Способ изготовления сердечников магнитопроводов электрических машин

(5)5 Н 02 К 15/ с / Ът БРЕТЕНИ И ТЕЛ ЬСТВ ВТОРСКОМУ близки гаем ам по техническои сущрезультату является но и до ОСУДАРСТВЕНЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-йсследовательскийи проектно-конструкторский институт технологии электромашиностроения(56) Антонов М.В, Технология массовогопроизводства электрических машин. Электрические машины и трансформаторы, Итогинауки и техники, ВИНИТИ, М., 1987, М 7, с,33,43.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕРДЕЧНИКОВ МАГНИТОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологии электромашиностроения, и может быть использовано при изготовления магнитопроводов электрических машин,Известен способ изготовления сердечника магнитопровода, например статора электрической машины, включающий штамповку листов из электротехнической стали, сборку листов в пакет, опрессовку и скреп- ление сердечника, например, сваркой.Известный способ предполагает штамповку плоских листов, а после сборки их в пакет - достижение минимального расстояния между листами по всей поверхности контакта в зоне зубцов и в области ярма.Для обеспечения высокой плотности и жесткости сердечника после сборки пакета применяют большие усилия опрессовки с целью получения более высоких значений(57) Использован логия изготовле Сущность изобр став зубцы вып припуском, изги рии до получени плоскость листа их номинальны листов пакет и оп хностям зубцов образования ме ярма. Скрепляю зазоров электр лом. Способ при ла. бил,. ие: электротехника, технония электрических машин. етения: при штамповке лиолняют с технологическим бают зубцы по оси симметя ширины их проекции на и ширины пазов равными м значениям. Собирают из рессовывают его по повердо их полного прилегания и жду листами зазоров в зоне т пакет путем заполнения оизоляционным материаводит к экономии материакоэффициента заполнения сердечника сталью. При плоской форме листов, изготовленных из тонколистовой электротехнической стали, в сердечнике используется большое их количество.Особенностью описанного способа является то, что при штамповке отдельных листов внутренние отходы в виде высечек пазов под обмотку составляют 25-ЗОО чистого веса листа статора. Применительно к комплекту листов на один сердечник величина этих отходов увеличивается пропорционально числу листов в пакете.Таким образом, основным недостатком описанного способа является существенный расход электротехнической стали, включающий и непроизводительные потери (отходы).Наиболее м5 10 25 ЗО 35 40 45 50 55 2 агсзи . ш сР, (3) где г 1 - номинальное зубцавое деление по окружности внутреннего диаметра листа статора;Ь, - номинальная ширина шлица полузакрытых пазов под обмотку,Угол гибки зубцов не может быть меньше значения, определяемого левой частью неравенства (3), так как технологический припуск на обе боковые стороны по ширине зубца не может превышать ширину шлица паза под обмотку.Таким образом, в предлагаемом способе лист магнитопровода приобретает следующие характерные особенности: изогнутый профиль зубцов, увеличенную фактическую ширину зубцов при такам же размере паза, как в плоском листе, и условно увелИченную толщину зубцов в направлении продольной оси пакета по сравнению с плоским зубцом,Новые свойства листа позволяют получить пакет магнитопровода с уменьшенным по сравнению с прототипом количеством листов при одинаковой заданной длине.При сборке листов в пакет для обеспечения заданной длины в известном решении потребуется в среднем следующее количество листов;о= (4) где Мп - число листов плоской формы в пакете;- номинальная длина пакета;Кс - коэффициент заполнения сталью при опрессовке пакета по всей поверхности плоского листа,т - толщина электротехнической стали.В предлагаемом способе при сборке пакета листы пространственной формы контактируют между собой только по поверхностям изогнутых зубцов, Благодаря увеличенной толщине зубцов в направлении продольной оси пакета для обеспечения одинаковой с прототипом длины пакета потребуется в среднем количество листов, равноеКг(5) где К - число листов в пакете с изогнутыми зубцами;Кг - коэффициент заполнения сталью при опрессовке пакета па поверхности изогнутых зубцов,В предложенном способе опрессовка пакета производится по поверхности взаимного контакта изогнутых зубцов смежных листов и позволяет обеспечить одинаковый с прототипом коэффициент заполнения сердечника сталью в зубцовай зоне, При равенстве в обоих случаях коэффициентов заполнения в зубцавай зоне соотношение числа листов в пакете в известном и предлагаемом способах обратча пропорционально отношению толщины электротехнической стали к условна увеличенной толщине изо гнутых зубцов в направлении продольнойоси пакета, Для обеспечения одинаковой в обоих случаях номинальной длины сжатого пакета соотношение количества листов определяется следующим выражением;Ип Ь 1йт а(6)зп -2Таким образом, при изогнутом У-образном профиле зубцов при сборке и апрессовке для обеспечения заданной длины пакета потребуется меньшее количество листов, чем в известном способе изготовления сердечника листами плоской формы, Так, например, при углах гибки а =90-100, допускаемых из соотношения (3) для сердечников статорав двигателей серии АБ, количество листов в пакете с изогнутыми зубцами в сердечнике уменьшается на ЗО оПри этом при одинаковых коэффициентах эаполчения пакета сталью в зубцавай зоне в известном и предлагаемом решениях площадь эффективнсга папере" нага сечения зубца сердечника в обоих случаях ади. иакова. В предлагаемом решении заданная длина сердечника в зубцавай зоне обеспечивается меньшим количествам листов, а возникающее при изгибе зубцов с.