Электрическая машина Советский патент 1991 года по МПК H02K5/04 H02K5/18 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим двигателям переменного тока закрытого обдуваемого исполнения малой и средней мощности, и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих указанные электродвигатели.

Целью изобретения является улучшение теплоотдачи при снижении материалоемкости.

На фиг.1 представлен продольный разрез двигателя; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - место 1 на фиг,1, вариант I; на фиг.4 - то же, вариант II.

Статор электрической машины включает в себя передний 1 и задний 2 подшипниковые щиты и корпус 3 с перфорированными ребрами охлаждения двух видов - прямоугольными 4 и трубчатыми 5. Ребра 4 и 5 охлаждения установлены в продольных канавках 6 отпрессованного из измельченных отходов электротехнической стали ярма 7 составного магнитопрово- да с обмоткой 8, установленной в пазах нашихтованной из стальных пластин зубцо- вой зоны 9. Ребра охлаждения 4 образованы

в процессе заливки расплавом алюминия ярма магнитопровода. При этом ребра 4 и 5 в плоскости поперечного сечения статора расположены четырьмя симметричными группами горизонтально-вертикально (для возможности изготовления из расплава алюминия в четырехразъемной форме). Трубчатые ребра 5 установлены между группами горизонтальных и вертикальных прямоугольных ребер охлаждения. Ребра 4 и 5 в своем теле имеют на всем протяжении отверстия 10 (круглые или прямоугольные) для выхода воздуха в тангенциальном направлении (показано стрелками) из трубчатых ребер в сторону прямоугольных ребер 4 и в щель 11 между отогнутым козырьком 12, кожухом 13, вентилятором 14 и задним подшипниковым щитом 2. Прямоугольные отверстия 10 могут быть наклонены в сторону, противоположную вентилятору 14.

Изготовление статора электрической машины осуществляется в следующей последовательности. Этим достигается уменьшение гидравлического сопротивления проточного тракта и как следствие увеличение расхода воздуха. В них зубцы 8 а соедиOs VI

ю ел

XI

ю

йены перемычками 15, ширина которых в радиальном направлении составляет 6-8 толщин стальной ленты. Пакет из круглых пластин с зубцами 8 а снаружи охватывает и скрепляет в монолит ярмо 7, отпрессованное из смеси железного порошка (30-40% по отношению к массе ярма) и металлических волокон (70-60%). Чешуйки имеют следующие размеры 15x2x0.1 мм (такие чешуйки получают путем расплава в специальном устройстве отходов электротехнической стали, Технология отработана до уровня опытно-промышленной, на нее оформлена отдельная заявка). Ярмо 7 состоит из двух одинаковых половинок, на каждой из которых выполнен кольцевой буртик 16, выступающий за пределы осевой длины пакета пластин 8 (фиг.1), Внутренний диаметр ярма 7 равен наружному диаметру пластин 8 с зубцами 8 а. Внутренний диаметр кольцевых буртиков 16 на 1,0-1,5 мм больше диаметра, образованного по дну паза этих пластин, При помощи буртиков 16 пакет круглых пластин 8 с зубцами 8 а удерживается от перемещения в осевом направлении внутри ярма 7 и скреплен двумя его половинками, которые зафиксированы в сжатом состоянии скобами 17. Последние устанавливаются в продольных канавках и углублениях на наружных поверхностях и торцах ярма 7 (фиг.1 и 2). Затем в пазы магнитопровода между зубцами 8 а укладывается обмотка 8,

Процесс сборки и изготовления можно проиллюстрировать на примере модернизированного асинхронного электродвигателя переменного тока серии 4А, Технология включает изготовление из смеси ферромагнитных элементов двух половинок ярма с буртиками 16 в специальной пресс-форме, выштамповку из стальной ленты круглых пластин с зубцами 8 а и тонкими перемычками 15 между ними для пазово-зубцовой зоны, сборку пазово-зубцовой зоны с ярмом 7. При этом пластины с зубцами 8 а набирают в пакет требуемой длины на цилиндрическую оправку (условно не показано), имеющую на своей поверхности продольные выступы по числу пазов статора, Перед монтажом круглых пластин с зубцами 8а вначале на цилиндрическую оправку надевают одну половинку ярма, при этом буртики 16 удерживают пакеты пластин с зубцами 8 а в спрессованном состоянии. После этого составной мэгнито- провод обливают расплавом алюминия, образуют цилиндры 18, ребра 4 и 5 в канавках 6. Затем на приливах 19 устанавливают вентиляторный кожух 13.

