ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА С ПРИВОДНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2014 года по МПК B24B23/02 B25F5/00 

Настоящее изобретение относится к технологической машине, прежде всего к ручной машине, с приводным электрическим двигателем, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Ручные машины с приводным электрическим двигателем, например угловые шлифовальные машины, содержат расположенное в корпусе рабочее колесо вентилятора, предназначенное для охлаждения двигателя, которое приводится от этого двигателя и создает поток охлаждающего воздуха, направляемый через корпус ручной машины. Так как при функционировании ручной машины при обработке заготовки возникают абразивные загрязняющие частицы (абразивная пыль), которые с потоком охлаждающего воздуха попадают во внутреннее пространство корпуса, существует опасность загрязнения приводного двигателя, а также других расположенных в корпусе деталей технологической машины. Абразивные частицы могут осаждаться в корпусе и, например, приводить к износу на полюсном наконечнике - лобовой части обмотки статора приводного электрического двигателя, что может вызвать короткое замыкание и, как следствие, выход из строя. Кроме того, загрязняющие частицы повышают трение и ухудшают эффективность охлаждения потока охлаждающего воздуха, в результате чего снижается отвод теплоты.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы гарантировать работоспособность технологической машины на протяжении длительного периода эксплуатации и оптимизировать течение охлаждающего воздуха.

Объектом изобретения является технологическая машина, прежде всего ручная машина, например угловая шлифовальная машина, содержащая приводной электрический двигатель, имеющий полюсные наконечники для передачи магнитного поля и рабочее колесо вентилятора для создания потока охлаждающего воздуха, направляемого через корпус технологической машины, причем участок проточного канала охлаждающего воздуха в корпусе образован воздухонаправляющим элементом, по меньшей мере частично закрывающим полюсные наконечники таким образом, что полюсные наконечники по меньшей мере частично находятся снаружи проточного канала охлаждающего воздуха.

Предлагаемое в изобретении решение подходит для применения в технологических машинах, прежде всего ручных машинах, содержащих приводной электрический двигатель, предпочтительно в электрическом инструменте, применяемом для шлифования или других видов обработки резанием. В качестве приводного электрического двигателя предпочтительно применяется электродвигатель переменного тока, прежде всего электродвигатель последовательного возбуждения. При необходимости также может использоваться электродвигатель постоянного тока, такой как двигатель с возбуждением от постоянных магнитов. Приводной электрический двигатель имеет полюсные наконечники, предназначенные для улучшенной передачи магнитного поля. Кроме того, с приводным двигателем связано рабочее колесо вентилятора, которое приводится от вала ротора приводного двигателя и посредством которого создается поток охлаждающего воздуха для охлаждения двигателя, а также других конструктивных элементов технологической машины. Поток охлаждающего воздуха поступает в корпус технологической машины, омывает приводной двигатель и снова выводится из корпуса через выпускные отверстия.

В корпусе предусмотрен воздухонаправляющий элемент, расположенный предпочтительно на торце электродвигателя и образующий внутри корпуса участок проточного канала охлаждающего воздуха. Воздухонаправляющий элемент по меньшей мере частично закрывает полюсные наконечники таким образом, что соответствующий участок полюсных наконечников находится снаружи проточного канала охлаждающего воздуха.

Такое решение имеет то преимущество, что обеспечивается защита полюсных наконечников от абразивных загрязняющих частиц, которые несет с собой поток охлаждающего воздуха. Абразивная пыль не может осаждаться на полюсных наконечниках, прежде всего на лобовых частях обмотки полюсных наконечников. Полюсные наконечники механически защищены от загрязнения посредством воздухонаправляющего элемента.

Другое преимущество заключается в оптимизированном характере течения, в частности, в области полюсных наконечников, поскольку воздухонаправляющий элемент, вдобавок к защите полюсных наконечников, также образует часть проточного канала охлаждающего воздуха, причем формообразованием воздухонаправляющего элемента можно оказывать влияние на течение. Кроме того, избегаются завихрения воздуха в области полюсных наконечников, которые расположены на противоположной от проточного канала стороне воздухонаправляющего элемента. Так как устраняются или по меньшей мере уменьшаются возмущающие воздействия на характер течения, которые сопровождаются перепадами давлений, то также достигается более приемлемая картина шума, поскольку в течении отсутствуют высокие частоты и также создаются только малые амплитуды.

