Беспазовый статор электрической машины

(п 199782 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СфаетекнхСфцналнетнчеекнхРеелублнк(22) Заявлено 10.11. 80 (21) 3002765/24-07с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 51 М Кп з Н 02 К 1/12 Н 02 К 3/04 Государственный комитет СССРо делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 1 Е 0283(54) БЕСПАЗОВЫЙ СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫИзобретение относится к электричек.ким машинам,Известны беспазовые статоры электрических машин, преимуществом которых, по сравнению с пазовым статором, является более простая технология изготовления. Эти статоры имеютв активной части .расиределеннуюобмотку, выполненную из ряда пакетов, набранных из чередующихся между собой проводников, и разделенныхслоем изоляции листовых ферромагнитных элементов. Слой проводников располагают на одном уровне 11.Недостатки известных беспазовыхстаторов заключаются в сложности технологии изготовления, недостаточнойнадежности активных пакетов, состоящих из проводников и ферромагнитныхэлементов, а также в малом использо"вании электрических материалов и объема машины. Это, в целом, ухудшаетэнергетические показатели статора.Наиболее близким к изобретению является беспазовый статор электрической машины, который содержит ярмо.и изолированную от него активнуючасть, выполненную из ряда пакетов,каждый из которых состоит из группс различной длиной лобовых частей по числу фаз машины, выполненных иэ отдельных изолированных:,друг от друга и соединенных между собой элементов, имеющих вырезы, посредством которых группы, сочленяясь друг с дру= гом, образуют пакет, причем элементы имеют также вырезы для размещения лобовых частей и изогнуты на 180 по продольной оси вырезов (2).Недостатком этого статора является наличие в пакете групп с разной длиной лобовых частей. Так, например, для трехфаэной машины в пакете имеются три группы и все эти группы, за счет длины лобовых частей, различны. В результате разной длины лобовых частей приходится прибегать к специальным мерам для того, чтобы сделать все фазы электрически эквивалентными. Все это в целом усложняет технологию изготовления беспазово. го статора, удорожает изготовление и снижает надежность.Цель изобретения - упрощение технологии изготовления и повышения надежности.Указанная цель достигается тем, что в беспазовом статоре электричес. кой машины, содержащем ярмо и изоли" рованную от него активную часть свыполненного из магнитоэлектрическихактивных сторонкатушечных групп 38,изготонленных независимо от ярма.Каждая группа состоит иэ двух активных сторон, например 5-5 (фиг. 1) .Активные стороны в группе состоят изэлементов 9 (Фиг. 1). Элементы двухактивных сторон группы соединенымежду собой лобовыми частями 10(Фиг, 1, 12), имеющими н поперечномсечении П-образную форму и представляющими одно целое с элементом 9.Группа выполняется как одно целое с 55 65лобовыми частями, состоящую из групп, выполненных из отдельных изолированных друг от друга и соединенных между собой элементов, имеющих вырезы и изогнутых на 180 по продольной оси вырезов, каждая группа имеет формч неравнобокой трапеции с лобоными частями разной длины, причем группы размещены по окружности таким образом, что лобовые части разной длины, отдельных групп чередуются между со" 10 бой.Элементы групп могут иметь токо" проводящие выступы.Упрощение технологии изготовления достигается за счет того, что все 5 группы фаз имеют одинаковые размеры. Сокращение длины лобовых частей до" стигается за счет конструкции групп, у которых лобовые части выполнены нераннобокой трапецеидальной Формы, Когда один из боков составляет с параллельными сторонами трапеции 90 происходит наибольшее уменьшение сум- марной длины лобовых частей. Это сокращение длины уменьшает вес обмотки и повышает ее энергетические показатели. Токопроводящие выступы уменьшают активное сопротивление статора, .а также его магнитное сопротивление, 1На Фиг, 1 схематически представлена конструкция беспаэоного статора, цилиндрического исполнения с частичным разрезом на Фиг. 2 - продольный разрез статора 1 на фиг. 3 - полоса с вырезами на одну группу форм неравнобокой трапеции; на фиг, 4 - груп.