RU2567868C1

RU2567868C1 - Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines

Info

Publication number: RU2567868C1
Application number: RU2014129966/07A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Попов; Николай Васильевич Ладенко; Петр Юрьевич Пономарев; Владимир Евгеньевич Нечесов; Максим Сергеевич Попов; Вера Сергеевна Спичак; Александр Васильевич Энговатов
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electric engineering, in particular, to manufacturing technology of electric machines. the method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines includes cutting of coiled cold-rolled electric steel, in the process of pulling motion, simultaneously into specific number of strips of specific width and quantity; prior to assembly, one cuts slots in the strips and performs annealing; then each strip is wound onto an individual inner ferromagnetic ring of specific diameter with subsequent on-pressing of a corresponding number of external ferromagnetic rings of corresponding diameters onto a steel package of design external diameter. Further two thin-wall removable cylindrical partitions of different diameters are set between each external and internal cylinder thus forming coaxial surfaces symmetric in regard to the centre; into a cavity between them homogeneous mass is filled with further removal of thin-wall removable cylindrical partitions and their pressing in axial direction.

EFFECT: reduced consumption of constructional materials per active power unit with even magnetic saturation provided along their active part.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин, и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов пакетов статора и ротора для аксиальных электрических машин, например пакетов статора и ротора, аксиальных синхронных и асинхронных машин, пакетов якоря аксиальных электродвигателей и генераторов постоянного тока, магнитопроводов аксиальных трансформаторов, магнитопроводов аксиальных магнитотерапевтических установок и др.The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to the technology of manufacturing electrical machines, and can be used in the manufacture of magnetic circuits of stator and rotor packages for axial electric machines, for example, stator and rotor packages, axial synchronous and asynchronous machines, packages of anchor axial electric motors and DC generators , magnetic circuits of axial transformers, magnetic circuits of axial magnetotherapeutic units, etc.

Известен способ изготовления магнитопроводов аксиальных электродвигателей (пат. РФ №2316877, Гайтова Т.Б., Гайтов Б.Х., Таршхоев Р.З.), заключающийся в том, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины и количества, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой требуемого количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра.There is a method of manufacturing a magnetic circuit of axial electric motors (US Pat. RF No. 2316877, Gaytova TB, Gaytov B.Kh., Tarshkhoev RZ), which consists in the fact that cold rolled electrical steel in motion is pulled by a pull at the same time into the estimated number of strips the calculated width and quantity, before assembly, grooves are cut out and annealed in strips, then each strip is wound on its own ferromagnetic ring of the calculated diameter, followed by pressing the required number of external ferromagnetic rings with corresponding diameters on the steel bag of the calculated outer diameter.

Однако при таком способе изготовления не обеспечивается равномерное магнитное насыщение магнитопроводов в радиальном направлении, из-за неравномерного распределения магнитного сопротивления в радиальном направлении (магнитный поток пронизывает изменяющуюся геометрию зубцов и ярма вдоль его активной длины (Игнатов В.Α., Вильданов К.Я. Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 304 с., с. 217, 219)), что приводит к неполному использованию магнитного материала, увеличению тока холостого хода, необходимости увеличения диаметра обмоточного провода, повышенному нагреву наиболее насыщенных участков магнитопровода и, как следствие, к уменьшению срока службы изоляции проводов и ухудшению массогабаритных показателей электрической машины в целом.However, with this manufacturing method, uniform magnetic saturation of the magnetic cores in the radial direction is not provided, due to the uneven distribution of magnetic resistance in the radial direction (the magnetic flux penetrates the changing geometry of the teeth and the yoke along its active length (V. Ignatov, K. Y. Vildanov. End induction electric motors of integral manufacturing. - M .: Energoatomizdat, 1988. - 304 p., P. 217, 219)), which leads to the incomplete use of magnetic material, an increase in the open-circuit current, not the need to increase the diameter of the winding wire, increased heating of the most saturated sections of the magnetic circuit and, as a result, to a decrease in the service life of the insulation of wires and the deterioration of the overall dimensions of the electric machine as a whole.

