RU2330370C2 - Статор электродвигателя - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения статоров электродвигателей различных конструкций. Сущность изобретения состоит в том, что согласно первому варианту осуществления изобретения в статоре электродвигателя, содержащем множество зубцов, расположенных по окружности ротора на некотором расстоянии друг от друга, ярмо для соединения зубцов друг с другом и обмотку, намотанную на зубцы, согласно изобретению высота головки зубца, обращенная к ротору, выполнена меньше высоты ротора, а высота ярма - больше высоты головки зубца, при этом каждый зубец имеет соединительный конец, предназначенный для присоединения зубца к ярму, причем высота указанного соединительного конца выполнена больше, чем высота головки зубца, но меньше, чем высота ярма. Согласно второму варианту осуществления данного изобретения высота упомянутой выше головки зубца статора, обращенная к ротору, выполнена меньше высоты ротора, а высота ярма - больше высоты головки зубца, причем зубцы и ярмо выполнены из разных материалов, при этом каждый зубец имеет соединительный конец, предназначенный для присоединения зубца к ярму, а высота указанного соединительного конца выполнена больше, чем высота зубца, но меньше, чем высота ярма. Благодаря выполнению высоты головки зубца меньше высоты ротора достигается эффект вылета, выполнение высоты ярма больше высоты головки зубца обеспечивает минимальные потери в сердечнике ярма, а выполнение высоты шейки зубца, увеличивающейся от ее сторон к центру в окружном направлении, - уменьшение концевой обмотки, что снижает затраты на изготовление электродвигателя при одновременном достижении его высокого коэффициента полезного действия. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к статору электродвигателя, более конкретно к статору электродвигателя, у которого высота головки зуба меньше высоты ротора, а высота ярма больше высоты головки зуба, поэтому производственные затраты оказываются меньше, а эффективность электродвигателя больше.

Уровень техники

Обычно ротор электродвигателя приводится в движение в результате электромагнитного взаимодействия между статором и ротором.

На фиг.1 и 2 показан статор типового электродвигателя.

Статор 10 электродвигателя, как показано на фиг.1 и 2, содержит кольцеобразное ярмо 12, расположенное снаружи ротора 20, множество отстоящих друг от друга зубцов 16, выступающих от внутренней стенки ярма 12 в радиальном направлении в сторону ротора 20 и образующих между собой пазы 14 желаемой формы, и обмотки 18, намотанные вокруг зубцов 16 и соединенные с внешним источником электропитания.

Далее приводим описание статора 10 указанной выше конструкции.

Во-первых, плоские статорные пластины 10' ярма 12 и зубцов 16 изготовляют из очень тонкой электротехнической стали штамповкой (см. фиг.2,а и b). Далее статорные пластины 10' укладывают слоями до достижения определенной высоты и желаемой формы 10", на слои статорных пластин 10" наматывают обмотки 18, и статор готов.

На фиг.2,а показано, что после вырубки статорных листов 10' из пластины 30 электротехнической стали, остающиеся обрезки 30' не используются и уходят в отходы.

Подробное описание конструкции типового статора здесь не приводится, поскольку он аналогичен показанному на фиг.1 и 2.

И, хотя это и не показано на чертежах, типовой статор может иметь ярмо и выполненные за одно целое с ним зубцы, получаемые посредством метода порошковой металлургии.

В ином случае, как показано на фиг.3, статор может быть таким, что ярмо 42 получают вырубанием из листа электротехнической стали, а зубцы 44 - посредством метода порошковой металлургии.

При использовании технологии порошковой металлургии для изготовления статора производственные расходы могут быть уменьшены по сравнению с изготовлением статора 10 по фиг.1 и 2. Однако, поскольку магнитные характеристики при использовании метода порошковой металлургии не лучше, чем у листовой электротехнической стали, эффективность электродвигателя с типовым статором по фиг.3 значительно хуже, чем со статором 10 по фиг.1 и 2.

