Статор электрической машины переменного тока и способ его изготовления Советский патент 1993 года по МПК H02K1/20 H02K5/18 H02K15/02 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим машинам переменного тока асинхронным и синхронным закрытого обдуваемого исполнения, и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих указанные электрические машины. .

Цель изобретения - улучшение теплопередачи и технологичности при снижении материалоемкости.

На фиг. 1 показан продольный разрез двигателя;.на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - способ штамповки прямоугольных статорных ггластин из стальной ленты, намотанной в рулоны; на фиг. 4 - способ ориентации прямоугольных пластин в пакете магнитопровода, где каждые две пластины повернуты на угол 90° относительно Двух соседних пластин; на фиг. 5 - то же, в аксонометрии; на фиг. 6 - способ поворота пластин в макете при помощи гребенки; на фиг. 7 - то же, но при поперечном расположении пакета,

Статор электрической машины содержит передний 1 и задний 2 подшипниковые

щиты с игольчатыми охлаждающими элементами 3, пакет магнитопровода 4, состав- ленный из прямоугольных пластин с пазово-зубцовой зоной, в которой расположена обмотка 5. При этом в пакете 4 каждые две пластины 4, а по отношению к двум соседним пластинам 4,6 поочередно повернуты на угол 90° и в таком положении скреплены между собой, например, сваркой 6 в местах пересечения пластин в угловых вентиляционных каналах 7.

Прямоугольные пластины 4,а и 4,6 имеют на углах по четыре основных осевых вентиляционных каналов 8 и четыре отверстия 9 по углам для скрепления пакета 4 пластин.

С массивными кольцами 10 и подшипниковыми щитами 1 и 2 (вид соединения щитов, массивных колец и пакета при помощи отверстий, в которые могут быть установлены болты или другие крепежные элементы условно на чертеже не показан).

При взаимно перпендикулярном попарном расположении пластин 4,а и 4,6 на внешних гранях пакета магнитопровода 4 образованы расположенные перпендику(Л

С

оо

О

о

I. 00 О

СО

лярно к оси машины ребра охлаждения 11, являющиеся продолжением ярма по длинной стороне пластин 4,а и 4,6. Между этими ребрами 1.1 по узкой стороне пластин 4,а и 4,6 образованы дополнительные вентиляционные каналы 12, а боковые вентиляционные каналы 7 закрыты с внешней стороны специальными коробками 13, которые воздухонепроницаемы на статоре, противоположно вентилятору 14, установленному на валу 15с ротором 16,

Вентилятор 14 закрыт кожухом 17, который состыкован без зазора с торцом пакета статора 4 и коробами 13.

Таким образом, ребра охлаждения 11 и дополнительные вентиляционные каналы между ними 12 в плоскости поперечного сечения статора (фиг. 2) расположены на четырех гранях магнитопровода 4 четырьмя симметричными группами, что обеспечивает равномерное охлаждение машины, которое осуществляется следующим образом.

Поток наружного воздуха (показан стрелками на фиг. 1, 2, 5), подаваемый вентилятором 14, поступает вначале в кольце.- вой зазор между кожухом 17 и щитом 1 с игольчатыми охлаждающими элементами 3, отбирая теплоту от лобовых частей обмотки статора 5, затем воздух входит в угловые вентиляционные каналы 7 и 8, откуда поступает в дополнительные каналы 12, меняя свое направление с осевого на двухсторонние тангенциальные. При этом образуется многоструйное и эффективное охлаждение на всем протяжении магнитопровода 4 и заднего щита 2, кроме общего снижения температуры, как показали опыты на опытных двигателях на 15°С, что обеспечивает практически равномерную, без осевых и радиальных перекосов, температуру обмотки статора по всей длине машины.

Штамповку прямоугольных статорных пластин 4 выполняют из рулона 18 на обычных прессах в автоматическом режиме. При этом ширина рулона 18 должна быть равной длинной стороне пластины 4, набирают в пакет на гладкую цилиндрическую оправку 19 (фиг. 6) и предварительно спрессовывают его в осевом направлении с усилием 0,1- 0,15 от номинального, после чего на половину пластин и пакета воздействуют гребенкой 20, установленной, например, на поршне гидро-или пневмоцилин дра 21, поворачивают в пакете каждые две пластины по отношению к двум соседним на угол 90.°, что приводит к взаимно перпендикулярному расположению (ход гребенки на фиг. 6:1 - начальное положение; II - промежуточное положение; III - конечное положение; IV - возврат в исходное положение), образуя

при этом дополнительные ребра охлаждения 11 и вентиляционные каналы 12. В заключительной стадии изготовления пакет пластин 4 окончательно спрессовывают в

осевом направлении и скрепляют сваркой 6 в местах пересечения длинные стороны пластин 4.