Выравнивание индукций областей, находящихся ближе к внутреннему и внешнему диаметрам, возможно путем увеличения тока холостого хода, однако это приведет к значительному уменьшению энергетических показателей: коэффициента мощности cos φ и КПД η. Степень неравномерности магнитного насыщения ярма можно регулировать путем увеличения его поперечного сечения за счет увеличения его высоты. Увеличение же сечения ярма за счет увеличения его высоты приводит к существенному увеличению размеров электрической машины в осевом направлении. Все это приводит к существенному увеличению массогабаритных и стоимостных показателей аксиальных электрических машин, магнитопроводы которых изготовлены данным способом.Alignment of the induction of the areas closer to the inner and outer diameters is possible by increasing the open-circuit current, however, this will lead to a significant decrease in energy indicators: power factor cos φ and efficiency η. The degree of unevenness of the magnetic saturation of the yoke can be controlled by increasing its cross section by increasing its height. An increase in the cross section of the yoke due to an increase in its height leads to a substantial increase in the dimensions of the electric machine in the axial direction. All this leads to a significant increase in weight and size and cost indicators of axial electric machines, the magnetic cores of which are made by this method.

Кроме того, при изготовлении магнитопроводов данным способом неизбежны потери дорогостоящей электротехнической стали (при резке полос из электротехнической стали, вырубке пазов), которые идут в общий свал металлических отходов, что не позволяет эффективно использовать их в дальнейшем производстве магнитопроводов, увеличивая расход конструкционных материалов на единицу активной мощности.In addition, in the manufacture of magnetic cores by this method, the loss of expensive electrical steel (when cutting strips of electrical steel, cutting grooves), which goes into the general dump of metal waste, is inevitable, which does not allow their efficient use in the further production of magnetic cores, increasing the consumption of structural materials per unit active power.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и принятым авторами за прототип является способ изготовления магнитопроводов аксиальных электродвигателей (пат. РФ №2475924, Гайтов Б.Х., Кашин Я.М., Автайкин И.Н. и др.), заключающийся в том, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины и количества, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой соответствующего количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра, при этом на расчетных расстояниях от начала полосы электротехнической стали между ее витками закрепляют полоски расчетной длины из диамагнитного материала, образующие коаксиальные цилиндрические поверхности и обеспечивающие магнитную изоляцию полученных таким образом модулей аксиальных магнитопроводов друг от друга, при этом длина полос из диамагнитного материала и радиус полученных коаксиальных цилиндрических поверхностей рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить одинаковую площадь торцевых частей модулей аксиальных магнитопроводов.Closest to the claimed invention in technical essence and the achieved technical result and adopted by the authors for the prototype is a method of manufacturing a magnetic circuit of axial electric motors (US Pat. RF No. 2475924, Gait B.Kh., Kashin Ya.M., Avtaykin I.N., etc. ), which consists in the fact that cold rolled electrical steel in motion is drawn by a broach at the same time into the calculated number of strips of the estimated width and quantity, before assembly, grooving and annealing are performed in the strips, then each strip is wound onto their inner ferromagnetic ring of the calculated diameter with the subsequent pressing of the corresponding number of external ferromagnetic rings of the corresponding diameters onto the steel bag of the calculated external diameter, while at the calculated distances from the beginning of the strip of electrical steel between its coils fasten the strips of the calculated length from diamagnetic material, forming coaxial cylindrical surfaces and providing magnetic isolation of the axial magnetic circuit modules thus obtained from each other other, while the length of the strips of diamagnetic material and the radius of the obtained coaxial cylindrical surfaces are calculated in such a way as to ensure the same area of the end parts of the modules of the axial magnetic circuits.

Однако при таком способе изготовления крепление полос из диамагнитного материала в конкретных местах полосы электротехнической стали увеличивает не только расход конструкционных материалов на единицу активной мощности, но и его массогабаритные показатели.However, with this method of manufacturing, the fastening of strips of diamagnetic material in specific places of the strip of electrical steel increases not only the consumption of structural materials per unit of active power, but also its overall dimensions.

