Магнитопровод электрической машины Советский патент 1981 года по МПК H02K1/06 H02K9/22 

1

Изобретение относится к области электромашиностроения и может найти применение при изготовлении магнитопроподов ротора или статора вращающихся электрических машин переменного и постоянного тока, например машин, предназначенных для работы в:-кратковременном режиме, машин с аксиальным, радиальным и конусным воздушным зазором мощностью 0,1-г 10 квт.

Известен магнитопровод статора электрической машины, у которого ярмо выполнено витым из ленты, намотанной на ребро, а зубцовая зона выполнена из гофргфованной ленты с радиальными ребрами, направленными вдоль оси статорами.

Известен магнитопровод статора электрической машины, у которого ярмо и зубцовая зона выполнены из гофрированной ленты. Для снижения магнитной индукции в ярме магнитопровод статора содержит дополнительное ярмо, которое внутренней поверхностью примыкает к ярму. Достоинством такой конструкциии статора является безотходное выполнение зубЦОВ011 зоны и ярма из гофрированной ленты, что приводит к экономии материала при изготовлении магнитопровода статора 2.

Однако эта конструкция затрудняет отвод тепла от обмотки статора через малую по величине поверхность

10 контакта зубцав, ярма и дополнительного ярма. Поэтому недостатком электрических машин, использующих известный статор, является увеличение их массы за счет применения конструк15тивных элементов, которые способствуют интенсивному охлаждению, напри мер корпуса машины с охлаждающими ребрами.

