ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H02K23/32 H02K3/04 

Электродвигатель относится к коллекторным двигателям постоянного тока и может быть использован в составе электроприводов постоянного тока.

Известны электродвигатели, содержащие многополюсный индуктор и якорь в виде многослойной печатной платы с многофазной волновой обмоткой (см., например, описание заявки JP 2000312450, МПК Н02К 3/26, дата публикации 07.11.2000; Ю.А.Кулик. Электрические машины, изд. «Высшая школа», М., 1966, глава 2.8 Исполнительные двигатели автоматических устройств

http://www.induction.ru/books/book129/book129p18.htm).

Недостатком аналогов является сложность конструкции.

Ближайшим аналогом является электродвигатель, содержащий многополюсный индуктор и якорь в виде многослойной печатной платы с многофазной волновой обмоткой (см., например, описание заявки JP 2000312450, МПК Н02К 3/26, дата публикации 07.11.2000).

Недостатком ближайшего аналога являются сложность конструкции, выражающаяся в делении петель на две половины с расположением их на разных слоях, а также в большом числе соединений дорожек между первым и каждым вторым рабочими слоями печатной платы, значительный перегрев вследствие невозможности уравнивания потенциалов начала и конца короткозамкнутой петли обмотки в момент нахождения ее над одним полюсом индуктора.

Техническим результатом заявленного решения является оптимизация и упрощение конструкции.

Сущность технического решения характеризуется тем, что электродвигатель содержит многополюсный индуктор и якорь в виде многослойной печатной платы с многофазной обмоткой, на печатной плате якоря сформирован дополнительный слой с токопроводниками уравнительной обмотки, соединяющими начала и концы петель рабочих слоев многофазной обмотки; на каждом рабочем слое печатной платы сформированы петли обмотки, начала и концы которых соединены с соответствующими концами и началами других петель обмотки, сформированных на последующих рабочих слоях многослойной печатной платы, посредством сквозных металлизированных отверстий, токопроводников уравнительной обмотки и токопроводников, соединяющих начала и концы рабочих слоев многофазной обмотки.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан вид сбоку электродвигателя в разрезе;

на фиг.2 показан вид сбоку печатной платы в разрезе;

на фиг.3 показан вид обмотки, сформированной на первом рабочем слое платы;

на фиг.4 показан вид токопроводников уравнительной обмотки и токопроводников, соединяющих концы и начала петель рабочих слоев обмотки, сформированных на дополнительном слое платы;

на фиг.5 показана электрическая схема соединений петель обмотки;

на фиг.6 показан вид магнита с чередующимися полюсами.

Электродвигатель содержит многополюсный индуктор 1 и якорь в виде многослойной печатной платы 2 с многофазной обмоткой 3 (фиг.1, 3). На каждом рабочем слое (фиг.2) многослойной печатной платы 2 сформированы петли 4 (фиг.3) обмотки 3. Начала 1н, 5н, 9н, 13н и 17н (фиг.3) петель 4 рабочего слоя 5 (фиг.2) соединены в соответствии с электрической схемой соединения (фиг.5) с концами 2к, 6к, 10к, 14к и 18к петель следующего рабочего слоя 6 посредством сквозных металлизированных отверстий 7 и токопроводников уравнительной обмотки 8 (фиг.4) дополнительного слоя 9 (фиг.2) многослойной печатной платы 2. Концы 1к, 5к, 9к, 13к и 17к (фиг.3) петель 4 рабочего слоя 5 соединены в соответствии с электрической схемой (фиг.5) соединения с началами 20н, 4н, 8н, 12н и 16н (фиг.3) следующего рабочего слоя 10 (фиг.2) и началами 11 рабочего слоя 12 посредством сквозных металлизированных отверстий 7, токопроводников уравнительной обмотки 8 дополнительного слоя 9 многослойной печатной платы 2 и токопроводников 13 (фиг.4), соединяющих концы и начала петель рабочих слоев обмотки 3. При этом каждый рабочий слой, например 6, может быть конструктивно расположен в любой последовательности рабочих слоев (фиг.2).

