ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК H02K23/54 H02K23/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, и может быть использовано в конструкции коллекторного электродвигателя с дисковым ротором и с возбуждением от постоянных магнитов.

Известна конструкция коллекторного электродвигателя с дисковым ротором, описанная в заявке ФРГ №3624210 А1 (публ. 22.01.1987 г.). Статор электродвигателя образован двумя тарельчатыми частями, соединенными между собой по кромке бортов, и магнитопроводящей вставкой, установленной по стыку тарельчатых частей. На одной стороне вставки закреплены постоянные магниты, а на другой расположена щеточная траверса со щеткодержателями и щетками. Ротор электродвигателя содержит вал, установленный в подшипниках, размещенных в тарельчатых частях статора, и расположенную на валу коллекторную втулку, на которой закреплен диск ротора с обмотками. Диск ротора и пластины коллектора разнесены к противоположным концам коллекторной втулки.

В рассмотренной конструкции электродвигателя элементам ротора присущи узкофункциональные свойства, в частности коллектор обеспечивает только коммутацию электрической цепи обмоток ротора, а ротор использован как установочный элемент для обмоток. Подобные решения используются, как правило, в достаточно мощных электрических двигателях и нерациональны для электродвигателей малой мощности с их незначительными габаритами.

Из заявки Японии №53-39409 А (публ. 11.04.1978 г.) известен электродвигатель с дисковым ротором, взятый за прототип. Статор электродвигателя состоит из корпуса в виде стакана малой высоты, плоской крышки с кольцевым магнитом и установленной на крышке щеточной траверсы со щеткодержателями и щетками. Ротор содержит вал, установленный в подшипниковых опорах, одна из которых размещена в корпусе, а другая образована щеточной траверсой, встроенной в крышку. На валу ротора расположена коллекторная втулка, на которой закреплен опорный диск обмоток ротора. Коллекторная втулка выполнена цилиндрической двухступенчатой, на цилиндрической боковой поверхности малой ступени расположены коллекторные пластины, установленные с заходом в тело большой ступени и выходящие радиально оси вала наружу через цилиндрическую боковую поверхность большой ступени. Опорный диск обмоток установлен на малой ступени коллекторной втулки с натягом и с упором в торец большой ступени, образуя бандаж для коллекторных пластин. На опорном диске равномерно вокруг большой ступени коллекторной втулки расположены рядом друг с другом бескаркасные обмотки. Радиальные концы коллекторных пластин, выходящие наружу через цилиндрическую боковую поверхность большой ступени, по крайней мере частично закрепляют обмотки на опорном диске, обеспечивая упор одновременно в смежные стороны обмоток. С радиальными концами коллекторных пластин электрически соединены концы выводов обмоток ротора.

Однако описанная конструкция электродвигателя достаточно сложна из-за сложности выполнения ротора в части формирования коллекторного узла. Кроме того, надежность рассмотренного электродвигателя при массовом производстве не может быть обеспечена в достаточной степени из-за возможной термической перегрузки и, соответственно, снижения диэлектрических свойств изоляции части витков обмотки ротора. Это возможно в результате нагрева, происходящего при соединении концов выводов обмоток с радиальными концами прилегающих к обмоткам коллекторных пластин, осуществляемом, как правило, пайкой или сваркой при высоких температурах.

Задачей изобретения является упрощение конструкции электродвигателя и обеспечение надежности его работы.

Указанная задача в электродвигателе, содержащем статор, включающий корпус в виде стакана, по крайней мере один постоянный магнит, а также щеточную траверсу со щеткодержателями и щетками, и ротор с коллекторной втулкой, снабженной расположенными на ее поверхности коллекторными пластинами, на которых закреплен диск ротора с обмотками, при этом рабочая поверхность каждой коллекторной пластины, взаимодействующая со щетками, расположена с одной стороны от зоны крепления диска ротора, с другой стороны которой размещены радиально отогнутые концы коллекторных пластин, электрически соединенные с концами выводов обмоток ротора, решается тем, что радиально отогнутые концы коллекторных пластин расположены в полости цилиндрической осевой выемки диска ротора, сообщающейся в направлении, радиальном относительно оси коллекторной втулки, со сквозными отверстиями диска ротора, в которых установлены обмотки ротора, при этом по крайней мере один вывод каждой обмотки выполнен простирающимся из сквозного отверстия в полость осевой выемки диска ротора.

