RU2670094C2

RU2670094C2 - Electric machine stator manufacturing method

Info

Publication number: RU2670094C2
Application number: RU2016106897A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Якимов; Евгений Михайлович Курбатов; Владимир Фомич Гненный; Дмитрий Анатольевич Кафтасьев; Роман Иванович Стрежнев; Виктор Николаевич Пантелеев; Геннадий Иванович Овечкин
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2018-10-18
Also published as: RU2016106897A3; RU2016106897A

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the technology of manufacturing electric machines and can be used in the electrical engineering industry and instrument making in space technology. Task in view is solved by manufacturing a magnetic core with allowances from a single billet made of a material with increased magnetic permeability, windows for winding are made by milling, then the magnetic core is subjected to high-temperature annealing, then the teeth are cut using electroerosion processing method followed by low-temperature stabilizing annealing; further, after laying the winding, impregnating and drying the stator, the magnetic core allowances are removed by grinding.EFFECT: improving the quality of stator manufacturing, increasing the output parameters of an electrical machine.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности и приборостроении в космической технике.The invention relates to the manufacturing technology of electrical machines and can be used in the electrical industry and instrumentation in space technology.

Известен способ изготовления электрической машины (аналог, описанный на странице 2 описания изобретения SU №1700697), включающий сборку пакета магнитопровода, укладку обмотки, пропитку и сушку статора. При пропитке статор нагревают до температуры 60-70°C, погружают в ванну с лаком. Проникая в обмотку под действием гидростатического давления и капиллярных сил, лак вытесняет воздух и заполняет пустоты между проводниками обмотки. Изделие выдерживается в ванне до тех пор, пока выделяются пузырьки воздуха. Пропитанную обмотку выдерживают некоторое время на воздухе для стекания излишков лака, после чего смоченной в растворителе салфеткой смывают с металлических поверхностей пленку лака. Далее статоры с обмотками загружают в печь, где происходит сушка при 120°C (для удаления растворителя) и отверждение основы лака при температуре, соответствующей применяемому лаку.A known method of manufacturing an electric machine (analogue described on page 2 of the description of the invention SU No. 1700697), comprising assembling a package of the magnetic circuit, laying the winding, impregnating and drying the stator. When impregnated, the stator is heated to a temperature of 60-70 ° C, immersed in a bath with varnish. Penetrating into the winding under the influence of hydrostatic pressure and capillary forces, the varnish displaces air and fills the voids between the winding conductors. The product is kept in the bath until air bubbles are released. The impregnated winding is kept for some time in air to drain excess varnish, after which the varnish film is washed off the metal surfaces with a cloth moistened with a solvent. Next, the stators with windings are loaded into the furnace, where they are dried at 120 ° C (to remove the solvent) and cure the base of the varnish at a temperature corresponding to the varnish used.

Недостатком способа является отсутствие фиксированного положения у пакета магнитопровода статора при сушке, что приводит к изменению геометрии наружного и внутреннего диаметров, а следовательно, и углового расположения зубцов из-за появления внутренних напряжений, возникающих при воздействии неравномерной усадки пропиточного состава при сушке.The disadvantage of this method is the lack of a fixed position in the package of the stator magnetic circuit during drying, which leads to a change in the geometry of the outer and inner diameters, and therefore the angular arrangement of the teeth due to the appearance of internal stresses arising from the irregular shrinkage of the impregnating composition during drying.

Известен способ изготовления электрической машины (SU №695591), согласно которому статор центрируют относительно подшипниковых щитов с помощью центрирующей оправки, устанавливают колпачки на лобовые части и производят заливку статора, для чего берут центрирующую оправку с хвостовиком, с центральным отверстием и с радиальными отверстиями. Подшипниковый щит надевают на хвостовик оправки, образуя при этом герметичную полость между колпачками, статором, оправкой и подшипниковым щитом, сообщающуюся с радиальными отверстиями оправки, подают заливочный материал в центральное отверстие оправки, вращая при этом вокруг своей оси.A known method of manufacturing an electric machine (SU No. 695591), according to which the stator is centered relative to the bearing shields using a centering mandrel, sets the caps on the frontal parts and the stator is filled, for which a centering mandrel with a shank, with a central hole and with radial holes is taken. The bearing shield is put on the mandrel shank, forming a sealed cavity between the caps, the stator, the mandrel and the bearing shield, communicating with the radial holes of the mandrel, feed the filling material into the Central hole of the mandrel, while rotating around its axis.