Под слоем, например, 5, 6, 10, 12 многослойной печатной платы 2 подразумеваются металлические печатные токопроводники, расположенные в одной плоскости. Каждый слой 5, или 6, или 10, или 12 наносится на одну из сторон соответствующего диска 26 из электроизоляционного материала (фиг.2). Но также возможно нанесение слоев 5, или 6, или 10, или 12 на обе стороны диска 26 из электроизоляционного материала, например на крайний диск 25 с одной стороны нанесены петли рабочей слоя 12, а с противоположной стороны нанесены токопроводники дополнительного слоя 9 (фиг.2).

Многослойная печатная плата 2 с многофазной обмоткой 3 установлена и закреплена на валу 14, который посредством подшипников 15 и 16 установлен в корпус 17. Корпус 17 может быть выполнен как закрытая конструкция, например, в виде двух частей, в центре одной из которых может быть установлен подшипник 15 скольжения или качения, а в центре другой может быть установлен опорный подшипник 16, например в виде шаровой опоры (фиг.1). При необходимости наличия выведенных за пределы корпуса обоих концов вала 14 в центре обеих частей корпуса 17 могут быть установлены подшипники 15 скольжения и/или качения (фиг.1).

В средней части каждого слоя расположены отверстия 18 с токопроводящими внутренними поверхностями для соединения петель обмотки 3 и проводников с контактными площадками 19 коллектора, к которым прижаты пружинами 20 щетки 21 с гибкими токоподводами 22 (фиг.1, 3). Щетки 21 установлены вместе с пружинами 20 в изоляционных втулках 23, которые прикреплены к корпусу 17 с обеспечением расположения контактной поверхности каждой щетки 21 напротив отверстий 18 (фиг.1). Рядом с одной из сторон многослойной печатной платы 2 расположена многополюсная магнитная система 24 (фиг.6) с чередующимися парами полюсов и прикреплена к корпусу 17 (фиг.1). Рядом с другой стороной многослойной печатной платы 2 расположено ярмо 25, прикрепленное к корпусу 17 (фиг.1). Функцию ярма 25 может выполнять одна из частей корпуса 17, расположенная с другой стороны по отношению к магнитной системе 24. Магнитная система 14 и ярмо 25 образуют многополюсный индуктор 1 (фиг.1). Взаимное расположение магнитной системы 24 и ярма 25 относительно многослойной печатной платы 2 обеспечивает прохождение магнитных потоков через обмотки многослойной печатной платы 2.

Конструкция печатной платы 2 обеспечивает равномерное и максимальное заполнение каждого рабочего слоя (5, 6 и др.) (фиг.2, 3). То есть возможно размещение всех петель рабочей обмотки на одном рабочем слое (5, 6 и др.) печатной платы 2.

При минимально необходимом количестве слоев и использовании волновой обмотки возможна конструкция печатной платы 2, состоящая из двух слоев - одного рабочего слоя 5 с петлями 4 рабочей обмотки 3 и одного дополнительного слоя 9 с уравнительной обмоткой 8.

При использовании других видов обмоток (например, петлевой) возможна конструкция печатной платы 2, состоящая из одного рабочего слоя 5 с петлями рабочей обмотки 3. В использовании уравнительной обмотки в подобных видах рабочих обмоток нет необходимости, так как уравнивание потенциалов начала и конца короткозамкнутой петли обмотки 3 в момент нахождения ее над одним полюсом многополюсного индуктора 1 обеспечивается схемой соединения петель, например петель 4 на рабочем слое 5.

