Статор электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H02K1/06 

Изобретение относится к области электромашиностроения и касается преиму11ественно конструкции статоров электрических машин с магнитопроводами, выполненными из дисперсных ферромагнитных материалов.

Известна конструкция торцевой электрической машины, содержащей бес.пазовый статор, набранный из кйтушечных групп, активная часть которых выполнена из чередующихся между собой проводников обмотки и отдельных слоев изоляции листовых электромагнитных элементов, остов статора, выполненный из материала с повышенным электрическим сопротивлением, на котором в посадочных местах укреплены активные части катшечных групп. Конструкция статора не содержит магнитопровода с зубцовой зоной, а слсэдовательно, исключает операцию установки обмоток в пазы, что, с одной стороны, упрощает конструкцию магнитопровода, а с другой - упрощает технологию его сборки Г13.

Однако в результате отсутствия пазов электродвигатель с беспазовым .статором имеет более высокую величину эквивалентного рабочего зазора, чем у статора с пазами, что снижает энергетические показатели электродвигателя (КПД). Выполнение беспазового сердечника из дисперсных материалов, например из магнитодиэлектриков, имеющих пониженную магнитную проницаемость по сравнени с шихтованным сердечником из электротехнической стали, еще более снижает указанные показатели. Конструкция беспазового статора ограничена в сохранении конструктивных парг1Метров при непосредственном введении магнитодиэлектриков в конструкцию при формовании сердечника совместно с обмотками давлением 600-800 МПа из-за низкой прочности обмоток и остова. В результате прессования высоким давлением остов с обмотками подвергается значительной деформации, которая определяется усадкой магнитодиэлектрика, составляющей 2,6-3 от насьлпного объема. При низком давлении формования, например заливкой, вязкой магнитодиэлектрической массой, не удается получить повышенную проницаемость сердечника, что ограничивает выполнение статора указанной конструкции из материалов с высокой проницаемостью. ИСпользование в консг рукции статора остова с поилшенньвя электросопротивлением не позволяет улучшить структуру магнитного поля в зазоре, что П51ИВОДИТ к росту дополнительных потерь и снижает энергетические показатели.

Наиболее близким к предлагаемому является статор, электрической машины, содержащий выполненный из ферромагнитного материала остов, и обмоточные группы, закрепленные на 5 остове Г2 ,

Цель изобретения - повышение энергетических показателей статора путем обеспечения необходимых конструктивных параметров и повышения

0 магнитной проницаемости магнитопровода.

Поставленная цель- достигаеся тем, что в статоре электрической машины, содержащем выполненный из фер5 ромагнитного материала остов и. обмоточные группы, закрепленные на остове, последний имеет отверстия с буртами, образующими посадочные места под обмоточные группы, изолирующие

Q зазоры, расположенные с чередованием мехсду отверстиями остова и противоположными торцами, и немагнитные зазоры, расположенные между отверстиями остова,- причем активные части остова и обмоточных групп имеют ферромагнитное покрытие, расположенное со стороны обмоточных групп и нанесенное преимущественно плазменным напылением.

На фиг.. 1 изображен статор в изо0 метрии; на фиг. 2 - то же,поперечный разрез; на фиг. 3 - развертка остова статора с одной установленной обмоткой; на фиг.. - принципиальная электрическая схема развертки

5 ротора; на фиг..5 - участок остова между отверстиями без покрытия, поперечное сечение.

Статор содержит остов 1, обмоточные группы 2, ферромагнитное покры0 тие 3, немагнитный зазор 4, бурты 5, изолирующие зазоры 6 - зубец (полюс) зубцовый зоны 7, паз 8, торец остова 9, магнитный шунт 10, активные части остова и обмоток 11, отверс5 тия 12 в остове 1.

Покрытие выполнено по наружна/ч контурам остова 1, активных частей катушечных групп 2 и внутреннего диаметра статора. Участки остова 1

0 между отверстиями 12 в остове содержит немагнитные зазоры 4. Обмоточные группы установлены в посадочные места остова 1, образованные буртаМи 5. В остове предусмотрены