Недостатком известного способа является низкое качество статора из-за деформации пакета магнитопровода и невозможности получения заданной геометрии пакета магнитопровода в процессе пропитки.The disadvantage of this method is the low quality of the stator due to the deformation of the magnetic circuit package and the inability to obtain the specified geometry of the magnetic circuit package in the impregnation process.

В качестве прототипа выбран «Способ изготовления статора электрической машины» (SU 1700697 А1), согласно которому собирают пакет магнитопровода с зубцами, укладывают обмотку, производят пропитку и сушку в оправке, после чего оправку удаляют, статор устанавливают в оправку с ориентирующими элементами после пропитки, а перед сушкой фиксируют положения зубцов магнитопровода относительно оправки путем размещения ориентирующих элементов между коронками зубцов.As a prototype, the “Method of manufacturing the stator of an electric machine” (SU 1700697 A1) was selected, according to which a magnetic circuit package with teeth is assembled, the winding is laid, impregnation and drying are performed in the mandrel, after which the mandrel is removed, the stator is installed in the mandrel with orienting elements after impregnation, and before drying, fix the position of the teeth of the magnetic circuit relative to the mandrel by placing the orienting elements between the crowns of the teeth.

Недостаток прототипа заключается в том, что при фиксировании пакета магнитопровода перемещением разрезной втулки под давлением от завертывания гайки она изменяет свою форму от начальной круглой к эллиптической и, соответственно, меняет и начальную форму пакета магнитопровода, ухудшает проектные параметры статора и качество его изготовления.The disadvantage of the prototype is that when fixing the magnetic circuit package by moving the split sleeve under pressure from the nut, it changes its shape from the initial round to elliptical and, accordingly, changes the initial shape of the magnetic circuit package, worsens the design parameters of the stator and the quality of its manufacture.

Задача изобретения - повышение качества изготовления статора, повышение выходных параметров электрической машины.The objective of the invention is to improve the manufacturing quality of the stator, increasing the output parameters of an electric machine.

Поставленная задача решается путем изготовления магнитопровода с припусками из цельной заготовки из материала с повышенной магнитной проницаемостью, окна для обмотки изготавливают фрезерованием, после этого магнитопровод подвергают высокотемпературному отжигу, затем нарезают зубцы способом электроэрозионной обработки с последующим низкотемпературным стабилизирующим отжигом; далее, после укладки обмотки, пропитки и сушки статора удаляют припуски магнитопровода шлифовкой.The problem is solved by manufacturing a magnetic circuit with allowances from a solid billet from a material with increased magnetic permeability, winding windows are made by milling, then the magnetic circuit is subjected to high-temperature annealing, then the teeth are cut by electric discharge machining followed by low-temperature stabilizing annealing; further, after laying the windings, impregnating and drying the stator, the magnetic core allowances are removed by grinding.

Предложенный способ изготовления статора электрической машины поясняется чертежами.The proposed method for manufacturing the stator of an electric machine is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид статора электрической машины с элементами его конструкции и установленного в оправку в виде прессформы для пропитки и сушки.In FIG. 1 shows a general view of the stator of an electric machine with elements of its construction and installed in a mandrel in the form of a mold for impregnation and drying.

Отличие предложенного способа от способа-прототипа заключается в том, что магнитопровод 1 сначала изготавливают из цельной заготовки из материала с повышенной магнитной проницаемостью, например, из сплава 49 КФ, причем, с припуском, а окна 3 для обмотки 4 выполняют фрезерованием, после этого магнитопровод 1 подвергают высокотемпературному отжигу для повышения требуемой ориентации магнитного поля; затем нарезают зубцы 2 способом электроэрозионной обработки с последующим низкотемпературным стабилизирующим отжигом; далее, после укладки обмотки 4 в окна 3, выполняют пропитку, сушку статора в оправке 6 и удаление припусков шлифовкой магнитопровода 1, в том числе, его посадочных мест 5.The difference between the proposed method and the prototype method is that the magnetic circuit 1 is first made of a solid billet from a material with high magnetic permeability, for example, of alloy 49 KF, moreover, with an allowance, and the windows 3 for winding 4 are milled, after which the magnetic circuit 1 is subjected to high temperature annealing to increase the required orientation of the magnetic field; then cut the teeth 2 by the method of electrical discharge machining with subsequent low-temperature stabilizing annealing; further, after laying the winding 4 in the window 3, impregnation, drying of the stator in the mandrel 6 and removal of allowances by grinding the magnetic core 1, including its seats 5, are performed.