Кроме того, при изготовлении магнитопроводов данным способом, неизбежны потери дорогостоящей электротехнической стали (при резке полос из электротехнической стали, вырубке пазов), которые идут в общий свал металлических отходов, что не позволяет эффективно использовать их в дальнейшем производстве магнитопроводов, дополнительно увеличивая расход конструкционных материалов на единицу активной мощности и стоимостные показатели.In addition, in the manufacture of magnetic cores in this way, the loss of expensive electrical steel (when cutting strips of electrical steel, cutting grooves), which goes into the general dump of metal waste, is inevitable, which does not allow their efficient use in the further production of magnetic cores, further increasing the consumption of structural materials per unit of active power and cost indicators.

Наличие диамагнитного материала в пакете магнитопровода ведет к увеличению магнитного сопротивления основному магнитному потоку (магнитная проницаемость диамагнитных материалов µ≈1) и в целом к ухудшению энергетических характеристик машин (коэффициенту активной мощности cos φ и КПД η).The presence of diamagnetic material in the magnetic circuit package leads to an increase in the magnetic resistance of the main magnetic flux (magnetic permeability of diamagnetic materials μ≈1) and, on the whole, to a deterioration in the energy characteristics of machines (active power factor cos φ and efficiency η).

Заявляемое изобретение решает задачу повышения эффективности использования конструкционных материалов.The claimed invention solves the problem of increasing the efficiency of the use of structural materials.

Технический результат заключается в уменьшении расхода конструкционных материалов на единицу активной мощности с обеспечением равномерного магнитного насыщения вдоль их активной части, повышении энергетических характеристик (коэффициента активной мощности cos φ и КПД η), уменьшении массогабаритных и стоимостных показателей аксиальных электрических машин.The technical result consists in reducing the consumption of structural materials per unit of active power, ensuring uniform magnetic saturation along their active part, increasing energy characteristics (active power factor cos φ and efficiency η), reducing the overall dimensions and cost parameters of axial electric machines.

Технический результат достигается тем, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой соответствующего количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра, при этом расчетную ширину разрезанных полос выполняют уменьшенной, а пакеты витых магнитопроводов после напрессовки ферромагнитных колец образуют основные части магнитопроводов, распложенные горизонтально активной частью вниз, и дополнительные части магнитопроводов, изготовленные методом порошковой металлургии путем установки сверху на них пресс-форм, содержащих внешние и внутренние цилиндры, которые надеваются соответственно на наружные и внутренние ферромагнитные кольца с установкой между каждыми внешними и внутренними цилиндрами по две съемные тонкостенные цилиндрические перегородки разного диаметра, образующие симметричные относительно центра коаксиальные поверхности, в полость между которыми засыпают гомогенную массу в виде связующего вещества и предварительно измельченного до состояния ферромагнитного порошка, полученного путем измельчения отожженных отходов электротехнической стали, чья магнитная проницаемость равна магнитной проницаемости витого магнитопровода, а в полости между внешними и внутренними цилиндрическими стенками пресс-форм и тонкостенными цилиндрическими перегородками засыпают гомогенную массу в виде связующего вещества и предварительно измельченного до состояния ферромагнитного порошка, полученного путем измельчения отожженных отходов электротехнической стали, чья магнитная проницаемость выше магнитной проницаемости витого магнитопровода, с последующим извлечением съемных тонкостенных цилиндрических перегородок и прессованием в аксиальном направлении.The technical result is achieved by the fact that cold rolled electrical steel in a pulling motion is simultaneously cut into an estimated number of strips of a design width, before assembly, grooves are cut and annealed in strips, then each strip is wound on its own ferromagnetic ring of a design diameter with subsequent pressing of the corresponding number of external ferromagnetic rings of appropriate diameters on a steel bag of the calculated outer diameter, while the calculated width is cut along the os are reduced, and the packages of twisted magnetic cores after pressing ferromagnetic rings form the main parts of the magnetic cores, arranged horizontally with the active part down, and the additional parts of the magnetic cores made by powder metallurgy by installing molds on top of them containing external and internal cylinders that are put on respectively on the outer and inner ferromagnetic rings with the installation between each of the outer and inner cylinders, two removable thin-walled cylinders partitions of different diameters, forming coaxial surfaces symmetrical with respect to the center, into the cavity between which a homogeneous mass is poured in the form of a binder and pre-ground to the state of ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel, whose magnetic permeability is equal to the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, and in cavities between the outer and inner cylindrical walls of the molds and thin-walled cylindrical partitions and fill in a homogeneous mass in the form of a binder and pre-ground to a state of ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel, whose magnetic permeability is higher than the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, followed by removal of removable thin-walled cylindrical partitions and pressing in the axial direction.

