СТАТОР АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Настоящая полезная модель относится к статору асинхронного электрического двигателя.
Уровень техники
В настоящее время производство статоров для асинхронных электрических двигателей, в особенности тяговых двигателей, связано с закладкой пластин статора в несущую рамку, образованную корпусом статора, причем пластины сжимают в пакет и приваривают к рамке. Затем в этот блок закладывают электрическую обмотку, и после присоединения и предварительного электрического тестирования обмотки весь статор помещают в пропиточный резервуар, где производится вакуумная пропитка обмотки. Затем осуществляют отверждение при соответствующей температуре в пропиточной печи. Во время пропитки статор вращается, так что пропиточное вещество равномерно распределяется по всей обмотке. Недостатками известных статоров являются их громоздкость и сложная наружная форма, поскольку несущая рамка имеет множество выступов и подсоединений. Кроме того, затруднен доступ для закладки обмотки в пазы и ее крепления, так как внутренний диаметр пакета составляет примерно 300 мм, а длина - до 500 мм. С этим связан повышенный расход пропитывающего вещества и необходимость в наличии пропиточного резервуара для статоров больших размеров. Дальнейшей проблемой является дополнительное удаление отвержденного пропиточного материала, например, с несущих поверхностей, где его присутствие нежелательно. Удаление этого пропиточного материала, например, силиконового лака, с подлежащих обработке поверхностей является трудной и дорогостоящей операцией.
Раскрытие полезной модели
Статор асинхронного электрического двигателя содержит обмотку, расположенную во внутренних пазах статорных пластин, которые сжаты в размещенный в корпусе пакет. Основная идея технического решения заключается в том, что по длине пакета прикреплены усиливающие элементы, проходящие поперек наружной периферийной поверхности пакета и плотно примыкающие к
внутренней поверхности корпуса с образованием сквозных каналов между корпусом статора и пакетом.
Стяжные стальные кольца, размер которых по существу равен размеру отдельных круглых статорных пластин, расположены на обоих концах цилиндрического пакета. Все статорные пластины и стяжные кольца снабжены на своей периферии по меньшей мере тремя канавками, имеющими одинаковое расположение и одинаковую форму, в которые встроены и прикреплены по длине пакета усиливающие элементы. Каждый усиливающий элемент выполнен в виде стальной стяжной полосы, приваренной каждым концом к стяжным кольцам. Сформированный таким образом пакет является самонесущим и его вставляют (запрессовывают) со средним зазором порядка сотых долей миллиметра в стальной корпус статора с образованием единого прочного компактного узла. Количество канавок и стяжных полос предпочтительно выбрано четным.
Стальные стяжные полосы проходят поперек наружной периферийной поверхности статорных пластин пакета со стальными стяжными кольцами с образованием дистанцирующих выступов для создания сквозных вентиляционных и охлаждающих каналов. Вентиляционные охлаждающие каналы, проходящие между пакетом и корпусом статора, улучшают передачу тепла от обмотки через изоляционный пропитанный слой в статорные пластины и через вентиляционные каналы к корпусу статора. Такая конструкция может использоваться для принудительного воздушного охлаждения как открытых асинхронных двигателей с отверстиями в передних или передних и задних экранах, так и асинхронных двигателей с принудительной внутренней циркуляцией воздуха. Размер и форма в поперечном сечении вентиляционных каналов могут быть изменены путем изменения высоты и ширины полос.Для асинхронного двигателя одного и того же наружного диаметра возможно повышение отвода тепла до 40% в открытом асинхронном двигателе по сравнению с закрытым исполнением.
Затраты на закладку обмотки в пакет снижаются, так как обмотка вводится в пакет, когда он еще не находится в корпусе статора, что значительно улучшает доступ к обмотке из всех положений, а также ко всем ее соединениям. Дальнейшее снижение стоимости связано с расходом пропитывающего лака, так как пропитывают только пакет с обмоткой, без рамки. Снижение расхода лака связано также с уменьшением размеров объекта, помещаемого в пропитывающий резервуар, так что количество лака в резервуаре может быть меньшим. Вследствие меньших наружных размеров самонесущего пакета по сравнению с известными устройствами достигается также снижение затрат на отверждение пропитывающего
лака. В дальнейшем нет необходимости в очистке пакета перед его установкой в корпусе, и большая часть корпуса может иметь окончательную отделку поверхности. Простота формы и конструкции пакета статора создает предпосылки лучшего варьирования всего устройства в отношении формы, организации охлаждения и производительности. Так, например, за счет изменения высоты стяжных полос весь пакет можно сделать более длинным, в результате чего обеспечивается большая возможность варьирования формы и производительности машин.
Пакет удерживается в корпусе крепежными пальцами, которые после установки пакета приваривают к корпусу наружными концами, и которые проходят внутренними концами в соответствующие отверстия в стяжных пластинах. Таким образом, пакет образует компактный блок вместе с корпусом статора.
