RU2104605C1

RU2104605C1 - Commutator machine stator

Info

Publication number: RU2104605C1
Application number: RU96109756A
Authority: RU
Inventors: Сергей Ильич Качин
Original assignee: Сергей Ильич Качин
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: inserted in central parts of main poles are nonmagnetic inserts which have convex and concave sectional areas entering, respectively, concave and convex areas of separate parts of core to prevent relative shift of core parts along pole axes. EFFECT: facilitated fastening of separate core parts due to reduced number of fastening members, facilitated manufacture, reduced effect of cross-field armature reaction. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к области создания коллекторных машин. The invention relates to electrical engineering, and in particular to the field of creating collector machines.

Известна конструкция статора коллекторной электрической машины, содержащая магнитопровод, который состоит из раздельных частей, зафиксированных относительно друг друга соединительными элементами, и имеет в средних частях основных полюсов немагнитные зазоры по всей высоте магнитопровода с немагнитными вставками [1]. A known design of the stator of a collector electric machine containing a magnetic circuit, which consists of separate parts fixed relative to each other by connecting elements, and has in the middle parts of the main poles non-magnetic gaps along the entire height of the magnetic circuit with non-magnetic inserts [1].

Недостатком рассматриваемой конструкции является необходимость в специальных соединительных элементах, препятствующих смещению различных частей магнитопровода относительно друг друга вдоль немагнитного зазора в процессе изготовления статора и его эксплуатации. В противном случае возможно отступление от заданного рабочего воздушного зазора между полюсами статора и якорем электрической машины. The disadvantage of this design is the need for special connecting elements that prevent the displacement of various parts of the magnetic circuit relative to each other along the non-magnetic gap during the manufacture of the stator and its operation. Otherwise, it is possible to deviate from a given working air gap between the poles of the stator and the armature of the electric machine.

Специальные соединительные элементы при этом могут быть достаточно сложными и требующими введения дополнительных операций в технологический процесс, что удорожает изготовление статора. Special connecting elements in this case can be quite complex and require the introduction of additional operations in the process, which increases the cost of stator manufacture.

Известно также выполнение статора коллекторной электрической машины, магнитопровод которого состоит из раздельных частей, зафиксированных друг относительно друга соединительными элементами. При этом в средней части каждого из основных полюсов статора имеется продольный немагнитный зазор, в каждом из которых установлен немагнитный элемент. Последний установлен в зазоре с помощью болта, при ввинчивании которого части магнитопровода фиксируются друг относительно друга, и прижимают к станине [2]. Без болта и станины в данной конструкции фиксация частей магнитопровода в направлении оси каждого из полюсов невозможна, что делает конструкцию неработоспособной. Наличие указанных элементов усложняет как само устройство, так и технологию его изготовления. It is also known to perform the stator of a collector electric machine, the magnetic circuit of which consists of separate parts fixed relative to each other by connecting elements. Moreover, in the middle part of each of the main poles of the stator there is a longitudinal non-magnetic gap, in each of which a non-magnetic element is installed. The latter is installed in the gap with a bolt, when screwed in, parts of the magnetic circuit are fixed relative to each other, and pressed to the frame [2]. Without a bolt and a bed in this design, fixing the parts of the magnetic circuit in the direction of the axis of each of the poles is impossible, which makes the structure inoperative. The presence of these elements complicates both the device itself and its manufacturing technology.

Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса изготовления статора путем повышения технологичности конструкции статора. The aim of the invention is to simplify and reduce the cost of the manufacturing process of the stator by increasing the manufacturability of the design of the stator.

Поставленная цель достигается тем, что в статоре коллекторной электрической машины, содержащем магнитопровод, который состоит из раздельных частей, зафиксированных относительно друг друга соединительными элементами, и имеет в средних частях основных полюсов продольные немагнитные зазоры по всей высоте магнитопровода с немагнитными вставками, магнитопроводы в области указанных немагнитных зазоров имеют в поперечном сечении вогнутости или выпуклости относительно оси полюсов, а немагнитные вставки имеют ответные выпуклости или вогнутости. This goal is achieved by the fact that in the stator of a collector electric machine containing a magnetic circuit, which consists of separate parts fixed relative to each other by connecting elements, and has in the middle parts of the main poles longitudinal non-magnetic gaps along the entire height of the magnetic circuit with non-magnetic inserts, magnetic circuits in the region of these non-magnetic gaps in the cross section have concavity or convexity with respect to the axis of the poles, and non-magnetic inserts have reciprocal convexities or concave toasts.

