Асинхронный двигатель и способ его изготовления

(19) 2 К 1/06 15/02 РЕТЕНИЯ ИСАНИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 30.11.87, Бюл. У 44 (72) И,А. Каримский, Н.Н. Левин, И,С. Сидаш и А.В, Якушков (53) 621.313,04:621,313(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР1022260, кл, Н 02 К 1/06, 1981,Авторское свидетельство СССР В 1053226, кл, Н, 02 К 15/02, 1979. (54) АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электри ческим машинам. Целью изобретения является увеличение удельного момента, приходящегося на единицу массы. Асинхронный двигатель содержит шихто ванное ярмо статора 1 с приставными зубцами 2, В пазах уложена обмотка 3,катушки которой охватывают ярмо статора и равномерно распределены поего окружности, Длина зубцов 2 превышает.длину ярма на удвоенную их высоту. Длина пакета ротора равна дли -не зубцов статора. Способ сборки двигателя обеспечивает магнитную симметрию ярма статора, что исключает пульсации максимума вращающегося магнитного потока. Для этого края разрезанных по радиусу листов статора разводят при сборке веерообразно с равнымшагом по окружности статора, Изобретение позволяет увеличить жесткостьи снизить возможность возникновения вибраций двигателя, 2 с,п. ф 10 ил,Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к асин -хусиным двигателям, обеспечивающимпростое и надежное преобразованиеэлектрической энергии переменноготока в механическую,Целью изобретения является увеличение удельного момента при ограничении вибрации и повышение качестваизготавливаемых изделий.На фиг, 1 представлен асинхронныйдвигатель, продольный разрез; нафиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг.3 - схема соединения катушек впервичной обмотке; на фиг. 4, - технологическая оснастка для сборкипакета статора; на фиг. 5 и 6 - отдельные листы статора; на фиг. 7схема включения первичной обмоткипод постоянное напряжение при сборкепакета статора; на фиг. 8 и 9 - раэжимные оправки с конусными хвостовиками; на фиг. 10 - один из элементовдвигателя: шихтованное кольцо, изсегментов которого при сборке образуются наконечники зубцов статора,Асинхронный двигатель содержитшихтованное ярмо статора 1 с приставными зубцами 2, листы стали которыхпараллельны стенкам прилегающих пазовВ образовавшихся пазах уложена первичная обмотка 3, состоящая из катушек 4 - 21,которые расположены с охватом ярма статора и равномерно распределены по его окружности. На фиг.3представлена схема соединения катушек4-21 для образования трехфазной первичной обмотки, При этом число катушек, приходящихся на один полюс ифазу в данной схеме, равно трем,укорочение шага первичной обмотки отсутствует, В случае необходимости применения укорочения первичной обмоткикаждая катушка 4-21 выполняется составной их двух секций, соединение которых осуществляется по известнымправилам соединения секций при двухслойных обмотках и в асинхронных двигателях.1Статор 1 двигателя запрессован в корпус 22 с центрирующими выступами 23, высота которых определяется высотой проходящих по внешней поверхности пакета статора 1 сторон катушек 4-21, Между выступами 23, выполняющими наряду с образованием и закреплением цилиндрической поверхности пакета статора 1 концентрично оси вращения как роль механических ограничи"телей возможных перемещений катушек4-21, так и функции теплоотвода,располагаются по две стороны катушки4-21, При этом между соседними сторонами катушек образуются промежутки24, которые могут быть использованыв качестве вентиляционных каналов,1 О Последнее улучшает теплоотдачу первичной обмотки,.Зубцы 2, длина которых больше толщины пакета статора 1на удвоенную их высоту, могут бытьвыполнены или с закруглениями на тор 15 цах фиг.2) или в виде трапеции, короткое основание которой примыкает кярму статора, а длинное - к воздушному зазору, Зубцы заканчиваются шихтованными наконечниками 25, направление20 шихтовки которых совпадает с направлением шихтовки листов стали статора 1.Удерживаются зубцы 2 на статоре 1 спомощью магнитного клея, напримерна базе эпоксидной смолы с ферромаг 25 нитным наполнителем. Одновременнотонкая прослойка этого клея, обладающего высоким электрическим сопротивлением, предотвращает электрическоезамыкание листов статора 1, идущими30 в другом направлении листами зубцов2. Ротор 26 асинхронного двигателяпредставляет собой шихтованный излистов стали пакет, толщина которогоравна длине зубцов статора. В пазах3527 ротора распложена вторичная обмотка, образованная, например, из алюминиевых стержней 28, соединенныхпо торцам" ротора кольцами 29. Ротор26 напрессован на вал 30, закрепленный в подшипниках 31, 32 переднего 33и заднего 34 щитов двигателя, которыезакрывают по торцам корпус 22",Асинхронный двигатель работаетследующим образом.