Цель изобретения - улучшение охлаж20дения магнитопровода, что ведет к снижению массы электрической машины за счет улучшения теплопередачи от магнитопровода в окружающую среду. Указанная цельдостйгается тем, что магнитопровод электрической маraHHbf, выполненный из гофрированного материала, например ленты, содержаще зубцовую зону, зубцы которой выполиены в виде гофр, разделенных пазами, содержащей ярмо, выполненное в виде перемычек, соединяющих гофры зубцов, снабжен ребрами охлаждения, выполненными неразъемно из того же материала в виде гофр, обращенных в противоположную от гофр зубцов сторону. Магнитопровод может быть выполнен из ленты, круглой или квадратно проволоки. Между гофрами ребер могут быть в полнены полости для хладагента. Эти полости могут быть либо замкнутыми с торцев магнитопровода и заполненными теплопроводящей массой или веществом, меняющим cBote фазовое состояние в зависимости от температуры, либо могут представлять каналы с движущимся хладагентом. Применение неразъемного выполнен зубцовой зоны, ярма и охлаждающих устройств из гофрированного материала позволит исключить из конструк ции машин традиционного исполнения корпус с охлаждающими ребрами. Это приведет к снижению массы ма шины . При этом зубцовая зона, нрмо и охлаждающие устройства могут быть выполнены по длине машины из отдель ных участков гофрированного материала. Зубцовая зона, ярмо и охлаждающие устройства могут быть выполнены также из отдельных гофрированных проволок. В этих случаях длина машины может изменяться в широком диапазоне путем изменения числа отдельных лент гофрированного матери ла или гофрированных проволок. Отдельные ленты гофрированного материала могут быть выполнены с р личной конфигурацией зубцовой зоны охлаждак)1цих устройств и могут быть смещены по окружности машины относи тел.ь,но друг друга. Кроме того, зубцовЛя зона, ярмо охлаждающие устройства могут быть полнены из гофрированного материал витого вдоль оси машины. Это позво изготавливать машины различной дли ны из одной и той же ленты. А также зубцовая зона магниторовода и охлаждающие устройства моут быть выполнены различными по длие. В случае применения магнитопровоов предлагаемой конструкции в электи еских машинах с радиальным воздуным зазором охлаждающие ребра могут ыть выполнены переменной-высоты в адиальном направлении. Пазы зубцовой зоны могут быть выолнены либо закрытыми, либо открытыми со стороны воздушного зазора. Применение магнитопровода рассмат иваемой конструкции возможно в перую очередь, в электрических маши-г,; axj у которых магнитный поток замы- кается по рядом расположенным зубцам. При применении такого магнитопровода в машинах общепромьшшенного. применения в зоне может быть установлено .дополнительное ярмо, которое гможет быть вьтолнено либо из магнитопроводящего спеченного порошкового материала, либо из шихтованного железа, либо из отдельных секций сплошного магнитопроводящего материала. При необходимости увеличения площади магнитопровода он может быть выполнен в несколько слоев гофрированного материала. На фиг. 1 и 2 показаны соответственно магнитопроводы статора и ротора, у которых зубцовая зона , ярмо и охлаждающие устройства выполнены не- .разъемно из гофрированного материала; на фиг. 3 - поперечный разрез электрической машины, у которой статор и ротор содержит предлагаемый магнитопровод, а также один из возможных вариантов крепления машины к фундаменту с использованием наружной поверхности охлаждающих -уст- ройств; на фиг. 4-11 - возможные варианты неразъемного выполнения зубцовой зоны, ярма и охлаждающих устройств из гофрированного материала, например ленты; на фиг. 12- магнитопровод электрической машины, зубцовая зона и ребра охлаждения выполнены разной длины вдоль оси машины; на фиг. 13 - магнитопровод электрической машины с радиальным воздушным зазором; на фиг. 14- магнитопровод, у которого зубцовая зона, ярмо, охлаждаюшле ребра выполнены по длине машины из двух отдельных участков гофрированного материала и различной конфигураци и охлаждающих ребер (линии ен ярма раздела внутри магнитопровода условно не показаны); на фиг. 15 - магнитопровод, выполненный витым вдоль реи машины. Электрическая машина имеет магнит проводы статора 1 и ротора 2, у кото рых зубцовая зона, ярмо и охлаждающи устройства выполнены неразъемно из гофрированного материала, например ленты. Ротор 2 установлен на валу 3, который служит дополнительныммагнитопроводом. Гофры 4 образуют зубцовую зону. Гофры 5 образуют ребра охлаждения, обращенные в противоположп ную от гофр 4 зубцов сторону. В пазы зубцовой зоны помещена обмотка 6, яр мо 7 выполнено в виде перемычек гофг рированного материала. Для снижения магнитной индукции в ярме 7 может быть установлено дополнительное ярмо 8. замыкание магнитного потока ротора осуществляется также с помощью вала 3. Между ва;лом 3, дополнительным ярмом 8 и гоф :рами 5 образованы полости 9, кото1 ые могут быть заполнены охлаждаю:щей массой или движущимся хладагентом. Охлаждакщие устройства стятора и ротора 2 (фиг. З) образованы гофра ми 5. В пазах зубцовой зоны расположена обмотка 6. Ярмо 7 магнитопровода образовано участками гофрированного материала, расположенными по окружности магнитопровода. Для снижения магнитной индукции в статоре в зоне ярма установлено дополнительное ярмо 8, которое может быть выпол нено либо из порошкового магнитопроводящего материала, либо из шихтован ного ж-елеза, либо из отдельных секций сплошного магнитопроводящего материала. У ротора 2 магнитный поток может замыкаться не только через дополнительное ярмо 8, но и через вал 3 при соприкосновении его наружной поверхности с гофрами 5, образующими охлаждающие устройства. Между валом 3, гофрами 5 и дополнительным ярмом 8 образованы замкнутые полости или каналы 9, которые могут быть заполнены охлаждающей массой или ДВИЖ5ПЦИМСЯ хладагентом. На наружной поверхности охлаждающих устройств 10 выполнено устройство 11 крепления машины к фундаменту 12. Гофры 4 образуют зубцовую зону. Пазы этой зоны могут быть выполнены с стороны воздушного -зазора, .