Магнитопровод электрической машины Советский патент 1985 года по МПК H02K1/06 

t/f.f Изобретение относится к электромашиностроению, а конкретно к магнит ной цепи электрических машин перемен ного тока как с цилиндрическим возду ным зазором, так и с плоским, а также с разомкнутыми магнитопроводами, например к линейным машинам. Известен магнитопровод электричес кой машины, включающий ярмо, витое из ленты, намотанной на ребро, и зуб цовую зону с пазами, открытыми со стороны ярма, в которых размещена обмотка. При этом зубцовый слой также выполнен из ленты с предварительн вьфубленными пазами Недостатком данной конструкции .является большой отход материала при вырубке пазов на ленте. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является конструкция статорного проволочного сердечника, вьшолненная из нити в виде проволоки ферромагнитного материала, спирально расположенного по меньшей мере в одном щсоскостном слое. Сердечник имее несколько разнесенных зубцов в указанном слое, каждый из которых представляет собой ряд непрерывных откры тых петлевых частей нити, причем одна из петлевых частей каждого зубца, проходящая по краю зубца, образует по меньшей мере часть отверстия, пре дусмотренного в конструкции статора. Кроме того, имеется несколько элементов, соед1|няющих указанные петлевые части 2 . Недостатками данной конструкции являются малая жесткость, сложность изготовления, недостаточно высокий коэффициент заполнения из-за перекрестного расположения проволок на отдельных участ-ках ярмовой зоны статора. Именно участки перекрестного расположения проволок отдельных зубцов с проволокой, соединяющей другие зубцы, не обеспечивают плотного прилегания проволок по длине пакета статора на участках, где проволоки не пересекаются. Жесткость практически отсутствует так как проволоки в ярмовой зоне рас положены эксцентрично, т.е. по окруж нести, и после запрессовки такого статора в станину погрешность формы отверстия станины перейдет на внутре нюю расточку почти полностью до 100% Изготовление многозаходных петель зубцовой зоны,соединенных ; в ярмовой зоне, представляет большие технологические трудности. Кроме того, уменьшается коэффициент заполнения проволокой статора по его длине, так как на отдельных участках статора проводники идут одиночно в одной плоскости, а в других пересекаются, т.е. в местах пересечения толщина удваивается и изготовление таких статоров требует применение специального заполнителя или прокладок, чтобы компенсировать разницу в толщинах. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. Указанная цель достигается тем, что в магнитопроводе электрической машины, содержащем ярмо и зубцовую зону, включающую гофрированный слой из проволок с пазами под обмотку, зубцовая зона снабжена магнитопроводящими элементами в виде лент, охватывающих гофрированный слой проволок в поперечном направлении, расположенных вдоль магнитопровода и имеющих длину, равную длине магнитопровода, при этом магнитопроводящий элемент своей боковой поверхностью примыкает к ребру гофра и между ребрами каждог;о гофра размещена половина по меньшей мере одного магнитопроводящего элемента. Магнитопроводяшсие элементы могут быть выполнены многослойными. На фиг.1 показан разъемный магнитопровод линейной электрической мащины; на фиг.2 - зубцовая зона магнитопровода, вид сверху; на фиг.З - охваТьшаемый слой из ряда проволоки в развернутом виде, скрепленный магнитопроводящими элементами; на фиг.4 магнитопроводящий элемент с расположенным внутри рядом проболок, разрез; на фиг.