RU2650104C2 - Method of manufacture of magnetic circuits of axial electric machines - Google Patents
Method of manufacture of magnetic circuits of axial electric machines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650104C2 RU2650104C2 RU2016137546A RU2016137546A RU2650104C2 RU 2650104 C2 RU2650104 C2 RU 2650104C2 RU 2016137546 A RU2016137546 A RU 2016137546A RU 2016137546 A RU2016137546 A RU 2016137546A RU 2650104 C2 RU2650104 C2 RU 2650104C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- ferromagnetic
- homogeneous mass
- strips
- electrical steel
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 120
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 39
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 19
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 13
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 12
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000002653 magnetic therapy Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин, и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов пакетов статора и ротора для аксиальных электрических машин, особенностью которых является отсутствие насыщения магнитной системы, например пакетов статора аксиальной магнитотерапевтической установки.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the technology of manufacturing electrical machines, and can be used in the manufacture of magnetic circuits of stator and rotor packages for axial electric machines, a feature of which is the lack of saturation of the magnetic system, for example, stator packages of an axial magnetotherapy unit.
Известен способ изготовления магнитопроводов аксиальных электродвигателей (пат. РФ №2316877, Гайтова Т.Б., Гайтов Б.Х., Таршхоев Р.З.), заключающийся в том, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины и количества, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой требуемого количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра.There is a method of manufacturing a magnetic circuit of axial electric motors (US Pat. RF No. 2316877, Gaytova TB, Gaytov B.Kh., Tarshkhoev RZ), which consists in the fact that cold rolled electrical steel in motion is pulled by a pull at the same time into the estimated number of strips the calculated width and quantity, before assembly, grooves are cut out and annealed in strips, then each strip is wound on its own ferromagnetic ring of the calculated diameter, followed by pressing the required number of external ferromagnetic rings with corresponding diameters on the steel bag of the calculated outer diameter.
Данный способ изготовления применим для аксиальных электрических машин, работающих как в режиме насыщения, так и в для аксиальных электрических машин, особенностью которых является отсутствие насыщения магнитной системы (например, в «Магнитотерапевтической установке», пат. RU №2066214 С1, (авторы Гайтов Б.X., Синицкий С.Д.) насыщение магнитной системы не происходит из-за того, что тела пациентов имеют большое магнитное сопротивление, которое ограничивает основной магнитный поток).This manufacturing method is applicable for axial electric machines operating both in saturation mode and for axial electric machines, the feature of which is the lack of saturation of the magnetic system (for example, in the “Magnetic Therapy Unit”, Pat. RU No. 2066214 C1, (authors Gaitov B .X., Sinitsky S.D.) saturation of the magnetic system does not occur due to the fact that the patient’s bodies have high magnetic resistance, which limits the main magnetic flux).
Однако при таком способе изготовления не обеспечивается равномерное магнитное сопротивление в радиальном направлении, которое особенно сильно проявляется при насыщении магнитопровода (магнитный поток пронизывает изменяющуюся геометрию зубцов и ярма вдоль его активной длинны (Игнатов В.А., Вильданов К.Я. Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. – М.: Энергоатомиздат, 1988 - 304 с., с. 217, 219)), что приводит к неполному использованию магнитного материала, увеличению тока холостого хода, необходимости увеличения диаметра обмоточного провода, повышенному нагреву наиболее насыщенных участков магнитопровода и, как следствие, к уменьшению срока службы изоляции проводов и ухудшению массогабаритных показателей электрической машины в целом.However, with this manufacturing method, uniform magnetic resistance in the radial direction is not ensured, which is especially pronounced when the magnetic circuit is saturated (the magnetic flux penetrates the changing geometry of the teeth and the yoke along its active length (Ignatov V.A., Vildanov K.Ya. Integral end induction electric motors manufacturing. - M .: Energoatomizdat, 1988 - 304 p., p. 217, 219)), which leads to the incomplete use of magnetic material, an increase in the open-circuit current, and the need to increase the diameter and a winding wire, increased heating of the most saturated sections of the magnetic circuit and, as a consequence, to reduce the service life of the insulation of the wires and the deterioration of the overall dimensions of the electric machine as a whole.
