СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
MANUFACTURING METHOD OF VALVE-INDUCTOR GENERATOR

Изобретение относится к электротехнике, а именно к изготовлению вентильно-индукторных генераторов (ВИГ), и может быть использовано на транспорте, в промышленности, в ветро- и гидроэнергетике.
Известен способ изготовления генератора (Петрушин А.Д., Ворон О.А., Смачный Ю.П. «Вентильно-индукторные машины для железнодорожного подвижного состава», Сб. научн. Тр. ВЭлНИИ, 2005 г.) - прототип, включающий изготовление магнитопроводов статора и ротора путем скрепления между собой и дальнейшего прессования в пакеты листов электротехнической стали с пазами под обмотку, сборку статора в корпусе генератора, укладку обмоток в пазы листов магнитопровода статора и их изоляцию, установку задней крышки корпуса генератора, монтаж ротора с валом в корпус, установку передней крышки корпуса генератора.
Недостатком данного способа является усложнение конструкции и увеличение веса генератора из-за необходимости крепления катушек возбуждения на крышках генератора, а также недостаточный ресурс работы генератора.
Технический результат заявленного изобретения - повышение надежности и ресурса работы вентильно-индукторного генератора, а также повышение технологичности его сборки.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления вентильно-индукторного генератора, включающем изготовление магнитопроводов статора и ротора путем скрепления между собой и дальнейшего прессования в пакеты листов электротехнической стали с пазами под обмотку, сборку статора в корпусе генератора, укладку обмоток в пазы листов магнитопровода статора и их изоляцию в корпусе генератора, установку задней крышки корпуса генератора, монтаж ротора с валом в корпус, установку передней крышки корпуса генератора, листы электротехнической стали скрепляют между собой посредством кремнийорганического лака, при этом скрепление между собой и дальнейшее прессование в пакет листов электротехнической стали магнитопровода ротора осуществляют на валу, причем в процессе изготовления магнитопроводов статора и ротора осуществляют их термообработку, а после укладки обмоток и изоляции осуществляют пропитку кремнийорганическим лаком и дальнейшую термообработку корпуса генератора.
При этом стальные листы магнитопроводов статора и ротора могут быть изготовлены путем лазерной резки.
При изготовлении магнитопроводов статора и ротора может быть использована оснастка.
Сборка статора может быть осуществлена путем закрепления магнитопровода статора в корпусе генератора посредством шпоночного соединения.
После установки передней крышки корпуса генератора на вал ротора может быть насажен четырехручьевый шкив для приводных ремней.
При изготовлении магнитопровода ротора может быть использован гидравлический пресс.
Термообработку пакетов листов магнитопроводов статора и ротора можно осуществить путем их нагрева до температуры 140-150°С и последующей сушки в вакууме в течение 2-4 часов, дальнейшего нагрева до температуры 180-230°С и последующей выдержки в течении 7-9 часов.
При термообработке корпуса генератора могут быть использованы режимы, аналогичные режимам термообработки при изготовлении магнитопроводов статора и ротора.
Скрепление листов электротехнической стали магнитопроводов статора и ротора посредством кремнийорганического лака, скрепление между собой и дальнейшее прессование в пакеты листов электротехнической стали магнитопровода ротора на валу, осуществление термообработки магнитопроводов статора и ротора в процессе их изготовления, пропитка кремнийорганическим лаком и дальнейшая термообработка корпуса генератора со статорными обмотками обеспечивает минимальное смещение листов электротехнической стали относительно друг друга, хорошую изоляцию между листами, надежное скрепление листов между собой, высокую плотность пакета магнитопровода (сердечника), высокий коэффициент заполнения сердечника сталью, а также надежную посадку магнитопроводов, соответственно, на корпус и вал, что в конечном итоге повышает надежность и ресурс работы вентильно-индукторного генератора, а также позволяет повысить его технологичность сборки.
Статорные и роторные листы (пластины) магнитопроводов могут быть изготовлены, например, методом резки на лазерной установке. Причем листы магнитопроводов изготавливают с пазами для дальнейшего размещения в них обмотки. К пазам сердечников, в которые будут укладываться обмотки, предъявляются особенно высокие требования. Смещение листов относительно друг друга должно быть минимальным для того, чтобы не уменьшить площадь паза. Для оптимизации процесса изготовления магнитопроводов может быть применена специально разработанная программа лазерной резки, а также специальная оснастка, что также повышает технологичность сборки генератора.
Скрепление листов магнитопровода статора и ротора на оправке может быть произведено методом склеивания. В качестве связующего вещества использован кремнийорганический лак, например КО-916К.