По мнению автора, предлагаемое техническое решение является новым, так как признаки, а равно и их совокупность, обладают существенными в сравнении с прототипом отличиями. According to the author, the proposed technical solution is new, since the features, as well as their combination, have significant differences in comparison with the prototype.

В современной технике не выявлено эквивалентного технического решения, содержащего совокупность признаков, отличающих данное изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия". In modern technology there is no equivalent technical solution containing a combination of features that distinguish this invention from the prototype, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "significant differences".

Сущность предлагаемого изобретения состоит в создании на поверхности раздельных частей магнитопровода в области магнитного зазора элементов зацепления в виде впадин или выпуклостей, в которые входят соответствующие части немагнитных вставок,и тем самым производится фиксация раздельных частей магнитопровода от перемещения относительно друг друга вдоль немагнитных зазоров при условии обеспечения постоянства величины указанных зазоров. При этом любое усилие, действующее на какую-либо часть магнитопровода вдоль немагнитного зазора, передается на немагнитную вставку, а через нее на смежную часть магнитопровода, что исключает взаимное перемещение частей магнитопровода вдоль немагнитного зазора. The essence of the invention consists in creating on the surface of the separate parts of the magnetic circuit in the region of the magnetic gap of the engagement elements in the form of depressions or bulges, which include the corresponding parts of the non-magnetic inserts, and thereby fixing the separate parts of the magnetic circuit from moving relative to each other along the non-magnetic gaps, provided that the constancy of the magnitude of these gaps. Moreover, any force acting on any part of the magnetic circuit along the non-magnetic gap is transmitted to the non-magnetic insert, and through it to the adjacent part of the magnetic circuit, which eliminates the mutual movement of the parts of the magnetic circuit along the non-magnetic gap.

На фиг. 1 показан поперечный разрез двухполюсной коллекторной электрической машины без добавочных полюсов с раздельными частями магнитопровода и с немагнитными вставками в области полюсов с элементами зацепления в форме частей окружности; на фиг. 2 - 5 - варианты выполнения поперечных сечений магнитопроводов в области немагнитных зазоров и возможные формы немагнитных вставок. In FIG. 1 shows a cross-section of a bipolar collector electric machine without additional poles with separate parts of the magnetic circuit and with non-magnetic inserts in the field of poles with gearing elements in the form of parts of a circle; in FIG. 2 - 5 - embodiments of cross-sections of magnetic circuits in the field of non-magnetic gaps and possible shapes of non-magnetic inserts.

Коллекторная машина (фиг. 1) состоит из раздельных частей 1, 2 магнитопровода, которые включают в себя элементы основных полюсов 3,4 и ярма статора 5, 6. В зазоре между элементами полюсов 3, 4 частей 1, 2 магнитопровода размещены немагнитные вставки 7, определяющие величины немагнитных зазоров между элементами полюсов 3, 4. Немагнитные вставки 7 имеют с обеих сторон продольные выступы 8, которые входят в соответствующие впадины в частях 1, 2 магнитопровода и выполняют роль штифтов, предотвращающих смещение частей 1, 2 магнитопровода относительно друг друга вдоль оси полюсов. The collector machine (Fig. 1) consists of separate parts 1, 2 of the magnetic circuit, which include elements of the main poles 3,4 and the yoke of the stator 5, 6. In the gap between the elements of the poles 3, 4 of parts 1, 2 of the magnetic circuit, non-magnetic inserts 7 determining the magnitude of non-magnetic gaps between the elements of the poles 3, 4. Non-magnetic inserts 7 have longitudinal projections 8 on both sides, which enter the corresponding depressions in parts 1, 2 of the magnetic circuit and act as pins to prevent the displacement of parts 1, 2 of the magnetic circuit relative to each other CAA along the axis of the poles.

Обмотки возбуждения 9 охватывают элементы полюсов 3, 4 частей 1, 2 и прижимают их к немагнитным вставкам 7, придавая жесткость всей конструкции статора. The field windings 9 cover the elements of the poles 3, 4 of parts 1, 2 and press them to the non-magnetic inserts 7, giving rigidity to the entire stator structure.

