Беспазовый статор электрической машины

(50 4 Н 02 К 1/06 3/04 ЗСМК(;(1 ю ф 9% ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВМЕНЯЮ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Краматорский индустриальный институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 851646, кл. Н 02 К 1/06, 1979.Авторское свидетельство СССР9 1083288,кл. Н 02 К 3/04, 1982. (54) БЕСПАЗОВЬИ СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ(57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель из обре те нияуменьшение отходов материалов. Беспазовый статор содержит корпус 1,ярмо 2, выполненное витым из электротехнической стали, и распределенный активный слой 3, состоящий измагнитоэлектрически активных сторонкатушечных групп 4-9, изготовленныхнезависимо от ярма. Каждая группасостоит из двух активных сторон,например 5-5. Активные стороны вгруппе состоят из сдвоенных элемен -тов 10, соединенных между собой сдво -енными лобовыми частями 11. Пакетобъединяет несколько групп. Элементы10 выполнены из магнитопроводного иэлектропроводного материала, напримербиметалла. В предложенной конструкцииотсутствует утолщение лобовых часттей, витки на всем протяжении имеютодинаковую длину. Это обеспечиваетповышенное использование металла лобовых частей. 1 з.п. ф-лы, 36 ил.55 Изобретение относится к электрическим машинам.Цель иэобретения - уменьшение от 1 ходов материалов.На фиг.1 показана конструкция беспазового статора цилиндрического исполнения, правая часть, разрез; на фиг.2 - статор, продольный разрез; на фиг. 3 - полоса для заготовки; на 10 фиг, 4 - то же, с меньшей шириной; на фиг. 5 - полоса с выштампованными вырезами и дополнительными активными элементами, отделенными от лобовой части разрезом; на фиг. 6 - начало 15 формирования группы; на фиг.7 - объединение элементов и лобовой части по разрезу; на фиг.8 - группа из сложенной полосы; на фиг.9- группа после изгиба пО продольной оси и рас тяжки; на фиг. 10 - группа с токопроводящим выступом, вид в плане; на фиг. 11 - сложенная группа, вид с торца; на фиг, 12 - сочлененная вторая группа с первой; на фиг. 13 - момент сочленения двух групп; на фиг, 14 - собранный пакет, вид сзади; на фиг. 15 - то же, вид с торца; на фиг. 16 - то же, вид в плане; на фиг. 17 - то же, вид снизу; на фиг. 18 - заготовка для второй группы пакета; на фиг. 19 " заготовка для третьей группы пакета; на фиг. 20 - собранная вторая группа, вид в плане; на фиг.21 - собранная третья груп З 5 группа; на фиг. 22 - полоса с вьпптампованными элементами (заготовка для первой группы, вариант); на фиг.23 полосы с двумя отогнутыми в разные стороны активными элементами; на 40 фиг. 24 - сложенная группа, вариант; на фиг.25 - сложенная по оси группа; на фиг. 26 - растянутая группа; на фиг. 27 - то же, вид в плане; на фиг.28- тоже, вид снизу; на фиг.29 - 45 дополнительное соединение активных элементов с лобовыми соединениями; на фиг. 30 - выштампованная заготовка для второй группы (к варианту); на фиг. 31 - выштампованная заготовка 50 для третьей группы (к варианту); на фиг. 32 - вторая группа из сложенной заготовки по фиг. 30; на фиг. 33 - третья группа иэ сложенной заготовки по фиг. 31; на фиг.34 - сложенная группа, вариант; на фиг, 35 - то же, вид сверху; на фиг. 36 - таблица вырезов в группах для помещения лобовых частей. Беспазовый. статор имеет корпус 1, выполненный литым или сварнью, ярмом 2, выполненное витым из электротехнической стали с изоляцией, и распределенный активный слой 3, состоящий иэ магнитоэлектрически активных сторон катушечных групп 4-9, изготовленных независимо от ярма.Каждая группа состоит иэ двух активных сторон, например 5-5 (фиг.1). Активные стороны в группе состоят из сдвоенных элементов 10, Сдвоенные элементы двух активных сторон группы соединены между собой лобовыми частями 11, имекщими в поперечном сечении П-образную форму, который представляют одно целое с элемента ми 1 О, Группы выполняются как одно целое с изоляцией 12 всех активных элементов и лобовых соединений, Активные элементы имеют изоляцию 13 от ярма.Катушечные группы соединяются между собой в зависимости от конструк - ции обмотки (трехфазная, однофазная и т.