Выравнивание индукций областей, находящихся ближе к внутреннему и внешнему диаметрам, возможно путем увеличения тока холостого хода, однако это приведет к значительному уменьшению энергетических показателей: коэффициента мощности cos ϕ и КПД η. Степень неравномерности магнитного насыщения ярма можно регулировать путем увеличения его поперечного сечения за счет увеличения его высоты. Увеличение же сечения ярма за счет увеличения его высоты приводит к существенному увеличению размеров электрической машины в осевом направлении. Все это приводит к существенному увеличению массогабаритных и стоимостных показателей аксиальных электрических машин, магнитопроводы которых изготовлены данным способом.Alignment of the induction of the areas closer to the inner and outer diameters is possible by increasing the open-circuit current, however, this will lead to a significant decrease in energy indicators: power factor cos ϕ and efficiency η. The degree of unevenness of the magnetic saturation of the yoke can be controlled by increasing its cross section by increasing its height. An increase in the cross section of the yoke due to an increase in its height leads to a substantial increase in the dimensions of the electric machine in the axial direction. All this leads to a significant increase in weight and size and cost indicators of axial electric machines, the magnetic cores of which are made by this method.
Кроме того, при изготовлении магнитопроводов данным способом неизбежны потери дорогостоящей электротехнической стали (при резке полос из электротехнической стали, вырубке пазов), которые идут в общий свал металлических отходов, что не позволяет эффективно использовать их в дальнейшем производстве магнитопроводов, увеличивая расход конструкционных материалов на единицу активной мощности.In addition, in the manufacture of magnetic cores by this method, the loss of expensive electrical steel (when cutting strips of electrical steel, cutting grooves), which goes into the general dump of metal waste, is inevitable, which does not allow their efficient use in the further production of magnetic cores, increasing the consumption of structural materials per unit active power.
Известен способ изготовления магнитопроводов аксиальных электродвигателей (пат. РФ №2475924, Гайтов Б.Х., Кашин Я.М., Автайкин И.Н. и др.), заключающийся в том, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины и количества, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой соответствующего количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра, при этом на расчетных расстояниях от начала полосы электротехнической стали между ее витками закрепляют полоски расчетной длины из диамагнитного материала, образующие коаксиальные цилиндрические поверхности и обеспечивающие магнитную изоляцию полученных таким образом модулей аксиальных магнитопроводов друг от друга, при этом длина полос из диамагнитного материала и радиус полученных коаксиальных цилиндрических поверхностей рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить одинаковую площадь торцевых частей модулей аксиальных магнитопроводов.There is a method of manufacturing magnetic circuits of axial electric motors (US Pat. RF No. 2475924, Gait B.Kh., Kashin Ya.M., Avtaykin I.N. and others), which consists in the fact that cold rolled electrical steel in motion is pulled by a broach at the same time into the estimated number of strips of the estimated width and quantity, before assembly, grooving and annealing is carried out in the strips, then each strip is wound on its own ferromagnetic ring of the calculated diameter with subsequent pressing of the corresponding number of external ferromagnetic x rings of corresponding diameters on a steel bag of the calculated outer diameter, while at the calculated distances from the beginning of the strip of electrical steel between its turns, strips of the calculated length of diamagnetic material are fixed, forming coaxial cylindrical surfaces and providing magnetic isolation of the axial magnetic core modules thus obtained from each other, the length of the strips of diamagnetic material and the radius of the obtained coaxial cylindrical surfaces are calculated as follows azim to ensure the same area of the end parts of the modules of the axial magnetic circuits.
Данный способ изготовления позволяет обеспечить равномерное магнитное сопротивление и насыщение вдоль радиуса магнитопровода и применим для аксиальных электрических машин, работающих как в режиме насыщения, так и в для аксиальных электрических машин, особенностью которых является отсутствие насыщения магнитной системы.This manufacturing method allows for uniform magnetic resistance and saturation along the radius of the magnetic circuit and is applicable for axial electric machines operating both in saturation mode and for axial electric machines, the feature of which is the lack of saturation of the magnetic system.
