DE3241379A1

DE3241379A1 - Magnetic conductor yoke for electrical machines

Info

Publication number: DE3241379A1
Application number: DE19823241379
Authority: DE
Inventors: Evgenij Petrovi&ccaron; Vladimir Bojko; Jakov Moiseevi&ccaron; Chait; Emilen Arakelovi&ccaron; Stepanjanc
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-28
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1984-05-10
Also published as: SE8206140L; SE8206140D0; JPS59106836A; AU9025382A; FR2535919A1

Abstract

The invention relates to electrical machine construction, especially to magnetic conductor yokes for electrical machines. The yoke (1) of a split magnetic conductor of electrical machines represents a hollow cylinder (2) whose end surfaces (3) are constructed as truncated cones, their envelope lines being directed to one side. The larger and the smaller diameter of the truncated cones correspond to the external and internal diameter respectively of the hollow cylinder (2). The invention can be used in the construction of low and medium power electrical alternating-current and direct-current machines. <IMAGE>

Description

MAGNETLEITERJOCH FUR ELEKTRISCHE MASCHINEN MAGNETIC YOC FOR ELECTRIC MACHINERY

Die Erfindung betrifft den E'lektromaschinenbau , insbesondere Magnetleiterjoche für elektrische Maschinen. The invention relates to electrical engineering, in particular magnetic conductor yokes for electrical machines.

Die Erfindung kann beim Bau von elektrischen Wechselstrom-und Gleichstommaschinen kleiner und mittlerer Leistung angewandt werden. The invention can be used in the construction of AC and DC electrical machines small and medium power can be used.

Nach dem SU-Urheberschein Nr. 170572 (1964) ist ein Magnetleiterjoch für elektrische Maschinen bekannt, welches ein geschichtetes Paket darstellt, dessen Elemente aus Elektroblech gestanzt werden. Rei diesem Verfahren ergeben sich viele Blechabfälle beim Stanzen. Der Metallausnutzungskoeffizient liegt dabei unter 0,3. Außerdem erfordert die Herstellung des geschichteten Jochs einen großen Arbeitsaufwand. According to the SU copyright certificate No. 170572 (1964), a magnetic conductor yoke is known for electrical machines, which is a layered package whose Elements are punched from electrical sheet. Many surrender to this procedure Sheet metal waste when punching. The metal utilization coefficient is below 0.3. In addition, the production of the layered yoke requires a large amount of labor.

Ein anderes bekanntes Magnetleiterjoch für elektrische Maschinen (vgl. das UßA-Patent Nr. 3.983.435, 1975) stellt einen Hohlzylinder dar, bei dem die Wanddicke gleich der Jochhöhe ist. Den Hohlzylinder erhält man durch Aufwickeln einesferromagnetischen Bandes auf eine Rippe, wobei eine Wendel gebildet wird. Another well-known magnetic conductor yoke for electrical machines (see. The USA patent No. 3,983,435, 1975) is a hollow cylinder in which the wall thickness is equal to the yoke height. The hollow cylinder is obtained by winding it up of a ferromagnetic tape on a rib to form a helix.

