Индуктор линейного цилиндрического многофазного электродвигателя

(19) (11) 1) Н 02 К 41/025 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОРСМОМУ СЕИД Ст проходящем в радиальном направлении на торцовой стенке каркаса, обращенном к спийке ферромагнитной шайбы соседнего модуля и входящем в ее радиальную прорезь, выполнена сквозная радиальная прорезь, в которой помещен выводной конец нижнего слоя катушки, с внутренней стороны каркаса в кольцевом выступе выполнена кольцевая канавка, в которой уложен первый виток катушки, направление навивки проводников каждой последующей катушки одной фазы противоположно направлению навивки витков в предыдущей, причем часть концов. катушек, выведенных с внешнего слоя ее витков, смещена относительно осиС симметрии поперечного паза ферромагнитных шайб по крайней мере в одну сторону на расстояние, выбираемое из условия Ш оренкобюро ство СССР 1980,во СССРде УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Особое конструкторсколинейных электродвигателей(56) 1. Авторское свидетелР 892595, кл. Н 02 К 42/022. Авторское свидетельспо заявке Р 3330825/24-07,кл. Н 02 К 41/025, 1981.(54 ) (57) ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО МНОГОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащий активный слой, представляющий собой набор модулей, каждый из которых состоит из катушки,имеющей верхний и нижний выводныеконцы, намотанной на изоляционныйкаркас, выполненный,в виде кольцевогоэлемента, имеющего.С-образное поперечное сечение и снабженного с внутренней стороны кольцевым выступоми выступом, проходящим в радиальномнаправлении на по крайней мере однойторцовой стенке каркаса, и ферромагнитного элемента в виде шайбы с радиальной прорезью, поперечным пазом и,по крайней мере одним кольцевым выступом с торцовой стороны, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения энергетических показателейи повышения надежности, в выступе(,й)3-о,расстояние от оси выводакатушки до оси симметриипоперечного паза шайбы;расстояние от оси симметрии поперечного паза шайб до одной из его боковыхстенок;- минимально допустимоерасстояние от боковойстенки поперечного пазашайбы до оси вывода катуш.Повхан Техред.Т.Маточка Корректор В.Бут ак 220/44 Тираж бб 7 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Эаказ 4 Подписного комитета СССРй и открытийРаушская наб., д.4/5 илиад ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная,4Изобретение относится к линейным электродвигателям, в частности к конструкциям индукторов линейных асинхронных цилиндрических электродвигателей.Известен индуктор линейного. цилиндрического электродвигателя, содержащий активный слой, представля. ющий собой набор модулей, каждый из которых состоит из катушки, намотанной на изоляционный каркас, выполненный в виде кольцевого элемента, имеющего С-образное поперечное сечение и снабженного с внутренней стороны кольцевым выступоми ферромагнитного элемента в виде шайбы с ради 15 альной прорезью, поперечным пазом и внутренним кольцевым выступом с торцовой стороны 1 .Данное устройство не обеспечивает фиксацию изоляционных каркасов с щ катушками относительно ферромагнитный шайб, что может привести к возник новению контакга: межкатушечные соединения - корпус индуктора, и не предотвращает смещение частей ферромагнитных шайб, разделенных радиальной прорезью, при радиальной фиксации их посредством стяжных элементов в .корпусе.фНаличие непосредственно в изоляционном каркасе катушки проводника (выводного конца катушки), выводимого с нижнего слоя ее .витков, значительно снижает коэффициент заполнения активными проводниками катушки З 5 модуля, а соответственно и энергетические показатели индуктора, посколь.ку проводник не только занимает полезный объем.каркаса,.