ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ БЫТОВЫХ ШВЕЙНЫХ МАШИН Российский патент 1997 года по МПК H02K5/24 H02K19/00 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к швейной технике, в частности к приводам, в состав которых входит управляемый электродвигатель.

Электродвигатель плавно регулирует скорость через ременную передачу исполнительных механизмов швейной машины, которые в свою очередь передают на вал ротора знакопеременную пульсирующую нагрузку, возникающую при шитье материалов, и радиальную от усилия натяжения ременной передачи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство электродвигателя у которого ротор установлен в гнездах корпуса статора на подшипниках [1]
Недостатком данной конструкции является повышенная вибрация электродвигателя разрегулировка зазора между статором и ротором, повышенный износ в парах трения от пульсирующей и радиальной нагрузок на валу. Отсутствие возможности оперативной подналадки зазора между ротором и статором без замены опор в процессе эксплуатации. Установка опор требует точной механической отработки для получения соосности гнезд корпуса статора. Фиксация опор в осевом положении требует выполнения фиксаторов-упоров у двух торцов.

Для устранения указанных недостатков в предлагаемом устройстве в корпусе электродвигателя под опоры выполнены конические гнезда, каждая из опор выполнена в виде втулки со сферической наружной поверхностью, подпружиненной к коническим гнездам, установочное отверстие под вал хотя бы одной опоры выполнено эксцентрично сферической поверхности, причем эксцентриситет выполнен по формуле

где h величина эксцентриситета;
σ_i величина максимального или минимального допуска размера, создающего максимальное отклонение зазора между ротором и статором от своего номинального положения (мм);
n количество размеров,
а также в корпусе электродвигателя выполнены окна со стороны сферических поверхностей с возможностью поворота опор в гнездах. В электродвигателе на сферической поверхности опор выполнен кольцевой радиальный паз, а корпус электродвигателя снабжен вставками из деформируемого материала с возможностью завальцовки в пазы опор.

Таким образом шарнирное соединение из сферического корпуса опор, подпружиненного к коническому гнезду корпуса статора, дает возможность колебаться опоре около своего фиксированного положения. Пульсирующие вибрации передаются с вала на демпфирующую пружину. Радиальные односторонние нагрузки компенсируются установкой, регулировкой и фиксацией зазора между ротором и статором после установки электродвигателя на швейную машину и натяжения ременной передачи или приложения односторонней нагрузки к концу вала ротора, имитирующей усилие от ременной передачи. Регулировка и установка зазора производится поворотом опоры с эксцентричной поверхностью скольжения через окна корпуса статора, после чего опоры фиксируются деформированием выступающих концов вставок в пазы.

Достигается также увеличение срока службы электродвигателя за счет улучшения ремонтнопригодности из-за возможности восстановления зазора между статором и ротором, после износа поверхностей трения в процессе эксплуатации электродвигателя.

Достигается увеличение срока службы опор. Во время работы электродвигателя, в результате радиальной и пульсирующей нагрузок интенсивно изнашивается только одна часть поверхности трения. Это приводит к переориентации положения ротора в статоре, из-за чего повышается вибрация и ухудшаются эксплуатационные характеристики. Восстановление зазора и поверхностей трения производится путем развальцовки вставок и поворота эксцентричной опоры.

Достигается удешевление изготовления корпуса статора за счет сокращения точного выполнения соосности гнезд под установку опор. Это происходит за счет компенсации отклонения соосности поворотом опоры с эксцентрично выполненной поверхностью трения.

Величина эксцентриситета, как минимум, должна компенсировать максимально возможную погрешность изготовления соосности гнезд корпуса статора. Это ограничение позволяет выставить точный размерный зазор на всех электродвигателях с заявляемым устройством, изготавливаемых по данной технологии.

На фиг. 1 изображен установленный на швейной машине электродвигатель и блок-схема его управления; на фиг. 2 вид 1 в увеличенном масштабе, пунктиром изображен несдеформированный торец вставки; на фиг. 3 пример конкретного выполнения электродвигателя, установленного в приводе.

Электропривод состоит из встроенного в ножную педаль блока электронного управления 1 и высокочастного электродвигателя 2, который соединен зубчатым ремнем 3 с швейной машиной 4. Ремень 3 закреплен на валу ротора 5. Опоры 6 и 7 прижаты к коническим гнездам 8 корпуса электродвигателя 9 пластинчатыми пружинами 10. У гнезд 8 неподвижно закреплены в корпус электродвигателя 9 вставки 11 из легкого деформируемого материала. На сферических поверхностях опор 6 и 7 выполнен кольцевой радиальный паз 12. Напротив паза 12 и торцов вставок 11 в корпусе электродвигателя 9 выполнены окна 13, служащие дополнительно вентиляционными отверстиями. В опоре 7 ось поверхности скольжения эксцентрична сферическому корпусу. Величина эксцентриситета равна 0,5 мм, так как при существующей технологии изготовления максимальное отклонение оси гнезд 8, выполненных без механической обработки, от своего номинального положения равно 0,3 мм. После натяжения ремня 3 вал ротора 5 поворачивается на сферических корпусах опор на 0,1 0,2 мм, изменяя тем самым равномерность величины зазора между ротором 5 и статором 15. Равномерность величины зазора 14 может изменяться еще и от неточности изготовления гнезд 8. Поворачивая через окна 13 опору 7, выставляется равномерный зазор между ротором 5 и статором 15. После этого опоры 6 и 7 фиксируют, завальцовывая через окна 13 торцы вставок 11 в кольцевой радиальный паз 12. Блок управления 1 выходом соединен электрическими связями с обмоткой статора 15 и входом с расположенным на валу ротора 5 индукционным датчиком скорости 16.

