Статор коллекторной электрической машины

 

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции коллекторных электрических машин. Изобретение обеспечивает упрощение изготовления магнитопровода статора из раздельных частей и снижение влияния реакции якоря на работу коллекторной электрической машины. Для этого в средних частях основных полюсов помещены немагнитные вставки, которые в поперечном сечении имеют выпуклости или вогнутости, входящие в соответствующие вогнутости или выпуклости раздельных частей магнитопровода, исключающие смещение частей магнитопровода вдоль оси полюсов. Конструкция статора позволяет упростить фиксацию раздельных частей магнитопровода относительно друг друга путем уменьшения числа крепежных элементов, повысить технологичность его изготовления и снизить влияние поперечной реакции якоря. 5 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к области создания коллекторных машин.

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].

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.

Специальные соединительные элементы при этом могут быть достаточно сложными и требующими введения дополнительных операций в технологический процесс, что удорожает изготовление статора.

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.

Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса изготовления статора путем повышения технологичности конструкции статора.

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.

По мнению автора, предлагаемое техническое решение является новым, так как признаки, а равно и их совокупность, обладают существенными в сравнении с прототипом отличиями.

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".

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.

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.

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.

Обмотки возбуждения 9 охватывают элементы полюсов 3, 4 частей 1, 2 и прижимают их к немагнитным вставкам 7, придавая жесткость всей конструкции статора.

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.

Технология сборки данной конструкции статора коллекторной электрической машины может быть следующей.

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.

Немагнитные вставки 8 могут быть выполнены в форме цилиндра или полой трубки. При этом фиксирующие свойства вставки полностью сохраняются.

Части 1, 2 магнитопровода могут иметь выступы 11 в области немагнитного зазора, которые входят в соответствующие впадины немагнитных вставок 7 (фиг. 2).

Выступы 8 немагнитной вставки 7 могут быть смещены относительно друг друга по высоте (фиг. 3).

Форма выпуклостей и вогнутостей у немагнитных вставок 7 и частей 1, 2 магнитопровода может также быть различной, например треугольной (фиг. 4).

Немагнитная вставка 7 может быть выполнена из листового немагнитного материала, концевые части которого входят в углубления на частях 1,2 магнитопровода (фиг. 5).

Немагнитные вставки 7 могут быть размещены лишь на части осевой длины магнитопровода.

Работа предлагаемой конструкции статора коллекторной электрической машины.

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.

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.

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.

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.

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.

Кроме того, предложенная конструкция статора позволяет уменьшить магнитный поток поперечной реакции якоря и тем самым снизить размагничивающее действие поперечной реакции якоря.

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.

Формула изобретения

Статор коллекторной электрической машины, содержащий магнитопровод, который состоит из раздельных частей, зафиксированных одна относительно другой соединительными элементами, и имеет в средних частях основных полюсов продольные немагнитные зазоры по всей высоте магнитопровода с немагнитными вставками, отличающийся тем, что части магнитопровода в области указанных немагнитных зазоров имеют в поперечном сечении вогнутости или выпуклости относительно оси полюсов, а немагнитные вставки имеют ответные выпуклости или вогнутости, исключающие взаимное смещение частей магнитопровода вдоль оси полюсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5