Таким образом, немагнитные вставки 7 и обмотки 9 в данном случае выполняют роль соединительных элементов, фиксирующих части 1, 2 магнитопровода относительно друг друга. При этом обеспечиваются требуемые зазоры между элементами полюсов 3, 4 и пакетом якоря 10. Thus, non-magnetic inserts 7 and windings 9 in this case play the role of connecting elements fixing parts 1, 2 of the magnetic circuit relative to each other. This ensures the required gaps between the elements of the poles 3, 4 and the package of the armature 10.

Технология сборки данной конструкции статора коллекторной электрической машины может быть следующей. The assembly technology of this design of the stator of the collector electric machine can be as follows.

Между частями 1, 2 магнитопровода помещаются немагнитные вставки 7. После этого части 1, 2 прижимаются к друг другу с внешней стороны технологическими скобами, производится намотка обмоток возбуждения 9, пропитка статора и его запекание в печи. Затем технологические скобы удаляются, а монолитная конструкция обмотанного статора может быть собрана в корпус коллекторной электрической машины, который дополнительно охватывает статор по наружной поверхности. Non-magnetic inserts 7 are placed between parts 1, 2 of the magnetic circuit 7. After that, parts 1, 2 are pressed against each other by technological brackets, the field windings 9 are winded, the stator is impregnated and baked in the furnace. Then the technological brackets are removed, and the monolithic design of the wrapped stator can be assembled into the body of the collector electric machine, which additionally covers the stator on the outer surface.

Немагнитные вставки 8 могут быть выполнены в форме цилиндра или полой трубки. При этом фиксирующие свойства вставки полностью сохраняются. Non-magnetic inserts 8 can be made in the form of a cylinder or a hollow tube. In this case, the fixing properties of the insert are fully preserved.

Части 1, 2 магнитопровода могут иметь выступы 11 в области немагнитного зазора, которые входят в соответствующие впадины немагнитных вставок 7 (фиг. 2). Parts 1, 2 of the magnetic circuit may have protrusions 11 in the area of the non-magnetic gap, which are included in the corresponding depressions of the non-magnetic inserts 7 (Fig. 2).

Выступы 8 немагнитной вставки 7 могут быть смещены относительно друг друга по высоте (фиг. 3). The protrusions 8 of the non-magnetic insert 7 can be offset relative to each other in height (Fig. 3).

Форма выпуклостей и вогнутостей у немагнитных вставок 7 и частей 1, 2 магнитопровода может также быть различной, например треугольной (фиг. 4). The shape of the bulges and concavities of non-magnetic inserts 7 and parts 1, 2 of the magnetic circuit can also be different, for example triangular (Fig. 4).

Немагнитная вставка 7 может быть выполнена из листового немагнитного материала, концевые части которого входят в углубления на частях 1,2 магнитопровода (фиг. 5). Non-magnetic insert 7 can be made of sheet non-magnetic material, the end parts of which are included in the recesses on the parts 1.2 of the magnetic circuit (Fig. 5).

Немагнитные вставки 7 могут быть размещены лишь на части осевой длины магнитопровода. Non-magnetic inserts 7 can be placed only on part of the axial length of the magnetic circuit.

Работа предлагаемой конструкции статора коллекторной электрической машины. The work of the proposed design of the stator of the collector electric machine.

При воздействии внешних усилий на части 1, 2 магнитопровода (фиг. 1) в направлении сжатия немагнитных вставок 7 обеспечивается сохранение рабочего зазора между элементами основных полюсов 3, 4 и якорем 10 за счет жесткости вставок 7. При растягивающих воздействиях внешние усилия компенсируются соответствующими силами монолитной обмотки возбуждения 9, что также обеспечивает требуемый зазор между частями 1, 2 магнитопровода и якорем 10. When external forces act on parts 1, 2 of the magnetic circuit (Fig. 1) in the direction of compression of the non-magnetic inserts 7, the working gap between the elements of the main poles 3, 4 and the armature 10 is maintained due to the stiffness of the inserts 7. During tensile stresses, external forces are compensated by the corresponding forces of the monolithic field winding 9, which also provides the required clearance between parts 1, 2 of the magnetic circuit and the armature 10.