Автоматизированный электропривод швейной машины работает следующим образом.

При нажатии на педаль блок электронного управления 1 подает питание на обмотку статора 15 с заданной частотой, создавая вращающееся магнитное поле. Ротор 5 вращается и передает крутящий момент через ременную передачу 3, главный вал по кинематическим связям на исполнительные механизмы швейной машины 4. Датчик скорости 16 подает сигналы в блок управления 1 о фактических числах оборотов вала электродвигателя. Блок электронного управления сравнивает показания датчика скорости с показаниями нажатия на ножную педаль управления и производит корректировку скорости вращения магнитного поля статора 15. При шитье на швейной машине неравномерные пульсирующие усилия, возникающие при прокалывании иглой материала, вызывают повышенную вибрацию. Вибрация передается через вал ротора 5 на опоры 6 и 7. Пружины 10 гасят вибрацию втулок. Одновременно сферические опоры компенсирует радиальную нагрузку прогиба вала от веса ротора. Охлаждение электродвигателя производится крыльчатками на роторе 5, которые создают вентиляцию воздуха через окна 13. От радиальной односторонней нагрузки, во время эксплуатации поверхности трения опор изнашиваются неравномерно. Это приводит к повышенному шуму, вибрации и изменению величины зазора 14. Для получения равномерного зазора через окна 13 развальцовывают вставки 11, поворачивают опоры 6 и 7, снова завальцовывают вставки, переориентируя тем самым поверхности трения и фиксируя опоры в осевом положении.

Датчик скорости выполнен в виде установленного на валу магнита и замкнутого контура, установленного в корпусе статора. При вращении ротора магнит индуцирует импульсы в контуре с частотой вращения вала.

Блок электронного управления состоит из соединенного с педалью 17 электромеханического преобразователя 18, выполненного на триггерах "Шмитта" типа 564 ТЛ1. Выход блока связан с входом элемента сравнения 19, представляющего собой интегральный компоратор 521 СА1. Другой вход элемента сравнения связан с входом датчика скорости, а выход с формирователем управляющих импульсов 20, выполненного на базе микросхемы МКС. Выход формирования соединен с входом подключенного к сети выпрямителя 21, выполненного в виде диодного моста и частотного генератора импульсов 22 на транзисторах. Выход выпрямителя соединен с входом генератора через индуктивные и емкостные сопротивления. Выход генератора связан с обмотками статора электродвигателя. Сигнал величины скорости вращения передается при положении педали 17 через преобразователь 18 и формирователь импульсов 20 на выпрямитель 21 и генератор импульсов 22. Генератор создает заданную частоту обмотками статора электродвигателя.

Источники информации
1. Орловский Б.В. Научные основы работы и проектирования швейных машин и полуавтоматов с микропроцессорным управлением, Высшая школа, 1989, с. 20-21.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электродвигателям, и может быть использовано в швейной технике, в качестве приводов, в состав которых входит управляемый электродвигатель. Сущность изобретения: электродвигатель 2 для бытовых швейных машин содержит статор 15, установленный в корпусе, и ротор 5, закрепленный на валу, установленном в опорах 6, 7 в виде втулки со сферической наружной поверхностью каждая. Под опоры 6, 7 в корпусе выполнены конические гнезда 8. Установочное отверстие под вал хотя бы одной опоры выполнено эксцентрично ее сферической поверхности, а эксцентриситет выполнен по формуле: , где h - величина эксцентриситета; σ_i - величина максимального или минимального допуска размера, создающего максимальное отклонение зазора между ротором и статором от своего номинального положения (мм); n - количество размеров. В корпусе 9 электродвигателя 2 выполнены окна 13 со стороны сферических поверхностей для возможности поворота опор 6, 7 в гнездах 8. Изобретение направлено на обеспечение простой и надежной регулировки воздушного зазора электродвигателя, увеличение его срока службы и снижение стоимости путем обеспечения возможности переналадки и восстановления зазора и поверхности трения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрический двигатель для бытовых швейных машин, содержащий статор, установленный в корпусе электродвигателя, и ротор закрепленный на валу, установленном в опорах, крепящихся в корпусе электродвигателя со стороны торцов, отличающийся тем, что в корпусе электродвигателя под опоры выполнены конические гнезда, каждая из опор выполнена в виде втулки со сферической наружной поверхностью, подпружиненной к коническим гнездам, установочное отверстие под вал хотя бы одной опоры выполнено эксцентрично сферической поверхности, причем эксцентриситет выполнен по формуле

где h величина эксцентриситета;
G_i величина максимального или минимального допуска размера, создающего максимальное отклонение зазора между ротором и статором от своего номинального положения, мм;
n количество размеров,
а также в корпусе электродвигателя выполнены окна со стороны сферических поверхностей с возможностью поворота опор в гнездах. 2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что на сферической поверхности опор выполнен кольцевой радиальный паз, при этом корпус электродвигателя снабжен вставками из деформируемого материала с возможностью завальцовки в пазы опор.