При подаче многофазного напряженияна первичную обмоткусоздается вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в элементах 28 короткозамкнутой вторичной обмотки ротора 26 ЭДС и 5 О токи, которые при взаимодействии свращающимся магнитным полем обуславливают вращающийся момент. Ротор 26 приходит во вращение. Путь замыкания магнитного потока следующий. Иэ ярма 55 статора 1 поток выходит в зубцы 2(фиг. 2). Далее он расходится в осевом направлении двигателя и сужается в дуговом, Затем поток каждого зубца попадает н шихтованные наконечники 251356121 55 с и уже при меньшей индукции проходит воздушные зазоры, далее входит в зубцы ротора 26, Поток проходит по сердечнику ротора 26 и через зазоры и5 зубцы 2 возвращается в статор 1. Путь оказывается замкнутым.В этих условиях использование кольцевой обмотки статора позволяет сократить длину лобовых частей,обеспечивает магнитную и электрическую симметрию обмотки, увеличивает жесткость и снижает возможность возникновения вибраций, а кроме того,не препятствует удлинению зубца статора. При удлиненном зубце можно уменьшить его ширину, сохранив неизменной площадь сечения для прохождения магнитного потока, Уменьшение ширины зубца обеспечивает увеличение ширины, и, следовательно, площади поперечного сечения паза, в котором удается разместить более мощную обмотку. Удлинение зубцов выполняется на их удвоенную высоту, поскольку для равномерного насыщения зубцов у торцово ярма площадь поперечного сечения выступающей части зубца должна быть равной площади сечения зубца по высоте, На такую же величину необходимо удлинить и пакет ротора при соответствующем расширении его пазов и уменьшении высоты ярма. Последнее в конечном счете может быть использовано для уменьшения диаметра расточки статора.Способ изготовления асинхронного двигателя осуществляют следующим образом. Пластины 35, 36 (фиг.5,6) статора 40 штампуют из электротехнической стали с шихтовочным знаком и разрезают каждую из них по радиусу в направлении прокатки стали для следующей сборки. При необходимости предварительно до 45 разрезания собирают пластины статора в пакет и производят обработку его внутренней и внешней цилиндрических поверхностей. Для сборки статорных пластин 35, 36 в пакет их разрезанные 50 края разводят по высоте и таким образом заводят в окна катушек 4-21, расположенных вплотную друг к другу по форме сектора и закрепленных на специальной оправке 37. При этом в целях обеспечения равенства магнит ных сопротивлений участков статора по периметру равномерно распределяют радиальные разрезы статорных пластин по окружности, т,е, разрез каждойпоследующей пластины при сборке пакета разворачивают на строго определенный угол относительно разреза предыдущей. Для этого шихтовочных знак38 (39) вырубается под определеннымуглом Мк разрезу статорной пластины35 (36). Так,например, на фиг, 4изображены 1-я и п-я статорные пластины 35, 36, в которых К,360 360 360Здесь к - целое число, равное или примерно равное числу зубцов статора, но на которое практически без остатка (остаток не более 5 Е) делится число пластин в ярме статораПри сборке магнитопровода статорные пластины покрывают клеем, например на эпоксидной основе, первую из них 35 заводят одним концом внутрь катушек 4-21 и фиксируют шихтовочный знак 38 с помощью штифта 40, затем заводят вторую пластину и разворачивают до тех пор, пока ее шихтовочный знак не совпадает с положением фиксирующего штифта 40. Последний постепенно перемещают вверх, фиксируя поочередно укладываемые пластины.Для обеспечения плотного прилегания пластин статора друг к другу сборку производят при включенной первичной обмотке под напряжение постоянного тока, т.е, под действием сжимающих электромагнитных сил. Величина тока, регулируемая реостатом 41 и контролируемая амперметром 42, должна быть равна при этом примерно току холостого хода двигателя. После сборки пакета катушки .4-21 разводят по статору с .равными промежутками между ними, после чего производят выравнивание статорных пластин и катушек друг относительно друга, Последнее выполняют с целью устранения смещения статорных пластин между собой, вызванного сборкой их в пакет, и образования концентричных оси вращения внешней и внутренней статорных поверхностей. Для этого в статор двигателя вводят разжимную оправку 43 (фиг, 8) с выступами 44, имитирующими зубцы. Увеличивая диаметр разжимной оправки перемещением конусных хвостовиков 45 и 46, прижимают выступы 44 к внутренней поверхности статора в промежутках между катушками 4-21, Одновремен 1356121но со сборкой пакета статора формируют зубцовую зону, состоящую из приставных зубцов 2 и шихтованных нако нечников 25. Зубцы 2 заранее шихтуют в единой полосе, склеивают, прилегающие к статору 1, и наконечниками 25 стороны шлифуют, а затем нарубают по длине, Для лучшего прохождения магнитного потока через воздушный зазор зубцы 2 заканчиваются шихтованными наконечниками 25. Указанные наконечники в сборе