Магнитопровод электрической машины

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(б 1) Дополнительное к авт, свид-ву(22)Заявлено 19,07,79(21) 2799351/24-07с присоелинением заявки Рй 2904136/24-07.713(088.8) 3 Ъеударетвсииый комитат СССР г по долам изооратеии 11 и открытий(71) Заявитель Московский завод автотракторного электрооборудбвания АТЭ(54) МАГНИТОПРОВОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к области электромашиностроения и может найти применение при изготовлении магнитопроподов ротора или статора вращающихся электрических машин переменного и постоянного тока, например машин, предназначенных для работы в: кратковременном режиме, машин с аксиальным, радиальным и конусным воздушным зазором мощностью 0,1-, 1 О квт.Известен магнитопровод статора электрической машины, у которого ярмо выполнено витым из ленты, намотанной на ребро, а зубцовая зона выполнена из гофрированной ленты с радиальными ребрами, направленными вдоль оси статора 1.Известен магнитопровод.статора электрической машины, у которого ярмо и зубцовая зона выполнены из гофрированной ленты.Для снижения магнитной индукции в ярме магнитопровод статора содержит дополнительное ярмо, которое внутренней поверхностью примыкает к ярму. Достоинством такой конструкциии статора является безотходное выполнение зубцовой эоны и ярма из гофрированнойленты, что приводит к экономии материала при изготовлении магнитопровода статора 2 1.Однако эта конструкция затрудняет отвод тепла от обмотки статора 10через малую по величине поверхностьконтакта зубцов, ярма и дополнительного ярма, Поэтому недостатком электрических машин, использующих известный статор, является увеличение их 15массы за счет применения конструктивных элементов, которые способствуют интенсивному охлаждению, напри -мер корпуса машины с охлаждающими ребрами.Цель изобретения - улучшение охлаждения магнитопровода, что ведет кснижению массы электрической машиныза счет улучшения теплопередачи отмагнитопровода в окружающую среду.884036 1 О 3Указанная цельдостигается тем,что магнитопровод электрической машинь 1, выполненный из гофрированногоматериала, например ленты, содержащейзубцовую зону, зубцы которой выполнены в виде гофр, разделенных пазами, содержащей ярмо, выполненное ввиде перемычек, соединяющих гофрызубцов, снабжен ребрами охлаждения,выполненными неразъемно иэ того жематериала в виде гофр, обращенных впротивоположную от гофр зубцов сторону,Магнитопровод может быть выпол нен из ленты, круглой или квадратной проволоки.Между гофрами ребер могут быть выполнены полости для хладагента. Эти полости могут быть либо замкнутыми20 с торцев магнитопровода и заполненными теплопроводящей массой или веществом, меняющим своЬ фазовое состояние в зависимости от температуры, либо могут представлять каналы 25 с движущимся хладагентом. Применение неразъемного выполнения зубцовой зоны, ярма и охлаждающих устройств из гофрированного материЭО ала позволит исключить из конструкции машин традиционного исполнения корпус с охлаждающими ребрами.Это приведет к снижению массы машины.При этом зубцовая зона, ярмо и охлаждающие устройства могут быть выпопнены по длине машины из отдельных участков гофрированного материала. Зубцовая зона, ярмо и охлаждающие устройства могут быть выполнены также из отдельных гофрированных проволок. В этих случаях длина машины может изменяться в широком диапазоне путем изменения числа отдельных лент гофрированного материа- ф 5 ла или гофрированных проволок.Отдельные ленты гофрированного материала могут быть выполнены с раз-личной конфигурацией эубцовой эоны и, охлаждающих устройств и могут .быть50 смещены по окружности машины относительно друг друга.Кроме того, зубцовая зона, ярмо и охлаждающие устройства могут быть вы" полнены из гофрированного материала, 55 витого вдоль оси машины. Это позволит изготавливать машины различной длины из одной и той же ленты. А также зубцовая эона магнитопровода и охлаждающие устройства могут быть выполнены различными по длине.В случае применения магнитопроводов предлагаемой конструкции в электрических машинах с радиальным воздушным зазором охлаждающие ребра могут быть выполнены переменной .высоты в радиальном направлении.Пазы зубцовой зоны могут быть выполнены либо закрытыми, либо открытыми со стороны воздушного зазора.Применение магнитопровода рассмат"- риваемой конструкции возможно в первую очередь, в электрических маши"., нах 1 у которых магнитный поток замы кается по рядом расположенным зубцам. При применении такого магнитопровода в машинах общепромышленного, .