При термообработке (запекании) пакета листов магнитопроводов статора и ротора могут быть использованы следующие технологические операции:
- Нагрев под вакуумом в печи до температуры 140-150°С и сушка в печи в течение 2-4 часов.
- Нагрев без вакуума в печи до температуры 180-230°С и выдержка в печи в течение 7-9 часов.
Выбор указанных выше режимов обусловлен тем, что только при данных диапазонах термообработки достигается необходимая прочность и жесткость конструкции магнитопровода.
Режимы термообработки корпуса генератора, совпадающие с режимами термообработки при изготовлении магнитопроводов статора и ротора, являются оптимальными при изготовлении генератора.
Посадка на корпус магнитопровода статора, укладка в пазы листов магнитопроводов обмотки требует наличия изоляции, что обеспечивается применением прокладки на дно паза, уголковой изоляции и т.д. Оптимальным по термостойкости изоляции в данном случае является класс Н.
На фиг.1 приведен общий вид листов магнитопроводов ротора и статора.
На фиг.2 приведен общий вид пакета магнитопровода статора на оправке.
На фиг.3 приведен общий вид корпуса со статорными обмотками.
На фиг.4 приведен общий вид ротора в сборе со шкивом.
Способ изготовления вентильно-индукторного генератора осуществляется следующим образом.
Сначала производят сборку ротора и статора, которая включает изготовление магнитопроводов статора и ротора. Статорные и роторные листы магнитопроводов нарезают из электротехнической стали (см. фиг.1) на лазерной установке, с использованием специально разработанной для этого программы. Также была подготовлена специальная оснастка для оптимизации дальнейшего процесса изготовления магнитопроводов статора и ротора.
Скрепление листов статора на оправке (см. фиг.2) производили методом склеивания, с использованием лака КО-916К. Установили нижнюю нажимную шайбу на оснастку, затем на оправку были уложены предварительно промазанные лаком листы статора, до полного набора пакета. Далее, установив верхнюю нажимную шайбу, листы были спрессованы. После этого пакет листов статора в этом положении был зафиксирован стопорными винтами.
Осуществляют термообработку (запекание) пакета листов магнитопроводов статора. В данном случае были использованы следующие режимы обработки:
- Нагрев под вакуумом в печи до температуры 145°С и сушка в печи в течение 3 часов.
- Нагрев без вакуума в печи до температуры 200°С и выдержка в печи в течение 8 часов.
После термообработки пакет листов магнитопроводов статора демонтируют с оправки.
Далее осуществляют сборку статора в корпусе. Внутренний диаметр корпуса под магнитопровод (сердечник) был обработан до окончательного размера с соответствующим допуском. Пакет магнитопровода статора в сборе после термообработки закрепляют в корпусе генератора с помощью шпоночного соединения: сердечник зафиксирован по длине нажимными шайбами и запорной шпонкой, установленной в пазе корпуса, проточенном под шпонку. После этого в пазы магнитопровода укладывают обмотку и осуществляют изоляцию.
Обмотка ВИГ была выполнена из шинной меди, намотанной на ребро. Обмотка была выполнена на каркасе, выбранном определенной толщины, из стеклотекстолита.
После укладки обмоток и изоляции корпус генератора в сборе со статорными обмотками (см. фиг.3) вновь пропитывается кремнийорганическим лаком КО-916К, и режим термообработки повторяется для корпуса со смонтированными обмотками.
Ротор собирается непосредственно на вал. Перед этим на оправке осуществляют набор нарезанных листов магнитопровода ротора и чистовую подгонку под размер статора на токарном станке для обеспечения требуемой величины воздушного зазора.
Далее листы ротора, предварительно промазанные лаком КО-916К, насаживают на вал. В качестве направляющей была использована шпонка, предохраняющая от тангенциальных перемещений. Для формования и прессования пакета листов магнитопровода ротора был использован гидравлический пресс, после чего установлена нажимная шайба для фиксации пакета (см. фиг.4). После этого осуществляют термообработку (запекание) пакета листов магнитопроводов ротора с использованием аналогичных технологических операций при термообработке пакета листов магнитопроводов статора. Последней операцией сборки ротора была балансировка на стенде.
Далее в процессе сборки генератора устанавливается задняя крышка с запрессованным подшипником. После этого монтируется вал с ротором в сборе и устанавливается передняя крышка.
После сборки на вал насаживается четырехручьевой шкив для приводных ремней класса Б.
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить технологичность сборки вентильно-индукторного генератора, а также получить надежный генератор с высоким ресурсом работы.