Статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением Советский патент 1982 года по МПК H02K15/10 H01B19/00 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к статору бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением.

Известен статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением, на котором закреплены кольцевые катушки и прилегают внутренними и боковыми поверхностями к корпусу статора для обеспечения теплоотвода П.

Недостатком таких машин является низкая эффективность охлаждения, поскольку стенки каркаса катушек выполняют конструкционные ф.ункции и не могут быть поэтому сделаны достаточно тонкими, что, в конечном счете, приводит к перегревам, сокращению срока службы электрической изоляции и уменьшению надежности машины.

Наиболее близким к предлагаемому является статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением,, содержащий корпус и обмотку

возбуждения, состоящую из закрепленных на корпусе и прилегающих к наружными цилиндрическими поверхностями кольцевых катушек, имеющих корпусную изоляцию.

Для обеспечения э(1х|)ективного теп-, лоотвода корпусная изоляция катушек этих машин может быть выполнена достаточно гонкой 2.

Недостатком этих машин является низкая надежность при работе в ши-, роком диапазоне изменения рабочих температур обмоток и корпуса, поскольку в катушках возникают термические напряжения,разрушающие корпусную и межвитковую изоляцию катушки, приводящие к короблению ее каркаса и тем самым снижающие надеж- ность машины. Эти напряжения вызваны различием температур и температурных коэффициентов линейного расширения материалов корпуса и катушки. При наличии же воздушного зазора между катушкой и корпусом существен но возрастает тепловое сопротивлени от катушки к корпусу, что приводит к перегревам, ускоренному старению изоляции и тем самым к снижению надежности машины. Целью изобретения является повышение надежности при широком диапазоне изменения рабочих температур обмотки возбуждения. Указанная цель достигается тем, что в статоре бесконтактной электри ческой машины с аксиальным возбужде нием, содержащем корпус и обмотку возбуждения, состоящую из закрепленных на корпусе и прилегающих к нему наружными цилиндрическими поверхностями кольцевых катушек, имею щих корпусную изоляцию, между корпусной изоляцией катушки и обмотки возбуждения и корпусом размещена прокладка, выполненная из материала обладающего холодной текучестью, то щина которой определяет|Ся из соот ношения ; ..5о)(Ткат:То)с1к«т.(ор.) КОРд - толщина прокладки; D - внешний диаметр катуш ки; . csC -oiT-MoL Qp- температурные коэф фициенты линейного расширения проводнико вого материала катушк и корпуса номинальные рабочие т пературы катушки и ко пуса; номинальная темлература. На фиг.1 изображена бесконтактна электрическая машина с аксиальным возбуждением, разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1 в увеличенном масшт бе. Электрическая машина выполнена с когтеобразным ротором и имеет жид костное косвенное охлаждение (охлаж дение корпуса). Машина содержит ста тор 1 с корпусом 2, якорную обмотку 3 и обмотку возбуждения, состоящую из закрепленных на статоре 1 и прилегающих наружными цилиндрическими поверхностями к корпусу 2 кольцевых катушек 4 с корпусной изоляцией 5. 4 безобмоточный ротор 6. Между корпусной изоляцией 5 и корпусом 2 размещены прокладки 7, выполненные из материала, обладающего холодной текучестью при напряжениях, существенно меньших разрушающих напряжений для корпусной изоляции 5 катушки k. В корпусе 2 выполнены каналы охлаждения 8. При работе машины тепловой поток потерь мощности в об-i мотке возбуждения передается через корпусную изоляцию 5 корпусу 2, охлаждаемому циркулирующим в каналах 8 хладагентом. В процессе выхода машины на стационарный режим . работы линейные размеры катушек увеличиваются быстрее, чем линейные размеры корпуса 2, что связано с различием температурных коэффициентов линейного расширения материалов катушки и корпуса 2. Возникающие в связи с этим механические напряжения вызывают течение материала прокладки 7, поскольку этот материал обладает холодной текучестью. Материал прокладки 7 деформируется, заполняя микрошероховатости обращенных друг к другу поверхностей корпуса 2 и корпусной изоляции 5 и зазоры, связанные с допуском на посадку катушки в корпус 2 и с отклонениями поверхностей катушки k и корпуса 2 от правильной геометрической формы. Тем самым обеспечивается отсутствие воздушных полостей и эффективная теплопередача от .