открытыми (фиг. 4, 6,. 10, 1 1) j закрытыми (фиг. 7-9), чередующимися закрытый открытий паз (фиг. 5), Гофры 5 образуют охлаждающие устройства в виде ребер (фиг. 5, 7-11) или noiлостей для хладагента (фиг. 4,6). Магнитопроврд по толщине может быть выполнен из нескольких лент гофрированного материала (фиг. 8). Полости для хладагента могут быть либо замкнутыми с горцев магнитопровода и заполненными теплопроводящей массой или веществом, меняющим свое фазовое состояние в зависимости от температуры, либо представлять каналы с движущимся хладагентом. Зубцовая зона н охлаждающее устройства могут быть выполнены различной длины вдоль оси машины (фиг.12). Гофры 4 образуют зубцовую зону, в которой уложена обмотка 6. Гофры 4 зубцовой зоны, ярмо 7 и дополнительное ярмо 8; этой электрической машины имеет активную длину меньше, чем гофры 5 охлаждающего устройства. При этом гофры 5 могут служить посадочной поверхностью подшипникового щита. Конструкция вала 3, ротора 2 машины может иметь традиционнее исполнение . Охлаясдающие устройства могут быть выполнены хотя бы на части поверхности ярма 7 магнитопровода или с переменным шагом по окружности (фиг.6,7) Дополнительное ярмо 8 магнитопровода может быть выполнено из .магнитопроводящего порошкового материала (фиг. 4,6,87, из шихтованного железа (фиг.И), из отдельных секций сплошного магнитопроводшцего материала (фиг. 5,9,10), либо в виде комбинации перечисленнг.гх материалов (фиг.7). Гофры 4 зубцовой зоны и ярмо 7 (фиг. 13) не имеют отличий от вьшеописанных. Гофры 5 охлаждающих устойств имеют по длине машины разную высоту. Участок магнитопровода 12 бразован ярмом 7, гофрами 5 охлаждащих ребер 6 и гофрами 4 зубцовой зоны (фиг, 14). Участок магнитопровода 13 образоан ярмом 14, гофрами I5 охлаждающих ебер и гофрами зубцовой зоны (на иг. 14 не показано). Выполнение агнитопровода из отдельных участков офрированного материала напоминает зготовление магнитопровода статора или ротора электрической машины из отдельных штампованных пластин методом шихтовки. Это позволяет унифицировать магнитопроводы электрических машин одного диаметра, но разной активной длины. Участок магнитопровода 12 имеет зубцовую зону 4 с открытыми пазами, а участок 13 с полузакрыть1М пазом (не показано). Отдельные участки магнитопровода 12 и 13 могут имет различное конструктивное исполнение гофр зубцовой зоны, гофр 5 и 15 охлаждающих ребер и т.д. Различное конструктивное выполнекие участков магнитопровода позволит улучшить охлаждение внутренних участков, улучшить крепление обмоток в пазу и др. Магнитопровод 16 выполнен методом намотки в спираль предварительно гофрированной ленты. Начало гофриро ванной ленты 17 и конец гофрированной ленты 18 могут иметь скосы на величину шага намотки в спираль (фиг. 15) или не иметь такого скоса При необходимости изготовления магнитопровода 1фиг. 15) с величиной отдельных участков вдоль оси магнитопровода, равным толщине магн топровода, в качестве материала, может быть использована проволока прямоугольного или круглого сечения Выполнение магнитопровода из провол ки или ленты (фиг. 15) напоминает . широко применяемый метод изготовления статоров автомобильных генерато ров методом навивки ленты на ребро. Величина скоса начала гофрирова ной ленты 17 и конца гофрированной ленты 18 зависит от ширины использу мого материала. В случае применения проволоки или ленты пшриной до 3 мм для машин мощностью до 5001500 Вт выполнение скоса необязател но. Работа электрической машины с м нитопроводом предлагаемой конструкции не отличается от работы известных электрических машин. Изобретение может быть внедрено в электротехнической и автомобильной промышленности при изготовлении электрических машин, в первую очередь кратковременного режима работы, автомобильных генераторов. На предприятии изготовлены опытные образцы электрической машины мощностью 500 Вт. Опыт изготовления и расчеты электрической машины показывают, что масса машины мощностью 500 Вт может быть снижена на 0,3 кг. Экономия расхода стали при производстве электрических машин на год составит 300 т, при этом годовой экономический эффект будет 90000 руб. Формула изобретения 1.Магнитопровод электрической машины, выполненный из гофриров.нного материала поперек продольной оси, например) ленты, содержащей зубцовую зону, зубцы которой выполены в виде гофр, разделенных паза- , и, и ярмо, вьтолненное в виде пере- мычек, соединяющих гофры зубцов, о т-личающийся тем, что, с целью улучшения охлаждения, магнитопровод снабжен ребрами охлаждения, выполненными неразъемно из того же материала в виде гофр обращенных в противоположную от гофр зубцов сторону 2.Магнитопровод по п. 1, о т .- . личающийся тем, что зубцовая зона, ярмо, охлаждающр е ребра магнитопровода выполнены по длине машины из отдельных участков гофрированного материала. 3.Магнитопровод по п. 1, отличающийся тем, что Магнитопровод вдоль оси машины выполнен витым, 4.Магнитопровод по пп.1-3, о ттем, что зубличающийся тем, цовая зона и ребра охлаждения выполнены разной длины вдоль оси машины. 5.Магнитопровод по пп. 1-4, отличающийся тем, что по толщине он выполнен не менее чем из двух лент гофрированного материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 584392, кл. Н 02 К 1/06, 1975. 2.Патент США № 3983435, кл. 310259, 1976.

Фиг. /

17

Фиг.15

J6