Однако при таком способе изготовления крепление полос из диамагнитного материала в конкретных местах полосы электротехнической стали усложняет технологию изготовления, увеличивает не только расход конструкционных материалов на единицу активной мощности, но и его массогабаритные показатели.However, with this method of manufacturing, the fastening of strips of diamagnetic material in specific places of the strip of electrical steel complicates the manufacturing technology, increases not only the consumption of structural materials per unit of active power, but also its overall dimensions.
Кроме того, при изготовлении магнитопроводов данным способом неизбежны потери дорогостоящей электротехнической стали (при резке полос из электротехнической стали, вырубке пазов), которые идут в общий свал металлических отходов, что не позволяет эффективно использовать их в дальнейшем производстве магнитопроводов, дополнительно увеличивая расход конструкционных материалов на единицу активной мощности и стоимостные показатели.In addition, in the manufacture of magnetic cores by this method, the loss of expensive electrical steel (when cutting strips of electrical steel, cutting grooves), which goes into the general dump of metal waste, is inevitable, which does not allow their efficient use in the further production of magnetic cores, further increasing the consumption of structural materials by unit of active power and cost indicators.
Наличие диамагнитного материала в пакете магнитопровода ведет к увеличению магнитного сопротивления основному магнитному потоку (магнитная проницаемость диамагнитных материалов μ≈1) и в целом к ухудшению энергетических характеристик машин (коэффициенту активной мощности cos ϕ и КПД η).The presence of diamagnetic material in the magnetic circuit package leads to an increase in the magnetic resistance of the main magnetic flux (magnetic permeability of diamagnetic materials μ≈1) and, on the whole, to a deterioration in the energy characteristics of machines (active power factor cos ϕ and efficiency η).
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и принятым авторами за прототип является способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин (пат. РФ №2567868 С1, Попов С.А., Ладенко Н.В., Пономарев П.Ю. и др.), заключающийся в том, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой соответствующего количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра, при этом расчетную ширину разрезанных полос выполняют уменьшенной, а пакеты витых магнитопроводов после напрессовки ферромагнитных колец образуют основные части магнитопроводов, расположенные горизонтально активной частью вниз, и дополнительные части магнитопроводов, изготовленные методом порошковой металлургии путем установки сверху на них пресс-форм, содержащих внешние и внутренние цилиндры, которые надеваются соответственно на наружные и внутренние ферромагнитные кольца с установкой между каждыми внешними и внутренними цилиндрами по две съемные тонкостенные цилиндрические перегородки разного диаметра, образующие симметричные относительно центра коаксиальные поверхности, в полость между которыми засыпают гомогенную массу в виде связующего вещества и предварительно измельченных до состояния ферромагнитного порошка, полученных путем измельчения отожженных отходов электротехнической стали, чья магнитная проницаемость равна магнитной проницаемости витого магнитопровода, а в полости между внешними и внутренними цилиндрическими стенками пресс-форм и тонкостенными цилиндрическими перегородками засыпают гомогенную массу, в виде связующего вещества и предварительно измельченных до состояния ферромагнитного порошка отожженных отходов электротехнической стали, чья магнитная проницаемость выше магнитной проницаемости витого магнитопровода, с последующим извлечением съемных тонкостенных цилиндрических перегородок и прессованием в аксиальном направлении.Closest to the claimed invention in technical essence and the achieved technical result and adopted by the authors for the prototype is a method for manufacturing magnetic circuits of axial electric machines (US Pat. RF No. 2567868 C1, S. A. Popov, N. V. Ladenko, P. Yu. Ponomarev and etc.), which consists in the fact that cold rolled electrical steel in motion is drawn by a broach at the same time into the estimated number of strips of the design width, before assembly, grooves are cut in the strips and annealed, then each strip is wound into its own the inner ferromagnetic ring of the calculated diameter with the subsequent pressing of the corresponding number of external ferromagnetic rings of the corresponding diameters onto the steel bag of the calculated outer diameter, while the calculated width of the cut strips is reduced, and the packages of twisted magnetic cores after pressing the ferromagnetic rings form the main parts of the magnetic cores located horizontally with the active part down, and additional parts of magnetic cores made by powder metallurgy installation on top of them molds containing external and internal cylinders, which are worn respectively on the external and internal ferromagnetic rings with the installation between each of the external and internal cylinders, two removable thin-walled cylindrical partitions of different diameters, forming a coaxial surface symmetrical with respect to the center, in the cavity between with which a homogeneous mass is poured in the form of a binder and pre-crushed to the state of a ferromagnetic powder obtained by grinding of annealed waste of electrical steel, whose magnetic permeability is equal to the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, and in the cavity between the outer and inner cylindrical walls of the molds and thin-walled cylindrical partitions, a homogeneous mass is filled in the form of a binder and preliminarily crushed to the state of a ferromagnetic powder of annealed waste of electrical steel whose magnetic permeability is higher than the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, followed by removal s thin-walled cylindrical walls and compression in the axial direction.