жение ширины зубцов да ега ширины в плоском листе обеспечивается введением технала гическога припуска с боковых сторон зубца при вырубке лазов пад обмотку при штамповке листов таким образам, чта проекция ширины изогнутого зубца на плоскость лис-та равна ее номинальному значени.а,При предложенном способе изготовления условная толщина листа в зубцовай зоне в направлении продольной аси пэкета больше толщинызубца плоского листа, равной толщине электоатехническай стали, а толщина плоских участков ярма листов равна толщине электротехнической стали. После сборки пакета и апрессавки листов по контактирующим поверхчостям изогнутых зубцов в зоне ярма образуются зазорыде=а-т, 7) где дс - зазор между листами в зоне ярма.В известном решении зазоры между листами плоской формы в сжатом при апрессовке пакете составляют 0,015 мм прикоэффициенте заполнения сталью, равном0,97, толщине электротехнической стали 0,5мм. Аналогичные зазоры обеспечиваются имежду контактирующими поверхностямиизогнутых зубцов смежных листов в предлагаемом способе при равенстве коэффициентов заполнения сталью в обоих случаях. Взоне ярма зазоры при углах гибки зубцова=90-100 оказываются равными 0,15-0,2мм, т.е. на порядок больше, чем в известномрешении.В этом случае для сохранения эффективного сечения ярма, одинакового с прототипом, для компенсации уменьшенияколичества листов в сердечнике высоту ярма необходимо увеличить в соответствии ссоотношением;ч= (8)з и 2где Ь - высота ярма сердечника с изогнутыми зубцами,пп - номинальная высота ярма сердечника с листами плоской формы,Площадь эффективного сечения ярма,равная произведению частей длины сталина высоту ярма, при известном способе изготовления с учетом вышеизложенногоможно выразить следующим образом:/ Яп= а Кс Ь=йп1Ь,где Зп - площадь стали поперечного сечения ярма в известном способе,В предлагаемом способеЯч=йч т.ч,где Бч - . площадь стали сечения ярма сердечника с изогнутыми зубцами.Х пПри И=Мп 9 Ои Ь=зи -2площади эффективного сечения ярма в прототипе и предлагаемом решении одинаковы,Компенсация увеличения высоты ярмаможет быть произведена различными способами; уменьшением диаметра расточки,увеличением наружного диаметра, повышением уровня индукций в ярме для малонагруженных электрических машин и т,п. Одиниз возможных вариантов изменения конструкции сердечника статора заключается вувеличении наружного диаметра листа исердечника, что позволит сохранить без изменений конструкцию ротора, длину виткаобмотки статора и т.п. Расчеты показывают,что расход электротехнической стали приизготовлении листа статора с увеличеннойвысотой ярма в соответствии с соотношением (8) в связи увеличением размеров заготовки для штамповки листа возрастает на15-18. Учитывая, что количество листов впакете при углах гибки профиля зубцов 90-100 и соответствующий расход электротехнической стали сокращаются на 30- 40, общая экономия расхода электротехнической стали на один сердечник составит 15-22 .Согласно предложенному способу для обеспечения плотности пакета, создания межлистовой изоляции, исключения элект 10 рического замыкания листов заусенцами при последующей обточке сердечника по наружному диаметру в образованные после сборки и опрессовки пакеты зазоры между смежными листами в зоне ярма вводят электроизоляционный материал. Скрепление пакета листов принципиально может бытьвыполнено известными способами, например, скобами, заклепками и т,п. Скрепление пакета листов согласно предложенному способу осуществляют электроизоляционным материалом, например склеивающим компаундом, путем введения его в зазоры между листами в зоне 20 ярма с последующим отверждением, Тем самым электроизоляционный материал ис 25 пользуется для выполнения двух функций, Первая и основная функция, как указывалось выше, заключается в обеспечении плотности пакета в зоне ярма, созданиямежлистовой изоляции и т.д., а вторая функция - для скрепления листов в монолитныйсердечник,30 Выполнение зубцов У-образного профиля с последующей опрессовкой пакета 35 листов по поверхностям взаимного контакта изогнутых зубцов смежных листов приводит к образованию зазоров между смежными листами в зоне ярма, а введение в эти зазоры электроизоляционного материала со скрепляющими свойствами позволяет получить плотный сердечник, имеющий 40 длину, равную длине сердечника, состоящего из плоских листов, и при этом обеспечить зкономию электротехнической стали.45 Предлагаемый способ иллюстрируется следующими чертежами фиг.1-6; на фиг, 1,5 показана часть листа магнитопровода плоской формы после штамповки; на фиг. 2,3,6 - часть листа магнитопровода после гибки У-образного профиля зубцов; на фиг, 4 - часть пакета листов магнитопровода по 50 ле опрессовки, введения нетокопроводящеШтамповка листов.