Необходимость предварительной осевой опрессовки пакетов усилием 0,1-0,15

вызвана тем, что в момент поворота гребенка 20 должна беспрепятственно входить в пакет 4 и воздействовать только на половину пластин, поворачивая их на 90° относительно второй половины пластин, которая

закреплена упором 22. При этом предварительное усилие, меньшее 0.1 от номинала дает недопустимую технологическую рас- шихтовку пакетов, что с учетом возможных (иногда неизбежных) заусенцев н а пластинах 4, затрудняет выполнение этой технологической операции, Увеличение давления спрессовки свыше 0,15 от номинального также ухудшает изготовление магнитопровода из-за чрезмерной первоначальной

плотности пакета, что приводит к заклиниванию гребенки 20 в пределах пакета и ухудшает процесс сборки.

Сравнительные испытания предлагаемого бескорпусного двигателя выполнены

на опытном образце двигателя 4AX90L4, у которого были сохранены габариты и мощность серийного двигателя (2,2 кВт). При этом пакет статора образован шихтовкой по предложенному способу прямоугольных

пластин 4 с классической зубцово-пазовой зоной, что лривело к формированию на гранях внешней поверхности ярма многочисленных ребер охлаждения и межреберных вентиляционных каналов.

в результате проведенных испытаний установлено, что поворот прямоугольных статорных листов вокруг оси машины не приводит к заметному увеличению потерь и обеспечивает необходимое эффективное

сечение ярма даже при уменьшенной высоте спинки в пластинах, повернутых узкой стороной. Следствием развития внешней поверхности охлаждения магнитопровода статора и отсутствия традиционного контактного перепада температуры между спинкой и корпусом явилось снижение средней температуры обмотки на 20°С и увеличение

КПД на 0,5% при обеспечении механической характеристики двигателя, соответст5 вующие требованиям ГОСТ, улучшается технологичность и повышается коэффициент использования стали до 0,75, при этом исключается дорогостоящий оребренный корпус, что приводит к дополнительной экономии материалов.

Перечисленное позволяет получить значительный технико-экономический эффект от внедрения данного технического решения в серийное производство. Формула изобретения 1. Статор электрической машины переменного тока, содержащий пластины с па- зово-зубцовой зоной в виде прямоугольников с центральным отверстием под расточку, собранных в граненый с поворотом пластин пакет магнитопровода с обмоткой, на четырех углах и смежных гранях которого образованы при помощи коробов, скрепленных с ребрами охлаждения, осевые вентиляционные каналы, закрытые на выходе, отличающийся тем, что, с целью улучшения теплопередачи и технологичности при уменьшении материалоемко- сти, пластины в пакете имеют стороны разной величины и через каждые два смещены на 90° и скреплены между собой в местах пересечения в угловых вентиляционных каналах, на длинной стороне пластин расположены перпендикулярно к оси машины ребра охлаждения, а между ними на короткой стороне образованы дополнительные вентиляционные каналы.

2. Способ изготовления статора электрической машины, включающий разрезку рулонов из ленты, штамповку из нее пластин, шихтовку и екрепление из них пакетов, отличающийся тем, что пластины

штампуют из ленты, ширина которой равна длинной стороне пластины, затем на гладкую круглую оправку набирают их в пакеты и предварительно спрессовывают в осевом направлении с усилием 0,1-0,15 от номинального, поворачивают в пакете каждые две пластины по отношению к двум соседним на угол 90° путем введения гребенки внутрь пакета и перемещения ее между пластинами до их взаимно перпендикулярного

расположения, после чего пакет окончательно спрессовывают с номинальным усилием 1-1,5 МПа и скрепляют сваркой в местах пересечения пластин в угловых вентиляционных каналах.

Сущность изобретения: пластины в пакете имеют стороны разной величины и через каждые две смещены на 90° и скреплены между собой в местах пересечения в угловых вентиляционных каналах, на длинной стороне пластин расположены перпендикулярно оси машины ребра охлаждения, а между ними на короткой стороне пластины образованы дополнительные вентиляционные каналы. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.