Статор выполнен предпочтительно содержащим магнитопроводящую дискообразную вставку, на стороне которой, обращенной к диску ротора, установлен по меньшей мере один постоянный магнит, а на противоположной стороне размещена щеточная траверса. В частности, на магнитопроводящей дискообразной вставке установлено четыре цилиндрических постоянных магнита.

Коллекторная втулка расположена преимущественно на опорной втулке ротора, установленной на оси статора. Ось статора может быть выполнена в виде металлического стержня, закрепленного одним концом в днище корпуса статора.

Каждая обмотка ротора выполнена, как правило, в виде цилиндрической бухты, состоящей из кольцевых витков провода соответствующего сечения.

По меньшей мере один вывод обмотки ротора выполнен предпочтительно простирающимся в полость осевой выемки диска ротора по поверхности цилиндрической бухты обмотки.

Концы выводов обмоток ротора соединены с радиально отогнутыми концами коллекторных пластин, как правило, сваркой или пайкой.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «новизна». В то же время, совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг.1 представлен вид электродвигателя в продольном разрезе; на фиг.2 изображен ротор электродвигателя в продольном разрезе; на фиг.3 показан ротор электродвигателя, вид со стороны днища корпуса; на фиг.4 представлен вид размещения электродвигателя в сборе с зубчатой передачей на климатической установке транспортного средства в продольном разрезе.

Электродвигатель содержит статор 1 и дискообразный ротор 2.

Статор 1 включает в себя корпус 3 в виде стакана, выполненного из магнитопроводящего материала, по крайней мере один постоянный магнит 4, а также щеточную траверсу 5 со щеткодержателями 6 и щетками 7. Наиболее предпочтительно введение в состав статора 1 магнитопроводящей дискообразной вставки 8, на стороне которой, обращенной к диску 9 ротора 2, установлен по меньшей мере один постоянный магнит 4, а на противоположной стороне размещена щеточная траверса 5. В рассматриваемом примере выполнения на магнитопроводящей дискообразной вставке 8 установлено четыре цилиндрических постоянных магнита 4, а щеточная траверса 5 представляет собой пластину из электроизоляционного материала. Статор 1, как правило, содержит ось 10, выполненную в виде металлического стержня, закрепленного одним концом в днище корпуса 3 статора 1, например, приваренного к днищу или запрессованного в отверстие днища.

Ротор 2 электродвигателя снабжен коллекторной втулкой 11, расположенной, в частном случае, на опорной втулке 12 ротора 2, посредством которой ротор 2 установлен на оси 10 статора 1. На поверхности коллекторной втулки 11 размещены коллекторные пластины 13, на которых закреплен диэлектрический диск 9 ротора 2 с обмотками 14. Диск 9 ротора 2 может напрессовываться на коллекторную втулку 11 поверх коллекторных пластин 13 или отливаться из пластмассы на собранном коллекторе, но в любом случае он осуществляет крепление коллекторных пластин 13 на коллекторной втулке 11. Рабочая поверхность каждой коллекторной пластины 13, взаимодействующая со щетками 7, расположена с одной стороны от зоны 15 крепления диска 9 ротора 2, с другой стороны которой размещены радиально отогнутые концы 16 коллекторных пластин 13, электрически соединенные с концами выводов 17, 18 обмоток 14 ротора 2. Радиально отогнутые концы 16 коллекторных пластин 13 расположены в полости цилиндрической осевой выемки 19 диска 9 ротора 2, сообщающейся в направлении, радиальном относительно геометрической оси коллекторной втулки 11, со сквозными отверстиями 20 диска 9 ротора 2. В отверстиях 20 диска 9 установлены обмотки 14 ротора 2, каждая из которых выполнена предпочтительно в виде цилиндрической бухты, состоящей из кольцевых витков провода соответствующего сечения. По крайней мере один вывод 17 каждой обмотки 14 проходит через прорезь 21 из сквозного отверстия 20 диска 9 в полость осевой выемки 19 диска 9 ротора 2. Один из выводов 18 каждой обмотки 14 ротора может быть расположен также на поверхности цилиндрической бухты обмотки 14 с заходом в полость осевой выемки 19 диска 9 ротора 2. Концы выводов 17, 18 обмоток 14 ротора 2 соединены с радиально отогнутыми концами 16 коллекторных пластин 13, как правило, сваркой или пайкой.

Намагниченные постоянные магниты 4 создают поток, силовые линии которого замыкаются через магнитопроводящий корпус 3 и магнитопроводящую дискообразную вставку 8. Ротор 2 приводится во вращение при подаче электропитания через щетки 7 и коллекторные пластины 13 на обмотки 14 ротора 2, расположенные в зазоре между каждым магнитом 4 и днищем корпуса 3.