Кроме того, достигается экранирование шума ротора приводного электрического двигателя, вследствие чего наружу проникает только небольшой шум от работающего двигателя. Наконец, в электрическом приводном двигателе возникают малые потери мощности, так как возникают меньшие завихрения, на которые затрачивается механическая энергия приводного двигателя за счет колебаний давления.

Для решения указанной выше задачи согласно изобретению для достижения улучшенного или определенным образом заданного направления течения на воздухонаправляющем элементе, расположенном, в частности, на осевом торце электродвигателя, выполнена по меньшей мере одна выступающая в проточный канал направляющая лопатка, в частности две таких лопатки, представляющие собой дополнительные направляющие элементы. Такая лопатка, в частности, может быть ориентирована радиально по отношению к проточному каналу. При этом лопатка может образовать фиксированную, нерегулируемую составную часть воздухонаправляющего кольца или, в альтернативном варианте выполнения, может удерживаться на воздухонаправляющем элементе подвижным образом, например, посредством пленочного шарнира или подобных элементов, т.е. быть регулируемой (по положению).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения воздухонаправляющий элемент имеет участок приема полюсных наконечников, вмещающий торцы полюсных наконечников и находящийся снаружи проточного канала охлаждающего воздуха. Воздухонаправляющий элемент предпочтительно выполнен в виде воздухонаправляющего кольца, причем участок приема полюсных наконечников предпочтительно образует кольцевую полость, выполненную радиально снаружи цилиндрического воздухонаправляющего патрубка, представляющего собой составную часть воздухонаправляющего кольца. По одной стороне указанного патрубка проходит граница проточного канала охлаждающего воздуха, а на противоположной стороне его стенка граничит с полюсными наконечниками, которые закрываются патрубком. Предпочтительно полюсные наконечники находятся радиально снаружи проточного канала для охлаждающего воздуха, так что выполненный в виде кольцевой полости в воздухонаправляющем кольце участок приема полюсных наконечников также находится снаружи этого проточного канала. Соответственно этому, поток охлаждающего воздуха проходит вдоль оси через двигатель между ротором и статором электродвигателя, предпочтительно выполненного как двигатель с внутренним ротором. При таком направлении потока воздуха происходит охлаждение как частей статора, так и частей ротора (якоря)электродвигателя.

Выполненный в воздухонаправляющем кольце направляющий поток воздуха патрубок, служит, в частности, для размещения рабочего колеса вентилятора, которое расположено соосно с валом ротора (якоря) электродвигателя и соединено с ротором с фиксацией от проворачивания относительно него. При этом указанный патрубок сообщается с приемным пространством в воздухонаправляющем элементе, в котором установлено с возможностью вращения рабочее колесо вентилятора. Таким образом, воздухонаправляющий элемент и рабочее колесо вентилятора образуют конструктивный узел, в результате чего возникает так называемый импеллер, то есть заключенный в кольцо пропеллер.

Другие преимущества и предпочтительные варианты выполнения изобретения раскрыты в формуле изобретения, в приведенном ниже описании и на поясняющих его чертежах, на которых показано:

на фиг.1 - схематическое изображение ручной электрической машины;

на фиг.2 - вид в перспективе применяемого в ручной машине электродвигателя, имеющего расположенное на осевом торце двигателя воздухонаправляющее кольцо;

на фиг.3 - другой вид в перспективе электродвигателя с воздухонаправляющим кольцом;

на фиг.4 - показанный в разрезе электродвигатель с воздухонаправляющим кольцом;

на фиг.5 - показанное отдельно воздухонаправляющее кольцо, вид в перспективе;

на фиг.6 - воздухонаправляющее кольцо в другом варианте выполнения с дополнительными направляющими лопатками, направленными радиально по отношению к проточному каналу для потока воздуха.

На чертежах одинаковые компоненты обозначены одинаковыми номерами позиций.