катушки k к корпусу 2. Излишки материала прокладки 7 (если таковые имеются ) вытесняются из области, ограниченной посадочной поверхностью корпуса 2 и поверхностью катушки 4 по корпусной изоляции 5, что способствует низкому уровню механических напряжений, воздействующих на корпусную изоляцию. Повышенная надежность машины достаточная при толщине прокладки, удовлетворяющей упомянутому соотношению. Превышение толщины над оптимальным значением снижает эффективность теплоотдачи (передачи ) от катушек k к корпусу 2. Кроме того, снижается стойкость машины к перегрузкам. При Толщине прокладки меньшей оптимального значения возрастают механические напряжения, воздействующие на корпусную изоляцию 5 и возрастают контактные тепловые сопротивления .между корпусной изоляцией 7 и корпусом 2 поскольку не все шероховатости поверхностей оказываются заполненными материалом прокладки 7. Пример 1. Изготовление ста тора бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением, имеющего максимальные рабочие-темпе ратуры обмотки возбуждения 320С, корпуса - обмотка возбуждени выполнена медным проводом прямоугол ного сечения с полиимидной изоляцией, корпус - из углеродистой стали; посадочный размер под катушку 200 мм; повышенные требования к влагостойкости электрической изоляции катушки возбуждения. Согласно соотношению ,4o,,so)(T,-Tjd .l - . толщина прокладки 7; где Д внешний диаметр катушки кат. 200 мм); оС температурный коэффициент линейного расширения провод никового материала катушки дт. 1б,7-10-Ь1/град); iD - номинальная рабочая тем пература катушки k (с.схг 320°С ; dL.,Qp- температурный коэффициент линейного расширения материала корпуса 2 (с1кор. 11.0-10-6); - номинальная рабочая темпе ратура корпуса (Т,р 200°С); - номинальная-температура (TO 20°С) , вычисляем А 0,. 0,30 мм. Катушка t наматывается на каркас проводом прямоугольного сечения до диаметра 197,2 мм, проводится пропи ка нагревостойким лаком с последующим отверждением связующего. Затем формируют корпусную изоляцию 5 путе намотки стеклоленты с одновременной промазкой нагревостойким, например, кремнийорганическим компаундом. Пос ле термообработки с целью отверждения компаунда катушка обрабатывается механически до диаметра мм по корпусной изоляции 5- Затем, нано сится прокла цка 7 намоткой двух витков ленты толщиной 100. мкм из пол тетрафторэтилена(фторопласта-), что соответствует толщине равной 0,2 мм. Лента крепится на катушке с помощью стеклянной нити. Перед установкой катушки i в корпус 2 катушка опрессовывается в приспособлении до диаметра, обеспечивающего посадку катушки по классу 5 . Применение согласно изобретению в качестве материала, обладающего холодной текучестью, политетрафторэтилена, помимо высокой надежности, придает машине повышенную влагостойкость в условиях тропической влаж,ности. Пример 2. Изготовляют статор аналогично , примеру 1, отличающегося работой в условиях повторяющихся перегрузок. В качестве материала прокладки берется невулканизированная (.сырая) нагревостойкая, например, кремнийорганическая резина. Толщина слоя 0,3 мм. Резина вулканизируется (теряет свойство холодной текучести) при номинальных рабочих температурах машины, что исключает в условиях повторяющихся перегрузок нежелательное дополнительное вытеснение резины из области, ограниченной посадочной поверхностью корпуса И и поверхностью катушки 4 по корпусной изоляции 5. Использование изобретения позволяет уменьшить -расход меди на обмотке возбуждения на 10-15% 1при одновременном снижении габаритов машины. Формула изобретения Статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением, содержащий корпус и обмотку возбуждения, состоящую из закрепленч ных на корпусе и прилегающих к нему наружными цилиндрическими поверхностями кольцевых катушек, имеющих корЧ. пусную изоляцию, отличающийс я тем, что, с целью повышения.надежности при широком диапазоне изменения рабочих температур обмотки возбуждения, между корпусной изоляцией катушки обмотки возбуждения и корпусом размещена прокладка, выполг