Кроме того, при изготовлении статора 40 с помощью обычных методов по фиг.3 поскольку высота ярма 42 и зубцов 44 ниже, чем высота ротора 40', эффективные магнитные потоки, проходящие через зубцы 44, увеличиваются за счет эффекта вылета, и, соответственно, увеличивается эффективность электродвигателя.

Однако при изготовлении статора 40 методом порошковой металлургии, поскольку для получения эффекта вылета высота статора 40 ниже высоты ротора 40', трудно добиться увеличения эффективности электродвигателя из-за существенного увеличения потерь в сердечнике ярма 42.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение было сделано с учетом указанных и/или других проблем и его задачей является создание статора электродвигателя, некоторые из элементов которого изготовляют с помощью метода порошковой металлургии для того, чтобы снизить затраты, минимизировать потери в сердечнике и повысить коэффициент полезного действия электродвигателя за счет эффекта вылета.

В соответствии с настоящим изобретением вышеуказанные и другие задачи могут быть решены посредством создания статора электродвигателя, содержащего множество расположенных по окружности на расстоянии друг от друга зубцов, ярмо для соединения зубцов друг с другом и намотанную на зубцы обмотку, причем высота головки зубца, обращенная к ротору, меньше высоты ротора, а высота ярма больше высоты головки зубца.

Предпочтительно, чтобы каждый зубец между ярмом и головкой имел шейку, на которую наматывают обмотку, а высота шейки зубца увеличивалась от периферийных сторон к центральной области в окружном направлении. При этом высота шейки каждого зубца меньше высоты его головки.

В соответствии с изобретением зубцы и ярмо статора электродвигателя выполнены за одно целое методом порошковой металлургии.

Задачу изобретения можно также решить посредством создания статора электродвигателя, содержащего множество расположенных по окружности на расстоянии друг от друга зубцов, ярмо для соединения зубцов друг с другом; и намотанную на зубцы обмотку, причем высота головки зубца, обращенная к ротору, меньше высоты ротора, а высота ярма (110) больше высоты головки зубца, при этом зубцы и ярмо выполнены из разных материалов.

Предпочтительно, чтобы зубцы были выполнены методом порошковой металлургии, а ярмо выполнено в виде спирали из электротехнической листовой стали.

Зубцы, предпочтительно, присоединены к ярму вертикально.

Каждый зубец может иметь соединительный конец, вставленный в соединительное углубление, образованное вертикально во внутренней стенке ярма. При этом желательно, чтобы ширина по окружности соединительного конца каждого зубца и ширина соединительного углубления ярма постепенно увеличивались по направлению к ярму для того, чтобы предотвратить их разделение в радиальном направлении.

Желательно, чтобы высота зубца была такой же или больше, чем высота его головки, но не больше, чем высота ярма.

Предпочтительно, чтобы каждый зубец имел расположенную между головкой зубца и ярмом шейку, на которую наматывают обмотку, и высота шейки постепенно увеличивалась от периферийных сторон к центральной области. Предпочтительно, чтобы высота шейки была ниже высоты головки.

Задачу изобретения можно также решить посредством создания статора электродвигателя, содержащего множество расположенных по окружности на расстоянии друг от друга зубцов, ярмо для соединения зубцов друг с другом; и намотанную на зубцы обмотку, причем каждый зубец имеет обращенную к ротору головку, высота которой меньше высоты ротора и высоты ярма, присоединенный к ярму соединительный конец и расположенную между соединительным концом и головкой шейку, высота которой увеличивается от периферийных сторон к центральной области и на которую наматывают обмотку.

Предпочтительно, чтобы зубцы были выполнены методом порошковой металлургии, а ярмо выполнено в виде спирали из электротехнической листовой стали.