Beim Aufwickeln des Jochs vergrößert sich das Verhältnis des Außen- und des Innendurchmessers der Wendel, wobei auch die Ausschußwahrscheinlichkeit proportional größer wird. Der Ausschuß entsteht dabei infolge der Bildung von Rissen in der Zonemitdan groberen Durchmesser und wegen der Faltenbildung in der Zone des kleineren Durchmessers. Beim Aufwickeln des Jochs mit größer werdendem Verhältnis des äußeren und des inneren Wendeldurchmessers sinkt der Eisenfüllfaktor des Jochpakets proportional zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wendeldurchmesser infolge von größer werdenden Lücken zwischen benachbarten Wendelwindungen beim Aufwickeln der Wendel mit trapezförmigem Querschnitt. Die kleine Trapezgrundfläche liegt in der Zone des Außendurchmessers, wobei mit t Vergrößerung des Außendurcrmessers der Wendel oder mit Verkleinerung des Innendurchmessers die Querschnittsabnahme steigt. When the yoke is wound up, the ratio of the external and the inside diameter of the helix, including the rejection probability becomes proportionally larger. The scrap arises as a result of the formation of cracks in the zone with a coarser diameter, and because of the wrinkling in the zone of the smaller diameter. When winding the yoke with increasing ratio The iron fill factor of the yoke packet decreases for the outer and inner helix diameter proportional to the increase in the ratio of the helix diameters due to increasing gaps between adjacent helical turns when winding the Helix with a trapezoidal cross-section. The small trapezoidal base is in the Zone of the outer diameter, with t increasing the outer diameter of the helix or as the inside diameter decreases, the decrease in cross-section increases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetleiterjoch für elektrische Maschinen zu entwickeln, in dem die Richtung3 der elastischen Verformung des Jochwerkstoffes die Möglichkeit gibt, einen höheren Füllfaktor bei der Füllung des Pakets des geteilten Magnetleiters mit leitendem Werkstoff zu erreichen, die Herstellungstechnologie dieses Magnetleiters zu vereinfachen und die energetischen Kennwerte von elektrischen Maschinen zu verbessern.The invention is based on the object of a magnetic conductor yoke for to develop electrical machines in which the direction3 of elastic deformation of the yoke material gives the possibility of a higher filling factor for the filling of the package of the split magnetic conductor with conductive material to achieve the Manufacturing technology of this magnetic conductor to simplify and energetic To improve the characteristic values of electrical machines.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Joch eines für elektrische Maschinen bestimmten geteilten Magnetleiters in Form eines Hohlzylinders, bei dem die Wanddicke der Höhe des Jochs entspricht, jede Stirnfläche des Hohlzylinders erfindungsgemäß als Kegelstumpf ausgebildet wird, bei dem der Durchmesser der größeren Grundfläche gleich dem Außendurchmesser des Hohlzylinders ist und der Durchmesser der kleineren Grundfläche dem Innendurchmesser des Hohlzylinders entspricht, wobei die Mantellinien der Kegelstümpfe zu einer Seite gerichtet sind. Die eine Stirnseite des Hohlzylinders ist also als ausspringender und die gegenüberliegende Stirnfläche als einspringender Kegelstumpf ausgebildet, wobei die Mantellinien der beiden Kegelstümpfe die gleiche Neigung haben.The essence of the invention is that in the yoke one for electrical Machines determined split magnetic conductor in the form of a hollow cylinder, in which the wall thickness corresponds to the height of the yoke, each end face of the hollow cylinder is formed according to the invention as a truncated cone, in which the diameter of the larger The base area is equal to the outer diameter of the hollow cylinder and the diameter the smaller base area corresponds to the inner diameter of the hollow cylinder, where the surface lines of the truncated cones are directed to one side. One face of the hollow cylinder is therefore as a protruding and the opposite end face designed as a reentering truncated cone, the surface lines of the two truncated cones have the same inclination.

Die Erfindung gibt die Möglichkeit, die technologische Ausrüstung zur Fertigung von Jochen geteilter Magnetleiter zu vereinfachen, die energetischen Kennwerte, z.B. den Wirkungsgrad der elektrischen Maschinen zu erhöhen und den Rauminhalt der elektrischen Maschine effektiver auszunutzen.The invention gives the possibility of technological equipment to simplify the production of yokes split magnetic conductors, the energetic Characteristic values, e.g. to increase the efficiency of the electrical machines and the volume of space to use the electrical machine more effectively.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt des Massivjochs eines geteilten Magnetleiters für elektrische Maschinen, Fig. 2 den Längsschnitt eines durch spiralförmig gewundenes Band gebildeten Joches eines geteilten Magnetleiters für elektrische Maschinen, Fig. 3 den Längsschnitt eines durch spiralförmig gewundenes Band mit magnetdielektrischem Füllstoff gebildeten Joches eines geteilten Magnetleiters für elektrische Maschinen, Fig. 4 den Längsschnitt eines durch spiralförmig gewundenes Band gebildeten Joches eines geteilten Magnetleiters für elektrische Maschinen nach der mechanischen Bearbeitung und Fig. 5 den Längsschnitt eines erfindungsgemäß ausgeführten Joches mit sphärischer Oberfläche.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the drawing explained. 1 shows the longitudinal section of the solid yoke of a divided magnetic conductor for electrical machines, Fig. 2 is the longitudinal section of a spiral wound through Band formed yoke of a split magnetic conductor for electrical machines, Fig. 3 shows the longitudinal section of a spiral wound tape with magnetic dielectric Filler formed yoke of a divided magnetic conductor for electrical machines, 4 shows the longitudinal section of a yoke formed by a spiral wound band of a split magnetic conductor for electrical machines after mechanical processing and FIG. 5 shows the longitudinal section of a spherical yoke embodied according to the invention Surface.

