Статор электрической машины

Статор электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (1)928531 ф (6i) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.80(21) 2933391/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

ОпубЛиковано 150582, Бюллетень Мо18

Дата опубликования описания 15. 05. 82

)54) М. Кп.

Н 02 К 1/18 осударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

j5j) УДК б 21 ° 313. 3 (088 ° 8) (72) Автор. изобретения

В.В. Науменко |a N0

Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидэе . (71) Заявитель (54) СИТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности, к электрическим машинам специального назначения, работающим в широком диапазоне температур.

Известны статоры электрических машин, содержащие коаксиально расположенные сердечник с обмоткой переменного тока и корпус из легкого сплава, например из алюминия, фиксация взаимного положения которых осуществлена посредством радиальных вывешивающих штифтов. Штифты установлены через равные угловые промежутки в отверстиях, выполненных в предварительно центрированных корпусе и ярме сердечника путем совместного . сверления и развертывания. При эк- . сплуатационных нагревах между корпусом и сердечником образуется зазор, обусловленный неодинаковыми коэффициентами линейного расширения стали и алюминия, однако это не приводит к каким-либо аварийным ситуациям в связи с температуронеэависимым центрированием вывешивающими штифтами, обеспечивающими сохранение коаксиального расположения корпуса и сердечника (1).

Недостатком такого устройства является наличие сквозных отверстий в корпусе, что затрудняет возмож5, - ность его применения для маШин, к которым предъявлено требование внешней герметичности.

Известен также статор электрической машины, содержащий корпус и коак ð сиально.сопряженный с ним сердечник с С к)гс и равномерно расположенные по окружности диаметра сопряжения фиксаторы, размещенные в радиальных углублениях сердечника, причем для фиксаторов использован материал с сб фас к, а их длина определена из соотношения сск-otic ф 2 сс.ф

20 где d — коэффициент линейного расK ширения материала корпуса;

d< — коэффициент линейного расши-. . рения материала сердечника;

О ф- коэффициент линейного рас25 ширения материала фиксатора;

D — диаметр сопряжения сердечника с корпусом; Eф - длина фиксатора.

В этом устройстве при эксплуатационных нагревах и обусловленных ими

928531 неравномерных расширениях корпуса и сердечника коаксиальное расположение последних сохраняется неизменным благодаря тому, что фиксаторы автоматически удлиняются на величину, равную образовавшемуся между корпусом и сердечником зазору (2).

Недостатком этого устройства является трудность подбора. надлежащего материала для фиксаторов при ограничен" ной возможности выбора ихдлины.Длина l0 фиксатора не может быть выполнена большей, чем высота ярма, т.е. допустимая длина фиксатора не может быть выбрана бсльшей, чем 5-8% от наружного диаметра сердечника. Поэтому для обеспечения функционирования устройства необходимо применение материала с коэффициентом линейного расширения на порядок более высЬким, чем у стали. Поэтому фиксаторы необходимо изготовлять из неме-аллов (например, их фторопласта Ф4К-20), удовлетворяющих указанным условиям.

Однако у таких материалов зависимость Ы от температуры нелинейна и, кроме того, обладает гистерезисом . Это приводит к нестабильности взаимного расположения корпуса и сердечника, и, соответственно, изменению величины и направления силы одностороннего магнитного притяжения ротора, что понижает срок службы подшипников и надежность электрической машины в целом.

Цель изобретения — повышение надежности электрической машины путем улучшения радиального центрирования сердечника в корпусе во всем диапазоне рабочих температур.

Указанная цель достигается тем, что углубления и фиксаторы имеют 40 форму усеченного конуса, основание которого обращено к поверхнос=и сопряжения.

