Статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением

Статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск и к

Социалистические

Респуопик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 15. 08, 82. Бюллетень №30

Дата опубликования описания 1 5 . 08 . 82 (51) M. Кл.

Н 02 К 15/1О

Н 01 В 19/00

1Ъеударстееииый комитет

СССР оо делои изобретений и открытий (53) УДК621.315 (088. 8) (?2) Авторы изобретения

В.С.Рыжков, Ю.Ф.Гедич и И.M.Нехамкин

Ё

Истринское отделение Всесоюзного научйо=исследовательского института электромехани11и

Ф 1 с (71 ) За я интел ь (54) СТАТОР БЕСКОНТАКТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

С АКСИАЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

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 (1).

Недостатком таких машин является низкая эффективность охлаждения, поскольку стенки каркаса катушек выполняют конструкционные функции 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

2 возбуждения, состоящую из закрепленных на корпусе и прилегающих к нему наружными цилиндрическими поверхнос" тями кольцевых катушек, имеющих корпусную изоляцию.

Для обеспечения эффективного теп-. лоотвода корпусная изоляция катушек этих машин может быть выполнена до1а статочно гонкой (2 ).

Недостатком этих машин является низкая надежность при работе в широком диапазоне изменения рабочих температур обмоток и корпуса, по15 скольку в катушках возникают термические напряжения, разрушающие корпусную и межвитковую изоляцию катушки, приводящие к короблению ее каркаса и тем самым снижающие надеж-с ность машины. Эти напряжения вызваны различием температур и температурных коэффициентов линейного расширения материалов корпуса и катушки.

При наличии же воздушного зазора

95157 гО гз

50 между катушкой и корпусом существенно возрастает тепловое сопротивление 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 возбуждением, содержащем корпус и обмотку возбуждения, состоящую из закрепленных на корпусе и г)рилегающих к нему наружными цилиндрическими поверхностями кольцевых катушек, имеющих корпусную изоляцию, между корпусной изоляцией катушки и обмотки возбуждения и корпусом размещена прокладка, выполненная из материала, обладающего холодной текучестью, толщина которой определяется из соот ношения

= (0,25- . 0,50) (Т -Т ) с . ц

КС1Т.

КОР. Q КОР. 1 где толщина прокладки;

Q „т — внешний диаметр катушки; .

О(. ис — температурные коэфкс т. ф«циенты линейного расширения проводникового материала катушки и корпуса;

Т<>ти Теор номинальные рабочие те пературы катушки и кор пуса;

То - номинальная температура.

На фиг.1. изображена бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением, разрез; на фиг.2— узел I на фиг.1 в увеличенном масшта бе.

Электрическая машина выполнена с когтеобразным ротором и имеет жидкостное косвенное охлаждение (охлаждение корпуса). Машина содержит статор l 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, 8 4

/ безоомоточный 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 4.

В корпусе 2 выполнены каналы охлаждения 8. При работе машины тепловой поток потерь мощности в об-) мотке возбуждения передается через корпусную изоляцию 5 корпусу 2, охлаждаемому циркулирующим в каналах

8 хладагентом. B процессе выхода машины на стационарный режим, работы линейные размеры катушек 4 увеличиваются быстрее, чем линейные р змеры корпуса 2, что связано с различием температурных коэффициентов линейного расширения материалов катушки 4 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 корпу0 са 2 и корпусной изоляции 5 и зазоры, связанные с допуском на посадку катушки 4 в корпус 2 и с отклонениями поверхностей катушки 4 и корпуса 2 от правильной геометрической формы. Тем самым обеспечивается отсутствие воздушных полостей и эффективная теплопередача от .катушки 4 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

4 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

5 . 9515 корпусной изоляцией 7 и корпусом 2, поскольку не все шероховатости поверхностей оказываются заполненными материалом прокладки 7. п р и м е р 1. Изготовление статора бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением, имеющего максимальные рабочие. температуры обмотки возбуждения 320 С, корпуса — 200 С; обмотка возбуждения !ю выполнена медным проводом прямоугольного сечения с полиимидной изоляцией, корпус — из углеродистой стали; посадочный размер под катушку 4—

200 мм; повышенные требования к влагостойкости электрической изоляции катушки возбуждения.

Согласно соотношению

4ю

Статор бесконтактной электрической машины с аксиальным возбуждением, содержащий корпус и обмотку возбуждения, состоящую из закреплен) ных на корпусе и прилегающих к нему наружными цилиндрическими поверхностями кольцевых катушек, имеющих кар", пусную изоляцию, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения.надежности при широком диапазоне иаменения рабочих температур обмотки возбуждения, между корпусной изоляцией катушки обмотки возбуждения и корпусом размещена. прокладка, выпол; (ОЛБ ОБО)((Т Т И 20

КОТ.

КР1 - 0 WO . где Ь - толщина прокладки 7;

3 „ — внешний диаметр катушки 4 (,4.)Кот= 200 мм); температурный коэффициент линейного расширения проводникового материала катушки 4 зю (2)4цт = 16>7 10 1/град);

ТК вЂ” номинальная рабочая температура катушки 4 (Ткс1 =

= 320 С; с(.К,,— температурный коэффициент

35 линейного расширения материала корпуса 2 (Юк„, = 11,O ° 10-6);

Т - номинальная рабочая температура корпуса (Т„

200о С)

То — номинальная температура (То — — 2 О С), вычисляем Ь = 0,15,..., 0,30 мм.

Катушка 4 наматывается на каркас

45 проводом прямоугольного сечения до диаметра 197,2 мм, проводится пропитка нагревостойким лаком с последующим отверждением связующего. Затем формируют корпусную изоляцию 5 путем

50 намотки стеклоленты с одновременнои промазкой нагревостойким, например, кремнийорганическим компаундом. После термообработки с целью отверждения компаунда катушка обрабатывается механически до диаметра .199,.6 мм по корпусной изоляции 5. Затем наносится прокладка 7 намоткой двух витков ленты толщиной 100 мкм из поли78 6 тетрафторэтилена (фто ропласта-4), что соответствует толщине равной

0,2 мм. Лента крепится на катушке

4 с помощью стеклянной нити. Перед установкой катушки 4 в корпус 2 катушка спрессовывается в приспособлении до диаметра, обеспечивающего

:Н посадку катушки по классу < . Примеi 1 нение согласно изобретению в качестве материала, обладающего холодной текучестью, политетрафторэтилена, помимо высокой надежности

t 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 рези" ны из области, ограниченной посадоч-

4 ной поверхностью корпуса 2 и поверхностью катушки 4 по корпусной изоляции 5.

Использование изобретения позво-. ляет уменьшить -расход меди на обмотке возбуждения на 10-154,при одновременном снижении габаритов машины.

Формула изобретения

951578

Т кот." кор, номинальные рабочие температуры катушки и корпуса; нормальная температура.

То

Рие 2

Заказ 5967/69 Тираж 721

ВНИИ)ТИ

Подписное

Филиал ППП Патент,. r. Ужгород, ул. Проектная,,4 ненная из материала, обладающего холодной текучестью, толщина которой определяется из соотношения — =(01Б+050) ((Т -Т )eL

-(т„, -т,) < „ ), ! где толщина прокладки; внешний диаметр ка10 тушки;

nL ти el р - температурные коэффициенты линейного расширения проводникового материала катушки и корпуса;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Куцевалов В.M. Геометрия магнитной цепи и весовые показатели бесконтактных синхронных электродвигателей. - В сб.: "Бесконтантактные электрические машины, П!., Рига, 1963, с.151-164;

2, "Электротехника, "Энергия", 1970, М 1, с. 56-58.