Выравнивание величины магнитной индукции в воздушном зазоре магнитопровода происходит путем выравнивания магнитного сопротивления вдоль его активной длины из-за наличия дополнительной части магнитопровода, изготовленной методом порошковой металлургии, имеющей увеличенное значение магнитной проницаемости, и соответственно уменьшенное значение магнитного сопротивления на участках, находящихся ближе к внутреннему и внешнему диаметрам. Это дает возможность на этих участках рабочему магнитному потоку глубже проникать через основную часть магнитопровода в дополнительную, что позволяет уменьшить намагниченность зубцов и ярма в этих областях, а, значит, и их насыщение.The alignment of the magnetic induction in the air gap of the magnetic circuit occurs by aligning the magnetic resistance along its active length due to the presence of an additional part of the magnetic circuit manufactured by powder metallurgy, which has an increased magnetic permeability and a correspondingly reduced magnetic resistance in areas closer to the inner and outside diameters. This makes it possible in these areas for the working magnetic flux to penetrate deeper through the main part of the magnetic circuit into the additional one, which reduces the magnetization of the teeth and the yoke in these areas, and, therefore, their saturation.

При этом для изготовления дополнительной части магнитопровода методом порошковой металлургии используется ферромагнитный порошок, полученный из отходов электротехнической стали при изготовлении витого магнитопровода. Данный способ изготовления магнитопровода позволяет не только полностью исключить отходы электротехнической стали (т.е. обеспечить полное использование электротехнической стали), но и дает возможность использования отходов электротехнической стали, возникающих при изготовлении магнитопроводов электрических машин (например, при производстве магнитопроводов статора и ротора электрических машин классической цилиндрической (радиальной) конструкции отходы электротехнической стали составляют более 50%), что повышает эффективность использования электротехнической стали, а также существенно уменьшает стоимостные показатели не только производства аксиальных электрических машин, но и в целом всего электромашиностроительного предприятия, занимающегося производством различных типов электрических машин. Дополнительное уменьшение стоимостных показателей происходит за счет отсутствия необходимости изготовления полос из диамагнитного материала, его крепления на полосах электротехнической стали, а массогабаритных показателей - за счет отсутствия самого диамагнитного материала в пакете магнитопровода.At the same time, for the manufacture of an additional part of the magnetic circuit by powder metallurgy, ferromagnetic powder is used, obtained from waste electrical steel in the manufacture of a twisted magnetic circuit. This method of manufacturing a magnetic circuit allows not only to completely eliminate the waste of electrical steel (i.e., to ensure the full use of electrical steel), but also makes it possible to use electrical waste generated in the manufacture of magnetic circuits of electrical machines (for example, in the manufacture of magnetic circuits of the stator and rotor of electrical machines of a classical cylindrical (radial) design, waste electrical steel is more than 50%), which increases the efficiency of zovaniya electrical steel, and also significantly reduces the cost parameters, not only the production of the axial electric cars, but and the whole electric machine company engaged in the production of various types of electric machines. An additional decrease in cost indicators occurs due to the absence of the need to manufacture strips of diamagnetic material, its fastening on strips of electrical steel, and weight and size indicators due to the absence of the diamagnetic material in the magnetic circuit package.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет улучшить энергетические характеристики (коэффициент активной мощности cos φ и КПД η) аксиальных электрических машин за счет, во-первых, улучшения магнитных свойств измельченной электротехнической стали при ее отжиге, во-вторых, уменьшения потерь на вихревые токи в дополнительной части магнитопровода, изготовленной методом порошковой металлургии: уменьшается путь циркуляции вихревых токов, так как частицы порошка изолированы друг от друга связующим веществом; в-третьих, за счет исключения полос из диамагнитного материала из магнитопровода и тем самым минимизации магнитного сопротивления.In addition, the proposed method allows to improve the energy characteristics (active power factor cos φ and efficiency η) of axial electric machines due, firstly, to improve the magnetic properties of ground electrical steel during its annealing, and secondly, to reduce eddy current losses in additional parts of the magnetic circuit manufactured by powder metallurgy: the eddy current circulation path decreases, since the powder particles are isolated from each other by a binder; thirdly, due to the exclusion of strips from diamagnetic material from the magnetic circuit and thereby minimizing magnetic resistance.