Данный способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин позволяет уменьшить расход конструкционных материалов на единицу активной мощности с обеспечением равномерного магнитного сопротивления и соответственно насыщения вдоль их активной части, повысить энергетические характеристики (коэффициент активной мощности cos ϕ и КПД η), уменьшить массогабаритные и стоимостные показатели, но применим только для электрических машин, работающих в режиме насыщения магнитной системы. Это связано с тем, что при отсутствии насыщения магнитной системы отсутствует дополнительное увеличение магнитного сопротивления внутренних и внешних областей магнитопроводов, ведущее к тому, что магнитное сопротивление основной части магнитопровода будет монотонно изменяться вдоль его радиуса пропорционально изменению площади активной части, а дополнительная часть уже не будет монотонно компенсировать это изменение и, в конечном счете, не позволит равномерно распределить величину магнитной индукции в воздушном зазоре вдоль радиуса магнитопровода аксиальной машины, изготовленного этим способом. Кроме этого возникает дополнительное искажение в равномерном распределении магнитного поля вдоль радиуса магнитопровода, при отсутствии насыщения магнитной системы, вносят резкие изменения магнитных проницаемостей на границе их сопряжения в радиальном направлении дополнительной части. Все это ведет к нарушению однородности распределения электромагнитного поля в воздушном зазоре вдоль радиуса (появлению тангенциальной составляющей магнитной индукции и уменьшению нормальной), которое увеличивает поток рассеивания (уменьшая коэффициент активной мощности cos ϕ и КПД η).This method of manufacturing magnetic circuits of axial electric machines allows to reduce the consumption of structural materials per unit of active power with uniform magnetic resistance and, accordingly, saturation along their active part, increase energy characteristics (active power factor cos ϕ and efficiency η), reduce weight and size and cost indicators, but applicable only to electric machines operating in saturation mode of the magnetic system. This is due to the fact that in the absence of saturation of the magnetic system there is no additional increase in the magnetic resistance of the internal and external areas of the magnetic cores, leading to the fact that the magnetic resistance of the main part of the magnetic circuit will monotonically vary along its radius in proportion to the change in the area of the active part, and the additional part will no longer be monotonously compensate for this change and, ultimately, will not allow you to evenly distribute the magnitude of the magnetic induction in the air gap along the radius and magnetic axial machine manufactured in this way. In addition, there is an additional distortion in the uniform distribution of the magnetic field along the radius of the magnetic circuit, in the absence of saturation of the magnetic system, make sharp changes in the magnetic permeability at the interface of their conjugation in the radial direction of the additional part. All this leads to a violation of the uniformity of the distribution of the electromagnetic field in the air gap along the radius (the appearance of the tangential component of magnetic induction and a decrease in the normal one), which increases the dissipation flux (decreasing the active power factor cos ϕ and efficiency η).
Заявляемое изобретение решает задачу обеспечения равномерного распределения величины индукции магнитного поля вдоль радиуса магнитопровода, повышения эффективности использования магнитного материала и энергетических характеристик (коэффициента активной мощности cos ϕ и КПД η).The claimed invention solves the problem of ensuring a uniform distribution of the magnitude of the magnetic field along the radius of the magnetic circuit, increasing the efficiency of using magnetic material and energy characteristics (active power factor cos ϕ and efficiency η).