В случае возникновения усилий, сдвигающих части 1, 2 магнитопровода относительно друг друга вдоль немагнитного зазора, последние упираются в выступы 8 немагнитных вставок 7, что препятствует их смещению. При этом рабочие зазоры между якорем 10 и элементами полюсов 3, 4 также сохраняются в заданных пределах. In the case of forces shifting parts 1, 2 of the magnetic circuit relative to each other along the non-magnetic gap, the latter abut against the protrusions 8 of the non-magnetic inserts 7, which prevents their displacement. At the same time, the working gaps between the armature 10 and the elements of the poles 3, 4 are also stored in predetermined limits.

При подаче электропитания на коллекторную электрическую машину в обмотках возбуждения 9 статора и обмотке якоря 10 протекают токи, которые создают соответствующие магнитные потоки. Потоки обмоток возбуждения замыкаются по элементам полюсов 3, 4, якрмам 5, 6, пакету якоря 10 и по небольшим воздушным зазорам между элементами полюсов 3, 4 и пакетом якоря 10, что обеспечивает сравнительно высокую немагнитную проводимость для данных магнитных потоков, которая практически не отличается от аналогичных проводимостей в традиционных конструкциях статоров коллекторных электрических машин. When applying power to the collector electric machine in the excitation windings 9 of the stator and the armature winding 10, currents flow that create the corresponding magnetic fluxes. The field winding flows are closed at the elements of the poles 3, 4, the yokes 5, 6, the package of the armature 10 and the small air gaps between the elements of the poles 3, 4 and the package of the armature 10, which provides a relatively high non-magnetic conductivity for these magnetic fluxes, which practically does not differ from similar conductivities in traditional designs of stators of collector electrical machines.

Потоки поперечной реакции якоря замыкаются по пакету якоря 10, малым воздушным зазором между пакетом якоря 10 и элементами полюсов 3, 4, самим элементам полюсов 3, 4 и немагнитной вставке 7. В результате наличия немагнитной вставки 7 в предлагаемой конструкции статора магнитная проводимость для потоков существенно ниже, чем в традиционных конструкциях статоров, что обеспечивает снижение потока реакции якоря. The streams of the transverse reaction of the armature are closed along the stack of the armature 10, with a small air gap between the stack of the armature 10 and the elements of the poles 3, 4, the elements of the poles 3, 4 and the non-magnetic insert 7. As a result of the presence of the non-magnetic insert 7 in the proposed stator design, the magnetic conductivity for the flows is substantially lower than in traditional designs of stators, which ensures a decrease in the flow of reaction of the armature.

Таким образом, предлагаемая конструкция статора коллекторной электрической машины обеспечивает фиксацию раздельных элементов магнитопровода относительно друг друга при минимальном числе соединительных элементов и дополнительных технологических операций, что упрощает и удешевляет процесс его изготовления. Thus, the proposed design of the stator of the collector electric machine provides fixation of the individual elements of the magnetic circuit relative to each other with a minimum number of connecting elements and additional technological operations, which simplifies and reduces the cost of its manufacturing process.

Кроме того, предложенная конструкция статора позволяет уменьшить магнитный поток поперечной реакции якоря и тем самым снизить размагничивающее действие поперечной реакции якоря. In addition, the proposed design of the stator can reduce the magnetic flux of the transverse reaction of the armature and thereby reduce the demagnetizing effect of the transverse reaction of the armature.

Заявленная конструкция статора коллекторной электрической машины может быть использована в коллекторных электрических машинах переменного тока для бытовой техники, которые, как правило, не имеют добавочных полюсов и отличаются высокими удельными электромагнитными нагрузками, а также в машинах общепромышленного применения с добавочными полюсами. The claimed design of the stator of the collector electric machine can be used in collector electric AC machines for household appliances, which, as a rule, do not have additional poles and are characterized by high specific electromagnetic loads, as well as in machines of general industrial use with additional poles.

Claims

The stator of the collector electric machine, containing a magnetic circuit, which consists of separate parts, fixed one relative to the other by connecting elements, and has in the middle parts of the main poles longitudinal non-magnetic gaps along the entire height of the magnetic circuit with non-magnetic inserts, characterized in that the parts of the magnetic circuit in the region of said non-magnetic gaps have a concavity or convexity in the cross section relative to the axis of the poles, and non-magnetic inserts have reciprocal convexities or concavities, except Mutual displacement of the parts of the magnetic circuit along the axis of the poles.