Соединительный конец каждого зубца вставлен в соединительное углубление, образованное вертикально во внутренней стенке ярма. При этом желательно, чтобы ширина по окружности соединительного конца каждого зубца и ширина соединительного углубления ярма постепенно увеличивались по направлению к ярму для предотвращения их разделения в радиальном направлении.

Желательно, чтобы высота соединительного конца каждого зубца была такой же или больше, чем высота его головки, но не больше, чем высота ярма.

Высота шейки каждого зубца может быть меньше, чем высота его головки.

Таким образом, выполнение зубцов в соответствии с настоящим изобретением методом порошковой металлургии, по меньшей мере, уменьшает производственные расходы. Для получения эффекта вылета высота головки зубца делается меньше, чем высота ротора, а высота ярма больше, чем высота головки зубца, благодаря чему обеспечивается получение необходимого коэффициента полезного действия электродвигателя.

Краткое описание чертежей

Указанные и/или другие задачи и преимущества изобретения будут более понятны из последующего описания вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемый чертежи.

На фиг.1 изображено поперечное сечение статора типового электродвигателя;

на фиг.2 указан процесс изготовления статора типового электродвигателя;

на фиг.3 - перспективный вид части статора типового электродвигателя;

на фиг.4 - перспективный вид предпочтительного варианта выполнения статора в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.5 - сечение по линии А-А, показанной на фиг.4;

на фиг.6 - перспективный вид части статора электродвигателя в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.7 - сечение по линии В-В, показанной на фиг.6;

на фиг.8 - перспективный вид части статора электродвигателя в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения;

на фиг.9 - сечение по линии С-С, показанной на фиг.8;

на фиг.10 - сечение по линии Д-Д, показанной на фиг.8; и

на фиг.11 - процесс изготовления ярма статора электродвигателя в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения

Далее варианты выполнения статора электродвигателя в соответствии с настоящим изобретением будут более подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Описаны несколько вариантов выполнения изобретения. Поскольку основная конструкция статора по изобретению идентична типовой, ее подробное описание будет опущено.

Фиг.4-7 иллюстрируют предпочтительный вариант выполнения статора в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг.4-7, статор S электродвигателя содержит множество расположенных по кругу (показано стрелкой С) на расстоянии друг от друга зубцов 60, разделенных образованными между ними пазами 52, кольцевое ярмо 70, с которым зубцы 60 выполнены за одно целое, и обмотку (не показана), намотанную вокруг зубцов 60.

Все зубцы 60 имеют головки 62, радиально направленные в сторону ротора 50, и расположенные между головками 62 и ярмом 70 шейки 64, на которые наматывается обмотка.

Для увеличения эффективных магнитных потоков благодаря эффекту вылета, по меньшей мере, один из компонентов зубца 60 - головка 62 - выполнена меньшей высоты 62Н, чем высота 50Н ротора 50.

Кроме того, для получения эффекта вылета предпочтительно, чтобы высота 70Н ярма 70 была больше, чем высота 62Н головки 62 зубца 60, что позволяет минимизировать потери в сердечнике даже в том случае, когда высота 62Н головки 62 зубца 60 меньше, чем высота 50Н ротора 50.

В этом случае электродвигатели с одинаковыми параметрами, за исключением размера ярма 70, например, с одинаковыми размерами ротора и числом зубцов, будут иметь следующие преимущества.

Когда внутренний и внешний диаметры ярма 70 имеют определенную величину, то при высоте 70Н ярма 70, большей высоты 62Н головки 62 зубца 60, площадь сечения ярма 70 оказывается больше, и потери в сердечнике ярма 70 минимальны. Но при этом затраты на изготовление увеличиваются пропорционально площади сечения ярма 70. При заданных величинах площади сечения и внешнего диаметра ярма 70 внутренний диаметр ярма 70 становится относительно большим, потому что высота 70Н ярма 70 больше высоты 62Н головки 62 зубца 60, и образуемые пазы 52 имеют большую ширину, что делает намотку обмотки более благоприятной. Более того, поскольку ширины по окружности зубцов 60 могут быть относительно увеличены, площади сечения зубцов 60 могут быть больше, и потери в сердечнике зубцов 60 уменьшаются.