З - магнитопровод линейной электрической машины с зубцовой зоной, у которой зубцы многослойны, а паз открыт в сторону ярма; на фиг.6 магнитопровод, вид сверху; на фиг.7 вариант исполнения охватываемого слоя из сплошного материала с магнитопроводящим элементом; на фиг.8 - ряд проволок, скрепленный магнитопроводящими элементами, состоящими из нескольких слоев; на фиг.9 - ряд проволок, стянутьгх многослойным элементом, вид с торца; на фиг.10 - разъемный магнитопровод линейной электрической машины с зубцовой зоной, у которой полузакрытые пазы обращены к рабочем воздушному зазору; на фиг.11 - зубцовая зона, вид сверху; на фиг.12 магнитопроводящий элемент, развернутый вид; на фиг. 13 - разъемный магнитопровод линейной электрической машины, зубцовая зона которого обращена пазом к ярму и содержит элемент крепления к ярму; на фиг,14 - разрез А-А на фиг.13; на фиг. 15 - магнитопроводяпщй элемент из полосок электротехнической стали с монтажными просечками; на фиг.16 - разъемный магнитопровод статора цилиндрической электрической машины с паузами, откры тыми в сторону ярма; на фиг.17 разъемный магнитопровод ротора цилин рической электрической машины с закрытыми пазами; на фиг.18 - разъемный магнитопровод линейной электрической машины с закрытыми скошенными пазами на фиг. 19 - зубцовая зона линей ной электрической машины со скошенными пазами, вид сверху; на фиг.20 - зубцовая зона линейной электрической ма шины со скошеннымимежзубцовыми участками, развернутый вид. Зубцовая зона 1, размещенная на . ярме 2, выполнена из ряда проволок 3,скреш1енньк магнитопроводящими элементами 4. Толщину стенки магнитопроводящего элемента S и толщину проволоки Sn выбирают из конструктив ных расчетов. Часть проволоки образует перемычку 5. Магнитопроводящий элемент 4 (скоба) представляет собой ленту электротехнической стали, охватьшающую ряд проволок 3 в поперечном направлении. Одна половина его смещена относительно другой полови|НЫ на толщину проволоки, крайний маг нитопроводящий элемент на торце ли.нейной электрической машины выполнен таким образом, что одна, из половин шире другой на толщину проволоки. Элемент 4 скрепляется по ширине, например, контактной сваркой. Рассто ние f между скобами выбирается в зависимости от ширины закрытого паза под обмотку или беличью клетку. Расстояние д между магнитопроводя щими элементами в месте изгиба зубца определяется в зависимости от толщины стенки этого элемента S и проволоки 5я . Проволока может быть как квадрат ного так и прямоугольного сечения. Предлагается вариант зубцовой зоны 6,размещенной на ярме 2 линейной электрической машины. Ряд проволок 3 зубцовой зоны магнитопровода соединен элементами 4. В центре зубца расположёны ребра гофры 7. Вместо проволоки, может быть применена гофрированная сплошная лента 8 из диэлектрического материала. Магнитопроводящий элемент 4 может состоять из нескольких слоев, например двух слоев 9 и 10. Предложен еще один вариант зубцовой зоны магнитопровода линейной электрической машины, где зубцовая зона 11, размещенная на ярме 2, имеет полузакрытые пазы, обращенные к рабочему воздушному зазору. Ряд проволок 3 скреплен элементом 4, которьш имеет усики 12, а ширина между усиками выбирается конструктором. Усики 12 образованы изгибами элементов 4, а ряд проволок внутри зубца образует ребро 13 изгиба. Полоска 14 из электротехнической стали представляет собой элемент 4 в развернутом виде. Она имеет выступ длиной j и высотой Ь, который определяется размерами усика 12. На полоске имеется также выступ высотой С, равный толщине проволоки. Торец 15 обращен к пазу 16. Предложен вариант зубцовой зоны 17 линейной электрической машины, которая размещена на ярме 2 и соединена с ним, Зубцовая зона 17 состоит из ряда проволок 3, скрепленных магнитопроводящими элементами 18. Элементы 18 вьшолнены с изгибом 19 в пазах, прилегающим к ярму и лепесткам 20, закрепленными на торце ярма,, например, контактной сваркой. Крайний магнитопроводящий элемент имеет лепесток 21, закрепленный на ярме. Элемент 18 выполнен из полоски электротехнической стали. Она- имеет уступ длиной 2 высотой d, равной толщине проволоки, а также просечки длиной t и шириной лепестков а. - Лепестки вьшолняются просечками в полоске и крепятся на боковой сторо,не торца ярма, например, контактной сваркой. Возможно выполнение цилиндрического магнитопровода, у которого зубцовая зона 22 обращена открытыми пазами к ярму 23, а со стороны рабочего воздушного зазора размещена пере- s мычка 24. Зубцы выполнены из магнито активных слоев 25, которые выполнены из