д.) и принятой схемы соединения (параллельное или последовательное). От начала и конца групп делаются выводы, которые могут представлять одно целое с группами. Пакет объединяет несколько групп. Для трехфаэной обмотки пакет объединяет три группы (на фиг. 1 группы 4-6 образуют один пакет, а группы 7-9 - второй пакет).Группы набраны из изолированных и соединенных между собой сдвоенных элементов, выполненных из материала, являющегося магнитопроводным и электропроводным, например биметалла. Предлагаемая конструкция может быть выполнена и целиком из ферромагнитного материала, Заготовка группы изготовляется иэ полос. Применение двух полос 14 и 15 для изготовления заготовок, отличающихся ширинами 16 и 17, (фиг.3 и 4) обеспечивает уменьшение отходов по кромке вдвое.Заготовка группы (фиг.5) изготовляется следукщим образом.В полосе штампуется вырез 18, а с другой стороны такой зе вырез дополняется активным элементом 19 с прорезью 20, т.е. вместо выреза штампуются окно 21 и прорезь 20. Затем штампуются окна 22 и 23 с прорезями 24 и 25. Штамповка:выреза 18, окон 21 - 23 и прорезей 24 и 25 может производиться и одновременно.574изгибаются по пунктирным линиям и соединяются другие участки заготовки.Из фиг. 5 и 7 видно, что все витки группы образуются двойной толщи -ной лобовых частей и двойной толщинойактивных элементов. Двойная толщинаобразуется изгибом по пунктирным линиям лобовых частей и объединениемактивных элементов (26 с 19, 27 с 28,29 с 43 и т.д.). Заготовка изолируется витковой изоляцией после полногоизготовления всех витков или по ходуизготовления витков и образуется катушечная группа (фиг. 8) с активнымисторонами 43 и 44, выполненными иээлементом 10, соединенных лобовымичастями 11 различной ширины (фиг.8).Полученная группа изгибается и ейпридается форма, представленная нафиг. 9 - 11. Группа состоит иэ трехэлементов 10 и имеет токопроводныевыступы 45, способствующие прохождению магнитного потока в ярмо 2 статора. Все группы фаз выполнены одинаковой длины 46 и размеров, а вырезы 47в группах имеют одинаковую длину. Лобовые части имеют одинаковую длину 48.Три группы собираются вместе иобразуют пакет. Сборка пакета осуществляется следующим образом.Первая группа изолируется и про -ходит полную обработку, становясь монолитной. Вторая группа сочленяетсяс первой за счет нанизывания элементов, что осуществляется следующим образом.В отверстие 49 (фиг. 10) вставляется половина витка 50 (фиг, 11), авторая половина выводится наружувместе с остальными витками. В от:верстие заводится очередной полувиток 51, а вторая половина вместе состальным выводится наружу, затемнанизывается виток 52 и т.д,После сочленения второй группы спервой она изолируется фазной изоляцией. Третья группа (на фиг. 1 шестая) сочленяется с первой и второйтакже за счет нанизывания элементов.Нанизывание происходит одновременнона первую и вторую группы,Изолированные межфазной изоляциейгруппы 4 - 6 представляют пакет 53,изображенный в разных проекциях наиг. 14 - 17. Расстояние 54 междустенками лобовой группы равно 2/3 ь(фиг. 11),а размер 55 равен полюсно 40 13324 Вырез и все окна ограничены активными элементами 26, 19 и 27 - 29, размеры которых одинаковы.Справа и слева от остальных элег, 5 ментов расположены лобовые части 30 - 32. Ширины 33 - 35 лобовых час= тей неодинаковы. Разность между шири- нами 33 и 35 определяется учетверенной толщиной элемента, а разность между ширинами 33 и 34 составляет удвоенную толщину элемента.Заготовка может быть изготовлена целиком на группу или состоять иэ неснескольких частей, которые затем соединяются воедино. После штамповки заготовка изолируется легкой изоляцией, например лаком, кроме небольших участков на лобовых частях и активных элементах, прилегающих к прорезям 20, 24 и 25 и которые будут прилегать после сборки. Назначение этой изоляции - противостоять вихревым токам, так что в многих случаях можно обойтись без нее. 25Для получения группы заготовка складывается по пунктирным линиям 36 - 38, т.