При штамповке листов 1 зубцы 2 обра. зуют с технологическим припуском с боковых сторон 3, а пазы 4 под обмотку выполняют соответственно уменьшенной го материала и скрепления сердечника. Предлагаемый способ осуществляется в55 следующей последовательности.ширины в пределах номинального зубцового деления.Гибка зубцов.После штамповки производят гибку зубцов 2 по оси их симметрии с образованиемУ-образного профиля и получением шириныпроекции изогнутого зубца 2 на плоскостьлиста 1 и ширины паза 4 под обмотку равными их номинальным значениям, Гибкузубцов производят с углом профиля поперечного сечения, определяемого из соотношения (3). При наименьших допустимыхзначениях угла гибки а при штамповке плоской загоовки листа (фиг,1) по оси паза подобмотку на высоте шлица выполняют надрез 11,Сборка листов в пакет и опрессовкаОпрессовку пакета 5 листов производятпо поверхностям 6 и 7 взаимного контактаизогнутых зубцов 2 смежных листов 1 с образованием зазоров 8 между листами 1 взоне ярма 9.Введение в зазоры между смежнымилистами нетокопроводящего материала.В образованные зазоры 8 между смежными листами 1 вводят нетокопроводящийматериал 10.Скрепление сердечника.Скрепление сердечника магнитопровода производят нетокопроводящим материалом 10, например склеивающимкомпаундом.Тэк, например, сердечник статора двигателя КД, изготовленный известнымспособом, имеет следующие параметры: наружный диаметр 104 мм; внутренний диамету 60 мм; площадь паза подобмотку 73,564мм; число пазов 24; масса листа статора14,8 г; длина сердечника 56 мм; чистая масса сердечника 1,611 кг; заготовительнаямасса стали 4,764 кг; ширина зубца в сечении, проходящем по середине паза под обмотку 3,8 мм; число листов в пакете - , 108,6(расчетное значение),При изготовлении сердечника приштамповке плоских заготовок зубцы образуют с технологическим припуском с боковых сторон с шириной зубца 5,483 мм, Пазывыполняют соответственно уменьшеннойширины с площадью паза 59,14 мм, По осипаза под обмотку на высоте шлица выполняют надрез, разделяющий зубцы по внутреннему диаметру сердечника, - 60 мм.Наружный диаметр листа статорэ при штам. повке выполняют увеличенным и равным113,5 мм. Производят гибку зубцов по осиих симметрии с образованием У-образногопрофиля с углам гибки а =88. При этом площадь паза под обмотку возрастает до значе 15 20 40 50 55 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью . экономии материала, при штамповке зубцы выполняют с технологическим припуском и 25 30 35 ния 73,63 мм, равного аналогу. В связи с увеличением ширины зубцов и высоты спинки масса листа статора с изогнутыми зубцами возросла до 21,44 г. После сборки листов в пакет и опрессовки по поверхностям взаимного контакта изогнутых зубцов для обеспечения длины сердечника 56 мм используется 74,7 листа (расчетное значение), среднее значение чистой массы стали сердечника составляет 1,602 кг. В образованные в зоне ярма зазоры вводится клей типа Ки после отверждения образуется монолитный сердечник, Сечение зубца и спинки сердечника с изогнутыми зубцами в направлении действия магнитного потока в электродвигателе аналогичны соответствующим сечениям зубца и спинки сердечника аналога. Несмотря на увеличение массы отдельного листа в новом сердечнике в связи с уменьшением их количества чистая масса стали сердечника одинакова с чистой массой сердечника аналога,Так как лист штампуется из квадратной заготовки в связи с уменьшением числа листов в сердечнике, изготовленном предложенным способом, заготовительная масса стали на один сердечник уменьшается и составит 3,954 кг, Зкономия расхода электротехнической стали на один сердечник составит О 81 кг, или 17 от заготовительной массы сердечника аналога.Предложенный способ изготовления сердечника магнитопровода электрической машины обеспечивает существенную экономию дорогостоящей электротехнической стали за счет уменьшения расхода листов для формирования одного сердечника с пространственным профилем зубцов, Способ экономичен, технологичен, так как в результате его реализации потребуется меньшее количество листов и, например,при штамповке - гибке листов в одну операцию в многопозиционных последовательных штампах на прессах-автоматах существенно сократится трудоемкость штамповки, уменьшится износ штампов,снизятся производственные расходы. Формула изобретенияСпособ изготовления сердечников магнитопроводов электричеСких машин, согласно которому штампуют листы с эубцовой зоной, собирают их в пакет, который затем опрвссовывают и скрепляют,изгибают их по оси симметрии до получения ширины их проекции на плоскость листа и ширины пазов равными их номинальнымзначениям, при этом опрессовывают пакет по поверхностям зубцов до их полного прилегания и образования между листами зазоров в зоне ярма, а скрепляют пакет путемзаполнения зазоров электроизоляционнымматериалом.1778875 оставитель С. Плам ех е М.Мо гентал Редактор С. Кулакова Т р д р Корректор И. Шуллэ каз 4200 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 роизводстве