Для получения эффекта вылета и одновременного минимизирования потерь в сердечнике ярма 70, а также уменьшения стоимости изготовления описанные выше зубцы 60 и ярмо 70, предпочтительно, выполняют за одно целое методом порошковой металлургии.

На фиг.6 представлен перспективный вид части статора электродвигателя в соответствии с настоящим изобретением, а на фиг.7 - сечение по линии В-В, показанной на фиг.6.

Статор в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнен так, что высоты 64Н шеек 64 зубцов 60 постепенно увеличиваются от сторон 64а и 64b к центральной области 64с в окружном направлении (стрелка С). Шейки 64 зубцов 60 могут иметь овальное сечение.

Далее, поскольку чем ближе к ярму, тем большим становится расстояние 64' между соседними шейками 64 (фиг.7), пазы 52 также постепенно увеличиваются, и концевые обмотки, выступающие за каждую шейку 64 зубцов 60, могут быть минимизированы. Другими словами, если концевая обмотка уменьшена так, что уменьшается электрическое сопротивление, то сокращаются и потери в меди, а следовательно, повышается коэффициент полезного действия электродвигателя.

Кроме того, поскольку ширина 64W шеек 64 зубцов 60 может быть увеличена, а диаметр и площадь сечения ярма 70 остаются постоянными, то высота 64Н может быть меньше, чем высота головки 62 зубцов, и ширина 64W может быть меньше, чем ширина 62W головки 62 зубцов 60.

Как упоминалось выше, в статоре S электродвигателя в соответствии с настоящим предпочтительным вариантом изобретения зубец 60 и ярмо 70 выполнены за одно целое методом порошковой металлургии, поэтому они могут иметь различные формы в отличие от варианта, когда они изготовляются из листа электротехнической стали, как на фиг.1 и 2, и производственные расходы могут быть уменьшены. Далее, поскольку высота 62Н головки 62 зубцов 60 меньше, чем высота 50Н ротора 50, а высота 70Н ярма 70 больше, чем высота 62Н головки 62 зубцов 60, коэффициент полезного действия электродвигателя не может быть ухудшен по сравнению с электродвигателем, в котором используется статор, выполненный из листовой электротехнической стали по фиг.1 и 2.

Поскольку высота 64Н шейки 64 зубцов 60 постепенно увеличивается от сторон 64а и 64b к центральной области 64 с в окружном направлении, чтобы минимизировать концевую обмотку, коэффициент полезного действия электродвигателя еще более повышается.

Далее со ссылкой на фиг.8-11 будет описан другой предпочтительный вариант выполнения изобретения, и поскольку сущность и основная конструкция данного варианта идентична описанному ранее со ссылкой на фиг.4-7 чертежей, раскрытие и чертежи идентичных компонентов будут опущены.

У статора, показанного на фиг.8-10, зубцы 100 выполнены методом порошковой металлургии, а ярмо 110 выполнено в виде спирали из электротехнической листовой стали, а затем они соединены друг с другом.

Каждый зубец 100 обращен в радиальном направлении к ротору 120 и включает головку 102 с меньшей высотой 102Н, чем высоты ротора 120 и ярма 110, зубец соединен соединительным концом 104 с ярмом 110, и между соединительным концом 104 и головкой 102 находится шейка 106, вокруг которой наматывается обмотка.

Соединительный конец 104 вставлен в соединительное углубление 110а, образованное во внутренней стенке ярма 110 так, чтобы разместить зубец 100 в ярме 110 в вертикальном положении.