Ручная машина 1, общий вид которой приведен на фиг.1, в корпусе 2 содержит приводной электрический двигатель 3, который выполнен, в частности, в виде электродвигателя переменного тока, предпочтительно электродвигателя последовательного возбуждения, причем также учтена возможность использования, при необходимости, электродвигателя постоянного тока. Вал 4 ротора приводного двигателя 3 соединен и может вращаться совместно с установленным с возможностью вращения в корпусе валом 5 привода рабочего инструмента, также называемым шпинделем, и приводит его в движение. На валу 5 привода рабочего инструмента находится рабочий инструмент (орган) 6, предназначенный для обработки обрабатываемого изделия.

Как показано на фиг.2 и 3, приводной электрический двигатель 3 имеет полюсные наконечники 7, которые выполнены, в частности, как лобовые части обмотки и образуют составную часть статора приводного двигателя. Кроме того, имеется кольцеобразно окружающее полюсные наконечники 7 ярмо 8 магнитопровода, которое при необходимости также может иметь постоянные магниты.

В торцевой зоне приводного электрического двигателя 3 находится соосное с валом 11 ротора приводного двигателя воздухонаправляющее кольцо 9, в котором вращается показанное только символически на чертежах рабочее колесо 10 вентилятора, которое соединено с валом 11 с фиксацией от проворачивания относительно него. Воздухонаправляющее кольцо 9 охватывает рабочее колесо 10 вентилятора, так что два этих конструктивных элемента вместе образуют импеллер (рабочее колесо в кольце).

Как показано на фиг.3, воздухонаправляющее кольцо 9 имеет радиально сужающийся и проходящий в осевом направлении воздухонаправляющий патрубок 12, который выполнен за одно целое с воздухонаправляющим кольцом, предпочтительно изготовленным из пластмассы. Воздухонаправляющий патрубок 12 служит для направления охлаждающего воздуха, направляемого через корпус ручной машины, который, в частности, проходит в осевом направлении в радиальной области между якорем и статором электродвигателя. Патрубок 12 образует часть проточного канала охлаждающего воздуха. Наружная же сторона воздухонаправляющего патрубка 12 ограничивает осевые торцы полюсных наконечников 7.

Как видно на разрезе, показанном на фиг.4, в радиальном направлении снаружи цилиндрического воздухонаправляющего патрубка 12 в воздухонаправляющем кольце 9 образована кольцевая полость 13, предназначенная для размещения торцов полюсных наконечников 7. Кольцевая полость 13 образует участок приема полюсных наконечников и в радиальном направлении внутрь ограничена стенкой воздухонаправляющего патрубка 12, а снаружи в радиальном направлении - другой стенкой 14, которая выполнена за одно целое с воздухонаправляющим кольцом 9.

Радиально между ротором 16 и радиально охватывающими его частями статора, например, ярмом 8 магнитопровода, образован проходящий в осевом направлении через приводной двигатель 3 проточный канал 15 для охлаждающего воздуха, всасываемого в корпус за счет вращения рабочего колеса вентилятора. Проточный канал 15 открывается в воздухонаправляющий патрубок 12 воздухонаправляющего кольца 9. Таким образом, поток охлаждающего воздуха проходит через приводной двигатель 3 по его осевой длине и выходит из воздухонаправляющего кольца 9 в осевом направлении через открытый торец, противоположный воздухонаправляющему патрубку 12.

На фиг.5 воздухонаправляющее кольцо 9 показано вновь, на отдельном изображении в перспективе. На приведенном чертеже можно видеть воздухонаправляющий патрубок 12, диаметр которого равен примерно половине наружного диаметра воздухонаправляющего кольца 9. В осевом направлении воздухонаправляющий патрубок 12 занимает максимум половину длины общей осевой протяженности воздухонаправляющего кольца 9.

На фиг.6 изображено воздухонаправляющее кольцо 9 в модифицированном варианте выполнения. Здесь за одно целое с направляющим поток воздуха патрубком 12 выполнены две диаметрально противоположные, открывающиеся радиально наружу, направляющие лопатки 17, которые образуют составную часть стенки воздухонаправляющего патрубка 12, но увеличены в сравнении с цилиндрической стенкой по радиальной составляющей и проходят наружу. Направляющие лопатки 17 открываются в направлении кольцевой полости 13, служащей для размещения полюсных наконечников. Таким образом, освобождается проточный канал между внутренним пространством воздухонаправляющего патрубка 12, являющимся составной частью проточного канала, и кольцевой полостью 13, так что часть потока охлаждающего воздуха может поступать через открывающийся при отклоненных направляющих лопатках 17 проем радиально в кольцевую полость 13 и обеспечивать дополнительное охлаждение полюсных наконечников.