Кольцеобразные статорные пластины изготовлены из сплошного материала за исключением внутренних пазов для ввода обмотки и открытых канавок на их наружной периферийной поверхности для ввода стяжных полос. Преимущество решения состоит в снижении затрат на изготовление статорных пластин. В отличие от известных решений здесь не требуется вырезать вентиляционные отверстия в каждой пластине. В данной конструкции вентиляционные отверстия в пластинах не нужны.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает также более равномерное распределение магнитных силовых линий в магнитном контуре статора, создаваемых на наружной периферии за счет простого круглого поперечного сечения статорных пластин, выполненных без каких-либо выступов, которые могли бы создавать асимметрию магнитного поля. Тот факт, что статорные пластины имеют сплошную поверхность без вентиляционных или крепежных отверстий, также способствует более равномерному расщеплению магнитных силовых линий и снижению магнитных потерь. Единственными выступами являются пазы на внутреннем диаметре пластин для ввода обмотки статора и неглубокие канавки на наружной поверхности для ввода стяжных полос, которые заполнены магнитным материалом полос.
К корпусу приварен блок кпеммной коробки, к боковой стороне которого прикреплена съемная панель с электрическими втулками и съемной верхней крышкой. Преимущество заключается в простоте подсоединения и отсоединения трех силовых кабелей путем простого отвинчивания крышки и кабельных наконечников и протягивания кабелей через втулки.
Краткое описание чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления полезной модели. На чертежах:
фиг.1 изображает асинхронный электрический двигатель в поперечном разрезе,
фиг.2 представляет частичный продольный разрез,
фиг.3 изображает кольцевую статорную пластину, выполненную из сплошного материала без вентиляционных отверстий за исключением внутренних пазов для ввода обмотки и открытых канавок на наружной периферии для ввода стяжных полос.
Осуществление полезной модели
Статор 1 асинхронного двигателя содержит самонесущий пакет 2, который вставлен (запрессован) со средним зазором порядка сотых долей миллиметра в стальной корпус 3 соответствующего поперечного сечения круглой или многогранной формы. Корпус 3 оснащен монтажными элементами 4, электрической клеммной коробкой 5 и другими функциональными элементами, такими, как клемма заземления и т.д.. Пакет 2 снабжен полной обмоткой 6, пропитанной и прошедшей электрическое тестирование. После запрессовки пакета 2 в корпус 3 он закрепляется в корпусе в своем окончательном положении стальными крепежными пальцами 7, так что статор 1 образует единый компактный узел с корпусом 3.
Пакет является самонесущим. Он состоит из статорных пластин 9, зажатых между стальными стяжными кольцами 8, расположенными на наружных концах пакета. Статорные пластины 9 и стяжные кольца 8 снабжены на своей наружной периферийной поверхности равномерно распределенными канавками, в которые введены стяжные полосы 10, приваренные к стяжным кольцам 8. Предпочтительно количество стяжных полос 10 является четным. Так например, в трамвайных тяговых двигателях используются четыре стяжных полосы, а в тяговых двигателях для локомотивов - шесть полос, однако, должны быть предусмотрены по меньшей мере три стяжные полосы 10. После установки пакета 2 в корпусе 3 крепежные пальцы 7 приваривают к корпусу наружными концами, а внутренние концы этих пальцев входят в соответствующие отверстия в стяжных полосах 10.
Важная особенность конструкции заключается в создании между пакетом 2 и корпусом 3 статора 1 вентиляционных или охлаждающих каналов 11, которые образованы зазорами между цилиндрической наружной периферийной поверхностью пакета 2 и внутренней стенкой корпуса 3 статора 1 и проходят между
краями стяжных полос 10, которые выступают над указанной периферийной поверхностью пакета 2. Это позволяет улучшить передачу тепла от обмотки 6 через изоляционный пропитанный слой в статорные пластины 9 и через вентиляционные и охлаждающие каналы 11 к корпусу 3. Такая конструкция может использоваться для принудительного воздушного охлаждения как открытых асинхронных двигателей с отверстиями в их передних или передних и задних экранах, так и асинхронных двигателей с принудительной внутренней циркуляцией воздуха. Размер и форма в поперечном сечении вентиляционных и охлаждающих каналов 11 может быть изменена путем изменения высоты и ширины полос 10. Для асинхронного двигателя одного и того же наружного диаметра возможно повышение отвода тепла до 40% в открытом асинхронном двигателе по сравнению с закрытым исполнением.
Данное техническое решение обеспечивает также более равномерное распределение магнитных силовых линий в магнитном контуре статора, создаваемых на наружной периферийной поверхности за счет простого круглого поперечного сечения статорных пластин 9, выполненных без каких-либо выступов, которые могли бы создавать асимметрию магнитного поля. Тот факт, что статорные пластины 9 имеют сплошную поверхность без вентиляционных или крепежных отверстий, также способствует более равномерному расщеплению магнитных силовых линий и снижению магнитных потерь. Единственными выступами являются пазы на внутреннем диаметре пластин 9 для ввода обмотки 6 статора и неглубокие канавки на наружной поверхности для ввода стяжных полос 10, причем эти канавки заполнены магнитным материалом полос 10.
К корпусу 3 приварен блок клеммной коробки 5. Сверху на нем имеется съемная крышка из нержавеющей стали, а сбоку - съемная панель из нержавеющей стали с тремя втулками, также из нержавеющей стали, для экранированных электрических кабелей. Преимущество заключается в простоте подсоединения и отсоединения трех силовых кабелей путем отвинчивания винтов крышки и кабельных наконечников и протягивания кабелей через втулки.
Статор асинхронного электрического двигателя в соответствии с данным техническим решением предназначен в особенности для тяговых двигателей, например, двигателей трамваев и локомотивов. Однако его использование не ограничивается данной областью.