Таким образом получена достаточно простая конструкция электродвигателя с коллектором ротора, выполненным практически по традиционной схеме, однако надежность электродвигателя выше за счет удаления узла соединения концов выводов обмоток ротора с концами коллекторных пластин от обмоток ротора.

Описанный выше электродвигатель может быть использован, в частности, в электроприводе поворотной заслонки 22 воздушного канала климатической установки 23 транспортного средства. Для этого на опорной втулке 12 ротора 2 устанавливается зубчатое колесо 24, связанное с редуктором 25, выходной вал которого находится в зацеплении с осью заслонки 22. Реверсивная работа электродвигателя приводит к повороту заслонки 22 и открытию/закрытию воздушного канала.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, и может быть использовано в конструкции коллекторного электродвигателя с дисковым ротором и с возбуждением от постоянных магнитов. Электродвигатель содержит статор (1) и дискообразный ротор (2). Ротор (2) электродвигателя снабжен коллекторной втулкой (11), расположенной, в частном случае, на опорной втулке (12) ротора (2), посредством которой ротор (2) установлен на оси (10) статора (1). На поверхности коллекторной втулки (11) размещены коллекторные пластины (13), на которых закреплен диэлектрический диск (9) ротора (2) с обмотками (14). Рабочая поверхность каждой коллекторной пластины (13), взаимодействующая со щетками (7), расположена с одной стороны от зоны (15) крепления диска (9) ротора (2), с другой стороны которой размещены радиально отогнутые концы (16) коллекторных пластин (13), электрически соединенные с концами выводов (17), (18) обмоток (14) ротора (2). Радиально отогнутые концы (16) коллекторных пластин (13) расположены в полости цилиндрической осевой выемки (19) диска (9) ротора (2), сообщающейся в направлении, радиальном относительно геометрической оси коллекторной втулки (11), со сквозными отверстиями (20) диска (9) ротора (2). В отверстиях (20) диска (9) установлены обмотки (14) ротора (2). По крайней мере один вывод (17) каждой обмотки (14) проходит через прорезь (21) из сквозного отверстия (20) диска (9) в полость осевой выемки (19) диска (9) ротора (2). Один из выводов (18) каждой обмотки (14) ротора может быть расположен также на поверхности цилиндрической бухты обмотки (14) с заходом в полость осевой выемки (19) диска (9) ротора (2). Техническим результатом является упрощение конструкции электродвигателя и обеспечение надежности его работы. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электродвигатель, содержащий статор, включающий корпус в виде стакана, по крайней мере один постоянный магнит, а также щеточную траверсу с щеткодержателями и щетками, и ротор с коллекторной втулкой, снабженной расположенными на ее поверхности коллекторными пластинами, на которых закреплен диск ротора с обмотками, при этом рабочая поверхность каждой коллекторной пластины, взаимодействующая с щетками, расположена с одной стороны от зоны крепления диска ротора, с другой стороны которой размещены радиально отогнутые концы коллекторных пластин, электрически соединенные с концами выводов обмоток ротора, отличающийся тем, что радиально отогнутые концы коллекторных пластин расположены в полости цилиндрической осевой выемки диска ротора, сообщающейся в направлении, радиальном относительно оси коллекторной втулки, со сквозными отверстиями диска ротора, в которых установлены обмотки ротора, при этом по крайней мере один вывод каждой обмотки выполнен простирающимся из сквозного отверстия в полость осевой выемки диска ротора.2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что статор выполнен содержащим магнитопроводящую дискообразную вставку, на стороне которой, обращенной к диску ротора, установлен по меньшей мере один постоянный магнит, а на противоположной стороне размещена щеточная траверса.3. Электродвигатель по п.2, отличающийся тем, что на магнитопроводящей дискообразной вставке установлено четыре цилиндрических постоянных магнита.4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что коллекторная втулка расположена на опорной втулке ротора, установленной на оси статора.5. Электродвигатель по п.4, отличающийся тем, что ось статора выполнена в виде металлического стержня, закрепленного одним концом в днище корпуса статора.6. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая обмотка ротора выполнена в виде цилиндрической бухты, состоящей из кольцевых витков провода соответствующего сечения.7. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один вывод каждой обмотки ротора выполнен простирающимся в полость осевой выемки диска ротора по поверхности цилиндрической бухты обмотки.8. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что концы выводов обмоток ротора соединены с радиально отогнутыми концами коллекторных пластин сваркой или пайкой.