применения в зоне может быть становлено .дополнительное ярмо, которое может быть выполнено либо из магнитопроводящего спеченного порошковогоматериала, либо из шихтованного железа, либо из отдельных секций сплошного магнитопроводящего материала, Принеобходимости увеличения площади магнитопровода он может быть выполнен внесколько слоев гофрированного материала. На фиг, 1 и 2 показаны соответственно магнитопроводы статора и ротора, у которых зубцовая зона , ярмо и охлаждающие устройства выполнены не.- разъемно из гофрированного материала; на фиг. 3 - поперечный разрез электрической машины, у которой статор и ротор содержит предлагаемый магнитопровод, а также один из возможных вариантов крепления машины к фундаменту с использованием наружной поверхности охлаждающих уст ройств; на фиг. 4-11 - возможные варианты неразъемного выполнения зубцовой зоны, ярма и охлаждающих устройств из гофрированного материала, напримеР ленты; на фиг. 12- магнитопровод электрической машины, зубцовая зона и ребра охлаждения выполнены раз. ной длины вдоль оси машины; на фиг.13 - магнитопровод электрической машины с радиальным воздушным зазором; на фиг. 14- магнитопровод, у которого зубцовая зона, ярмо, охлаждающие ребра выполнены по длине машины иэ двух отдельных участков гофрированного материала и различной конфигураци5 884036 ьей ярма и охл аю х ебажд щи р ер (линиистороны воздушного зазора.,открытыраздела внутри магнитопровода услов- ми (фиг 4 6 10 11)1 , , ), закрытымино не показаны); на фиг. 5 " магии- (фиг. 7-9), чередующимися закрытыйтопровод, выполненный витым вдоль открытий паз (фиг. 5). Гофры 5 обоси машины. З разуют охлаждающие устройства в виЭлектрическая машина имеет магнита- де ребер (фиг 5 7-11) или ловпроводы статора 1 и ротора 2, у кото-. лостей для хладагента (фиг. 4,6),рых зубцовая зона я мо и охлР хлаждающие Иагнитопровод по толщине может бытьустройства выполнены нераэъемно из выполнен изыполнен из нескольких лент гофрирогофрированного материала, например 6 ванного материала (фиг. 8).ленты. Ротор 2 установлен на валн на валу 3, Полости для хладагента могут бытькоторый служит дополнительным магии- либо замкнутымто замкнутыми с торцев магнитопротопроводом, Гофры 4 образуют эубцо- . вода и заполненными теплопроводящейвую зону. Гофры 5 образуют ребра ох- массой или веществом, меняющим своелаждения, обращенные в противополож 1 фазовое состояние встояние в зависимости отную от гофр 4 зубцов сторону. В пазы температуры либо прели о представлять каназубцовой зоны помещена обмотка 6, яр- лы с двитущимся хладамо 7 выполнено в виде перемычек гоф-. Зубцовау цовая зона и охлаждающее устрированного матери.1 ла, ройства могут быть выполнены различДля снижения магнитной индукции 20 ной длины вдоль одиы дол оси машины (фиг.12).в ярме 7 может быть установлено дополнительное ярмо 8. замыкание магнитного потока рото а ос ествляетР Р УществлЯет зубцовои зоны, ярмо 7 и дополнительРся также с помощью вала 3. Ие ва жду ва- ное ярмо 8 этой электрической машийылом 3, дополнительным ярмом 8 и гоф- пп имеет активную длину меньше, чем гофрые могут быть заполнены охлаждаю- этом гофры 5 могут служить посадочили д юкущимся хладаген- , ной поверхностью подшипникового щи,щей массой или вюктом. та. Конструкция вала 3, ротора 2Охлаждающие устройства стятора 1 30 машины может иметь традиционное исполи ротора 2 (фиг. 3) образованы гофра- нение.ми 5. В пазах зубцовой зоны располо- Охлажд акнцие.дакнцие устроиства могут бытьчжена обмотка 6. Ярмо 7 магнитопрово- выполнены хотя бхотя ы на части поверхда образовано участками гофрирован- ности ярма 7 магнитопровода или с пеного материала, расположенными по зп ременным шагом по окружности (фиг.67)окружности магнитопровода. Для сни- Дополнительное ярмо 8 магнитопрокения магнитной индукции в статоре вода может быть выполнено из .магнив зоне ярма установлено дополнитель- топроводящего порошкового материаланое ярмо 8, которое может быть выпол- (фиг. 4,6,8), из шихтованного желенено либо из порошкового магнитопро эа (фиг.11), из отдельных секцийводящего материала, либо из шихтован- сплошного магнитопроводащпроводящего материного железа, либо из отдельных сек- ала (фиг. 5,9,10), либо в виде комйци сплошного магнитопроводящего ма- бинации перечисленных материаловтериала. У ротора 2 магнитный поток (фиг.7),может замыкаться не только через 1 Гофры 4 зубцовой зоны и ярмо 7дополнительное ярмо 8, но и через (фиг. 13) не имеют отличий от вьппевал 3 при соприкосновении его наруж- описанных. Гофры 5 охлаждающих устной поверхности с гофрами 5, обра- ройств имеют по длине машины разнуюэующими охлаждающие устройства, Меж- высоту. Участок магнитопровода 12ду валом 3, гофрами 5 и дополнитель- образован ярмом 7, гофрами 5 охлажданым ярмом 8 образованы замкнутые.