Это позволяет повысить качество изготовления статора путем исключения использования в процессе его изготовления сложного в изготовлении и применении технологического приспособления для фиксирования пакета магнитопровода, кроме того, еще и ухудшающего качество изготовления статора.This makes it possible to improve the manufacturing quality of the stator by eliminating the use in the manufacturing process of a manufacturing device that is difficult to manufacture and use to fix the magnetic circuit package, which also worsens the manufacturing quality of the stator.

В предложенном способе изготовление магнитопровода 1 из цельной заготовки с повышенной магнитной проницаемостью позволяет обеспечить цельную конструкцию статора и исключить тем самым его локальные деформации при температурных обработках, что обеспечивает повышение точности геометрических размеров статора в начальный период его изготовления с учетом припусков, удаление которых в конце процесса изготовления шлифовкой магнитопровода 1, в том числе, его посадочных мест 5, позволяет повысить качество изготовления и точность выполнения проектных параметров статора, его установку в электрической машине и, тем самым, обеспечить надежность ее выходных параметров в процессе эксплуатации.In the proposed method, the manufacture of the magnetic circuit 1 from a solid billet with increased magnetic permeability allows to ensure the integral design of the stator and thereby eliminate its local deformations during heat treatments, which improves the accuracy of the geometrical dimensions of the stator in the initial period of its manufacture, taking into account allowances, the removal of which at the end of the process manufacturing by polishing the magnetic circuit 1, including its seating 5, improves the quality of production and the accuracy of design parameters of the stator, its installation in an electric machine and, thereby, ensure the reliability of its output parameters during operation.

Окна 3 изготавливают фрезерованием, после чего магнитопровод 1 подвергают высокотемпературному отжигу для повышения требуемой ориентации магнитного поля. Это позволяет обеспечить повышение магнитной проницаемости при изготовлении и, тем самым, улучшить выходные параметры электрической машины.Windows 3 are made by milling, after which the magnetic circuit 1 is subjected to high-temperature annealing to increase the required orientation of the magnetic field. This allows to increase the magnetic permeability in the manufacture and, thereby, improve the output parameters of the electric machine.

Нарезку зубцов 2 осуществляют электроэрозионной обработкой с последующим низкотемпературным стабилизирующим отжигом; после чего выполняют пропитку и сушку статора. Это также позволяет повысить точность геометрических размеров магнитопровода 1 и, тем самым, дополнительно улучшить выходные параметры электрической машины.Cutting the teeth 2 is carried out by electric discharge machining followed by low-temperature stabilizing annealing; after which the stator is impregnated and dried. This also allows to increase the accuracy of the geometric dimensions of the magnetic circuit 1 and, thereby, further improve the output parameters of the electric machine.

Предложенный способ изготовления статора электрической машины в настоящее время находится на отработке с перспективой внедрения в производство ряда электрических машин для космических аппаратов.The proposed method for manufacturing the stator of an electric machine is currently being developed with the prospect of introducing into production a number of electric machines for spacecraft.

Claims

A method of manufacturing a stator of an electric machine by manufacturing a magnetic circuit with teeth and windows into which the winding is laid; impregnation and drying are performed in a mandrel in the form of a mold, characterized in that the magnetic circuit is made with allowances from a single workpiece from a material with increased magnetic permeability, the winding windows are milled, after which the magnetic circuit is subjected to high-temperature annealing, then the teeth are cut by electric discharge machining followed by low-temperature stabilizing annealing; further, after laying the windings, impregnating and drying the stator, the magnetic core allowances are removed by grinding.