Угол поворота одного рабочего слоя, например 5, относительно другого, например 6, может быть различным. Это зависит от выбранной электрической схемы подключения петель 4 обмотки 3, количества петель 4, количества контактных площадок 19 коллектора, количества петель 4 на каждом рабочем слое 5, 6, 10, 12 и др., то есть данная конструкция печатной платы 2 предусматривает различные исполнения в зависимости от области применения и требуемых параметров (фиг.3).

Конструкция многослойной печатной платы 2 обеспечивает различное расположение как рабочих слоев 5, 6, 10, 12 относительно друг друга, так и дополнительного слоя 9 относительно рабочих слоев 5, 6, 10, 12.

Конструктивно контактные площадки 19 коллектора могут быть различных видов, например в виде отдельных пластин, в виде отдельных дисков, в виде пластин с ножками или в виде дисков с ножками по оси и т.д. Крепление контактных площадок 19 к печатной плате 2 также может осуществляться различными способами, например припаиванием отдельных пластин или отдельных дисков непосредственно к плате, посадкой с натягом ножек контактных площадок 18 коллектора в отверстия платы 2 или расклепыванием ножек контактных площадок 19 коллектора с противоположной стороны от дисков контактных площадок 19.

Конструкция электродвигателя предусматривает наличие минимум одной уравнительной обмотки 8, а максимальное количество уравнительных обмоток 8 не ограничивается, то есть необходимое количество уравнительных обмоток 8 выбирается с учетом предъявляемых требований и минимизации стоимости изделия.

Расположение нескольких уравнительных обмоток 8 относительно друг друга и относительно рабочих слоев 5, 6, 10, 12 в одной печатной плате 2 может быть различным, но соединения начал и концов петель 4 рабочих слоев 5, 6, 10, 12 не должно противоречить электрической схеме (фиг.5).

Работа электродвигателя осуществляется в соответствии с известными принципами работы коллекторных электродвигателей постоянного тока (например, Ю.А.Кулик. Электрические машины, изд. «Высшая школа», М., 1966, глава 2.8. Исполнительные двигатели автоматических устройств

http://www.induction.ru/books/book129/book129p18.htm), когда постоянный ток подается через гибкие токоподводы 22, щетки 21, контактные площадки 19 коллектора в петли 4 обмотки 3 с созданием поля, взаимодействующего с магнитным полем многополюсной магнитной системы 24 и приводящего к вращению многофазной обмотки 3 с многослойной печатной платой 2, закрепленной на валу 14. Вращение вала 14 затем передается на рабочие органы механизма, в котором установлен или к которому присоединен заявленный электродвигатель.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коллекторным двигателям постоянного тока, и может быть использовано в составе электроприводов постоянного тока. Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель содержит многополюсный индуктор и якорь в виде многослойной печатной платы с многофазной обмоткой, на печатной плате якоря сформирован дополнительный слой с токопроводниками уравнительной обмотки, соединяющими начала и концы петель рабочих слоев многофазной обмотки; на каждом рабочем слое печатной платы сформированы петли обмотки, начала и концы которых соединены с соответствующими концами и началами других петель обмотки, сформированных на последующих рабочих слоях многослойной печатной платы, посредством сквозных металлизированных отверстий, токопроводников уравнительной обмотки и токопроводников, соединяющих начала и концы рабочих слоев многофазной обмотки. Технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в оптимизации и упрощении конструкции электродвигателя. 6 ил.

Электродвигатель, содержащий многополюсный индуктор и якорь в виде многослойной печатной платы с многофазной обмоткой, отличающийся тем, что на печатной плате якоря сформирован дополнительный слой с токопроводниками уравнительной обмотки, соединяющими начала и концы петель рабочих слоев многофазной обмотки, на каждом рабочем слое печатной платы сформированы петли обмотки, начала и концы которых соединены с соответствующими концами и началами других петель обмотки, сформированных на последующих рабочих слоях многослойной печатной платы, посредством сквозных металлизированных отверстий, токопроводников уравнительной обмотки и токопроводников, соединяющих начала и концы рабочих слоев многофазной обмотки.