Статор электрической машины переменного тока Советский патент 1991 года по МПК H02K1/06 H02K5/18 H02K5/22 

Фиг 2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции безотходных в производстве статоров электромашин переменного тока, преимущественно к трехфазным асинхронным двигателям малой и средней мощности, обмотки и магнито- провод которых выполнены из ферромагнитной проволоки.

Цель изобретения - повышение использования активного обьема статора при уве- личении прочности конструкции и улучшении энергетических и виброакустических характеристик.

На фиг.1 представлен статор электродвигателя, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - гибкие компенсационные элементы на корпусе.

Витки секций (однослойной или двухслойной) обмотки 1,выполненной из ферромагнитной проволоки, плотно уложены одна относительно другой и образуют распределенный активный кольцевой пазово-зубцо- вый слой статора во всем объеме между расточкой 2 статора и ярмом 3 магнитопро- вода. Ярмо 3 из Изолированной стальной проволоки намотано концентрично непосредственно на витки обмотки 1, при этом витки обмотки 1 и ярма 3 расположены ортогонально - витки обмотки 1 расположены вдоль продольной оси статора, а концентрические витки ярма 3 - поперек оси статора, При этом ярмо 3 удлинено в зону лобовых частей обмотки вплоть до ее торцов, обмотка .1 и магнитопровод 3 скреплены в монолит при помощи отвержденной в пустотах между витками обмотки и ярма ферромагнитной массой 4 и помещены в гофрированный из стальной ленты сребренный корпус 5 со щитами 6. Для компенсации температурных расширений, возникающих в витках обмоток 1 и ярма 3, на корпусе 5 имеются местные продольные V-образные элементы 7, образованные выдавливанием в теле ленты полостей, расположенных вдоль образующей корпуса 5 и заполненных ферромагнитной массой 4.

Ребра охлаждения образованы путем гофрирования стальной ленты корпуса 5, у корня этих ребер стальная лента скреплена сваркой 8, а полости элементов 7 для температурной компенсации, как пустоты между витками обмотки 1 и ярмаЗ, заполнены ферромагнитной массой 4.

При таком исполнении статора пазово- зубцовая зона и ярмо жестко скреплены и образуют единое в электромагнитном отношении тело. При этом функции пазово-зуб- цовой зоны совмещены - витки 1 из ферромагнитной проволоки проводят не только электрический ток, но и магнитный

поток, а ярмо 3 имеет увеличенную длину по сравнению с классической электромашиной - оно удлинено в зону лобовых частей обмотки и, таким образом, обеспечивает заполнение обьема статора активным материалом, чго повышает его использование.

Последовательность сборки статора; вначале на круглую оправку (не показана)

0 наматывают из электроизолированной проволоки распределенную трехфазную обмотку 1, в которой витки секций плотно уложены друг к другу, образуя пазово-зуб- цовую зону и расточку 2 статора. Затем по5 верх обмоток 1 наливают в ортогональном направлении витки ферромагнитной проволоки, образуя ярмо 3 статора, при этом ярмо удлинено в зону лобовых частей обмоток, что позволяет выполнять статор без лобо0 вых частей обмоток и повысить удельную мощность машины. После такого изготовления магнитопровода с обмоткой на него напрессовывают безотходно изготовленный из гофрированной ленты сребренный кор5 пус 5, устанавливают щиты 6 и все внутренние пустоты между витками обмотки 1 и ярма 3 и в компенсационных полостях элементов 7 заполняют желеобразной ферромагнитной массой 4 Масса состоит из 100

0 вес.ч эпоксидной смолы, чэпример. марки ЭД-22, смешанной с железным порошком (250 вес.ч ), например, марки ПЖЭ и отвер- дителем - полиэтиленполиамином (10 вес.ч.) О верждение такой массы может

5 происходить при окружам щей температуре 20-30°С.

Таким образом,конструкций и технология изготовления статора является полностью безотходной, что позволяет получить

0 значительную экономию электротехнической стали (до 50%) и исключить применение меди. Технологические опеозции просты и легко поддаются механглации. В конструкции статора не требуютич пазовые

5 крышки, изоляционные коробки, клинья, переплетные и крепежные материалы и пропиточные лаки, что обеспечивает упрощение изготовления и удешевление статора. Благодаря подпрессовке и упоря0 доченной укладке (рядной или шахматной) коэффициент заполнения ферромагнитной проволокой пазово-зубцовой зоны и ярма возрастает от 0,7 до 0,95. Это упрочняет конструкцию и увеличивает удельную мощ5 ность машины, что приводит к повышению прочности и надежности , улучшению энергетических и виброакустических показателей.