Внедрение в производство данного способа изготовления магнитопроводов различных аксиальных электрических машин посильно как малым предприятиям, выпускающим различные электрические машины обычной конструкции (радиальной или аксиальной, поштучно, т.е. не на поточной линии), так и массово выпускающим электрические машины при сохранении высокой производительности труда (из-за возможности предварительного измельчения отходов электротехнической стали до состояния ферромагнитного порошка с его последующим отжигом, а также за счет использования параллельных технологических линий).The introduction of the production of this method of manufacturing magnetic circuits of various axial electric machines is feasible both to small enterprises that produce various electric machines of a conventional design (radial or axial, individually, i.e. not on a production line), and mass-produce electric machines while maintaining high labor productivity (due to the possibility of preliminary grinding of waste electrical steel to a state of ferromagnetic powder with its subsequent annealing, as well as due to the use of IAOD parallel production lines).

На фиг. 1 представлена структурная схема, поясняющая предлагаемый способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин.In FIG. 1 is a structural diagram explaining a proposed method for manufacturing magnetic circuits of axial electric machines.

На фиг. 2 приведен общий вид с разрезом магнитопровода аксиальной электрической машины для пояснения способа его изготовления с графиком изменения зависимости магнитной проницаемости ферромагнитного порошка от диаметра дополнительной части магнитопровода.In FIG. Figure 2 shows a general view with a cut of the magnetic circuit of an axial electric machine to explain the method of its manufacture with a graph of the change in the dependence of the magnetic permeability of the ferromagnetic powder on the diameter of the additional part of the magnetic circuit.

На фиг. 3 приведен вид сверху на дополнительную часть магнитопровода аксиальной электрической машины.In FIG. Figure 3 shows a top view of an additional part of the magnetic circuit of an axial electric machine.

На фиг. 1 обозначено: РЭС - рулонная (холоднокатаная) электротехническая сталь соответствующей марки, предназначенная для изготовления из нее магнитопроводов аксиальных электрических машин; ОЭС - отходы электротехнической стали, 1 - многоходовые ножницы, предназначенные для разрезания стали на расчетное количество и размеры полос; 2 - узел измельчения электротехнической стали; 3 - узел отжига измельченной электротехнической стали для снятия остаточных деформаций, ухудшающих магнитные свойства измельченной стали; 4 - долбежные пальцы, служащие для изготовления пазов расчетных размеров; 5 - узел отжига полос стали с целью снятия остаточных деформаций, ухудшающих магнитные свойства стали, а также для обеспечения изолирующей оксидной пленки вдоль всей поверхности всех полос; 6 - узел сочленения полос стали с внутренними кольцами; 7 - узел намотки полос на внутренние кольца; 8 - узел напрессовки наружных колец; 9 - узел изготовления дополнительных частей магнитопроводов аксиальных электрических машин методом порошковой металлургии.In FIG. 1 marked: RES - rolled (cold rolled) electrical steel of the corresponding grade, intended for the manufacture of magnetic circuits of axial electric machines from it; OES - waste of electrical steel, 1 - multi-path scissors designed to cut steel into the estimated number and size of strips; 2 - node grinding electrical steel; 3 - node annealing of crushed electrical steel to remove residual deformations that impair the magnetic properties of crushed steel; 4 - mortising fingers used for the manufacture of grooves of calculated dimensions; 5 - node annealing of steel strips in order to remove residual deformations that worsen the magnetic properties of steel, as well as to provide an insulating oxide film along the entire surface of all strips; 6 - node articulation of steel strips with inner rings; 7 - node winding strips on the inner rings; 8 - a node for pressing the outer rings; 9 - node manufacturing additional parts of the magnetic circuits of axial electric machines by powder metallurgy.