При этом на поверхности сердечника симметрично осям углублений выполнены сообщающиеся с ними пазы, в которых размещены стержни из металла с с, е ) с, сопряженные своими торцами с боковыми поверхностями фиксаторов, причем их размеры при 50

pL@ g(

Пазы могут быть выполнены одним из известных способов, например механической обработкой либо штамповкой средних листов сердечника с уменьшенным внешним диаметром. Конические углубления выполняют посредством сверления и развертывания конической разверткой после укладки дугообразных стержней в пазы,обеспечивая таким образом совпадение боковых поверхностей углублений и торцов стержней, после чего размещают в углублениях фиксаторы. При шлифовке внешней поверхности сердечника до размещения его в корпусе указанные д ф (б- ф - . g ) ((к - o! c. ) 60

В другом варианте исполнения ука55 .занные фиксаторы выполнены из металла с с ф 3 <, причем их ра зме ры определяются из соотношения где ) — угол при вершине конуса фиксатора; стер- длина стержня; 65 коэффициент линейного расширения материала стержня; коэффициент линейного расширенйя металла сердечника; коэффициент линейного расширения материала фиксатора; с „ — коэффициент линейного расширения материала корпуса;

Э вЂ” диаметр сопряжения сердечника с корпусом; дф — диаметр основания конуса фиксатора.

На фиг. 1 показан статор электрической машины, продольный разрез; на фиг. 2 — статор электрической машины в исходном состоянии, поперечный разрез; на фиг. 3 — статор электрической машины в рабочем состоянии

1 при повышенной температуре, поперечный разрез; на фиг. 4 — вариант исполнения статора, поперечный разрез; на фиг. 5 — вариант исполнения ста тора электрической машины., продольный разрез °

Корпус 1 статора выполнен из легкого сплава, например алюминия или магния, и не имеет каких-либо отверстий, нарушающих его герметичность.

Сердечник 2 с обмоткой, расположенной внутри корпуса, сопряжен с последним посадкой без зазора. На внешней поверхности сердечника выполнены кольцевые пазы 3 и конические углубления 4, симметрично расположенные относительно оси пазов и равнораспояоженные по окружности в количестве не менее трех в одном поперечном сечении сердечника. Расположение пазов и углублений на сердечнике может быть однорядным, двухрядным или многорядным и выбирается в каждом конкретном случае из конструктивных соображений в зависимости от относительной длины сердечника. В конических углублениях размещены металлические фиксаторы 5 конической формы по размерам углублений, а в пазах — дугообразные металлические стержни 6, сопряженные с фиксаторами по образующим конуса.

928531 сне (<- -стЕР dc) D (с(. к - etc ) где 1" — угол при вершине конуса фиксатора; стрр — длина .стержня; о(, — коэффициент линейного расширения материала стержня.

При нагреве статора в процессе работы машины тепловое расширение корпуса превышает расширение сердечника, вследствие чего между ними обра зуется зазор (см. фиг. 3). Однако, тепловое удлинение стержней при этом обуславливает выдвигание конических фиксаторов из углублений на такуюже величину и сохранение контакта их торцов с внутренней поверхностью корпуса, что обеспечивает сохранение коаксиального расположения сердечника внутри корпуса.

Для достижения потребной величины выступания фиксаторов при относительно малом удлинении стержней необходимо, чтобы угол был выбран по воз- можности меньшим, но превышающим угол самоторможения для данной пары использованных металлов. При уменьшении температуры статора стержни укорачиваются, выступание фиксаторов уменьшается в строгом соответствии с уменьшением зазора, а при смыкании посадки они располагаются заподлицо с поверхностью сердечника. Таким образом, фиксаторы автоматически отслеживают состояние сопряжения сердечника с корпусом и вывешивают их коаксиально друг по отношению к другу во всем диапазоне рабочих температур, а применение материалов со стабильными теплофизическими характеристиками для стержней и фиксаторов обеспечивает стабильность взаиморасположения в течение всего срока службы, что повышает надежность электрической машины в целом. Предложенное устройство не исключает необходимости принятия мер, предотвращающих проворот сердечника в корпусе, для чего могут быть использованы известные

40. ния

Формула изобретения

1. Статор электрической машины, 40 содержащий корпус и коаксиально сопряженный с ним сердечник с сбкЪо е. и равномерно расположенные по окружности диаметра сопряжения Р фиксаторы, размещенные в радиальных углублениях б5 сердечника, отличающийся фиксаторы и стержни обработаны заподлицо

С целью исключения возможности перемещения стержней в сторону периферии, они должны быть закреплены в пазах одним из известных способов, например, путем эачеканки.