Технический результат заключается в выравнивании магнитного сопротивления магнитопровода вдоль его радиуса для аксиальных электрических машин, работающих без насыщения магнитной системы.The technical result consists in aligning the magnetic resistance of the magnetic circuit along its radius for axial electric machines operating without saturation of the magnetic system.
Технический результат достигается тем, что рулонную холоднокатаную электротехническую сталь в движении протяжкой разрезают одновременно на полосы, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо с последующей напрессовкой соответствующего количества наружных ферромагнитных колец на стальной пакет наружного диаметра, при этом пакеты витых магнитопроводов после напрессовки ферромагнитных колец образуют основные части магнитопроводов с последующим расположением их горизонтально активной частью вниз, а дополнительные части магнитопроводов изготавливаются методом порошковой металлургии путем установки сверху на них пресс-форм, содержащих внешние и внутренние цилиндры, которые надеваются соответственно на наружные и внутренние ферромагнитные кольца с последующей засыпкой гомогенной массы из связующего вещества и феромагнитного порошка, полученного путем измельчения отожженных отходов электротехнической стали, затем между внешними и внутренними цилиндрами устанавливают вставки основаниями вверх, которые имеют формы усеченных конусов с отверстиями, проходящими симметрично вдоль их продольных осей, внутренние диаметры которых равны внешним диаметрам внутренних цилиндров пресс-форм, после этого засыпают гомогенную массу в виде связующего вещества и ферромагнитного порошка, полученного путем измельчения отожженных отходов электротехнической стали, чья магнитная проницаемость равна магнитной проницаемости витого магнитопровода в полости между вставками и внешними цилиндрами пресс-форм, и после формовки гомогенной массы вставки удаляют, после того в полости, образованные сформованной гомогенной массой и внутренними цилиндрами пресс-форм, засыпают гомогенную массу в виде связующего вещества и ферромагнитного порошка, полученного путем измельчения отожженных отходов электротехнической стали, чья магнитная проницаемость меньше магнитной проницаемости витого магнитопровода, с последующим прессованием в аксиальном направлении.The technical result is achieved by the fact that cold rolled electrical steel in a pulling motion is simultaneously cut into strips, before assembly, grooves are cut and annealed in strips, then each strip is wound onto its inner ferromagnetic ring, followed by pressing of the corresponding number of outer ferromagnetic rings onto a steel bag of outer diameter while the packages of twisted magnetic cores after pressing the ferromagnetic rings form the main parts of the magnetic cores with subsequent distribution by laying them horizontally with the active part down, and the additional parts of the magnetic cores are made by powder metallurgy by installing on top of them molds containing external and internal cylinders that are worn respectively on the external and internal ferromagnetic rings, followed by backfilling of a homogeneous mass of a binder and ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel, then between the outer and inner cylinders set inserts about upside down, which have the shape of truncated cones with holes that run symmetrically along their longitudinal axes, whose inner diameters are equal to the outer diameters of the inner cylinders of the molds, after which a homogeneous mass is poured in the form of a binder and a ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel whose magnetic permeability is equal to the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit in the cavity between the inserts and the outer cylinders of the molds, and after molding of the mass of the insert is removed, after that, in the cavity formed by the molded homogeneous mass and the inner cylinders of the molds, a homogeneous mass is poured in the form of a binder and a ferromagnetic powder obtained by grinding annealed waste electrical steel, whose magnetic permeability is less than the magnetic permeability of the twisted magnetic circuit, with subsequent pressing in the axial direction.
Выравнивание магнитного сопротивления магнитопровода вдоль его радиуса происходит за счет того, что монотонное уменьшение магнитного сопротивления витой части магнитопровода от его внешнего радиуса к внутреннему, связанное с уменьшением длины пути прохождения магнитного потока из-за особенности его геометрии, компенсируется монотонным уменьшением магнитного сопротивления дополнительной части магнитопровода, изготовленной методом порошковой металлургии, от внутреннего радиуса к внешнему.Alignment of the magnetic resistance of the magnetic circuit along its radius occurs due to the fact that the monotonous decrease in the magnetic resistance of the twisted part of the magnetic circuit from its external to internal radius, associated with a decrease in the path length of the magnetic flux due to its geometry, is compensated by a monotonic decrease in the magnetic resistance of the additional part of the magnetic circuit made by powder metallurgy, from the inner radius to the outer.