Фрагмент магнитопровода аксиальной электрической машины, приведенный на фиг. 2, демонстрирует его общий вид с изображением внутреннего ферромагнитнного кольца 10, витого пакета магнитопровода 11, наружного ферромагнитного кольца 12, пазов 13, внутреннего цилиндра 14 и внешнего цилиндра 15, двух съемных тонкостенных цилиндрических перегородок 16, 17.A fragment of the magnetic circuit of an axial electric machine shown in FIG. 2, shows its general view with the image of the inner ferromagnetic ring 10, the twisted package of the magnetic circuit 11, the outer ferromagnetic ring 12, the grooves 13, the inner cylinder 14 and the outer cylinder 15, two removable thin-walled cylindrical partitions 16, 17.

Вид сверху на дополнительную часть магнитопровода аксиальной электрической машины, приведенный на фиг.3, показывает расположение двух съемных тонкостенных цилиндрических перегородок 16, 17 относительно центра и их диаметры D_внут и D_внеш соответственно.A top view of an additional part of the magnetic circuit of an axial electric machine, shown in FIG. 3, shows the location of two removable thin-walled cylindrical partitions 16, 17 relative to the center and their diameters D _inside and D _outside respectively.

Способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин реализуется следующим образом.A method of manufacturing a magnetic circuit of axial electric machines is implemented as follows.