па из сложенной полосы в Форме неравнобокой трапеции на фиг. 5 - та же группа после изгиба, вид снерхуу на фиг, 6 - то же, вид снизу на 4 О фиг7 - то же, вид со стороны длинного элемента на фиг. 8 - то же, вид со стороны короткого элемента на фиг,.9 в .группа, выполненная в форме равнобокой трапеции; на Фиг.10- 4 схематическое расположение групп в обмоткеу на фиг. 11 - расположение групп обмотки, вид сверху 1 на Фиг.12. П-образная форма группы.Безпазовый статор состоит из ярма 1, выполненного из колец электро; технической стали с изоляцией, распределенного активного слоя 2,изоляцией 11 всех актинных элементов и лобовых соединений. йктинные эле-. менты изолированы от ярма 1 изоляци-ей 12, Катушечные группы соединяются между собой в зависимости от конструкции обмоток (трехфазная, однофазная и т.д,) и принятой схемы сое"динения (параллельное, последователь. йое и т.д.) От начала и конца групп делаются выводы, которые могут представлять одно целое с группами.Если в прототипе пакет обьединяет в себе несколько групп и представляет одно целое из двух полюсов, тов предлагаемой конструкции пакетыотсутствуют, Вся активная часть выполнена из соединенных групп. Группы набраны из изолированных и соединенных между собой элементов, выполнен" ных из материала, являющегося магнитопроводным и электропроводным, например биметалла. Собранный статор представлен на Фиг. 2.Группа изготовляется, следующим образом В полосе металла штампуется заготовка 13 (фиг, 3), Заготовка может быть изготовлена целиком на группу или состоять из нескольких частей, которые затем соединяются воедино, В полосе с одной стороны штампуется вырез 14, а затем с другой стороны " вырез 15. Все вырезы могут штамповаться и одновременно. Вырез 14 образован коротким активным элементом 16 и длинным элементом 17, соединенными участками 18, Этот участок относится к лобовым частям и является боковой стороной неравнобокой трапеции. Участок 18 перпендикулярен сторонам 16 и 17. Ширина 19 и сечение каждого элемента одинаково. Короткие и длинные активные элементы. имеют токопроводные выступы 20, Расстояние между активными элементами (шаг) неодинаковы. Расстояние 21 больше расстояния 22, которое больше расстояния 23 и т,д. Длина активных элементон (коротких и длинных) выбирается при конструировании. В соответствии с этим принимаются и углы 24 и 25,которые между собой равны. Участок 26 является второй лобовой частью. Лобовая часть 18 расположена под углом 90 к активным сторонам, но этот угол при конструировании может изменяться в пределах от 90 до величины угла 24. Изготовленная заготонка 13 изолируется витковой изоляцией, а затем складывается по пунктирным линиям 27 и 28, образуя группы, Группы могут изготовляться из заготовок, не имеющих выступов 20. Для того, чтобы лобовые части не выходили выше актинной, при штамповке заготовки делается уширение активных элементовза.счет токопроводного выступа 20, который помещается у всех элементов с одной стороны. Высота 29 этого выступа принимается такой, чтобы она была равна или немного больше высо.ты лобовых частей 30 (Фиг. 8). Отсут" ствие токопроводных выступов 20 вы" зывает необходимость помещать технологическое (дополнительное) ярмо.Выступ 20 повышает токовую проводиФмость элементов, уменьшает магнитное сопротивление и, кроме того, обеспечивает лучшее использование матерна" ла при штамповкеСобранная группа приведена наФиг. 4Группа имеет Форму неравнобокой трапеции, образованную длинной17 и короткой 16 параллельными актив"ными сторонами элементов, соединенных между собой лобовыми частями18 и 26. Внутри группы образуется вырвэ 31Для получения окончательной конструкции группы, элементы 16 и 17 изгибаются на, 180 ф по продольной оси 32 вырезов вверх (Фиг. 5 и б) и все элементы группы в разрезе в поперечном сечении имеют П-образную форму (Фиг. 12).Вид группы сверху приведен на фиг. 5, где указано, что группа состоит из трех длинных составных элементов 33, 34 и 35 и трех коротких активных элементов 36, 37 и 38. Эти элементы между собой параллельны и .соединены лобовыми частями, Общий вид группы представляет собой неравнобокую трапецию с трапецеидальным отверстием 39 внутри, На фиг. б приведен вид группы снизу. Размер 40 равен ширине токопроводного выступа 20.Группы 3, б и 8 электрической машины одинаковы и .имеют вид, приведенный на фиг, 5 и б, а группы 5, 7 и 4 несколько отличаются.Отличие заключается в следующем..