но и. препятствует равномерной. укладке с ним со прикасающихся витков всех без исключения последующих слоев витков катушки. Сказанное касается и первого витка катушки, предназначенного для фиксации ее выводного конца в карка се и препятствия его смещению в последнем при намотке катушки, производимого на дне каркаса и содержаще-го узел перекрещивания,Отсутствие каких-либо углеблений или выступов для фиксации от осевых и круговых перемещений первого витка катушки, трение витков катушки о выводной конец во время намотки вызывают трудности его фиксирования в каркасе и соответственно также препятствуют равномерной укладке витков катушки. Кроме того, узел перекрещивания первого витка, поверхности контакта 60 выводного конца катушки с витками катушки, в месте которых происходило трение последних о выводной конец во время ее намотки; являются наиболее вероятными местами появления витковых замыканий., значительно снижающих надежность индуктора.Немаловажным фактором, влияющим на надежность двигателя, является необходимость вывода одного из его концов с нижнего слоя витков катушки. При этом вывод располагается непосредственно в каркасе в соприкосновении с крайними витками катушки, что препятствует его выводу непосредственно с изоляционного каркаса в виде гибкого (многожильного) провода, например марки МГШВ, Подпайка же гибкого провода непосредственно перед намоткой катушки к проводникам, из которых она в дальнейшем формируется,в значительной степени усложнит технологию их изготовления, поскольку намотка производится целой фазной обмоткой. Необходимо заранее с большой точностью знать длину проводников, идущих на фазную обмотку, и непосредственно при намотке подпаивать гибкие провода или отматывать провод, из которых формируется катушка, на отдельные бухты, затем подпаивать к концам ее проводников гибкие провода, а затем производить далее намотку катушки. Выполнение таких работ возможно только при наличии специальных станков, которые в настоящее время в сфере производства линейных цилиндрических электродвигателей отсутствуют.Кроме того, выполнение концов катушки, выведенных непосредственно с ее нижнего слоя витков, намоточным проводом типа ПЭВ, ПЭС и т,п приводит к тому, что обмотка индукторов подвергается вибрационным отказам (обрыв проводов, разрыв спаек проводников катушки и гибких проводов), наступающим в результате усталостного излома проводов и спаек, Характерным при этом является то, что изломы происходят вне витков катушек.В двигателях, которые работают в условиях ударных и вибрационных нагрузок, упомянутые отказы составляют подавляющую часть от всех отказов обмотки индуктора, Сказанное в значительной степени относится и к индукторам, обмотки которых сформированы из отдельно намотанных катушек. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является индуктор линейного цилиндрического многофазного электродвигателя, содержащий активный слой, представляющий собой набор модулей, каждый из которых состоит иэ катушки, имеющей верхний и нижний выводные концы, намотанной на изоляционный каркас, выполненный в виде кольцевого элемента, имеющего С-образное поперечное сечение, и ферромагнитного элемента в виде шайбы с радиальной прорезью, 1098087поперечным пазом и, по крайней мереодним кольцевым выступом с торцовойстороны (,2 .Такое устройство хотя и позволяетза счет наличия на каркасе выступа,входящего в радиальные прорези ферромагнитных шайб, обеспечить фиксациюизоляционных каркасов с катушкамиотносительноферромагнитных шайб ипредотвратить смещение частей ферро- .магнитных шайб, разделенных радиальной прорезью, при радиальной фиксации их посредством стяжных элементовв корпусе, однакто также отличаетсяболее низкими энергетическими показателями и уровнем надежности. Обуслонлено это тем, что известная конструкция индуктора в силу ряда описанных ранее причин имеет более низкийкоэффициент заполнения активнымипроводниками катушки модуля и содер. 2 Ожит ряд мест, появляющихся как впроцессе намотки катушки, так и впериод эксплуатации, в которых наиболее вероятно возникновение витковых замыканий, а также подверженавибрационным отказам, поскольку концыкатушек, выведенные с нижнего слояее витков, выполнены не из гибкогопровода,Цель изобретения - повышениеэнергетических показателей и надежности индуктора. Поставленная цель достигается тем, что в индукторе линейного цилиндрического многофазного электро-З 5 двигателя, содержащем активный слой, представляющий собой набор модулей, каждый из которых состоит из катушки, имеющей верхний и нижний выводные концы, намотанной на изоляционный 40 каркас, выполненный н виде кольцевого элемента, имеющего С-образное поперечное сечение и снабженного с ннутренней стороны кольцевым выступом и выступом, проходящим н Ради 45 альном направлении на по крайней мере одной торцовой стенке каркаса, и ферромагнитного элемента в виде шайбы с радиальной прорезью, поперечным пазом и по крайней мере одним О кольцевым выступом с торцовой стороны, в выступе, проходящем в радиальном направлении на торцовой стенке каркаса, обращенном к спинке ферромагнитной шайбы соседнего модуля и входящем в ее радиальную прорезь, выполнена сквозная радиальная прорезь, в которой помещен выводной конец нижнего слоя катушки, с внутренней стороны каркаса в кольцевом выступе выполнена кольцевая канавка, 60 в которой уложен первый виток катушки, направление навивки проводников каждой последующей катушки одной фазы противоположно направлению навивки витков н предыдущей, причем 65 часть концов катушек, выведенных с внешнего слоя ее витков, смещена относительно оси симметрии поперечного паза ферромагнитных шайб по крайней мере в одну сторону на расстояние, выбираемое из условия(, Ц-Вгде . - расстояние от оси выводакатушки до оси симметриипоперечного паза шайбы;расстояние от оси симметриипоперечного паза шайбы доодной из его боковых стенок;минимально допустимое расстояние от боковой стенкипоперечного паза шайбы дооси вывода катушки.На фиг. 1 и 2 представлены совокупности нескольких модулей, разрез; на фиг. 3 и 4 - то же, нид сверху; на фиг. 5 - 10 - варианты выполнения изоляционных каркасов; на фиг. 11 и 12 - ферромагнитная шайба; на фиг.13, 14 и 15 - процесс намотки катушки модуля; на фиг. 16 - модуль активного слоя на фиг. 17, 18 и 19 - схемы соединения обмоток индукторов.Индуктор линейного цилиндрического электродвигателя содержит активный слой, набранный из модулей 1, каждый из которых состоит из катушки 2, намотанной на изоляционный каркас 3, имеющий С-образное поперечное сечение, и ферромагнитного элемента в виде шайбы 4.Изоляционный каркас 3 снабжен с внутренней стороны кольценым выступом 5 и выступами б (фиг. 5) или 6 и 7 (Фиг.б), проходящими в радиальном направлении на прототивоположных торцовых стенках каркаса 8, или в сочетании с упомянутыми выступом б или выступом 9 (фиг. 6), проходящим с внутренней стороны кольца 10 каркаса 3 в продольном, направлении.Каждая ферромагнитная шайба 4 снабжена .с торцовой стороны по крайней мере одним кольцевым выступом внутренним 11 или внутренним 11 и внешним 12 (фиг. 11), внутри которых заключена катушка 2.Для разрыва пути замыкания вихревых токон ферромагнитная шайба 4 содержит радиальную прорезь 13. При наличии в изоляционных каркасах 3 выступов 6,7 и 9 они размещаются в радиальных прорезях 13 Ферромагнитных шайб 4 (фиг. 1 - 4). Шайбы 4 имеют поперечные пазы 14, в которых размещаются соединения 15 обмотки индуктора (фиг. 1 и 2).