Улучшение указанных показателей связано со следующим Известно, что при работе электрической машины в зубцовой зоне возникает вибрация от радиальной и тангенциальной составляющих электромагнит ных сил, а также из-за одностороньего магнитного тяжения. Введение раслреде ленного пазово-зубцового слоя плогчо уложенных секций из ферромагнитной проволоки приводит к существенному снижению указанных магнитных сил и соотвег ствующему снижению шума

Следовательно, основным преимуществом такой конструкции являются образование распределенного пазово-зубцового слоя и выполнение обмоткой функции как электропроводящей системы, так и мзгни- топроводящей. Это приводит к повышению уровня электромагнитного исполозования активных материалов и объема машины при упрощении технологии изготовления Кро ме того, наличие бесконечного количества зубцов с шириной, равной диаметру 4 °i- pn магнитной обмоточной проволоки pdono сильно бесконечному уселичению количества пазов на полюс и Фазу что обес печивает принципиально малое содержа ние высших пространственных гармоник в кривой вращающегося магнитного поля по зволяет снизить добавочные пульсац/он- ные потери и интенсивность магнитных шумов, исключить провалы в к ривой момен та

Пластичность конструкции позволяет обеспечить практически любу ю полноту пазо во-зубцовой зоны - цилиндрическую конусную, плоско-кольцевую плоско линейную и другие.

При использовании изобретения для асинхронных двигателей с высотой оси вра щения 90-112 может быть достигнута эконо мия электротехнической стали до 50% обмоточной меди 100%, обеспечено повышение КПД на 1,5-2% и снижение уровня шума и вибрации на 8-12 дБ

Лучшему использованию объема служит совмещение обмотки и магнитолровода при стальных обмотках, заполняющих ВРСЬ объем статора, что в каждый момент времени обеспечивает в любой части магнитной системы наложение потока и тока При этом максимумы тока и потока сдвинуты один относительно другой, что и обеспечивает лучшее использование объема (материала) При этом пространство над выступающими частями лобовых частей обмотки бандэжи- руется стальной проволокой ярма охваты- вающей витки обмотки

Этот бандаж образует дополнительный объем для замыкания потока (своеобразная спинка статора Улучшенной магнитной проводимости и теплопроводности способCiB.ei то, чти в Ndiop -.оюлняет ферромагнитной член 4, а нодшнпнин.. ые щиты 6 крепятся v гофрир-о нны усу Г. и оГ Звт ют ( -дно целое с Магнии проводов Это обеспечигяет т-, л.е тетери в об- моткз за ое-1 увеличения пчощади стз/ ьно : обмотки d три раза по сргвнению с меднсй (удел.|-0о сопротивление стили в девжь раз больше по сравнению с медью). Т ют соъем обеспечивается за счет зубцов (сни исключены a iu объем примерно равен облечу „Смот и ч Сще 1/3 объема о егпеч дается зз с :ег ув°т11чония высоты ( i 4гм на 30г/о ю ср LHC 1ию с медной секЦ I

Расчеты no пива о г, чтс применяя г .ель ые обмогк , VO-KHO о , пив на один получит Mdu ину обидающую

yMQjJ ТьОрИТРЛЬНЫМ -1 ОНОрГеТИЧеСКИМИ Xdиакт pi стикаг in При этом Э1 омомия обес печиьслся оЗ счет oic/гствия меди и (ения от/-одоь стати а внброакустиче- скис r/(.i тк терис 1 улучшаются за счет просгра.1гтронны ормоник

Крэпе того, о пред шаемои констр/к ц.HI v Tpn4t ( кие гг ки 1 магнит r j потоки в гикциях накладов оя в продольно-по перс (Hjr.i нзчра1 Juhi/и чго благоприятно c-i Hd -к. ромагнспном процессе

Ф м л я и 0 с f1 ; е т е it и я

rjp э/т t I - ои nepeМРНН.ГО ТОО СОД .р/t 1ЩИ1 f 13ГНИТОПрОООД ИЗ LP pi IfcHO H3iMOT - t L , , тфГфОВЭМНЫХ

ферром гнитнмх н -ге в птзы которого улолеиа o6noTh т i, i-з листвой ста ли о т п и ч а ю щ I р ( п тем что с целью г.овы синя использования ai- тиансго объс va CToiopa при увеличении noo incciii кон- сто/кци. и улучшении энергетических и вибрт устических хар ггрристчк, обмотка вы г юг, if на из из лир° ьа мной стальной проволок в 1тки ко орои распопожены вдоль продо iLHi. i оси и срто опальны концентрическим р 1тмм ounci H Hnoro из изолированной стальной провопоки ярма, которые расположены попррг-к оси а секции обмотки равномерно распределены по окружности с образованием пазопо-зубцового слоя во всем объеме межпу рэгточкой статора и ярмом магнитопройода причем ярмо удлинено в зону побовых частей обмотки до ее торцов мзгнитопровод и обмотка скреплены в монолит в пустотах между стальной проволокой отвержденной ферромагнитной массой и помещены в гофрированный из стальной ленты сребренный корпус, имеющий температурные компенсаторы в виде местных продольных образованных выдавпиванием в теле ленты гибких V-образных щей корпуса во взаимно перпендикулярных элементов, расположенных вдоль образую- диаметральных сечениях статора.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в повышении использования активного объема статора при увеличении прочности конструкции и улучшении энергетических и виброакустических характеристик. Статор электрической машины переменного тока содержит корпус и магнитопровод из спирально намотанных и гофрированных ферромагнитных нитей с обмоткой 1. Благодаря тому, что витки обмотки 1 ортогональны виткам ярма 3, удлиненного в зону лобовых частей обмотки, а оребренный корпус 5 имеет температурные компенсаторы, обеспечивается достижение поставленной цели. 3 ил.

/ ///////. / / / / / ///S////S/S / / /у /

Т1

Фиг.З

4

I

/

fc

Фиг. 1