собирают и склеивают в пакет из пластин шихтованных колец 47 (фиг. 10), на внешней по б верхности которых выполняют широкие прорези 48 под зубцы и глубокие прорези 49, напротив которых по внутренней стороне кольца 47 делают надрезы 50. Толщина шихтованного кольцевого пакета должна быть равна длине зубцов статора. Прорези 48 шихтованных колец покрывают клеем на базе эпоксидной смолы с ферромагнитным наполнителем и устанавливают в них 25 зубцы 2, Затем в пакет шихтованных колец 47 вводят разжимную оправку 51, представленную на фиг. 9, На оправке 51 с помощью скоб 52 закреплены толкатели 53 с ножами 54, отделенные от ЭО нее деформируемой при большом усилии тонкой прокладкой 55, например из электрокартона или фибры толщиной 0,1-.0,2 мм. Число толкателей 53 на разжимной оправке 51 соответствует числу формируемых зубцов в асинхрон- ном двигателеПоверхность зубцов покрывают клеем и вводят разжимную оправку 51 с укрепленными на ней пакетом шихтованных колец и зубцами 4 О между равномерно распределенными по ярму статора катушками и центрируют ее, Перемещая подвижные конусные хвостовики 56, 57 с двух сторонвнутрь разжимной оправки 51, распирают ее, плотно прижимая закрепленные на ней зубцы 2 к внутренней стороне статора 1, а наконечники зубцов - к зубцам, При этом увеличение диаметра разжимной оправки 51 и связанное ц с этим перемещение ножей 54 приводит к разрыву шихтованных колец 47 по линиям глубоких прорезей 49 и надрезов 50. В результате происходит формирование наконечников 25, а за счет прокладки 55 - устранение повышенных зазоров между зубцами и ярмом, а также зубцами и их наконечника -ми. В собранном виде при введенной оправке и при сохранении усилия Р клеевые соединения отверждают, При этом первичную обмотку 3 включают под напряжение, при котором постоянный ток в катушках 4-21 (фиг. 5) равен номинальному, что обеспечивает увеличение сжимающего усилия. После отверждения отключают постоянный ток, извлекают оправку 51 и пропитывают статор компаундом, а затем шлифуют образовавшиеся внутреннюю и внешнюю цилиндрические поверхности статора до кондентричного расположения их по отношению друг к другу и окончательного формирования шихтованных наконечников 25.Процесс сборки асинхронного двигателя заканчивается объединением статора и ротора в единую конструкцию спомощью корпуса 22, щитов 33, 34,вала 30, подшипников 31, 32 и другихкрепежных элементов, Последовательность технологических операций приэтом общеизвестна,Предлагаемые удлинение зубцов иувеличение длины пакета ротора наудвоенную высоту зубцов статора быстроходного асинхронного двигателя испособ его сборки обеспечивают уве-,личение момента, приходящегося наединицу массы, при ограниченных вибрациях.Формула изобретения1. Асинхронный двигатель, содержащий статор, имеющий шихтованный магнитопровод с ярмом и удлиненными по сравнению с его осевой длиной приставными зубцами, катушки обмотки, расположенные в пазах магнитопровода, и шихтованный магнитопровод ротора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения удельного момента при ограничении вибрации, катушки обмотки охватывают ярмо статора, а длина магнитопровода ротора и зубцов магнитопровода статора превышает длину ярма на удвоенную высоту зубцов статора.2, Способ изготовления асинхронного двигателя, включающий изготовление ярма из штампованных пластин с шихтовочным знаком, установку и фиксацию катушек обмотки на ярме, клеевое соединение зубцов с ярмом на разжимной оправке с последующим его от 135612 верждением, заливку компаундом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения качества изготавливаемых изделий, перед установкойкатушки собирают на оправке с фиксирующим штифтом, располагая их вплотную друг к другу по форме сектора,соединяют .их последовательно и согласно между собой, подают напряжение, 1 Опри котором постоянный ток равентоку холостого хода, перед изготовлением ярма в пластинах выполняют радиальные вырезы, располагая их наразном расстоянии от шихтовочного 1знака покрывают пластины клеем, аизготовление ярма производят размещ ением пластин в кольцевом окне сек 1 8тора, при этом пластины перемещают внутри окна до совпадения шихтовочного знака с фиксирующим штифтоМ и равномерно располагают катушки по ярму, затем зубцы комплектуют на шихтованном кольце с надрезами на внутренней поверхности, а клеевое соединение ярма с зубцами выполняют введением кольца вовнутрь ярма с( последующим разрывом кольца по внутренним надрезам и отверждением клеевого соединения при подаче на обмотку напряжения, при котором постоянный ток в катушках равен номинальному а после отверждения компаунда1внутреннюю и внешнюю поверхности статора шлифуют.,Х 1-иеетщение Риюирующгга истирда лриСФОРЮ Статариь иартрной Ф, Тирам 6 Государств елам изобре осква, Ж9 Подписноенного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5