по- ющих ребер 6 и гофрами 4 зубцовойлости или каналы 9, которые могут зоны (фиг, 14).быть заполнены .охлаждающей массой Участок магнитопровода 13 образоили движущимся хладагентом. На на- ван ярмом 14, гофрами 15 охлаждающихружной поверхности охлаждающих уст- ребер и гофрами эубцовой зоны (наройств 10 выполнено устройство 11 фиг 14 не по ане показано). Выполнениекрепления машины к фундаменту 12. магнитопровода иэ отдельных участковГофры 4 образуют эубцовую эон . Пау а гофрированного материала напоминаетзы этой эоны могут быть выполнены со изготовление магнитогнитопровода статора884036 50 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 584392, кл. Н 02 К 1/06, 1975.2, Патент США У 3983435, кл, 310259, 1916. или ротора электрическо машины из отдельных штампованных пластин методом "шихтовки". Это позволяет унифицировать магнитопроводы электри" ческих машин одного диаметра, но 5 разной активной длины.Участок магнитопровода 12 имеет зубцовую зону 4 с открытыми пазами, а участок 13 с полузакрытым йазом (не показано). Отдельные участ" 1 О ки магнитопровода 12 и 13 могут иметь различное конструктивное исполнение гофр зубцовой эоны, гофр 5 и 15 охлаждающих ребер и т.д.Различное конструктивное выпол нение участков магнитопровода позволит улучшить охлаждение внутренних участков, улучшить крепление обмоток в пазу и др.Магнитопровод 16 выполнен методом 20 намотки в спираль предварительно гофрированной ленты. Начало гофрированной ленты 17 и конец гофрированной ленты 18 могут иметь скосы на величину шага намотки в спираль 23 (фиг. 15) или не иметь такого скоса.При необходимости изготовления магнитопровода (фиг. 15) с величиной отдельных участков вдоль оси магнитопровода, равным толщине магии- З 0 топровода, в качестве материала может быть использована проволока прямоугольного или круглого сечения. Выполнение магнитопровода из проволоки или ленты (фиг. 15) напоминает у широко применяемый метод изготовления статоров автомобильных генераторов методом навивки ленты на ребро.Величина скоса начала гофрированной ленты 17 и конца гофрированной 40 ленты 18 зависит от ширины используе-мого материала. В случае применения проволоки или ленты шириной до 3 мм для машин мощностью до 5001500 Вт выполнение скоса необязатель- у но. Работа электрической машины с магнитопроводом предлагаемой конструкции не отличается от работы известных электрических машин.Изобретение может быть внедрено в электротехнической и автомобильной промьппленности при изготовлении электрических машин, в первую очередь кратковременного режима работы, автомобильных генераторов. На предприятии изготовлены опытные образцы электрической машины мощностью 500 Вт, Опыт изготовления и расчеты электрической машины показывают, что масса машины мощностью 500 Вт может быть снижена на 0,3 кг. Экономия расхода стали при производстве электрических машин на год составит 300 т, при этом годовой экономический эффект будет 90000 руб. Формула изобретения 1, Магнитопровод электрической"машины, выполненный из гофрирован;ного материала поперек продольнойоси, например ленты, содержащейзубцовую зону, зубцы которой выпол"иены в виде гофр, разделенных паза-,ми, и ярмо, выполненное в виде перемычек, соединяющих гофры зубцов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения охлаждения, магни"топровод снабжен ребрами охлаждения, выполненными неразъемно из того же материала в виде гоар, обращенных в противоположную от гофр зубцов сторону,2. Магнитопровод по п. 1, о т .л и ч а ю щ и й с я тем, что зубцовая эона, ярмо, охлаждающие ребрамагнитопровода выполнены по длинемашины из отдельных участков гофрированного материала.3. Магнитопровод по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что магнитопровод вдоль оси машины выполнен витым.4. Магнитопровод по пп.1-3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что зубцовая зона и ребра охлаждения выполнены разной длины вдоль оси машины е5. Хагнитопровод по пп. 1-4, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что по толщине он выполнен не менее чем иэдвух лент гофрированного материала.884036 Коррек ятко аж 733 омитета СССР 1024980 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Тир енного тений и -35, Ра Зака писное открытии ушская наб., д"Патент", г. Ужгород, ул, П фил ная Составитель Л. Каактор Н. Пущненкова ТехредМ.Рейвес