Das Joch 1 (Fig. 1) des geteilten Magnetleiters für elektrische Maschinen stellt einen Hohlzylinder 2 dar, dessen Wanddicke gleich der Höhe des Jochs 1 ist. Die Stirnflächen 3 des Hohlzylinders 2 sind als Kegelstümpfe ausgebildet. Der Durchmesser D der größeren Grundfläche der Kegelstümpfe entspricht dem Außendurchmesser des Hohlzylinders 2, während der Durchmesser d der kleineren Grundfläche der Kegelstümpfe gleich dem Innendurchmesser des Hohlzylinders 2 ist, wobei die Mantellinien der Kegelstümpfe zu einer Seite gerichtet sind. The yoke 1 (Fig. 1) of the split magnetic conductor for electrical machines represents a hollow cylinder 2, the wall thickness of which is equal to the height of the yoke 1. The end faces 3 of the hollow cylinder 2 are designed as truncated cones. The diameter D the larger base area of the truncated cones corresponds to the outer diameter of the Hollow cylinder 2, while the diameter d is the smaller base of the truncated cones is equal to the inner diameter of the hollow cylinder 2, the surface lines of the Truncated cones are directed to one side.

In Fig. 2 ist das Joch 1 eines geteilten Magnetleiters dargestellt, welches durch Aufwickeln eines Bandes 4 gebildet wird, wobei eine Wendel 5 entsteht. In Fig. 2 the yoke 1 of a split magnetic conductor is shown, which is formed by winding a tape 4, a helix 5 being formed.

Bei dieser Ausführung des Jochs 1 wurde eine geringere Verformung der Oberkante des Bandes 4 und keine Änderung seines Querschnitts festgestellt, also ein höherer Füllfaktor des Pakets erreicht. Im Zusammenhang damit sank auch der Magnetisieru¢gsstrom der elektrischen Maschine, wobei sich die Möglichkeit ergab, den Wirkungsgrad der Maschine bei vorgegebenen Magnetflußwerten zu erhöhen. Die Ausführung des Magnetleiterjochs 1 der elektrischen Maschine mit einer Neigung gestattet es, den Außendurchmesser der Maschine bei gleichbleibendem Magnetleiterquerschnitt zu verringern. Es ist also möglich, die Abmessungen des Elektromotors bei gleicher Leistung zu verkleinern und dadurch den Rauminhalt der elektrischen Maschine besser auszunutzen und ihr Gewicht pro Leistungseinheit kleiner zu halten. In this embodiment of the yoke 1, there was less deformation the upper edge of the band 4 and no change in its cross-section was detected, thus a higher fill factor of the package is achieved. In connection with this also decreased the magnetization current of the electrical machine, with the possibility of to increase the efficiency of the machine with given magnetic flux values. the Execution of the magnetic conductor yoke 1 of the electrical machine with an incline is permitted es, the outside diameter of the machine with the same magnetic conductor cross-section to reduce. So it is possible to keep the dimensions of the electric motor at the same To reduce power and thereby improve the volume of the electrical machine and to keep their weight per unit of power smaller.

Bei der Herstellung des Jochs 1 aus einem Band 4 (Fig. 3) entstehen zwischen den Rippen 6 Hohlräume, die mit einem magnetodielektrischen Füllstoff 7 gefüllt werden, um die energetischen Kennwerte der elektrischen Maschine zu verbessern, z.B. den Magnetisierungsstrom in der Wicklung herabzusetzen. In the manufacture of the yoke 1 from a band 4 (FIG. 3) between the ribs 6 cavities, which are filled with a magnetodielectric filler 7 to be filled, the energetic parameters of the electrical Improve the machine, e.g. reduce the magnetizing current in the winding.

Zur Verbesserung der Wärmeübertragung vom geteilten Magnetleiter zum Gehäuse der elektrischen Maschine kann das Magnetleiterjoch 1 (Fig. 4) an seinem Außendurchmesser D und seinem Innendurchmesser d mechanisch nachbearbeitet werden, um eine glatte Oberfläche 8 zu erhalten. To improve the heat transfer from the split magnetic conductor to the housing of the electrical machine, the magnetic conductor yoke 1 (Fig. 4) on his Outside diameter D and its inside diameter d are mechanically reworked, in order to obtain a smooth surface 8.

Die Oberfläche 3 (Fig. 5) kann auch sphärisch ausgebildet werden. Dadurch kann die mechanische Nachbearbeitung am Außendurchmesser D des Jochs 1 in kürzerer Zeit erfolgen, so daß der Arbeitsaufwand für die Jochherstellung vermindert wird. The surface 3 (Fig. 5) can also be made spherical. As a result, the mechanical post-processing on the outer diameter D of the yoke 1 in take place in a shorter time, so that the amount of work for the yoke production is reduced will.