Рулонная холоднокатаная электротехническая сталь (РЭС) требуемой марки подается на многоходовые ножницы 1, где происходит ее разрезание на полосы с расчетными уменьшенными размерами ширины изготавливаемых магнитопроводов. Параллельно этому отходы электротехнической стали (ОЭС) с соответствующими магнитными свойствами РЭС подаются в узел измельчения 2, где они измельчаются до состояния ферромагнитного порошка требуемого размера. Если при резке РЭС имеются ее отходы, то они поступают в узел измельчения 2 с последующим измельчением. Измельченная электротехническая сталь поступает в узел 3, где она отжигается в специальной камере при температуре 900-950°С для улучшения магнитных свойств. Затем в узле 4 долбежные пальцы требуемых геометрических размеров выбивают на каждой из полос РЭС пазы изготовляемых магнитопроводов с помещением ОЭС для их измельчения до требуемых размеров в узел измельчения 2. После этого в узле 5 каждая из полос (теперь уже с пазами) отжигается в специальной камере при температуре 900-950°С, и далее в узле 6 происходит сочленение каждой полосы стали со своим внутренним ферромагнитным кольцом (поз. 10 на фиг. 2), например, сваркой, с последующим накручиванием их в узле 7 на внутренние ферромагнитные кольца 10 нужных (расчетных) наружных диаметров, образующих витые пакеты магнитопроводов 11, на которые затем в узле 8 напрессовываются наружные ферромагнитные кольца (поз. 12 на фиг. 2) из ферромагнитного материала нужного (расчетного) диаметра. При этом выдолбленные пазы в полосах стали при намотке образуют в витых пакетах магнитопроводов 11 пазы 13 для укладки обмоток (фиг. 2). Далее в узле 9 заготовки располагают горизонтально, пазами 13 вниз, и методом порошковой металлургии изготавливают дополнительные части магнитопроводов. Для этого на заготовки надевают пресс-формы, состоящие из внутренних цилиндров 14 и внешних цилиндров 15, причем на внутренние ферромагнитные кольца 10 надевают внутренние цилиндры 14, а на наружные ферромагнитные кольца 12 надевают внешние цилиндры 15.The rolled cold-rolled electrical steel (RES) of the required grade is fed to multi-pass scissors 1, where it is cut into strips with calculated reduced dimensions of the width of the manufactured magnetic cores. In parallel, wastes of electrical steel (OES) with the corresponding magnetic properties of RES are fed to grinding unit 2, where they are ground to the state of a ferromagnetic powder of the required size. If when cutting RES there is its waste, then they go to grinding unit 2 with subsequent grinding. The crushed electrical steel enters the unit 3, where it is annealed in a special chamber at a temperature of 900-950 ° C to improve magnetic properties. Then, in the node 4, the grooving fingers of the required geometric dimensions knock out grooves of the manufactured magnetic cores on each of the RES bands with the ECO room to grind them to the required sizes in the grinding unit 2. After that, in the node 5, each of the strips (now with grooves) is annealed in a special chamber at a temperature of 900-950 ° C, and then in node 6, each strip of steel joins with its inner ferromagnetic ring (pos. 10 in Fig. 2), for example, by welding, followed by screwing them in node 7 to the inner ferromagnetic rings 10 outer (calculated) outer diameters forming twisted packages of magnetic cores 11 onto which external ferromagnetic rings (pos. 12 in Fig. 2) are pressed into a node 8 from ferromagnetic material of the desired (calculated) diameter. In this case, the hollowed-out grooves in the strips of steel during winding form in the twisted packages of the magnetic cores 11 grooves 13 for laying the windings (Fig. 2). Next, in the node 9, the blanks are arranged horizontally, with grooves 13 down, and additional parts of the magnetic cores are made by powder metallurgy. To do this, molds consisting of inner cylinders 14 and outer cylinders 15 are put on blanks, and inner cylinders 14 are put on inner ferromagnetic rings 10, and outer cylinders 15 are put on outer ferromagnetic rings 12.

Сверху во внутренние части между внутренними цилиндрами 14 и внешними цилиндрами 15 помещают две съемные тонкостенные цилиндрические перегородки 16, 17 (фиг. 2 и фиг. 3) разного диаметра (D_внут и D_внеш соответственно), образующие симметричные относительно центра коаксиальные поверхности, в полость между которыми осуществляется засыпка гомогенной массы, состоящей из связующего вещества и отходов электротехнической стали, предварительно измельченных в блоке 2 до состояния ферромагнитного порошка и прошедших последующий отжиг в блоке 3 в специальной камере при температуре 900-950°С, чья магнитная проницаемость равна магнитной проницаемости витых пакетов магнитопроводов 11, а также засыпкой в полоти между внешними цилиндрами 15 и тонкостенными цилиндрическими перегородками 17, и внутренними цилиндрами 14 и тонкостенными цилиндрическими перегородками 16 гомогенной массы, состоящей из связующего вещества и отходов электротехнической стали, предварительно измельченных до состояния ферромагнитного порошка в блоке 2 и прошедших отжиг в блоке 3 в специальной камере при температуре 900-950°С, чья магнитная проницаемость выше магнитной проницаемости витых пакетов магнитопроводов 11, с последующим извлечением съемных тонкостенных цилиндрических перегородок 16, 17 и прессованием в аксиальном направлении. После затвердевания связующего вещества (для ускорения процесса затвердевания возможна его сушка) внутренний цилиндр и 14 внешний цилиндр 15 извлекают.From above, two removable thin-walled cylindrical partitions 16, 17 (Fig. 2 and Fig. 3) of different diameters (D _internal and D _external, respectively), forming symmetrical with respect to the center coaxial surfaces, are placed in the cavity between the inner cylinders 14 and the outer cylinders 15; between which the filling of a homogeneous mass is carried out, consisting of a binder and waste electrical steel, pre-crushed in block 2 to the state of the ferromagnetic powder and past subsequent annealing in block 3 in a special a chamber at a temperature of 900-950 ° C, whose magnetic permeability is equal to the magnetic permeability of the twisted packages of the magnetic cores 11, as well as backfill in the webs between the outer cylinders 15 and the thin-walled cylindrical partitions 17, and the inner cylinders 14 and the thin-walled cylindrical partitions 16 of homogeneous mass, consisting of a binder and waste electrical steel, pre-crushed to a state of ferromagnetic powder in block 2 and annealed in block 3 in a special chamber at a temperature of 900-950 ° C, whose magnetic permeability is higher than the magnetic permeability of the twisted packages of the magnetic cores 11, with the subsequent removal of removable thin-walled cylindrical partitions 16, 17 and pressing in the axial direction. After the binder has hardened (to speed up the hardening process, it can be dried), the inner cylinder and 14 of the outer cylinder 15 are removed.

