ПОЛЮС ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Современной конструкцией полюса электрической машины является полюс шихтованный, т.е. собираемый из выштампованных листов, содержащих элементы сердечника и башмака как единое целое.

Это определило укоренившееся представление о целостности всего полюса, и современный проектировщик давал обычно сердечнику и башмаку полюса одинаковую длину - практически длину активного железа статора или якоря (или несколько увеличивал ее в синхронных машинах для учета потоков рассеивания).

Ширина сердечника полюса, а с нею и периметр сердечника полюса получались при этом в основном механически по требуемой индукции в полюсе, не обеспечивая минимальной длины витка.

С целью уменьшения длины провода обмотки полюса путем выполнения последнего с минимальным периметром при данном сечении предлагается сердечник полюса и полюсный башмак выполнять различной длины в аксиальном направлении.

Сущность изобретения иллюстрируется прилагаемым чертежом, на фиг. 1-4 которого поясняется принцип, положенный в основу изобретения; на фиг. 5-24 изображены различные конструкции полюсов, выполненные согласно изобретению.

Для того, чтобы можно было сердечники полюсов возбуждения электрических машин (шихтованные или сплошные, прямоугольного или некруглого сечения) проектировать с учетом получения минимального периметра сердечника ради достижения минимальной длины витка катушек возбуждения надо максимально приближать сечение сердечников к квадрату (при прямоугольной форме сердечника), для чего:

а) в полюсах с длиною сердечника, большей ширины (фиг. 1), достигать этого путем предельно допустимого увеличения ширины сердечника и соответственного уменьшения длины сердечника (фиг. 2).

б) в полюсах с длиной сердечника, меньшей ширины (фиг. 3), достигать этого путем предельно допустимого увеличения длины и соответствующего уменьшения ширины сердечника (фиг. 4).

При этом не следует связывать длину сердечника полюса с длиною башмака полюса или считаться с тем, что длина сердечника полюса получается меньшей (фиг. 5) или большей длины активного железа статора или якоря (фиг. 6).

Под участками активного железа, под которыми отсутствуют сердечники с их башмаками, недостающие участки магнитопровода башмака осуществляются, например, в виде следующих конструкций.

В шихтованных полюсах синхронных машин с солидными щеками и козырьками можно использовать, как дополнительный магнитопровод башмака, козырьки щек и самые щеки полюсов, втягивая их под активное железо, развивая козырьки соответственно в длину и придавая козырькам и вершинам щек размеры и очертания нормального башмака полюса (фиг. 8 - в перспективе и разрезе, фиг. 9 - в перспективе).

В шихтованных полюсах синхронных машин без крепления лобовых частей (шихтованные полюсы машин постоянного тока) недостающий магнитопровод башмака осуществляется шихтованным, например, из соответственно обрубаемых нормальных листов полюса. Крепление и связку дополнительного башмака к основным, осуществляется, например, шпильками, пропускаемыми сквозь основной и дополнительный башмаки (фиг. 10 и 11) или как-нибудь иначе.

В шихтованных полюсах синхронных машин с элементарной конструкцией крепления лобовых частей вроде Г-образных полос железа, последние сочетают, как крепящий элемент лобовых частей, с дополнительными башмаками (фиг. 12, 13), применяя при этом сварку и т.д.

При экономической целесообразности и удовлетворительности по потерям можно осуществлять конструкцию по фиг. 8-9 и при любых полюсах.

В полюсах из сплошного металла с сердечниками и башмаками, составляющими одно целое или отдельные части, дополнительный магнитопровод башмака получается естественным удлинение нормального башмака (фиг. 15).

Предельного уширения сердечника полюса можно достичь, применяя, в частности, где требуется, следующее.

1. Идею использования уширения пространственного угла между полюсами синхронных машин устройством нескольких катушек разных сечений (двух-трех, например, по фиг. 16), меньшей ширины у основания и большей ширины у вершины полюса.

2. Увеличение активной полюсной зоны повышением высоты сердечника полюса с соответствующим уменьшением ширины катушек возбуждения (фиг. 17 - слева и справа).

3. Идею использования уширения пространственного угла между полюсами синхронных машин устройством ступенчатых катушек по п. 1, сочетая ее с идеей уширения сердечников полюсов у основания полюса для учета потоков рассеивания, например, следующими средствами:

а) при шихтованных полюсах синхронных машин по обеим сторонам сердечника полюса у основания его располагать накладки, например, одной ступенькой (фиг. 18 - справа).

б) при отдельных сердечниках (сплошных) и отдельных закрепляемых на них башмаках (сплошных или шихтованных) делать основание сердечника шире вершины его, например, ступенькой (фиг. 18 - слева).

в) уменьшить длину сердечника полюса соответственно увеличению сердечника у основания его.

4. Увеличение коэффициента полюсного покрытия.

За счет экономии длины витков катушек возбуждения сокращается сечение меди до получения допускаемых по нагреву и коэффициенту полезного действия потерь в обмотке возбуждения.

Дальнейшее повышение экономии меди достигается применением межвитковой и полюсной изоляции классов ВС, СВ и С, в частности стеклянной.