Беспазовый статор электрическоймашины
Иллюстрации
Реферат
Сова Сиверких
СоЦимистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
N АВТОРСКОМУ СИИДП Ю,ПЬСТВУ
pi>824372 (63 ) Дополиительиее к авт. свид-ву „з
Н 02 K 1/06
Н 02 К 3/04 (22) Заявлено 2L0728 (Щ 2648719/24-07 с присоединением заявки Ю (23)Приоритет
Опубликовано 23.0481. Ьюллетень Н9 15
Дата опубликования описания 23.04.81
Гееуааретвенны» «оиятет
CCCP яв ямаи изобретений я еттрытий (53) УДК 621. 313..04(088.8) 71»р
Л. В. Ванкевич
Краматорский индустриальный институт (Щ3еявитель
\ (54) БЕСПАЗОВЫИ CTATOP ЭЛЕКГРИЧЕСКОЯ МАШИНЫ
1 Изобретение относится к электромашкностроению.
Известен беспазовый статор элект-. ричеекой пашины, содержащий активную .часть, выполненную из ряда пакетов, и изолированное от них ярмо (1 .
В этом статоре пакеты набраны из чередующимся между собой проводников и разделеинык слоем изоляции листовых 10 . Ферромагнитных элементов.
Недостатком такого статора являет-, ся низкая надежность активных пакетов, состоящих из проводов и ферромагнитных элементов, а также малое использование электротехнических ма- 1 териалов и объема машины, что ухудшает энергетические показатели статора.
Цель изобретения - повышение на.дежности и улучшение энергетических показателей статора электрической машиные указанная цель достигается тем, что в известном беспазовом статоре электрической машины каждый пакет со- стоит из групп с различной длиной лобовых частей по числу фаэ машины, выполненных из отдельных изолированных друг от друга и соединенных между собой элементов, имеющих вырезы, посредством которых группы сочленяясь друг с другом образуют пакет, причем элементы имеют также вырезы для размещения лобовых частей и изогнуты на
180 по продольной оси вырезов.
На фиг. 1 изображен беспаэовый статор электрической машины цилиндрического исполнения; на фиг. 2 — соединение катушечных групп; на фиг. 3профилированная полоса для изготовления группы; на фиг. 4 — то же, вид сбоку; на фиг. 5-11 — варианты изготовления полосы; на фиг. 12 — полоса с выштамиованными вырезами на одну группу; на фиг. 13 - группа из сложенной полосы (третья); на фнг. 14то же, после изгиба по продольной оси; на фиг. 15 — то же, внд сбоку; на фиг. 16 — полоса с вьмтаМпованными вырезами (четвертая группа);на фиг. 17 — группа из сложенной полосы (четвертая); на фиг. 18 - то же, после изгиба по продольной оси; на фиг. 19 — пятая группа из сложенной полосы; на фиг. 20 — то же, после изгиба по продольной оси; на фиг.21пакет в собранном виде; на фиг. 22 то же, вид сверху; на фиг. 23 - то же, вид сбоку; на фиг. 24 - то же, внд снизу; на фиг. 25 — статор, про824372
25.4ольный разрез; на фиг. 26 — схематическое изображение витка группы.
Беспазовый статор имеет ярмо 1, выполненное из колец электротехнической стали с изоляцией, и распределенную активную часть 2, состоящую из магнитоэлектрически активных сторон катушечных групп 3-8, изготовленных независимо от ярма.
Каждая группа состоит из двух активных сторон, например, 5-5 (фиг.1)
Активные стороны в группе состоят.из элементов 9 (фиг. 1,12). Элементы двух активных сторон группы соединены между собой лобовыми частями 10 (фиг. 5 16) которые представляют
° >
15 одно целое с элементом 9.
Группа выполняется как одно целое с изоляцией 11 всех активных элема»тов и лобовых частей (фиг. 1). Активные элементы имеют изоляцию 12 от ярма 1. Катушечные группы соединяют- 20 ся между собой в зависимости от конструкции обмоток (трехфазная, одно- > фазная и так далее) и принятой схемы соединения.
Вариант выполнения трехфазной беспазовой четырехполюсной обмотки приведен на фиг. 2, где показано соединение катушечных групп 3-6, образующих фазу "А", катушечных групп
4-7, образующих фазу "В" и катушеч-. ных групп 5-8, образующих фазу "C".
Активная сторона катушечной группы, показанная на фиг. 2 одной линией, состоит из и активных элементов 9.