Например, слой 41 (Фиг. 4) помеща. ется снизу, а слой 42 сверху, т.е. слой один групп 3, б и 8 равен по размерам слою и групп 5, 7 и 4 и т,д. Таким образом, если в группах 3, б и 8 номер и соответствует самому малому размеру, то в группах 5, 7 и 4 - самому большому, Сложенные группы отгибаются книзу, Такое изготовление групп 5, 7 и 4 обеспечивает их сочленение согласно фиг. 10 и 11, Для того, чтобы получить активную часть машины, группы собираются.На фиг, 10 представлено схемати- ческое расположение групп в обмотке откуда видно, что при сборке группы чередуются. Идет одна группас длинной стороной вверх, .затем идет группа с длинной стороной вниз и т,д,Порядок сочленения групп следующий(для 4-полюсной трехфазной обмотки). Короткая активная сторона группы 3 вставляется в отверстие 39.груп- пы 5, прилегая к ее длинной стороне(Фиг. 10). Группа 5 аналогично вставляется в отверстие группы б, а послед5 няя - в отверстие группы 7, которая,в свою очередь, вставляется в отверстие группы 8, короткая активная сторона группы 8, в свою очередь, входит в отверстие группы 4, а послед 10 няя соединяется с группой 3, обраэу 4замкнутое кольцо (фиг. 1) . В этомкольце все группы 3, 6 и 8 направлены длинной стороной в одну сторону,а группы 5, 7 и 4 - в другую (Фиг.10).Вид сверху соединенных групп представлен на фиг, 11, а на фиг. 7 и 8боковой вид группы со стороны длин-ного и короткого элементов группы.Каждая группа, собранная из элемен"тов, изолируется межфазной изоляцией, после чего осуществляется сборкавсех групп на шаблоне и образуется,распределенный активный слой 2,.которому придается монолитность за счетувязки, установки распарок в лобовыхчастях и пропитки.,Собранная активная часть помещается в ярмо 1, вместе .с которым оназаводится в корпус статора 43 и закрепляется кольцами 44 и 45 с прижимными дисками торцов лобовых частей46 и 47 (фиг. 2).Предложенный статор работает сле"дующим образом,При прохождении по обмоткам, сосЗ 5 тоящим из групп, тока создается вращающееся магнитное поле, котороевзаимодействует с ротором и образуется вращающий момент (для двигателя), В статоре создается ЭДС в слу 40 чае, если статор применен в генераторе. Основная часть магнитного по"тока статора замыкается через активные элементы 9, ярмо 1, воздушный зазор и ротор, а другая часть45 рабочего потока проходит через активные элементы 9, лобовые части 10,воздушный зазор и ротор. На Фиг. 9приведена группа, выполненная в форме равнобокой трапеции. Сравнениеэтой группы и группы, выполненной вФорме неравнобокой.трапеции (Фиг, 4)показывает, что группа в форме равнобокой трапеции имеет больше неактивного материала, Этот неактивный55 материал получается за счет лобовойчасти 48, которая длиннее лобовойчасти 18, а также за счет плохо используемого участка 49,Преимущество предлагаемого стато-.ра по сравнению с известной конструк"цией беспазового статора заключается в том, что в нем отсутствуют группы с разной длинойТакое выполнение статора позволяет упростить технологию изготовления,65 в результате чего повышается произ 997182водительность трудами сократить длину лобовых частей; повысчть надежность статора эа счет большей монолитности активной части, а также за счет лучшего крепления лобовых частей (все лобовые соединения оды иаковы и лучше закреплены) удешевить стоимость изгбтовления статора за счетперечислен" ных факторов уменьшить габариты ма" шины за счет компактности групп и меньшего расхода материала, Примене ние обмотки в форме неравнобоковой трапеции может быть осуществлено и для электрических машин с шаблонными обмотками.Формула изобретения1. Беспазовый статор электрической машины, содержащий ярмо и изолированную от него активную часть с лобовыми частями состоящую из групп,выполненных из отдельных изолированных друг от друга и соединенных меж.ду собой элементов, имеющих вырезыи изогнутых на 180 по продольнойоси вырезов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения технологии изготовления и повышения надежности, каждая группа имеет форму неравнобокой трапеции с лобовыми часО тями разной длины причем группы размещены по окружности таким образом,что лобовые части разной длины отдельных групп чередуются между собой.2. Статор по и. 1, о т л и ч а ю 15 щ и й с я тем, что элементы группимеют токопроводящие выступы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР