Спосіб виготовлення багатошарової обмотки статора електричної машини

1. Спосіб виготовлення багатошарової обмотки статора електричної машини, який полягає у тому, що спочатку виконують формування котушок на шаблоні, потім здійснюють набір котушок в обмотки, після чого укладають обмотки в сердечник статора, а потім послідовно з'єднують обмотки, який відрізняється тим, що як котушки використовують шаблонні одновиткові котушки, які потім послідовно з'єднують у хвильові обмотки, після чого одержані хвильові обмотки укладають одна на одну і з'єднують послідовно в багатошарову обмотку. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що шаблонні котушки з'єднують у хвильові обмотки за допомогою гільз. U 2 (19) 1 3 30838 Недоліком даного способу є збільшення тривалості процесу виготовлення обмотки статора, а також кількість матеріалу, що витрачається для її виготовлення. Це пов'язане з наявністю великої кількості сполучних елементів обмотки. Відомий спосіб і пристрій для формування хвильових обмоток шихтованих пакетів роторів і статорів електричних машин [Заявка на винахід РФ №2006102385 від 2006.08.27], при якому хвильові обмотки виготовляють шляхом намотування з прямокутного або круглого в перетині обмотувального дроту, який у процесі формування укладають за допомогою дротонаправляючого поперемінне навколо зовнішніх бічних поверхонь формуючих виступів, розташованих на периферії формуючого елементу, що приводиться в обертання. Далі обмотки укладають у відкриті радіальне назовні пази шихтованого пакета ротора або статора або ротороподібного передавального інструмента і, при необхідності, виштовхують з пазів ротороподібного передавального інструмента у відкриті радіальне всередину пази шихтованого пакета ротора або статора. Недоліком цього відомого способу є збільшення тривалості і трудомісткості виготовлення обмотки статора із-за необхідності наявності складного устаткування для її виготовлення. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є спосіб виготовлення високовольтних котушок електричних машин [Патент на винахід РФ №2169980 С1 від 2001.06.27], що полягає у тому, що спочатку виконують формування котушок на шаблоні, потім здійснюють набір котушок в обмотки, після чого укладають обмотки в сердечник статора, а потім послідовно з'єднують обмотки. У цьому відомому способі для виготовлення заготовок котушок намотують кільцеві заготівки з проводу з одночасним накладенням додаткової виткової ізоляції на шаблон "човник", розтягують (розводять) у котушки, рихтують лобові частини нижніх і верхньої пазових частин катушок, укладають у сердечник статора. Недоліком прототипу є складність технології виготовлення обмотки статора через необхідність виконання операції розведення пазових частин котушки з використанням складного устаткування (верстата) і операції доведення форми котушки на макеті "човник". Складність технології виготовлення також обґрунтована необхідністю виконання великого числа сполучних шин обмотки статора. Ще одним недоліком є складність виконання ізоляції котушок статора у зв'язку з можливістю порушення ізоляції котушок обмотки через деформацію при виконанні операції доведення форми котушок на макеті "човник", а також при виконанні операції розведення пазових частин котушок. 4 В основу корисної моделі поставлена задача спрощення технології виготовлення обмотки статора, а також задача спрощення виконання ізоляції котушок. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення багатошарової обмотки статора електричної машини полягає у тому, що спочатку виконують формування котушок на шаблоні, потім здійснюють набір котушок в обмотки, після чого укладають обмотки в сердечник статора, а потім послідовно з'єднують обмотки. Відповідно до корисної моделі, в якості котушок використовують шаблонні одновиткові котушки, які потім послідовно з'єднують у хвильові обмотки, після чого одержані хвильові обмотки укладають одна на одну і з'єднують послідовно в багатошарову обмотку. В одному з варіантів виконання корисної моделі шаблонові котушки з'єднують у хвильові обмотки за допомогою гільз. Можливе здійснення способу, при якому кожен хвильовий обхід хвильової обмотки починають і закінчують у тому ж самому пазу, а кожен наступний хвильовий обхід починають і закінчують у сусідньому пазу, таким чином, що кінець кожного попереднього і початок кожного наступного хвильових обходів розміщають відносно один одного на відстані міжпазного поділу. В іншому варіанті виконання способу шаблонні котушки з'єднують у хвильові обмотки за допомогою гільз, які мають перетин прямокутної форми або круглої форми, після чого кінець кожної попередньої котушки закріплюють у гільзі з одного боку, а початок наступної котушки закріплюють з іншого боку гільзи. В іншому варіанті корисної моделі операцію послідовного з'єднання хвильових обмоток виконують у два прийоми таким чином, що спочатку послідовно з'єднують групи котушок усіх хвильових обмоток, що утворюють одну полярність, після чого послідовно з'єднують групи котушок усі х хвильових обмоток, що мають протилежну полярність, а потім обидві об'єднані групи котушок з'єднують шиною зміни полярності. У корисній моделі, що заявляється, досягається спрощення технології виготовлення завдяки тому, що для виготовлення обмотки у корисній моделі в якості заготовок котушок використовують одновиткові шаблонові котушки, які потім послідовно з'єднують у хвильові обмотки. На відміну від прототипу, у корисній моделі виключається необхідність виконання операції намотування "човника" і операції розведення пазових частин котушок. Отже, спрощується технологія виготовлення обмотки, за рахунок того, що не потрібен шаблон-човник для намотування заготівель котушки, а також не потрібна наявність складного устаткування, такого як верстат для розтяжки котушок. Завдяки цьому скорочується час виготовлення елементів обмотки статора і статора в цілому, підвищується його технологічність. Задача спрощення виконання ізоляції котушок при виготовленні обмотки статора вирішується у корисній моделі завдяки тому, що в якості 5 30838 заготовок котушок у способі, що заявляється, використовують шаблонні одновиткові котушки, які не вимагають операції розведення пазових частин і доведення на макеті. Таким чином виключається можливість деформації котушок при їхньому виготовленні і, отже, можливість порушення ізоляційного шару котушки. Крім того, необхідність застосування способу виготовлення багатошарової обмотки статора, що заявляється, обумовлена режимом експлуатації електричної машини при живленні її від перетворювача частоти. Несинусоїдальність напруги останнього, яка підводиться, вимагає гарантованого ізолювання витків щоб уникнути можливих пробоїв у момент переходу напруги від одного напівперіоду до іншого. Це явище особливе актуально у високовольтних асинхронних машинах. У багатовиткових котушках, що використовують у прототипі, власна ізоляція проводів перетерплює механічний вплив у процесі операцій формування: намотування на "човник", розтяжка пазових частин на верстаті, доведення форми на макеті. Крім того, ізолювання кожного витка є ускладненим. В силу ви щевказаних причин, у даних умовах для рішення виниклих задач найбільш прийнятним є застосування при виготовленні обмотки статора шаблонових одновиткових котушок хвильової обмотки, найбільш технологічних у виробництві і задовольняючих умови експлуатації. Крім того, у способі, що заявляється, скорочується час, необхідний для виконання міжкотушкових з'єднань обмотки статора, тому що зменшується кількість сполучних шин, що з'єднують між собою котушкові групи обмотки статора. Кількість міжкотушкови х з'єднань при монтажі схеми електричної двошарової хвильової обмотки у корисній моделі, що заявляється, складає: N=m+1, а в двошаровій обмотці, що, відповідно до прототипу виготовляють у виді петлевої обмотки: N=m(2p-1)+1, (2) де m - число фаз; 2р - число полюсів. У випадку розміщення декількох двошарових хвильових обмоток при їхньому послідовному з'єднанні "у зірку", при якому після послідовного з'єднання котушок в обмотки кінці фаз поєднують одною загальною шиною, кількість міжкотушкових з'єднань залишається незмінною, тобто визначається відповідно до (1) і не залежить від числа полюсів. У той час як у петлевій обмотці послідовне з'єднання декількох обмоток веде до збільшень міжкотушкових з'єднань відповідно до (2). При цьому, відповідно, скорочується час, необхідний для виконання цих з'єднань, тому що котушки з'єднують у хвильові обмотки за допомогою гільз. Корисна модель, що заявляється, пояснюється кресленнями, де: - на Фіг.1 показаний поздовжній розріз статора електричної машини, у пазах якого розміщена 6 багатошарова обмотка, що складається з трьох двошарових хвильових обмоток; - на Фіг.2 показане розміщення голівок лобових частин котушок з торця; - на Фіг.3 показаний приклад виконання з'єднання багатошарової обмотки "у зірку". Стрілками "®" показаний напрямок струму, а фази позначені як "U", "V", "W". Спосіб здійснюють у таким чином. Перед укладанням декількох двошарових хвильових обмоток 1 у пази статора електричної машини 2 (див. Фіг.1 і Фіг.2) спочатку виготовляють шаблонові одновиткові котушки з проводу прямокутного перетину шля хом формування на макеті, наприклад макеті типу "обапіл". Для цього виконують усього один виток на макеті. При цьому витримується кут між пазовими частинами котушки 3, за рахунок чого виключається операція розтяжки котушки, тому що форма котушки вже закладена в макеті. Потім формують і закріплюють на формувальному шаблоні голівку котушки. Далі вигинають і закріплюють лобові частини, що з'єднують пазові частини котушок 3. Після цього закріплюють пазові частини і вигинають протилежні лобові частини і вивідні кінці котушок 3. Після виконання операцій ізолювання й обпресування пазових частин переходять до операції з'єднання котушок 3 у хвильові обмотки 1. Для послідовного з'єднання котушок 3 вивідний кінець 4 кожної попередньої котушки 3 закріплюють у гільзі з одного боку, а початок 5 наступної котушки закріплюють з іншого боку гільзи (див. Фіг.3). Потім одержані хвильові обмотки 1 укладають одна на одну таким чином, що кожен хвильовий обхід хвильової обмотки 1 починають і закінчують у тому ж самому пазу, а кожен наступний хвильовий обхід починають і закінчують у сусідньому пазу. При цьому вивідний кінець кожного попереднього 4 і початок кожного наступного 5 хвильових обходів розміщають відносно один одного на відстані міжпазного розподілу. Оскільки кінець попереднього 4 і початок наступного 5 хвильових обходів відстоять друг від друга на відстані межпазного поділу, для їхнього з'єднання потрібна "скошена гільза". Щоб уникнути виготовлення "скошених гільз" і обійтися одним типом гільз (вищевказаним), довжини вивідних лобових частин відкоректовані таким чином, щоб міжпазова відстань звернулася в нуль. Далі виконують операцію послідовного з'єднання хвильових обмоток 1 у два прийоми. Спочатку послідовно з'єднують групи котушок 3 усіх хвильових обмоток 1, що утворять одну полярність, після чого послідовно з'єднують групи котушок З усі х хвильових обмоток 1, що мають протилежну полярність, а потім обидві об'єднані групи котушок 3 з'єднують шиною зміни полярності. Так виглядає структура кожної фази. У кожній фазі - одна шина зміни полярності, їхня загальна кількість дорівнює числу фаз. Після цього отримані хвильові обмотки 1 укладають одна на одну і з'єднують послідовно в багатошарову обмотку. При з'єднанні такої багатошарової обмотки "у зірку" кінці фаз поєднують одною загальною шиною. (1) 7 30838 Таким чином, у корисній моделі, що заявляється, забезпечується спрощення технології виготовлення обмотки статора, а також спрощення виконання ізоляції котушок при її виготовленні. Заявлений спосіб дозволяє одержати потрібну геометричну форму і точні розміри обмотки. 8