епо оси лобовых частей. Сложение лобовой части по пунктиру 36 образует вывод обмотки, который З 0 может быть отогнут за предел группы. Таким же образом изготовляется и второй вывод (не показан). Дальнейший процесс формирования группы проходит следующим образом.35По пунктирной линии 37 изгибается левая часть заготовки (например, по часовой стрелке). При этом активные элементы 26 и 19 соединяются и к ним прилегает вывод, образованный лобовой частью (фиг. 6). Элементы 19 и 26 и вывод объединяются в одно целое по разрезу 20. Объединение производится пайкой, сваркой или при помощи токопроводящего клея. 45Образовавшийся неполный виток 39 изгибают по линии 38 против часовой стрелки, При этом активные элементы 27 и 28 соед",няются и образуют.полный двойной виток. Элементы 27 и 2850 объединяются в одно целое с лобовой частью по разрезу 24. Детально объединение элементов 27 и 28 и лобовой части по разрезу 24 показано на фиг. 7, где 37 и 38 - линии изгибаф 55 40 и 41 - согнутые пополам лобовые части 30 и 31 и в окружности 42 пока- Ф зан узел соединения активных частей и лобового соединения. Аналогично5 133му делению. На фиг. 17 показанпакет с группами 56 - 58.Изготовленный пакет изолируется, компаундируется, образуя монолитное целое, Пакеты собираются на шаблоне,на них по -мещается ярмо, вместе с которым ак -тивная часть помещается в корпус машины 1 и закрепляется кольцами 59и 60 и прижимными дисками 61 и 62 лобовых частей статора. Дополнительноекрепление обмотки и лобовых частейосуществляется изоляционными упорными элементами 63 и 64.Группы 56-58 построены по одномупринципу и отличие состоит в вырезах,посредством которых группы сочленяясьдруг с другом образуют пакет, приэтом сочленение осуществляетсяуказанным способом нанизывания. Всевырезы в группах отличаются расположением и длиной.Вырезы группы 57 имеют длину равную длине одной лобовой части, а вырезы групп 56 и 5 8 - длину, равнуюдвум лобовым частям. Наличие такихвырезов обеспечивает получение пакета согласно фиг. 14 - 17. При этомчередование групп в пакете можетбыть и обратным.Токопроводящие выступы (фиг. 14) имеют увеличенные размеры по длине за счет использованияучастков 65, незанятых лобовыми частями (фиг.16).В качестве варианта предлагаетсябеспазовый электрический статор пофиг. 1 и 2, у которого статор изготовлен из аналогичных заготовок(фиг. 3 и 4) изготовление групп ипакетов ведется согласно фиг. 22-36,а пакеты прежние (фиг, 16 и 35, отличающиеся разным чередованиемгрупп), В заготовках (фиг.3 и4) штампуются чередующиеся разрезы66-70 (по два с каждой стороны) ивырезы 71 для размещения лобовых часчастей. Справа и слева разрезов образуются у частки лобовых частей 72и 73 и участки активных элементов74-77 (фиг. 22). Такое изготовление1заготовки несколько проще и обеспечивает лучшее использование материала.Элементы 74-77 отгибаются в разные стороны (фиг, 23), В результате происходит сложение верхних и нижних частей активных элементов 74-77. , Формуется группа за счет отгибания полученной заготовки по пунктирным2457в 5 10 15 20 25 30 35 40 разованием сдвоенных соединенных между собой витков. Лобовые части 87 и 88 и активные элементы, например 75, являются сдвоенными.Выштампованные заготовки для последующих групп, например второй и третьей, приведены на фиг. 30 и 31, а на фиг. 32 и 33 приведены соответствующие сложенные группы.Заготовки (фиг. 22, 30 и 31) отличаются друг от друга длиной вырезов для размещения лобовых частей. 45 50 55 Вырезы по фиг, 22 и 31 расчитанына длину двух лобовых частей, а вылиниям, которые также, как и в основном решении, делят лобовые части яополам. Изогнутая по пунктирным линиям78-81 заготовка представляет уже сложенную группу, (фиг. 24), Заготовкапо фиг. 22 до изгиба элементов 74-77может изолироваться лаком для уменьШшения вихревых токов за исключениемучастков, прилегающих к разрезам. Вовремя образования группы (фиг. 23 и24) производится дополнительное соечдинение элементов с лобовыми частями (по линиям разреза). Например,при изгибе по пунктиру лобовой части72 соединяются между собой обе частиэлемента 75 и лобовая часть 72 по линии разреза 70 (фиг. 29),Таким же образом производится соединение обеих частей элемента 76 иобеих лобовых половин элемента 74,после чего накладывается витковаяизоляция и операции изгиба по пунктирным линиям, соединение активныхэлементов с лобовыми частями и изолирование повторяются. Технологией может быть предусмотрено выполнениевсех соединений, а затем изолирование всей группы и укладка.Сложенная группа (фиг. 24) изги.