Причем при изготовлении дополнительной части магнитопровода должно засыпаться такое количество ферромагнитного порошка со связующим веществом, чтобы после его прессования и затвердевания общая ширина магнитопровода, состоящая из витого пакета магнитопровода 11 и дополнительной части, обеспечивала нормальную работу магнитной системы. Общая ширина магнитопровода, состоящая из ширины витого магнитопровода и ширины его дополнительной части, а также диаметры D_внут и D_внеш съемных тонкостенных цилиндрических перегородок 16, 17 выбирают исходя из расчета магнитной системы для каждой конкретной электрической машины.Moreover, in the manufacture of an additional part of the magnetic circuit, such an amount of ferromagnetic powder with a binder must be filled in such that after pressing and hardening the total width of the magnetic circuit, consisting of a twisted package of the magnetic circuit 11 and the additional part, ensures the normal operation of the magnetic system. The total width of the magnetic circuit, consisting of the width of the twisted magnetic circuit and the width of its additional part, as well as the diameters D _internal and D _external removable thin-walled cylindrical partitions 16, 17 are selected based on the calculation of the magnetic system for each specific electric machine.

На выходе получается расчетное количество готовых магнитопроводов аксиальных электрических машин, которые затем поступают на обмоточный участок (цех) для укладки соответствующей обмотки.The calculated quantity of finished magnetic circuits of axial electric machines is obtained at the output, which then enter the winding section (workshop) for laying the corresponding winding.

Claims

A method of manufacturing magnetic circuits of axial electric machines, which consists in the fact that cold rolled electrical steel in motion is drawn by a broach at the same time into the calculated number of strips of the design width, before assembly, grooving and annealing are carried out in the strips, then each strip is wound on its inner ferromagnetic ring of the calculated diameter with subsequent pressing of the corresponding number of external ferromagnetic rings of corresponding diameters onto the steel package of the calculated external diameter, characterized in that the calculated width of the cut strips is reduced, and the packages of twisted magnetic cores after pressing ferromagnetic rings form the main parts of the magnetic cores, arranged horizontally with the active part down, and additional parts of the magnetic cores made by powder metallurgy by installing molds on top of them, containing external and internal cylinders, which are worn respectively on the outer and inner ferromagnetic rings with the installation between each outer and with internal cylinders, two removable thin-walled cylindrical partitions of different diameters, forming coaxial surfaces symmetrical with respect to the center, into the cavity between which a homogeneous mass is poured in the form of a binder and pre-ground to a state of ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel, whose magnetic permeability equal to the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, and in the cavity between the external and internal cylindrical homogenous mass is poured with mold molds and thin-walled cylindrical baffles in the form of a binder and pre-crushed to the state of a ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel whose magnetic permeability is higher than the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, followed by removal of removable thin-walled cylindrical baffles and axial direction.