Замена традиционных сплошных продольных ребер охлаждения перфорированными 4 и трубчатыми 5 обеспечивает принципиально иную аксиально-тангенциальную вентиляцию, что позволяет более эффективно охладить электрическую машину, обеспечить практически равномерное распределение температуры в обмотках при значительном снижении расхода дорогосто0 ящего алюминия (до 20%) и экономики электротехнической стали (до 30%). Кроме этого, с точки зрения аэродинамики в предлагаемой конструкции уменьшено негативное влияние от гидродинамического удара за5 крученного вентилятором потока воздуха о ребра на входе в межреберные каналы. Перфорированные ребра в этом случае значительно равномернее, чем в прототипе обтекаются потоком в тангенциальном на0 правлении без существенной потери кинетической энергии с высокой степенью турбулентности. Это объясняется тем. что трубчатые ребра играют роль ресивера, где динамическое давление потока воздуха, на5 гнетаемого вентилятором, преобразуется в статическое, что приводит к росту КПД сие- темы охлаждения в целом, а следовательно, к росту КПД машины.

Крома роста КПД, к числу преимуществ

0 предлагаемой конструкции в сравнении с известной следует отнести снижение потерь электротехнической стали примерно на 30%; снижение расхода алюминия примерно на 20% из-за отсутствия весьма доро5 того в производстве сплошного массивного корпуса и экономии алюминия за счет перфорации ребер охлаждения; улучшение теп- лопередачи за счет фактического увеличения поверхности охлаждения при

0 равномерном обдуве ребер и отсутствия перепада температуры между корпусом и ярмом; снятие ограничения по увеличению длины двигателя (вдвое и более) и существенному росту единичной мощности при за5 данном габарите, что приведет к сокращению примерно на треть числа габаритов двигателей путем удлинения активных частей машин и выпуска их с различными мощностями.

0

Формула изобретения 1. Электрическая машина, содержащая статор с магнитопроводом и обмоткой, на поверхности которого расположены про5 дольные канавки, имеющие в сечении вид ласточкина хвоста, с размещёнными в.них стержнями, переходящими в ребра охлаждения и в зоне лобовых частей обмотки - в цилиндры с ребрами охлаждения и выточками на торцах под посадку подшипниковых

щитов и вентиляторный узел, отличающаяся тем, что, с целью улучшения теплоотдачи при снижении материалоемкости, ребра охлаждения по всей длине выполнены перфорированными и расположены в плоскости поперечного сечения симметричными группами горизонтально и вертикально, а между группами горизонтальных и вертикальных ребер установлены трубчатые ребра, расположенные с зазором по отношению к заднему подшипниковому щиту, и на их боковых стенках расположены отверстия для выхода воздуха в тангенци0

альном направлении в стороны расположе-1 ния соседних ребер.

2.Машина по п.1, о т л и ч а кущ а я с я тем, что отверстия в ребрах имеют круглую форму.

3.Машина по п.1, отличающаяся тем, что отверстия в ребрах имеют прямоугольную форму.

4.Машина по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что прямоугольные отверстия в ребрах наклонены в сторону, противоположную вентиляторному узлу.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в улучшении теплоотдачи при снижении материалоемкости. Электрическая машина содержит статор с ребрами охлаждения. Благодаря тому, что ребра выполнены перфорированными и расположены симметрично вертикальными и горизонтальными группами, между которыми расположены трубчатые ребра 5, обеспечивается достижение поставленной цели. 3 э.п. ф-лы, 4 ил.

J. .. ; . 1 . I . .

; ./; ;. ;, ; - Off/; ; ;„.. .-iV . Ј,..; I .. V ,

А 3

6 16 8г

Ч/Ш

к

16

77

Фиг. 2

Ю

/ (Вариант 1)

Физ.д

J ffafiVffffM Я)

C AAJyyyyu И U ЦЦЦ ууЛАЖДД }@

Фиг. 4