Данный способ изготовления ведет к дополнительному выравниванию магнитного сопротивления и соответственно к более равномерному распределению магнитной индукции в воздушном зазоре машины и возможности наиболее эффективного использования магнитного материала (объема магнитопровода) для получения оптимальных энергетических характеристик (из-за уменьшения потоков рассеивания происходит увеличению коэффициента активной мощности cos ϕ и КПД η).This manufacturing method leads to an additional equalization of the magnetic resistance and, accordingly, to a more uniform distribution of magnetic induction in the air gap of the machine and the possibility of the most efficient use of magnetic material (volume of the magnetic circuit) to obtain optimal energy characteristics (due to a decrease in dissipation fluxes, an increase in the active power factor cos ϕ and efficiency η).
На фиг. 1 представлена структурная схема, поясняющая предлагаемый способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин.In FIG. 1 is a structural diagram explaining a proposed method for manufacturing magnetic circuits of axial electric machines.
На фиг. 2 приведен общий вид с разрезом магнитопровода аксиальной конструкции для пояснения способа его изготовления в момент установки вставки, имеющей форму усеченного конуса, и засыпки гомогенной массы.In FIG. 2 is a perspective view of a sectional view of an axial-type magnetic circuit for explaining a method for manufacturing it at the time of installation of an insert having the shape of a truncated cone and filling the homogeneous mass.
На фиг. 3 приведен общий вид с разрезом магнитопровода аксиальной электрической машины с графиком зависимости магнитной проницаемости дополнительной части от его диаметра.In FIG. Figure 3 shows a general view with a section of the magnetic circuit of an axial electric machine with a graph of the magnetic permeability of the additional part on its diameter.
На фиг. 1 обозначено: РЭС - рулонная (холоднокатаная) электротехническая сталь соответствующей марки, предназначенная для изготовления из нее магнитопроводов аксиальных электрических машин; ОЭС - отходы электротехнической стали, 1 - многоходовые ножницы, предназначенные для разрезания стали на полосы; 2 - узел измельчения электротехнической стали; 3 - узел отжига измельченной электротехнической стали для снятия остаточных деформаций, ухудшающих магнитные свойства измельченной стали; 4 - долбежные пальцы, служащие для изготовления пазов расчетных размеров; 5 - узел отжига полос стали с целью снятия остаточных деформаций, ухудшающих магнитные свойства стали, а также для обеспечения изолирующей оксидной пленки вдоль всей поверхности всех полос; 6 - узел сочленения полос стали с внутренними кольцами; 7 - узел намотки полос на внутренние кольца; 8 - узел напрессовки наружных колец; 9 - узел изготовления дополнительных частей магнитопроводов аксиальных электрических машин методом порошковой металлургии.In FIG. 1 marked: RES - rolled (cold rolled) electrical steel of the corresponding grade, intended for the manufacture of magnetic circuits of axial electric machines from it; OES - waste electrical steel, 1 - multi-path scissors designed to cut steel into strips; 2 - node grinding electrical steel; 3 - node annealing of crushed electrical steel to remove residual deformations that impair the magnetic properties of crushed steel; 4 - mortising fingers used for the manufacture of grooves of calculated dimensions; 5 - node annealing of steel strips in order to remove residual deformations that worsen the magnetic properties of steel, as well as to provide an insulating oxide film along the entire surface of all strips; 6 - node articulation of steel strips with inner rings; 7 - node winding strips on the inner rings; 8 - a node for pressing the outer rings; 9 - node manufacturing additional parts of the magnetic circuits of axial electric machines by powder metallurgy.