ферромагнитной ленты, охватьшающей гофрированный слой проволоки 26. Для ротора с лентой обмоткой удоб ней иметь закрытые пазы у зубцовой зоны 27, которая обращена открытыми пазами к ярму 28. Для улучшения акустических характеристик удобней иметь скос пазов и зубцов на магнитопроводе электрической машины по отношению к ярму 2. ЗубцБ по отношению к ярму размеще ны под углом об , в межзубцовом прост ранстве 29 пучок проволок размещен в виде параллелограмма, а элементы 4 размещены между этими участками и параллельны между собой. Изобретение осуществляется следую щим образом. На слой проволоки на определенных расстояниях, зависящих от ширины паз и толщины зубцов, устанавливаются поперечные слои, выполненные в виде магнитопроводящих элементов, которые закрепляют с охватываемым слоем, например, контактной сваркой. После этого производят гофрирование охваты ваемого слоя, причем поперечные слои т.е. магнитопроводящие элементы с охватьшаемым слое, представляют собой ребра зубцов. Затем собирают зубцовую зону с ярмом для цилиндрического магнитопровода и на ярме для линейного двигателя, причем для двигателей с боле жесткой конструкцией заданы лепестки которые после сборки изгибаются по боковым сторонам ярма. Технико-экономическая эффективность от использования данного изобретения заключается в экономии приме няемых материалов, так как охватывае мый слой может быть выполнен из двух узких элементов, расположенных у края магнитопровода. Вообще можно варьировать числом элементов в ох546ватываемом слое; это может быть и сплошной слой, и из отдельных полос, и из проволок круглого и прямоугольного сечения и нескольких проволок, уложенньк с интервалом по длине магнитопровода. Удешевление конструкции обеспечивается за счет применения различных материалов в зубцовой зоне. Если охватьшающие элементы несут основную энергетическую нагрузку и выполнены из электротехнической стали, то охватьшаемый слой может быть выполнен из пучка проволоки даже ферромагнитной с удовлетворительными магнитными свойствами. Необходимая жесткость конструкции зубцового слоя достигается за счет подбора материалов для охватьшаемого слоя, это не связано с энергетикой магнитной цепи (во всяком случае эти элементы не несут на себе основную магнитную нагрузку). Для каждого габарита машины можно подобрать необходимую толщину несущего механические нагрузки СЛОЯ, не ухудшая энергетические показатели электрической машины. Повыше ние энергетических показателей возможно при предложенном размещении электротехнической стали, выполняющей роль зубцов. Тем более, что сталь можно применять уже прошедшую высокотемпературный рекристаллизационный отжиг. Возможный наклеп при размещении электротехнической полосы на охватьшаемом слое может возникнуть на изгибах,но они расположены вне зоны действия основного магнитного потока, поэтому в данном случае наклеп безвреден для параметров электрической машины. Предложенная конструкция разъемного магнитопровода предусматривает безотходное применение активного материала. Простота технологических приемов при формировании обоих слоев зубцовой зоны и при гофрировании способствует автоматизации всего сборочного процесса.

tj.2

1. МАГНИТОПРОВОД ЭЛЕКТРИЧЕС(КОЙ МАШИНЫ, содержащий ярмо и зубцовую зону, включающую гофрированный слой из проволок с пазами под обмотку, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, зубцовая зона снабжена магнитопроводящими элементами в виде лент, охватывающих, гофрированный слой проволок в поперечном направлении, расположенных вдоль магнитопровода и имеющих длину, равную длине магнитопровода, при этом магнитопроводящий элемент своей боковой поверхностью примыкает к ребру гофра и между ребрами каждого гофра размещена половина по меньшей мере одного магнитопрово. дящего элемента. 2. МагнитопроводПО п. 1, о т л и чающийся тем, что магнитопроводящие элементы выполнены много(Я слойными .

t/s.5

VU8.

фиг 5

ff

z : л

Фиг. 6

/J

J6

Ez:

v-f.

Фиг. 10

l-i.

17

ГФиг. 12

fr.

.21

АА

г

Фиг. /5

Фиг. /4

Фиг. 15

77

Фиг. 17

Фиг.18

Фиг. 20