е изолирующие зазоры 6, чередуемые с различных торцовых участков остова до каждого отверстия 12 в остове, занятого зубцами 7. В пазах 8, образованных в результате нанесе- ния магнитопроводного покрытия 3, размещены участки остова 1 и катушечные группы 2. Торцовые участки остова 9 выполнены в качестве фланцев для размещения подьшпниковых щитов. В пазах 8,образованных в результате нанесения покрытия 3, разм щены участки остова, бурты, обмотки и шунты. У.астки остова содержат немагнитные зазоры 4 и используются в качестве магнитных шунтов 10 между зубцами 7. Устройство работает слеАукхдим образом,« При подключении катушечных групп 2, например обмоток пар пол1асов, к источнику тока (зубца/д 7) наводится магнитный поток, который замыкается в магнитопроводе 3 и за пределами зубцов в воздухе. Этот магнитный поток в то же время проходит через части остова 1 - бурты 5, которые являются составной частью полюсов 7. Часть остова 1, находящегося в пазу 8, обращенная внутрь статора, шунтирует магнитный поток шунтовыми участками 10, в результате чего выравнивается магнитный поток в пазовой области между зубцами 7. Пазовое рассеяние ограничивает немагнитный зазор 4 в шунтовой части 10 остова 1. Созданию тока, индуктированного катушечными группами 2 в остов 1 по периметру посадочного места, образованному буртами 5, препятствуют изолирующие зазоры б, При сооб щении катушечных групп 2 с источниками постоянного или многофазного переменного тока в воздушной области статора, прилегающей к зубцам 7, возбуждается постоянное, пульсирующее или вращающееся магнитное поле, которое используется для перемещения вторичного элег-юнта (ротора). Буквенными индексами на фиг. 3-5 обозначены: ig - контур тока обмоток; е, &2 3 4- ЭДС, наведенные указанным током по контурам вокруг отверстий в остове, а ив точки сечения электрической развертки остова.; I - ширина участк сечения остова, включающая бурты и магнитный шунт; I - ширина немаг нитного зазора. Использование магнитопроводного остова в конструкции позволяет улуч шить структуру магнитного поля в рабочем зазоре статора, уменьшить сопротивление магнитной цепи, упрос тить конструкцию и технологию изготовления статора. Улучшение структуры магнитного поля получают за счет использования участков остова полюсами 7 в качестве магнитных шунтов 10, которые сообщают шунтируют ) в магнитном отношении смежные полгэса, в результате чего индукция в области ыунта от полюса (зубца ) снижается плавно по мере удаления от края , зубца к центру шунта, что способствует снижению гармоник высших поряд 1 4 кЬв в зуоцовой зоне статора, а следовательно, и интерференции указанных с роторньми гармони- , ками, что позволяет улучшить форму механической характеристики и повысить КПД электродвигателя. Немагнитные зазоры 4, кроме того, позволяют снизить пазовое расстояние через шунтовые участки Ю, т.е.. ограничить зa fcIкaниe через эти участки части магнитного потока от одного зубца к другому. Введение немагнитного зазора в шунтовую часть остова в 0,1 1 его ширины снижает, магнитную проницаемость этого участка в 100 раз. Следовательно, во столько же раз увеличивается магнитное сопротивление и снижается пазовое рассеяние, что способствует повышению полезной индукции в }зазоре и, следовательно КПД электродвигателя. Изолирующие зазоры б, располо- женные с различных торцов остова 9, препятствуют созданию тока крроткого за 4ыкания вокруг отверстий 11, который может возникать в случае питания обмоток 2 переменньв4 током. Изолиругаайе зазоры 6 препятствуют созданию тока в посадочных местах, а также возбужчению токов во всем остове, так как в различных контурах вокруг посадочных Мест наводятся равные по модулю ЭДС с противоположными фазами. электрическая схема остова 1 Чфиг, 4) по отношению к одной обмотке разомкнута, а по отношению к любому числу пар обмоток, соотвествующих napciM полюсов, является бифиллярной. Таки образом, наличие изолирующих зазоров 6 в остове позволяет исключить возбуждение в нем токов наведенных магнитным полем обмоток и связанных с ними дополнительных потерь, что способствует повышению энергетических параметров злрктродвигателя предложенной конструкции. Уменьшение сопротивления магнитной цепи статора по сравнению с известными конструкциями в предложенной конструкции получается за счет повышения плотности магнитопровода 1.покрытия ); использования буртов 5 остова в магнитных цепях;. 2П4еньшения длины средней силовой лшнии напряженности в магнитопроводе. . Так плотность магнитопровода, изготовленного заливной магнитодиэлектрической массой, составляет iO,4 плотности компактного железа; прессованием порошков железа в прессформе давлением 600 МПа А 0,8-0,75; при плазменном напылении с: 0,85-0,95, Таким образом, плазменное напыление позволяет получить более высокую плотность магнитопровода в данном статоре без применения высоких давлений прессования (600 МПа, ограничивающих возможность выполнения предложенной конструкции статора

Вурта 5 служат как элементы крепления обмоток и частями полюсов. Если учесть, что магнитная проницаемость остова может быть достаточно большой (трансформаторная сталь, армкржелезо и т.д.), то бурты 5 с большей проницаемостьй, чем напыленный полюс 7, повысят, общую проницаемость магнитопровода в этой области, так как в ко«струкции бурты 5 совпадают с направлением основного магнитного в полюсах 7.

Длина силовой линии в магнитопроводе зависит от его герметрических размеров и конфигураций. Из фиг. 2 видно, что магнитопровод, образованный с внешней стороны напылением, повторяет контур остова с обмотками, т.е. покрытие ложится по образугацей этих поверхностей по на11меньыему расстоянию, в результате чего линии напряженности магнитного поля в нем имеют наименьшую длину.

По сравнению с прототипом в предложенной конструкции преимуществом является наличие зубцовой зоны, так как размещение обмоток на беззубцовом магнитопроводе увеличивает эквивалентный немагнитный зазор между указанньил статором и ротором на величину, пропорциональную толщине обмоток или дополнительных зазоров между вспомогательными электромагнитными элементами и беззубцовым статором..

Другим преимуществом является простота конструкции предлагаемого статора, позволяет полностью автоматизировать производство, так как в основе технологии статора лежат современные технологические процессы; штаглповка, выполнение обмоток на каркасах, шаблонах и плазменное напыление, что позволяет исключить ручной труд на операциях по изготовлению магнитопровода, его мехобработки размещению обмоток и их креплению в пазах, тем самым снизить трудоемкость изделия.

СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержаний выполненный из ферромагнитного материала остов и обмоточные группы, закрепленные на основе, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, остов имеет отверстия с буртами, образующими посадочные места под обмоточные группы, .изолиру{С1дие зазоры, расположенные с чередованием между отверстиями остова и противоположными торцами, и немагнит1&1е зазоры, расположенные между отверстиями остова, причем активные части остова и обмоточных групп имеют ферромагнитное покрытие, расположенное со стороны обмоточных групп и нанесенное преимущественно плазменным напылением. оо 00 4;: 4;:

9 6

$ 12 25 / I