Асинхронный двигатель и способ его изготовления

 

Изобретение относится к электри-. ческим машинам. Целью изобретения является увеличение удельного момента , приходящегося на единицу массы. Асинхронный двигатель содержит шихтованное ярмо статора 1 с приставными зубцами 2. В пазах уложена обмотка 3, катушки которой охватывают ярмо статора и равномерно распределены по его 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 равным шагом по окружности статора. Изобретение позволяет увеличить жесткость и снизить возможность возникновения вибраций двигателя. 2 с.п. ф-лы. 10 ил. (Л 5« uz.i силолые линии MOfHtrmHoeo лото/ о ШруглениезуИца Л 25

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Н 02 К 1/06 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3769749/24-07 (:22) 09.07.84 (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 СССР

Ф 1022260, кл. Н 02 К 1/06, 1981, Авторское свидетельство СССР

К 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 шихтованное ярма статора 1 с приставными зубцами 2, В пазах уложена обмотка 3, катушки которой охватывают ярмо статора и равномерно распределены по его 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 разво дят при сборке веерообразно с равным шагом по окружности статора, Изобретение позволяет увеличить жесткость и снизить возможность возникновения вибраций двигателя. 2 с,п. ф-лы, 10 ил.

1356121

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к асин— хусиным двигателям, обеспечивающим простое и надежное преобразование электрической энергии переменного тока в механическую.

Целью изобретения является увеличение удельного момента при ограничении вибрации и повышение качества изготавливаемых изделий.

На фиг. 1 представлен асинхронный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 — схема соединения катушек в первичной обмотке; на фиг. 4, — технологическая оснастка для сборки пакета статора; на фиг. 5 и 6 — отдельные листы статора; на фиг. 7 схема включения первичной обмотки под постоянное напряжение при сборке пакета статора; на фиг. 8 и 9 — раэжимные оправки с конусными хвостовиками; на фиг. 10 — один из элементов двигателя: шихтованное кольцо, из сегментов которого при сборке образуются наконечники зубцов статора.

Асинхронный двигатель содержит шихтованное ярмо. статора 1 с приставными зубцами 2, листы стали которых параллельны стенкам прилегающих пазов

В 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.3 представлена схема соединения катушек

4-21 для образования трехфазной первичной обмотки. При этом число катушек, приходящихся на один полюс и фазу в данной схеме, равно трем,укорочение шага первичной обмотки отсутствует. В случае необходимости применения укорочения первичной обмотки каждая катушка 4-21 выполняется составной их двух секций, соединение которых осуществляется по известным правилам соединения секций при двухслойных обмотках и в асинхронных двигателях.

1.

Статор 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 ограничителей возможных перемещений катушек

4-21, так и функции теплоотвода,располагаются по две стороны катушки

4-21. При этом между соседними сторонами катушек образуются промежутки

24, которые могут быть использованы в качестве вентиляционных каналов, 1ð Последнее улучшает теплоотдачу первичной обмотки..Зубцы 2, длина которых больше толщины пакета статора 1 на удвоенную их высоту, могут быть выполнены или с закруглениями на торцах (фиг.2) или в виде трапеции, короткое основание которой примыкает к ярму статора, а длинное — к воздушному зазору. Зубцы заканчиваются шихто ванными наконечниками 25, направление

20 шихтовки которых совпадает с направлением шихтовки листов стали статора 1.

Удерживаются зубцы 2 на статоре 1 с помощью магнитного клея, например на базе эпоксидной смолы с ферромаг25 нитным наполнителем. Одновременно тонкая прослойка этого клея, обладающего высоким электрическим сопротивлением, предотвращает электрическое замыкание листов статора 1, идущими

30 в другом направлении листами зубцов

2. Ротор 26 асинхронного двигателя представляет собой шихтованный из листов стали пакет, толщин@ которого равна длине зубцов статора. В пазах

27 ротора распложена вторичная обмотка, образованная, например, из алюминиевых стержней 28, соединенных по торцам" ротора кольцами 29. Ротор

26 напрессован на вал 30, закрепленный в подшипниках 31, 32 переднего 33 и заднего 34 щитов двигателя, которые закрывают по торцам корпус 22", Асинхронный двигатель работает следующим образом.

При подаче многофазного напряжения на первичную обмоткусоздается вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в элементах 28 короткозамкнутой вторичной обмотки ротора 26 ЭДС и

5р токи, которые при взаимодействии с вращающимся 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 25

1356121

360 360 360

k " k k !

Здесь k — целое число, равное ил примерно равное числу зубцов статора, но на которое практически без остатка (остаток не более 57) делится число пластин в ярме статора °

При 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 чеro 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 внутрен-ней поверхности статора в промежутках между катушками 4-23. ОдновременПластины 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 магнитI ных сопротивлений участков статора по периметру равномерно распределяют радиальные разрезы статорных пластин

55с и уже при меньшей индукции проходит воздушные зазоры, далее входит в зубцы ротора 26, Поток проходит по сердечнику ротора 26 и через зазоры и

5 зубцы 2 возврашается 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 торцов о 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. по окружности, т.е. разрез каждой последующей пластины при сборке пакета разворачивают на строго определенный угол относительно разреза предыдущей. Для этого шихтовочных знак

38 (39) вырубается под определенным углом oL„ê разрезу статорной пластины

35 (36). Так,например, на фиг. 4 изображены 1-я и п-я статорные пластины 35, 36, в которых й., 1356121 но со сборкой пакета статора формируют зубцовую 3oHj состоящую Hs 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 поверхности 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 g{) 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 двигателе ° Поверхность зубцов покрывают клеем и вводят разжимную оправку 51 с укрепленными на ней пакетом шихтованных колец и зубцами 40 между равномерно распределенными по ярму статора катушками и центрируют ее, Перемещая подвижные конусные хвостовики 56, 57 с двух сторон внутрь 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 диаметI ра разжимной оправки 51 и связанное 5О 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 P 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 коццентричного 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 с помощью корпуса 22, щитов 33, 34, вала 30, подшипников 31, 32 и других крепежных элементов, Последовательность технологических операций при этом общеизвестна, Предлагаемые удлинение зубцов и увеличение длины пакета ротора на удвоенную высоту зубцов статора быстроходного асинхронного двигателя и способ его сборки обеспечивают уве-, личение момента, приходящегося на единицу массы, при ограниченных вибрациях.

Фор мул а и з об р е те ни я

1. 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, отличающийся 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 от135612 верждением, заливку компаундом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества изготавливаемых изделий, перед установкой катушки собирают на оправке с фиксирующим штифтом, располагая их вплотную друг к другу по форме сектора, соединяют .их последовательно и согласно между собой, подают напряжение, 1о при котором постоянный ток равен току холостого хода, перед изготовлением ярма в пластинах выполняют радиальные вырезы, располагая их на разном расстоянии от шихтовочного знака„ покрывают пластины клеем, а изготовление ярма производят размещ ением пластин в кольцевом окне сек1 8 тора, 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

0- ( 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 компаунда

1 внутреннюю и внешнюю поверхности статора шлифуют.

Фиг,3

1356121

4...21 С, Ста торные аиопы с мартрной меткой и разорва 1.-rrepeee+eeae

Щиюирующгга стирка юру

adoptee

135612!

®ee Ю

Составитель Ф. Подольская

Редактор Н. Слободяник Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5805/49 . Тирам 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4