Пакет обьединяет в себе несколько групп. В нашем случае для трехфазной обмотки — три группы (напри-. мер, на фиг. 1 — группы 3, 4, 5, один пакет и 6, 7, 8 — другой пакет);
Элементы соединены между собой 40 и выполнены из материала, являющегося магнитопроводным и электропроводным, например биметалла.
На фиг. 3 и фиг. 4 приведена профилированная полоса 13, из котоРой 45 изготавливается группа. Такая полоса может быть получена, например, методом прокатки. Полоса имеет верхнюю
14 и нижнюю 15 конусные части,, соединенные между собой прямоугольным участком 16. Верхняя и нижняя кромка полосы прямоугольная. По своей струк- туре полоса может быть изготовлена
Иэ ферромагнитного материала (фиг.5) и биметалла (фиг. 6 — фиг. 10). На фиг. 6 представлена в разрезе полоса, состоящая из ферромагнитного материала 17 и материала высокой проводимости (например, меди) 18. На фиг.7 высокопроводный материал 19 находит- ся внутри и на фиг. 8 высокопровод- 4р ный материал 20, 21 находится с обеих сторон полосы. Предлагаемая полоса может быть получена полностью методом прокатки или может быть,на:пример, прокатана ферромагнитная часть и электролитически или другими известными способами нанесен слой из выкосопроводящего материала.
В зависимости от структуры полосы изменяется поток рассеяния. На фиг.9 высокопроводный материал расположен в торцах, а на фиг. 10 высокопроводный материал может быть расположен как на фиг. 6, 7, 8, 9. Конусность полосы зависит от соотношений внутреннего и наружного диаметров (фиг. 1) и числа элементов 9 всего статора. !
На фиг. 11 приведен профиль прямоугольной полосы, которая может быть изготовлена в биметаллическом исполнении.
При конструировании беспазовой обмотки статора необходимо число элементов 9 выбирать таким образом, чтобы получить размеры полосы удобные для гибки и при необходимости создавать параллельные цепи. В указанном выше двигателе число параллельных элементов составляет шесть (три параллельные цепи и в каждой из них по два элемента в параллель). Таким образом, размеры полосы необходимо выбирать из технологических условий и экономических соображений, которые должны быть оптимальными в отношении потерь как электрических, так и магнитных.
В то время, как потери электрические зависят от правильного выбора сечения элемента, потери магнитные зависят от верхней и нижней толщины элементов (фиг. 3) и их структуры,. то есть соотношения ферромагнитной и высокопроводящей частей, которые могут изменяться от нуля до 100 процентов.
В целом, толщина элемента не велика.
В полосе с одной стороны штампуется вырез 22, затем такой же вырез
23 штампуется с противоположной стороны полосы и т.д. Длина 24 выреза больше длины элемента на длину 25 лобовой части, а глубина 26 выреза больше высоты 27 элемента на величину длины лобовой части. После штамповки полоса. складывается по пунктирным линиям (фиг. 12) и образуется катушечная группа, например, приведенная на фиг. 13 и состоящая из двух активных сторон 28 и 29, выполненных из элементов 9, соединенных лобовыми частями 10.
Полученная группа изгибается по линии симметрии 30-31 и получается катушечная группа (фиг. 4 и 15).
Группа 4 изготовляется аналогичным образом, как и группа 3, только имеется разница в штамповке. В поло.се на фиг. 3 штампуется вырез, как указано на фиг. 16, и вылеты лобовых частей длиннее чем у .группы 3 на ширину двух лобовых частей фигуры 12 (ширина всех лобовых соединений всех групп одинакова). Лобовые части раз824372 6 ных групп имеют разную длину. На фиг. 17 приведена катушечная группа, образованная при изгибании полосы
13 в торцах, когда длина группы получается поперек линии изгиба. Можно заготовку полосы 13 произвести и таким образом, когда длина катушечной группы будет располагаться параллельно линии изгиба. В этом случае несколько усложняется технология изготовления и хуже используются лобовые соединения.
После штамповки полоса 32 складывается по пунктирным линиям и образуется группа 4 (фиг. 17). Группа 4 изгибается по оси симметрии 33-34 и принимает форму, представленную на фиг. 18. Активные элементы 9 соединены справа и слева (от пунктира) лобовыми соединениями 35 и 36.
Аналогично группе 4 изготовляется группа 5, но в этом случае изменяется длина вырезов 37, 38 на ширину лобовых частей.
После изгиба проштампованной полосы получаем групйу 5(фиг. 19), которая после изгиба по оси 39-40 при- 25 нимает вид, приведенный на фиг. 20.
Изготовив аналогичным способом все группы беспазовой обмотки приступают к сборке групп в пакеты.
