ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК H02K5/10 H02K5/16 H02K7/12 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям электрических двигателей с постоянными магнитами.

Известен электродвигатель, содержащий в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса. Торцевые поверхности магнитных полюсов ротора расположены симметрично относительно торцев пакета статора (см. например, книгу "Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока", Адволоткин А.И. и др. Энергоатомиздат, 1984, с. 101, рис. 5, 3.)
Недостатком конструкции является то, что внутренняя полость корпуса двигателя не защищена от попадания воды, масла, паров и посторонних твердых частиц, двигатель нельзя использовать в загрязненных и взрывоопасных средах.

Известны технические решения по герметизации внутренней полости электродвигателя.

Известна конструкция герметичного двигателя, у которого обмотки статора и ротора защищены с помощью тонкостенных немагнитных цилиндров, которые закрепляются на статоре и роторе и располагаются в зазоре между статором и ротором (см. например, книгу "Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов", М. Машиностроение, 1977, с. 104, рис. 84).

Недостатком конструкции является ее относительная сложность, в частности, при применении в двигателях малой мощности. Кроме того, не защищаются от попадания посторонних частиц подшипники двигателя.

Заливка статорных обмоток различными композициями уменьшает воздействие влаги на обмотки, однако не защищает подшипники двигателя от посторонних частиц.

Известна конструкция брызгозащищенного электродвигателя, содержащего корпус, статор и ротор с валом. На валу расположен коаксиальный брызгозащитный экран. Пружина в роторе сдвигает его так, что экран прижимается к раме, защищая внутреннюю полость двигателя от попадания влаги. При подаче питания к двигателю электромагнитные силы, действующие против пружины, перемещают ротор в сторону наименьшего зазора, освобождая экран (см. например, патент США N 4939397, кл. H 02 K 5/10).

Решение обеспечивает защиту обмоток и подшипников двигателя от попадания влаги, однако защита производится только в нерабочем состоянии двигателя, а при включении двигателя экран отодвигается от корпуса, при этом обмотки и подшипники подвергаются воздействию влаги и посторонних частиц. Кроме того, применение пружины и экрана увеличивает габариты двигателя, пружина имеет нестабильные механические характеристики в больших временных интервалах при работе в широком диапазоне температур (от -40 до +100^oC).

Прототипом предлагаемого технического решения является электродвигатель, приведенный в книге "Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока", стр. 101, рис. 5, 3, как имеющий наибольшее число сходных существенных признаков.

Задачей изобретения является повышение надежности работы электродвигателя путем обеспечения надежной защиты внутренней полости от попадания воды, паров и посторонних твердых частиц, что позволит эксплуатировать электродвигатель в загрязненных и взрывоопасных средах как в рабочем режиме, так и в отключенном состоянии.

Поставленная задача решается тем, что в электродвигателе, содержащем в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленными в подшипниковых втулках валом, конец которого выступает за пределы корпуса, на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом торцевые поверхности магнитных полюсов ротора смещены в осевом направлении относительно торцев пакета статора в сторону упорного бурта.

Вариантом изобретения является то, что в электродвигателе, содержащем в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса, на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом корпус или его часть выполнены из немагнитного материала и на нем напротив вала установлен дополнительный постоянный магнит.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого электродвигателя; на фиг. 2 продольный разрез варианта предлагаемого электродвигателя.

Электродвигатель содержит корпус 1, в котором установлен статор 2 с пакетом обмоток, ротор 3 с охватывающим статор 2 постоянными магнитами 4 и валом 5, установленным в подшипниковых втулках 6 и 7, закрепленных на корпусе 2 и выполненных из материала с низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Вал 5 имеет конец 8, выступающий за пределы корпуса 1. На конце 8 вала 5 выполнен упорный бурт 9, контактирующий своей торцевой поверхностью с торцевой поверхностью подшипниковой втулки 6. Магнитные полюса 4 ротора 3 смещены относительно торцев пакета статора 2 в осевом направлении в сторону упорного бурта 9 вала 5 на величину δ. При таком смещении образуется постоянно действующая сила, направленная на то, чтобы установить полюса ротора 3 симметрично относительно пакета обмоток статора 2 и тем самым передвинуть вал 5 в осевом направлении в сторону, обеспечивающую плотное прижатие бурта 9 к торцевой поверхности подшипниковой втулки 6. Тем самым обеспечивается герметизация внутренней полости двигателя как при работе, так и при отключенном двигателе. Таким образом обеспечивается работа электродвигателя в загрязненных и взрывоопасных средах. Величина силы поджатия бурта 9 к втулке 6 определяется величиной сдвига d полюсов ротора относительно пакета статора и остается постоянной величиной. Ввод электропитания в корпус 1 обеспечивается с помощью гермоввода 10. На корпусе 1 с задней стороны может быть установлена крышка, являющаяся частью корпуса и герметично с ним соединенная.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает надежную работу двигателя путем защиты его внутренней полости, включая и подшипники, от воды, паров и посторонних твердых частиц как при работе двигателя, так и при отсутствии электропитания, что позволит эксплуатировать двигатель в загрязненных и взрывоопасных средах.

На фиг. 2 показан вариант изобретения. Его отличие заключается в том, что необходимая сила поджатия упорного бурта 9 к торцевой поверхности подшипниковой втулки 6 обеспечивается с помощью дополнительного постоянного магнита 11, установленного на корпусе 1 напротив вала 5, причем корпус 1 или его часть (выполненная в виде крышки) изготовлены из немагнитного материала. Величина силы прижатия упорного бурта к втулке в этом случае может регулироваться как величиной дополнительного магнита, так и величиной зазора между торцем ротора 3, обращенном к дополнительному магниту 11, и корпусом 1.

В варианте изобретения также обеспечивается надежная работа двигателя путем защиты его внутренней полости от воды, паров и посторонних твердых частиц как при работе, так и при отсутствии электропитания, что позволит эксплуатировать двигатель в загрязненных и взрывоопасных средах.

Использование: в электрических двигателях, эксплуатируемых в загрязненных и взрывоопасных средах как в рабочем режиме, так и в отключенном состоянии. Сущность изобретения: электродвигатель содержит в общем корпусе 1 статор 2 с пакетом обмоток, ротор 3 с охватывающими статор 2 постоянными магнитами 4 и установленным в подшипниковых втулках 6, 7 валом 5, конец которого выступает за пределы корпуса 1. На конце вала 5 выполнен упорный бурт 9, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки 6. Торцевые поверхности магнитных полюсов 4 ротора 3 смещены в осевом направлении относительно торцев пакета статора 2 в сторону упорного бурта 9. Согласно второму варианту изобретения корпус 1 или его часть выполнены из немагнитного материала и на нем напротив вала 5 установлен дополнительный постоянный магнит 11. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электродвигатель, содержащий в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса, отличающийся тем, что на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом торцевые поверхности магнитных полюсов ротора смещены в осевом направлении относительно торцов пакета статора в сторону упорного бурта, а вал установлен в подшипниковых втулках статора с возможностью осевого перемещения. 2. Электродвигатель, содержащий в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса, отличающийся тем, что на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом корпус или его часть выполнены из немагнитнитного материала и на нем напротив вала установлен дополнительный постоянный магнит, а вал с ротором установлен с возможностью осевого перемещения в подшипниковых втулках статора за счет притяжения торца ротора к магниту.