Кроме того, вйступ 6, проходящий в радиальном направлении на торцовой стенке изоляционного каркаса 3, обращенной к спинке 16 Ферромагнитнойшайбы 4 соседнего модуля 1 и входя щий в ее радиальную прорезь 13 (фиг. 1 - 4), состыкуется с торцовой стенкой 8 каркаса 3 упомянутого модуля и содержит сквозную прорезь 17, а кольцевой выступ 5, расположенный с внутренней стороны изоляционного каркаса З,-кольцевую канавку 18. Сквозная прорезь 17 и кольцевая канавка 18 сочленяются, образуя единую систему для укладки проводни ка, выводимого с нижнего слоя витков катушки 2 (Фиг. 13).Для предотвращения смещения частей ферромагнитных шайб 4, разделенных радиальной прорезью 17, и воздейст вия их через части выступа 6 на выведенный с нижнего слоя конец 19 катушки 2 изоляционный каркас 3 целесообразно снабдить выступом 7 (фиг. 2, 4, 6, 8 и 9), проходящим в радиальном направлении на торцовой стенке 8 каркаса 3 и входящим в радиальную прорезь 13 Ферромагнитной шайбы 4 собственного модуля 1, поместив его в сквозную прорезь 17 высту 25 па 6, проходящего в радиальном направлении на торцовой стенке 8 каркаса 3 соседнего модуля 1, обращенной к спинке 16 шайбы 4, и также установленного в ее радиальной прорези 13 (фиг, 2 и 4). При этом выступ 7 по ширине возможно выполнить равным ширине сквозной прорези 17 выступа 6 соседнего модуля, за вычетом величины допуска. Это обеспечит надежное сочленение выступов 6 и 7 и фиксирование частей Ферромагнитных шайб 4, разделенных радиальной прорезью 13. При этом поверхность выступа 7, проходящего в радиальном направлении на торцовой стенке 8 40 каркаса 3 и входящего в радиальную прорезь 13 ферромагнитной шайбы 4 собственного модуля 1, направленную в сторону торцовой стенки 8 каркаса 3 соседнего модуля 1, можно выполнить очерченной по радиусу, причем направив выпусклость в сторону торцовой стенки 8 своего каркаса 3 (фиг. 9), можно увеличить объем полости сквозной прорези 17 и сформировать поверхность 20 контакта выступа 7 с проводником по конфигурации, повторяющей поверхность последнего. На Фиг. 13,14 и 15 показан про-цесс намотки отдельных катушек 2,Процесс аналогичен и при намоткецелой Фаэной обмотки.При намотке катушки 3 проводникзаводят в сквозную прорезь 17 выступа 6 (фиг. 13), где его фиксируют(стрелка, обозначения позициЕй 21),затем делают первый виток 22(фиг. 14) и, утапливая в прорези 17,заводят проводник в кольцевую канав- у ку 18, такЪм образом вывод 19 и первый виток 22 катушки 2 зафиксированы на каркасе 3.После намотки катушки 2 с добавлением эпоксидного компаунда холодного отвердения и сформирования ее второго выводного конца (фиг. 15) выводной конец 19 заводят в сквозную прорезь 17 выступа 6 каркаса 3, заполнив оставшуюся полость компаундом (при отсутствии на каркасе выступа 7) или в противном случае смазав только его поверхность.В заключительной фазе намотки катушки 3 возможна замена одножильного провода выводов с эмалевой изоляцией (провод типа ПЭВ,ПЭС и т,д) на гибкий многожильный провод типа МГШВ. Это производится путем удаления части основного проводника катушки 2 из вывода 19 и подпайки в месте отсечения гибкой проводника, который впоследствии,с оставшейся частью основного проводника заводится в сквозную прорезь 1.7.выступа 7 каркаса 3, где и укрепляется при помощи компаунда. Таким образом, место спайки надежно укреплено непосредственно в катушке 2, а на поверхности внешенго слоя витков сформирования вывод 19 из гибкого провода. Аналогично можно, сформировать и второй вывод, только в данном случае обернув часть его в виде гибкого провода вокруг витков внешнего слоя катуш . ки и укрепив компаундом.