Фрагмент магнитопровода аксиальной конструкции, приведенный на фиг. 2, демонстрирует его общий вид с изображением внутреннего ферромагнитного кольца 10, витого пакета магнитопровода 11, наружного ферромагнитного кольца 12, пазов 13, внутреннего цилиндра 14 и внешнего цилиндра 15, вставки 16, имеющей форму усеченного конуса, расположенной основанием вверх, с отверстием, проходящим симметрично вдоль ее продольной оси, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру внутреннего цилиндра 14.A fragment of an axial-type magnetic circuit shown in FIG. 2 shows its general view with the image of the inner
Способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин реализуется следующим образом.A method of manufacturing a magnetic circuit of axial electric machines is implemented as follows.
Рулонную холоднокатаную электротехническую сталь (РЭС) требуемой марки подают на многоходовые ножницы 1, где происходит ее разрезание на полосы. Параллельно этому отходы электротехнической стали (ОЭС) с соответствующими магнитными свойствами РЭС подают в узел измельчения 2, где их измельчают до состояния ферромагнитного порошка требуемой фракции. Если при резке РЭС имеются ее отходы, то они поступают в узел измельчения 2 с последующим измельчением. Измельченная электротехническая сталь поступает в узел 3, где их отжигают в специальной камере при температуре 900-950°С для улучшения магнитных свойств. Затем долбежные пальцы 4 требуемых геометрических размеров выбивают на каждой из полос РЭС пазы изготовляемых магнитопроводов с помещением ОЭС для их измельчения до требуемой фракции в узел измельчения 2. После этого в узле 5 каждую из полос (теперь уже с пазами) отжигают в камере при температуре 900-950°С и далее в узле 6 происходит сочленение каждой полосы стали со своим внутренним ферромагнитным кольцом (поз. 10 на фиг. 2), например, сваркой, с последующим накручиванием их в узле 7 на внутренние ферромагнитные кольца 10 нужных (расчетных) наружных диаметров, образующих витые пакеты магнитопроводов 11, на которые затем в узле 8 напрессовывают наружные ферромагнитные кольца (поз. 12 на фиг. 2) из ферромагнитного материала нужного (расчетного) диаметра. При этом выдолбленные пазы в полосах стали при намотке образуют в витых пакетах магнитопроводов 11 пазы 13 для укладки обмоток (фиг. 2). Далее в узле 9 заготовки (являющиеся основными частями магнитопроводов) располагают горизонтально, пазами 13 вниз, и методом порошковой металлургии изготавливают дополнительные части магнитопроводов. Для этого на заготовки надевают пресс-формы, состоящие из внутренних цилиндров 14 и внешних цилиндров 15, причем на внутренние ферромагнитные кольца 10 надевают внутренние цилиндры 14, а на наружные ферромагнитные кольца 12 надевают внешние цилиндры 15.The rolled cold-rolled electrical steel (RES) of the required grade is fed to multi-pass scissors 1, where it is cut into strips. In parallel, the waste of electrical steel (OES) with the corresponding magnetic properties of the RES is fed to the
Сверху во внутренние части между внутренними цилиндрами 14 и внешними цилиндрами 15 помещают вставки 16, имеющие форму усеченного конуса (фиг. 2), в полость между которыми осуществляют засыпку гомогенной массы, состоящей из связующего вещества и отходов электротехнической стали, предварительно измельченных в блоке 2 до состояния ферромагнитного порошка и прошедших последующий отжиг в блоке 3 в камере при температуре 900-950°С, чья магнитная проницаемость равна магнитной проницаемости витых пакетов магнитопроводов 11, и после ее формовки вставки 16 удаляют, а в полость между внешними цилиндрами 15 и сформованной гомогенной массой засыпают гомогенную массу, состоящую из связующего вещества и отходов электротехнической стали, предварительно измельченных до состояния ферромагнитного порошка в блоке 2 и прошедших отжиг в блоке 3 в камере при температуре 900-950°С, чья магнитная проницаемость меньше магнитной проницаемости витых пакетов магнитопроводов 11, с последующим прессованием в аксиальном направлении.On top of the inner parts between the
На выходе получается расчетное количество готовых магнитопроводов аксиальной конструкции, которые затем поступают на обмоточный участок (цех) для укладки соответствующей обмотки (фиг. 3).At the output, the calculated number of finished axial-type magnetic cores is obtained, which then enter the winding section (workshop) for laying the corresponding winding (Fig. 3).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016137546A RU2650104C2 (en) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | Method of manufacture of magnetic circuits of axial electric machines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016137546A RU2650104C2 (en) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | Method of manufacture of magnetic circuits of axial electric machines |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016137546A RU2016137546A (en) | 2018-03-23 |