Для предотвращения отделения зубцов 100 от ярма в радиальном направлении ширина 104W соединителя 104 каждого зубца 100 может постепенно увеличиваться в направлении к ярму 110, а зубцу 100 с соединительным концом 104 и соединительному углублению 110а ярма 110 придают идентичную конфигурацию, имеющую в сечении форму трапеции. Другими словами, зубец 100 с соединительным концом 104 и соединительное углубление 110а ярма 110 могут быть выполнены в форме трапеции.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, высота 104Н соединительного конца 104 каждого зубца 100 была такой же, как высота 102Н головки 102, но не выше, чем у ярма 110.

Высота 106Н шейки 106 может быть меньше высоты 102Н головки 102, или может увеличиваться при прохождении от сторон шейки 106 к ее центральной области по кругу.

Ярмо 110 по фиг.11 изготавливают следующим образом. Сначала из электротехнической листовой стали 130 вырезают пластинчатую полосу ярма 110' такой формы, какая бы получилась при выпрямлении кольцевого ярма 110 (фиг.11,а), затем эту полосу сворачивают спиральными кольцами до получения необходимой толщины (фиг.11,b).

При использовании в электродвигателе статора в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения можно снизить производственные затраты и существенно повысить коэффициент полезного действия электродвигателя в сравнении с электродвигателем, в котором используется статор по фиг.1 и 2, выполненный из электротехнической листовой стали.

Предпочтительные варианты настоящего изобретения были описаны в иллюстративных целях, и любой специалист поймет, что возможны любые модификации, дополнения и замены, если они не выходят за рамки духа и объема изобретения, как оно изложено в формуле изобретения.

Claims (8)

1. Статор электродвигателя, содержащий множество зубцов, расположенных по окружности ротора на некотором расстоянии друг от друга, ярмо для соединения зубцов друг с другом и обмотку, намотанную на зубцы, характеризующийся тем, что высота головки зубца, обращенная к ротору, меньше высоты ротора, а высота ярма больше высоты головки зубца, при этом каждый зубец имеет соединительный конец, предназначенный для присоединения зубца к ярму, а высота указанного соединительного конца больше, чем высота головки зубца, но меньше, чем высота ярма.

2. Статор электродвигателя по п.1, характеризующийся тем, что у каждого зубца между ярмом и головкой располагается шейка, на которую намотана обмотка, причем высота шейки зубца увеличивается от ее сторон к ее центральной области в окружном направлении.

3. Статор электродвигателя по п.1, характеризующийся тем, что зубцы и ярмо выполнены за одно целое методом порошковой металлургии.

4. Статор электродвигателя, содержащий множество зубцов, расположенных по окружности ротора на некотором расстоянии друг от друга, ярмо для соединения зубцов друг с другом и обмотку, намотанную на зубцы, характеризующийся тем, что высота головки зубца, обращенная к ротору, меньше высоты ротора, а высота ярма больше высоты головки зубца, причем зубцы и ярмо выполнены из разных материалов, при этом каждый зубец имеет соединительный конец, предназначенный для присоединения зубца к ярму, а высота указанного соединительного конца больше, чем высота зубца, но меньше, чем высота ярма.

5. Статор электродвигателя по п.4, характеризующийся тем, что зубцы выполнены методом порошковой металлургии, а ярмо выполнено в виде спирали из электротехнической листовой стали.

6. Статор электродвигателя по п.5, характеризующийся тем, что зубцы присоединены к ярму вертикально.

7. Статор электродвигателя по п.5, характеризующийся тем, что каждый зубец имеет соединительный конец, вставленный в соединительное углубление, образованное во внутренней стенке ярма, при этом ширина по окружности соединительного конца каждого зубца и ширина соединительного углубления ярма постепенно увеличиваются по направлению к ярму для предотвращения их разделения в радиальном направлении.

8. Статор электродвигателя по п.5, характеризующийся тем, что каждый зубец имеет расположенную между головкой зубца и ярмом шейку для размещения обмотки, причем высота шейки постепенно увеличивается от ее сторон к ее центральной области.

Images