В качестве материала для стержней выбирают металл с с(.рте ct обладающий хорошими антифрикционными свойствами в паре с материалом фиксаторов, например, стержни выполняют из бронзы, а фиксаторы из закаленной стали с с ф d . Длина стержня и угол конусности фиксатора при этом взаимосвязаны и выбираются из следующего соотношения

35 соединительные детали, например закладные шпонки.

Возможны варианты предложенного устройства. Например, в тех случаях, когда расчетная длина стержня меньше расстояния между соседними фиксаторами, на внешней поверхности сердечника могут быть выполнены не кольцевые, а прерывистые дугообразные пазы (см. фиг. 4), например методом штамповки фигурных средних листов сердечника. При этом торцы стержней должны быть состыкованы с глухими торцами 7 пазов.

Также возможно расположение стержней вдоль образующей цилиндрической поверхности сердечника (см. фиг..5) в пазах, выштампованных в средних листах, с упором торцов стержней в крайние пакеты .листов без пазов.

При этом целесообразно выполнение пазов полузакрытыми или полуоткрытыми, т.к. это упростит задачу предото вращения выпадания стержней в процессе технологической обработки узла сердечника дс постановки его в корпус. Для статоров, предназначенных для.работы при невысоких температурах,вследствие чего раскрытие посадки сердечника в корпусе незначительно, может оказаться целесообразным применение упрощенного варианта предложенного устройства, в котором конические фиксаторы изготовлены из металла с cC )ra(, например, из бронзы, а стержни и пазы для них не выполняются. Механизм выступания фиксаторов из углублений и отслеживания образующегося зазора между корпусом и сердечником при этом аналогичен описанному, а размеры фиксаторов должны быть выбраны из соотноше г. э((.,—.с,> где С1ф — диаметр основания корпуса фиксатора на поверхности сердечника.

Во всех случаях конические фиксаторы могли быть бы заменены плоскими клиновидными, однако такая форма затрудняет изготовление углублений в сердечнике и ухудшает совпадение поверхностей сопрягающихся элементов..

Таким. образом, данное изобретение позволяет повысить надежность электрической машины.

928531 тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения радиального центрирования сердечника в корпусе во всем диапазоне рабочих температур, углубления и фиксаторы имеют форму усеченного конуса, основание которого обращено к поверхности сопряжения.

2. Статор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что на поверхности сердечника симметрично осям углублений выполнены сообщающиеся с ними пазы, в которых размещены стержни из металла с с стерЪс с, сопряженные своими торцами с боковыми поверхностями фиксаторов, причем их размеры п и oL сс и е еляются из соотноше1О р ф со pд ния

7 Встер сСстер-Nc), Э(сС - << )

3. Статор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что указанные фиксато- 20 ры выполнены из металла с e ">c причем их размеры определяются. из соотношения угол при вершине конуса фиксатора; длина стержня; коэффициент линейного расширения материала стержНя; коэффициент линейного расширения материала сердечника; коэффициент линейного расширения материала фиксатора; коэффициент линейного расширения материала корпуса; диаметр сопряжения сердеч- ника с корпусом; диаметр основания конуса фиксатора ° где у стер стер

„.Источники информации принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР

9 670057, кл. Н 02 К 1/18, 1976.

1. Бертннов А.И. Авиационные электрические генераторы. Оборонгиз, 1959, с. 169, фиг. 3.8.Б.

928531

Фиг 4

Составитель О ..Клочков

Техред Т. Маточка Корректор В ° Синицкая

Редактор М; Товтин

Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретЕний и открытий

113035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3276/70

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4