Статор электрической машины

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 30.05.80(21) 2933391/24-07с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 150582, Бюллетень Мо 18Дата опубликования описания 15. 05. 82 Р М. Кп. Н 02 К 1/18 государственный комитет СССР ио ледам изобретений и открытий, изобретения В,В. Науменко 1 ий. ф 1,Д,"1, иРеволюции 71) Заявитель ордена Лен ый институ сковск авиаци 54) СИТОР ЭЛЕКТРИЧЕС МАШИНЫ оситс части специ м в ш Изо ашиноя к электроости, к элекального назироком диапаетение ороению,м машинамработающператур. рическ ачения зоне те 2 ос. 20где с - коэффицКщирениясКс - коэффиц, рения мо"ф- коэффиц25ширенияЭ - диаметрника ссф- длина фВ этом устройствонных нагревах и ого ракорпуого ррдечного рафиксасерд ент линеннматериалаент линейтериала сент линейматериаласопряжениорпусом 1ксатора,при экспобусдовле шиюаЮра; аци- ими 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 эксплуатационных нагревах между корпусом и сердечником образуется за" зор, 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. а и ордена Октябрьско им. Серго Орджоникидэ Недостатком такого устройстваявляется наличие сквозных отверстийв корпусе, что затрудняет возмож" 5,. ность его применения для маврин, ккоторым предъявлено требование внешней герметичности.Известен также статор электрической машины, содержащий корпус и коаксиально.сопряженный с ним сердечник с Ск)гсс и равномерно расположенные по окружности диаметра сопряжения фиксаторы, размещенные в радиальных углублениях сердечника, причем для фиксаторов использован материал с сб ф)гск, а их длина определенаиз соотношения928531 неравномерных расширениях корпуса и сердечника коаксиальное расположение последних сохраняется неизменным благодаря тому, что фиксаторы автоматически удлиняются на величину, равную образовавшемуся между корпусом и 5 сердечником зазору 2).Недостатком этого устройства является трудность подбора надлежащего материала для фиксаторов при ограничен ной возможности выбора ихдлины.Длина 10 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 Ф 4 К), 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 З 5 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 )сс, сопряженные своими торцами с боковыми поверхностями фиксаторов, причем их размеры при ЫфХссопределяются из соотношения однорядным, двухрядным или многорядным и выбирается в каждом конкретном случае из конструктивных соображений в зависимости от относительной длины сердечника. В коническихуглублениях размещены металлическиефиксаторы 5 конической Формы по размерам углублений, а в пазах - дугообразные металлические стержни б,сопряженные с фиксаторами по образующим конуса,5. дф(б.ф-д,) ( К ос) 60 В другом варианте исполнения ука 55 .занные фиксаторы выполнены из металла с сф ЗЫс, причем их размеры определяются из соотношения где ) - угол при вершине конуса фиксатора; стер- длина стержня; 65 3. в - коэффициент линейного расширения материала стержня; коэфФициент линейного расширенйя металла сердечника;о - коэффициент линейного расширения материала Фиксатора;с - коэффициент линейного расширения материала корпуса;Э - диаметр сопряжения сердечника с корпусом;дф - диаметр основания конусафиксатора,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 при повышенной температуре, поперечный разрез; на фиг, 4 - вариант исполнения статора, поперечный разрез; на фиг. 5 - вариант исполнения статора электрической машины продольный разрезКорпус 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 расположенныеотносительно оси пазов и равнораспояоженные по окружности в количествене менее трех в одном поперечном сечении сердечника. Расположение пазов и углублений на сердечнике может быть 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 указанныед Еское (Фатер с(с)2. ВЫ,-где )" - угол при вершине конусафиксатора;стЕр - длина .стержня;коэффициент линейного расширения материала стержня.При нагреве статора в процессе работы машины тепловое расширение корпуса превышает расширение сердечника, вследствие чего между ними образуется зазор (см. фиг. 3). Однако, тепловое удлинение стержней при этом обуславливает выдвигание конических фиксаторов из углублений на такую . же величину и сохранение контакта их торцов с внутренней поверхностью корпуса, что обеспечивает сохранение коаксиального расположения сердечника внутри корпуса. 40. ния 45 50 55 Формула изобретения 1. Статор электрической машины, 60 содержащий корпус и коаксиально сопря.женный с ним сердечник с сбкЪос иравномерно расположенные по окружности диаметра сопряжения 3 фиксаторы,размещенные в радиальных углубленияхсердечника, о т л и ч а ю щ и й с я 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( стер 7 ссф обладающий хорошими антифрикционными свойствами в паре с материалом фиксаторов, например, стержни выполняют из бронзы, а фиксаторы из закаленной стали с сф с. Длина стержня и угол конусности фиксатора при этом взаимосвязаны и выбираются из следующего соотношения Для достижения потребной величины выступания фиксаторов при относительно малом удлинении стержней необходимо, чтобы уголбыл 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 5 0 15 20 25 30 35 соединительные детали, например за" кладные 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 сФ)с(снапример, 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". Юл:.я,2. ЭЖ- о ) где б ф - 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 элементовТаким. образом, данное изобретение позволяет повысить надежность электрической машины.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 ющ и й с я тем, что на поверхности сердечника симметрично осям углублений выполнены сообщающиеся с ними пазы, в которых размещены стержни из металла с сстерЪсс, сопряженные своими торцами с боковыми поверхностями фиксаторов, причем их размеры п и с асс п е еляются из соотноше 1 О З д ф ФФ-с) ъ с -сс)Р ф со рдния3 ВстерсСстер-Ос),Э(сС - о )3, Статор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что указанные фиксато О ры выполнены из металла с с;,с причем их размеры определяются из соотношениягде у угол при вершине конусафиксатора;длина стержня;коэффициент линейного расширения материала стержня;коэффициент линейного расширения материала сердечника;коэффициент линейного расширения материала фиксатора;коэффициент линейного расширения материала корпуса;диаметр сопряжениясердеч-ника с корпусом;диаметр основания конусафиксатораРстер -стер 2)а, -Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2. Авторское свидетельство СССРР 670057, кл. Н 02 К 1/18, 1976. 1. Бертннов А.И. Авиационные электрические генераторы. Оборонгиз, 1959, с. 169, фиг. 3.8.Б.