Поступаем "ледующим образом. Берем3() группу 3 (фиг. 14), раскрываем не много и половину ее выставляем в отверстие 41 группы 4 (фиг. 17) и одеваем на выступ 42 активного элемента. Собранные половины двух групп вы- 35 ставляем в отверстие 43 группы 5 на выступ 44.
После о дка всех катушечных групп, получаем пакет 45, который приведен на фиг. 21-23. Из фигур видно распо- 40 ложение всех трех групп в пакете 45, а именно групп 3,4, 5. Все лобовые части имеют изгиб 46, уравниваний высоту -элемента (фиг. 15, 23). Длина лобовых частей отдельных групп не одинакова (фиг. 21-23). Поэтому при изготовлении беспазовой машины необходимо длину лобовых частей регулировать, применяя в каждой фазе группы с разными длинами лобовых частей, как для обычных машин. Все пакеты собираются на шаблоне и затем помещаются в ярмо 1. На образовавшийся в пакетах активный участок 47 накладывается изоляция 12.
Помещение в ярмо может быть осуществлено путем запрессовки, путем нагрева ярма и так далее. Само ярмо с беспазовой обмоткой помещается в корпус 48 (фиг. 25).
Ярмо в корпусе закреплено коль- 60 цами 49, 50. Пакеты обмотки закреплены за счет имеющейся конусности и, кроме того, за счет кольцевых вставок 51, 52, которые зажаты кольцами
53, 54. Вставки 51, 52 могут быть 65 изготовлены как элементы магнитопровода для проведения магнитного потока лобовых частей.
Рассмотрев предлагаемый статор со стороны воздушного зазора, можно установить, что лобовые участки беспазовой обмотки, являясь продолжением активного участка 9, распределены между сторонами катушечных групп и,по существу, в данной конструкции обмотки являются активными.
На фиг. 24 представлен вид пакета со стороны воздушного зазора. Здесь справа и слева от пунктирных линий
53,54 идут лобовые части. В конструк-. ции беспазовой обмотки, полностью можно использовать участки 55, 56 по всем фазам,что дает ощутимый дополнительный технический эффект за счет ликвидации на 50Ъ неактивной лобовой части для одной части фазы и уменьшения на 40Ъ неактивных лобовых частей других. За счет удлинения ротора используются и остальные участки лобовых частей, например участки
57, 58.
Ток в элементе проходит по ферромагнитной части элемента и одновременно по части из высокопроводного материала. Такая конструкция позволя ет лучше использовать по току весь объем машины. Ток, проходя по элементам, создает магнитное поле, которое на всем полюсном делении будет проходить по ферромагнитным участкам элементов. Таким образом, элемент является токопроводом в одном направлении и магнитопроводом в перпендикулярном направлении.
Магнитный поток проходит по ферромагнитной части элементов 9, воздушному зазору (изоляции 12),ярму 1, далее на полюсном делении замыкается через изоляцию 12, элементы 9, воздушный зазор и ротор.
Часть рабочего потока замыкается по лобовым частям пакетов (фиг. 26).
На фигуре 26 схематически изображен виток группы и указано прохождение тока 3 . Этот ток создает магнитное поле, образующее полюса S u N. Ток лобовых частей также создает магнитное поле, которое замыкается че рез участки 59 и 60 лобовых частей ,и пересекает участки 61, создавая в них ЭДС;
Таким образом, в описанном устройстве лобовые части являются дополнением к активным элементам 9, по ним проходит магнитный поток Ф и создается ЭДС.
Предлагаемый статор позволяет повысить надежность работы беспазовых машин благодаря надежности крепления йакетов и монолитности лобовых частей. Улучшается также использование активных материалов . а счет конструк824372 8
Формула изобретения
Т2
8 г
: ции обмотки, позволяющей лучше использовать лобовые части, которые являются активными участками для прохождения не только тока, но и магнитного потока.. Беспаэовый статор электрической машины, например в-фаэной, содержащий активную часть, .выполненную из ряда пакетов, и изолированное от них ярмо, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей, каждый пакет состоит из групц с различной длиной лобовых частей по числу фаэ машины, выполненных иэ отдельных изолированных друг от друга и соединенных между собой элементов, имеющих вырезы, посредством которых группы сочленяясь друг с другом .образуют пакет, причем элементы имеют также вырезы для размещения лобовых частей и изогнуты на 180 по продольной оси вырезов.
Источники информации; принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 278836, кл. Н 02 К 15/10, 1968.
824372
Pup 84
Составитель Ф. Подольская
Редактор М. Ликович Техред А;Ъч Корректор С. Шекмар
Заказ 2141/79 Тираж 730 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4