При необходимости направляющие лопатки 17 можно выполнить подвижными, так, что их положение может регулироваться между изображенным открытым положением и закрытым положением, в котором лопатки 17 находятся в стенке воздухонаправляющего патрубка 12, благодаря чему невозможно радиальное перетекание охлаждающего воздуха. Возможность поворота направляющих лопаток 17 может быть обеспечена, например, посредством пленочного шарнира, с помощью которого эти лопатки соединены со стенкой воздухонаправляющего патрубка 12. Вместе с тем, направляющие лопатки 17 в принципе можно выполнить и зафиксированными, неподвижными.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ручных шлифовальных угловых машинах. Машина содержит приводной электрический двигатель с полюсными наконечниками для передачи магнитного поля и рабочее колесо вентилятора для создания потока охлаждающего воздуха. В корпусе машины участок проточного канала охлаждающего воздуха образован воздухонаправляющим элементом, по меньшей мере частично закрывающим полюсные наконечники. Последние по меньшей мере частично находятся снаружи упомянутого проточного канала. На воздухонаправляющем элементе выполнена по меньшей мере одна выступающая в проточный канал направляющая лопатка. В результате обеспечивается защита полюсных наконечников от абразивных частиц и улучшаются условия течения охлаждающего воздуха. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Технологическая машина, прежде всего ручная машина, например угловая шлифовальная машина, содержащая приводной электрический двигатель (3), имеющий полюсные наконечники (7) для передачи магнитного поля и рабочее колесо (10) вентилятора для создания потока охлаждающего воздуха, направляемого через корпус (2) технологической машины (1), причем участок проточного канала (15) охлаждающего воздуха в корпусе (2) образован воздухонаправляющим элементом, по меньшей мере частично закрывающим полюсные наконечники (7) таким образом, что полюсные наконечники (7) по меньшей мере частично находятся снаружи проточного канала (15) охлаждающего воздуха, отличающаяся тем, что на воздухонаправляющем элементе выполнена по меньшей мере одна выступающая в проточный канал направляющая лопатка (17).

2. Технологическая машина по п.1, отличающаяся тем, что воздухонаправляющий элемент имеет участок приема полюсных наконечников, вмещающий торцы полюсных наконечников (7) и находящийся снаружи проточного канала (15) охлаждающего воздуха.

3. Технологическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что воздухонаправляющий элемент выполнен в виде воздухонаправляющего кольца (9).

4. Технологическая машина по п.3, отличающаяся тем, что воздухонаправляющее кольцо (9) имеет цилиндрический воздухонаправляющий патрубок (12), причем полюсные наконечники (7) расположены радиально снаружи патрубка (12).

5. Технологическая машина по п.4, отличающаяся тем, что рабочее колесо (10) вентилятора размещено внутри воздухонаправляющего кольца (9).

6. Технологическая машина по п.4, отличающаяся тем, что участок приема полюсных наконечников выполнен в виде кольцевой полости (13), расположенной радиально снаружи цилиндрического воздухонаправляющего патрубка (12).

7. Технологическая машина по п.6, отличающаяся тем, что направляющая лопатка (17) выступает в кольцевую полость (13), служащую в качестве участка приема полюсных наконечников.

8. Технологическая машина по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что направляющая лопатка (17) является регулируемой.

9. Технологическая машина по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что направляющая лопатка (17) ориентирована радиально по отношению к проточному каналу (15).

10. Технологическая машина по п.8, отличающаяся тем, что направляющая лопатка (17) ориентирована радиально по отношению к проточному каналу (15).

11. Технологическая машина по любому из пп.1-7, 10, отличающаяся тем, что проточный канал (15) охлаждающего воздуха проходит по радиальным внутренним сторонам полюсных наконечников (7).

12. Технологическая машина по п.8, отличающаяся тем, что проточный канал (15) охлаждающего воздуха проходит по радиальным внутренним сторонам полюсных наконечников (7).

13. Технологическая машина по п.9, отличающаяся тем, что проточный канал (15) охлаждающего воздуха проходит по радиальным внутренним сторонам полюсных наконечников (7).