Намотанную на каркасе 3 катушку 2 устанавливают в расточку собственной ферромагнитной шайбы 4, расположив ее таким образом, чтобы выступ 6 находился от противоположной стороны ее спинки 16, а при наличии на каркасе 3 и выступа 7 последний вводят в радиальную прорезь 13 соб- ственной шайбы 4. При Формировании иэ модулей 1 активного слоя выступы 6 каркасов 3 кажцого модуля 1 помещают в радиальных прорезях 13 соседних модулей 1. При наличии на каркасах 3 и выступов 7 последние утапливают в сквозных прорезях 17 каркасов 3 соседних модулей 1.Таким образом, образуется монолитная конструкция активного слоя индуктора, в которой конец катушки 2, выводимый с нижнего слоя ее витков, и первый виток - непосредственно, в полезном объевши каркаса не размещаются, при этом концы катушек выведены гибким проводом непосредственно из ее изоляционного каркаса. Для изображения перекрещивания перемычек катушек (Фиг. 17, 18 и 19), поскольку конец 19 катушки 2, выводимый иэ ее нижнего слоя витков, будет образовываться непосредственно по оси симметрии поперечного паза 14ферромагнитной шайбы 4 (фиг. 3, 4 и16 ) целесообразно по крайней меречасть концов катушек 2, выведенныхс внешнего слоя ее витков, сместитьотносительно оси симметрии поперечного паза 14 ферромагнитной шайбы 4по крайней мере в одну сторону нарасстояние, выбираемое иэ условия(,13 - В 10 где- расстояние от оси второговывода катушки 2 до осисимметрии поперечного паза14 ферромагнитный шайбы 4;расстояние от оси симметрии 15поперечного паза 14 шайбы 4до одной из его боковыхстенок;Ь - минимально допустимое расстояние от боковой стенки 20поперечного паза 14 шайбы4 до оси второго выводакатушки 2.При этом направление навивикипроводников в каждой последующей 25катушке 2 одной фазы, расположеннойв зоне образования следующего полюсадвигателя, обратнопротивоположноенаправлению навивки витков в предыдущей, расположенной в зоне образования предыдущего полюса,Схемы соединения обмоток индукторов при таком расположении вторыхвыводов катушек 2 представлены нафиг.17 и 18 и 19, соответственно,при смещении всех концов в одну З 5сторону (при смещении одной трети водну сторону и двух третей в другую,при смещении одной трети в одну идругой трети-в другую сторону инеизменном положении одной трети 40(по оси симметрии поперечного пазаферромагнитной шайбы 4). Для упрощения чертежа схемы соединения нафиг, 17,18 и 19 представлены в видезвезды, для других схем порядок 45образования соединений аналогичен.Для схемы соединения, изображеннойна фиг. 19, недостаточно толькосместить концы катушки 2, выводимыеиз внешнего слоя ее витков. Необходимо также сместить и концы 19 кату" шек 2, выводимых из ее внутреннего слоя витков. Для этого целесообразно в одной трети ферромагнитных шайб 4 радиальные прорези сместить относительно оси симметрии поперечного паза 14 шайбы 4 на угол К, а в другой трети - на угол 360 - б (фиг. 11). При этом необходимо соответственно сместить и входящие в радиальные прорези 13 шайб 4 выступы 6, а при наличии - и выступы 7, проходящие в радиальном направлении на торцовых стенках 8 изоляционных каркасов 3 (фиг. 10). Смещенные радиальные прорези 13 шайб и выступы 6 каркасов 3 на фиг. 11 и 10 показаны пунктиром.Угол Ы определяется по формуле:ф, = Огсз -НЬгде М - угол смещения оси радиальной симметрии поперечного паза шайбы 4;Н - высота радиальной прорези13 в симметричной шайбе 4; расстояние от оси вывода 19, помещенного в смешанной радиальной прорези 13 шайбы 4, до оси симметрии поперечного лаза шайбы 4, выбираеусловияО 13 8 тгде 1) - расстояние от оси симметриипоперечного паза 14 шайбы 4 до одной из его боковых стенок;В - минимально допустимое расстояние от боковой. стенки поперечного паза 14 шайбы 4 до оси вывода 19 катуш- ки 2.Возможно совмещение вариантов схем соединения по фиг. 17, 18 и 19.Таким образом, предложенное устройство имеет более высокие энергетические показатели и уровень надежности, чем известные конструкциииндукторов линейных цилиндрических электродвигателей.