоению витков из-за изменения радиусов изгибов и сопряжений, что снижает надежность обмотки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является обмотка по авторскому свидетельству [4]. В этой обмотке катушка жесткой двухслойной обмотки электрической машины представляет собой совокупность n-витков провода прямоугольного сечения и имеет прямолинейные пазовые части и изогнутые по овально-винтовой линии лобовые части. Последние, в свою очередь, имеют верхние и нижние ветви, сопряженные с пазовыми частями и между собой дугами окружностей. При этом в лобовой части имеет место поворот каждого витка вокруг средней линии витка, внешнего в поперечном сечении катушки. Совокупность повернутых вокруг средней линии внешнего витка всех остальных витков образует поперечное сечение катушки, плавно повернутое в лобовой части на 180 градусов.

В катушке такой конструкции для образования лобовых частей необходим шаблон специальной формы, а кроме этого вылет лобовых частей не сокращается.

Цель изобретения - сокращение вылета ледовой части обмотки, упрощение технологии формовки лобовых частей, снижение повреждаемости изоляции и повышение надежности обмотки.

Указанная цель достигается в результате того, что стержни при переходе от активной части 1 к лобовой 2 при выходе из пазов 3 изгибаются в плоскости, перпендикулярной оси вращения, вдоль радиусов по направлению к наружному диаметру сердечника статора (обмотка статора) или к оси вращения (для обмотки фазного ротора).

На фиг.1 показан переход стержня из вертикально расположенных проводников в лобовую часть под стержнем, находящимся в соседнем пазу; на фиг.2 - переход в лобовую часть катушки стержня с горизонтально расположенными проводниками; на фиг.3 показаны лобовые части одной катушечной группы; на фиг.4 - взаимное расположение лобовых частей фаз; на фиг.5 дано взаимное расположение стержней обмотки в зоне лобовых частей.

Каждый стержень обмотки 1, выходя из паза 3 на некотором расстоянии от торца сердечника 4 статора (ротора), определяемом по классу напряжения, дважды сгибается по линии, проходящей под углом в 45 градусов к оси стержня вдоль его широкой стороны. Благодаря тому что стержень сгибается по своей широкой стороне, вероятность повреждения изоляции стержней обмотки существенно ниже, чем при изгибе стержней на ребро, как это происходит в катушках обычной конструкции при переходе от верхнего стержня к нижнему. После второго изгиба стержень находится в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и располагается вдоль радиальной линии. При этом расстояние между линиями сгиба выбирается таким образом, чтобы после двух изгибов стержень проходил под стержнем, расположенным в соседнем пазу. После этого стержень изгибается плашмя либо по дуге окружности, либо по прямой и образует лобовую часть обмотки 2. Затем после двух таких же изгибов, идущих в обратном порядке, стержень переходит в соответствующий шагу обмотки паз. Для стержней, проводники в которых находятся в горизонтальном положении, лобовая часть формируется уже после двух изгибов.

Лобовые части стержней, лежащих в соседних пазах и образующих одну катушечную группу, располагаются друг под другом.

Лобовые части катушек разных фаз смещены друг относительно друга вдоль оси вращения на необходимую по условиям электрической прочности величину. Стержни катушек, лежащих в одном пазу и принадлежащих одной фазе, изгибаются в противоположные стороны в следующей последовательности: сначала нижний, затем верхний.

Таким образом, по сравнению с известными конструкциями стержневых обмоток, предлагаемая конструкция обмотки дает минимальный вылет лобовых частей обмотки, позволяет значительно упростить технологию их формовки и повысить надежность обмотки за счет снижения повреждаемости ее изоляции.

Источники информации

1. Каганов Л.М. Технология жестких статорных обмоток. М. - Л.: Энергия, 1965, с.12-16.

2. Видеман Г., Келленбергер В. Конструкции электрических машин. Л., Энергия, 1972, с.189, рис.7-20.

3. Авторское свидетельство СССР № 521633, кл. Н02K 3/04, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР № 1725319, кл. Н02K 3/04, 1987. - прототип.