бается по оси 82-83 симметрии и получается группа, изображенная нафиг. 25. При совмещении сложениягруппы и растяжки получается группа,представленная на фиг. 26 - 28. Нафиг. 26 изображена группа после растяжки со сложенными активными элементами 84 и сложенными лобовыми частями85 и 86, которые в конструкции являются активными, так как проводят токи по ним проходит магнитное поле.Как видно из фиг. 22, 23 и 29, вгруппе последовательно соединены активные элементы и лобовые части с об7 133245 резы по фцг. 30 - на длину одной лобовой части,На фиг. 34 и 35 представлены пакеты изготовленного варианта, в окончательном виде соответствующие пакетам основного предложения. Отличие имеется в разном подходе к изготовлению групп, Сборка пакетов осуществляется также способом нанизывания витков групп. На первую группу нанизывается вторая группа, а на первую и вторую (вместе взятые) - третья группа. Из фиг. 35 видно, что по сравнению с аналогами группы имеют существенные отличия, но однонременно все группы эквиналентны по устройству и количеству затраченного материала. (фиг. 36). 78другая часть рабочего потока проходитчерез активные лобовые части 11, воз -душный зазор и ротор. Кроме того,часть рабочего потока проходит черезактивные элементы 10, пересекающиеих лобовые части, и замыкается скорочением.11 редлагаемая конструкция статораобеспечивает экономию металла за счетуменьшения отходов кромок групп, за счет добавления ранее неиспользовавшихся (вырезавшихся) активных элементов, за счет повышенного использования металла лобовых частей, экономию в объеме машины за счет устранения двойной толщины в лобовых соедг цециях Формула изобретенияГруппа 89 имеет полную длину активной части 92 и неполную (частично срезанную по сечению) часть 93.Уменьшение составляет (в правой части) две 25 лобовые части. Группа 90 имеет уменьшение активного сечения также на две лобовые части (-1,-1).Группа 91 имеет уменьшение на две лобовые части (-2 с левой стороны). Такое устройство Зо обеспечивает симметричную работу всех трех фаз,Из фиг, 35 и 16 видно, что пакеты в предлагаемой конструкции изготовлены с полным использованием объема иматериала При изготовлении групп в известных устройствах образуются двойные утолщения в лобовых частях при изги О бе. Эти утолщения компенсируются лри сборке пакетов не полностью и в результате получается общее увеличение объема на одну сторону группы, составляющее 7:6=1,17.45В предлагаемой конструкции отсут - ствует утолщение лобовых частей.Витки на всем протяжении имеют одинаковую длину.Предлагаемый статор работает так же,как и известные устройства.Статор создает магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, образуя вращательный момент для двигателя. В статоре создается ЭДС, если он применен в генераторе. Магнитное поле замыкается через активные элементы 10 статора, ярмо 2, снова активные эле - менты, воздушный зазор и ротор, а 1. Беспазовый статор электрической машины, содержащий ярмо и изолиронанную от него активную часть с лобовымичастями, выполненными из ряда пакетон, каждый из которых состоит из групп, выполненных из отдельных изолированных друг от друга и соединенных между собой элементов с вырезами, посредством которых группы, сочленяясь одна с другой, образуют пакет и(юизогнуты на 180 по продольной оси вырезон, образуя в поперечном сечении П-образную форму, и все группы имеют одинаковую длину, а витки каждой последующей группы охватывают сечение предыдущей группы, причем группы смещены в осевом направлении ца ширину лобовой части, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью уменьшения отходов материалов, активная часть и лобовые части выполнены из сдвоенных элементов, вырезы для расположения лобовых частей выполнены в первой и третьей группах с одной стороны пакета и равны двойной шприце лобовой части, вторая группа имеет вырезы для лобовых частей, расположенные с двух сторон пакета, ширина которых равна ширине лобовой части, а в элементах выполнены чередующиеся радиальные разрезы по линиям, отделяющим лобовые части от активных элементов.2. Статор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения отходов материалов, дна активных элемента каждого витка группы отогнуты в противоположные стороны перпендикулярцо оси витка.