| RU2016137546A3 RU2016137546A3 (en) | 2018-03-23 |
| RU2650104C2 true RU2650104C2 (en) | 2018-04-09 |
Family
ID=61708251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016137546A RU2650104C2 (en) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | Method of manufacture of magnetic circuits of axial electric machines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650104C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809983C1 (en) * | 2023-06-29 | 2023-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Method for manufacturing electric machine stator with axial magnetic flux |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116033A (en) * | 1976-12-28 | 1978-09-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for forming a wound core |
| RU2074480C1 (en) * | 1994-08-05 | 1997-02-27 | Орловский государственный технический университет | Manufacturing process for butt-end spiral magnetic cores |
| RU2316877C1 (en) * | 2006-07-10 | 2008-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Method for manufacturing magnetic conductors of axial electric motors |
| RU2475924C1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines |
| RU2567868C1 (en) * | 2014-07-21 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines |
-
2016
- 2016-09-20 RU RU2016137546A patent/RU2650104C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116033A (en) * | 1976-12-28 | 1978-09-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for forming a wound core |
| RU2074480C1 (en) * | 1994-08-05 | 1997-02-27 | Орловский государственный технический университет | Manufacturing process for butt-end spiral magnetic cores |
| RU2316877C1 (en) * | 2006-07-10 | 2008-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Method for manufacturing magnetic conductors of axial electric motors |
| RU2475924C1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines |
| RU2567868C1 (en) * | 2014-07-21 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809983C1 (en) * | 2023-06-29 | 2023-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Method for manufacturing electric machine stator with axial magnetic flux |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016137546A (en) | 2018-03-23 |
| RU2016137546A3 (en) | 2018-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102167688B1 (en) | Receiving coil for wireless chargement of electric vehicle and wireless power receiving apparatus using the same | |
| EP2983274B1 (en) | Strand cross section variation for increasing fill factor in electric machine winding slots | |
| EP2805339B1 (en) | Three-phase magnetic cores for magnetic induction devices and methods for manufacturing them | |
| US10742100B2 (en) | Coil segment for a stator coil and method for manufacturing a coil | |
| JP5901846B2 (en) | Armature coil and manufacturing method thereof | |
| JP5327257B2 (en) | Winding core, electromagnetic component and method for manufacturing the same, and electromagnetic device | |
| RU2014144487A (en) | A method of manufacturing a rotating electrical machines | |
| US10170952B2 (en) | Rotary electric machine and manufacturing method for coil of rotary electric machine | |
| CN203536171U (en) | Three-phase stereo fracture-type roll iron core | |
| CN102930971B (en) | Method for manufacturing high-power annular inductor | |
| RU2316877C1 (en) | Method for manufacturing magnetic conductors of axial electric motors | |
| RU2650104C2 (en) | Method of manufacture of magnetic circuits of axial electric machines | |
| RU2567868C1 (en) | Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines | |
| JPWO2009051057A1 (en) | Ferrite core | |
| CN103247424B (en) | Three-phase stereo fracture type rewinding material | |
| RU2475924C1 (en) | Method for manufacture of magnetic circuits for axial electric machines | |
| CN202473579U (en) | Ignition coil for pulse igniter | |
| KR20190037733A (en) | Manufacturing methodes of coil | |
| JP2010258201A (en) | Manufacturing method of ground coil for magnetic levitation railway | |
| CN102497065B (en) | Universal winding former for high-voltage motor windings | |
| CN106532993A (en) | Electromagnetic structure of ISG motor and ISG motor | |
| JP4211707B2 (en) | Iron core coil, armature, and manufacturing method thereof | |
| CN101958615A (en) | Movable motor stator coil winding mould component | |
| CN105471139A (en) | Iron core and magnetic yoke structure and machining process | |
| KR102272373B1 (en) | The transformer |