Das Joch 1 des geteilten Magnetleiters für elektrische Maschinen wird wie folgt hergestellt. The yoke 1 of the split magnetic conductor for electrical machines is made as follows.

Eine speziell gefertigte technologische Vorrichtung in der Art eines Kegelstumpfs mit einem an den abgestumpften Kegelteil anschließenden Zylinder wrrdinei£i Drehmaschinenfutter eingespannt. Die Vorrichtung weist einen Schlitz auf, in dem das freie Bandende befestigt wird. Das benötigte Band von vorgegebener Breite wird vorher aus kaltgewalztem Stahlbandwerkstoff ausgeschnitten und zu einem Bandwickel zusammengerollt, der neben der Drehmaschine auf einem drehbaren Träger angeordnet wird. Im Meißelhalter wird eine andere technologische Vorrichtung befestigt, die an ihrem Ende mit einer drehbaren Rolle versehen ist, deren Neigungswinkel dem Kegelstumpfwin kel der ersten technologischen Vorrichtung entspricht. A specially manufactured technological device like a Truncated cone with a cylinder adjoining the truncated cone part wrrdinei £ i Lathe chuck clamped. The device has a slot in which the free end of the tape is attached. The required tape of the given width is previously cut out of cold-rolled steel strip material and made into a tape roll rolled up, which is arranged next to the lathe on a rotatable support will. Another technological device is fixed in the chisel holder, which is provided at its end with a rotatable roller whose angle of inclination corresponds to the truncated cone kel corresponds to the first technological device.

nachdem das Drehmaschine nfut ter in Drehbewegung versetzt ist und das Aufwickeln es sandes auf die weitenfläche des ,-egelstumpE^s beginnt, wird die Rolle an das Hand gerückt, um es unter Preßdruck zu setzen und an aen Kegel anzudrücken. mo bildet sich eine Windung nach der andern und entsteht eine Wendel die beim Erreichen der vorgegebenen Lange abgeschnitten wird. Durch iderstandsschweißung wird das Wandende ebenso wie der Pbndanfanz zur Bildung des Magnetleiterjochs 1 befestigt.after the lathe nfut ter is set in rotary motion and the winding up of the sand on the wide surface of the, -truncated coneE ^ s begins, becomes the Roll brought to the hand to put it under pressure and press it against a cone. mo is formed one turn after the other and a spiral is created when it is reached the given length is cut off. The end of the wall becomes just like the Pbndanfanz to form the magnetic conductor yoke 1 attached.

Das Magnetleiterjoch 1 wird von der technologischen Vorrichtung entfernt. Seine Stirnflächen haben nun die Form eines abgestumpften Siegels. Am Au3en- und am Innendurchmesser ist die Jochoberfläche hierbei uneben, da die Jochschichten geneigt sind und mit einer Kante zur Peripherie liegen. Darauf werden die Unebenheiten des Pakets am Innen- und Außendurchmesser abgedreht, um eine blatte Sitzfläche zu erhalten. Somit wird das Ma6netleiterjoch zum nacholgenden technologischen Zusammenbau vorbereitet.The magnetic conductor yoke 1 is removed from the technological device. Its end faces now have the shape of a truncated seal. At the Au3en- and the yoke surface is uneven on the inside diameter because the yoke layers are inclined and have one edge to the periphery. This is where the bumps become of the package on the inside and outside diameter turned to a smooth seat obtain. The main conductor yoke thus becomes the subsequent technological assembly prepared.

Der Nutzeffekt der Erfindung liegt in der Verbesserung der energetischen Kennwerte von elektrischen Maschinen. The benefit of the invention lies in the improvement of the energetic Characteristic values of electrical machines.

Claims

MAGNETIC LEADER Yoke for ELECTRICAL MACHINERY Patent claim yoke (1) a split magnetic conductor for electrical machines in the form of a hollow cylinder (2), in which the wall thickness corresponds to the height of the yoke (1), thereby g e k e n n z e i c h -n e t that each end face (3) of the hollow cylinder (2) as a truncated rule is designed in which the diameter (D) of the larger base area is equal to the The outer diameter of the hollow cylinder (2) and the diameter (d) of the smaller one The base area corresponds to the inner diameter of the hollow cylinder (2), with the surface lines the truncated cones are directed to one side.