ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2017 года по МПК H02K1/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к электрической машине, в частности к роторной герметичной электрической машине.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Эти машины имеют, по существу, цилиндрический наружный кожух, образованный корпусом, герметично закрытым, при помощи заклепок, крышкой, из которой выступают клеммы, через которые, собственно, питается упомянутая машина.

Роторная электрическая машина содержит статор, неподвижно соединенный с корпусом, и ротор, соединенный с возможностью вращения с корпусом.

Роторные электрические машины специального назначения включают в себя бесщеточные двигатели и двигатели постоянного тока.

Бесщеточный двигатель имеет статор с обмотками и ротор с постоянными магнитами, в то время как двигатель постоянного тока имеет статор с постоянными магнитами и ротор с обмотками, называемый якорем.

Цепь питания двигателя размещена в корпусе и получает питание через вышеупомянутые клеммы.

Вышеупомянутые двигатели используют, в частности, в автомобилестроении для приведения в действие сдвоенных или одинарных центробежных вентиляторов либо осевых вентиляторов.

Якорь или статор с обмотками содержит сердечник и множество обмоток, намотанных вокруг двух или более полюсных наконечников сердечника. Обмотки изолированы от полюсных наконечников при помощи пластиковых изоляторов, помещенных между обмотками и полюсными наконечниками.

Вообще говоря, внутри корпуса может быть предусмотрена крыльчатка из пластикового материала, приводимая по вращение ротором и предназначенная для создания потока охлаждающего воздуха внутри электрической машины.

Заявитель, разработавший многочисленные решения для мощных герметичных электрических машин - см., например, документы WO 2009019563 и WO 2009019562, - распознал неожиданную проблему, до настоящего времени не известную в данной области техники.

В частности, во время испытания центробежных вентиляторов, работающих при 100°C в течение 4 часов, наружные кожухи открываются, при этом крышка и корпус отсоединяются друг от друга.

Кроме того, во время сходного испытания девяти одновальных двигателей пять корпусов открылись с отсоединением друг от друга крышек и корпусов кожуха.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим основной целью настоящего изобретения является создание электрической машины, в частности герметичной роторной электрической машины, у которой отсутствуют вышеупомянутые недостатки.

Задача настоящего изобретения состоит в создании роторной электрической машины, которая не подвержена нежелательному открытию наружного кожуха путем отсоединения друг от друга крышки и корпуса.

Другая задача изобретения состоит в создании усовершенствованной роторной электрической машины, надежность которой выше, чем у устройств, известных из уровня техники.

Сформулированные техническая цель и по меньшей мере указанные задачи, по существу, достигнуты в электрической машине, в которой пластиковые компоненты, выполняющие функцию изоляции, и/или поддержки, и/или охлаждения внутри кожуха, изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%.

Действительно, изобретатель обнаружил, что обычно используемые материалы, например полиамид 66 (РА66), выделяют пар внутри кожуха при работе с большими нагрузками. Наличие пара обусловлено водой, которая поглощена материалом, из которого изготовлены пластиковые компоненты, и которая выделяется в виде пара, когда температура во внутреннем пространстве двигателя превышает определенное значение.

В герметичных машинах, соответствующих этим условиям, пар не имеет никакой возможности выходить наружу, и, таким образом, давление внутри кожуха повышается до тех пор, пока оно не вынудит крышку и корпус отсоединиться друг от друга.

Использование материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%, гарантирует, что вода в пластиковых компонентах внутри двигателя отсутствует или присутствует в незначительных количествах. Практически это означает, что при работе двигателя в условиях с высокими нагрузками пар не образуется, таким образом не вызывая отсоединения крышки и корпуса друг от друга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прочие особенности и преимущества данного изобретения будут очевидны из последующего более подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения, не являющегося ограничением и исключением, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает схематичный вид в аксонометрии с пространственным разделением деталей, с некоторыми частями, удаленными для большей ясности, роторной электрической машины согласно данному изобретению,

фиг. 2 изображает схематичный вид с пространственным разделением деталей, с некоторыми частями, удаленными для большей ясности, второй электрической машины согласно данному изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 и 2 номерами позиций 100 и 200 обозначены соответственно две электрические машины согласно данному изобретению.

В частности, на фиг. 1 изображен бесщеточный двигатель 100, в то время как на фиг. 2 изображен двигатель 200 постоянного тока или коллекторный двигатель.

Двигатели 100 и 200 являются, по существу, двигателями известного типа, и поэтому их особенности описываются и поясняются только в той мере, насколько это необходимо для понимания данного изобретения.

Двигатели 100 и 200 соответственно содержат герметичный наружный кожух 102, 202, образованный корпусом 103, 203 и крышкой 104, 204, присоединенной к соответствующему корпусу 103, 203.

Корпусы 102 и 202 соответственно вмещают статор 105, 205 и ротор 106, 206 (якорь).

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, то есть в бесщеточном двигателе 100, ротор 106 является ротором с постоянными магнитами, в то время как статор 105 является статором с обмотками.

Двигатель 100 имеет тип, приведенный и описанный, например, в заявке WO 2009019562, которая включена в данное описание в виде ссылки для полноты описания.

Статор 105 содержит сердечник 107, который имеет множество полюсных наконечников 108, в поясняемом примере - двенадцать.

Статор 105 содержит множество обмоток 109, каждая из которых образована проводящим проводом, намотанным в виде множества катушек 110 вокруг полюсных наконечников 108.

Как показано, статор 105 содержит первый и второй изоляторы 111, 112, изготовленные из пластикового материала и помещенные между обмотками 109 и сердечником 107.

В показанной конфигурации двигатель 100 содержит крыльчатку 113, изготовленную предпочтительно из пластика и выполненную за одно целое с ротором 106.

Во время работы крыльчатка 113 создает циркуляцию охлаждающего воздуха внутри двигателя 100.

Как показано, двигатель 100 содержит электронный блок 114, предназначенный для приведения в действие двигателя 100 и установленный внутри кожуха 102.

Электронный блок 114 содержит поддерживающий элемент 115 из пластикового материала и множество электронных компонентов, некоторые из которых показаны и обозначены номером позицией 116, смонтированные на поддерживающем элементе 115.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, то есть в двигателе постоянного тока или в коллекторном двигателе 200, якорь 206 является якорем с обмотками с коллектором, в то время как статор 206 является статором с постоянными магнитами.

Пример двигателя постоянного тока приведен и описан в заявке WO 2009019563, которая включена в данное описание в виде ссылки для полноты описания.

Якорь 206 содержит сердечник 207, который имеет множество полюсных наконечников 208, в поясняемом примере - двадцать.

Якорь 206 содержит множество обмоток, схематично показанных и обозначенных номером позиции 209, каждая из которых образована проводящим проводом, намотанным в виде множества катушек вокруг полюсных наконечников 208.

Как показано, якорь 206 содержит первый и второй изоляторы 211, 212, изготовленные из пластикового материала и помещенные между обмотками 209 и сердечником 207.

Обмотки 209 соединены соответствующим образом с пластинами, не показанными на чертеже, которые образуют коллектор 214 питания ротора 206.

Как показано, двигатель 200 содержит внутри кожуха 202 щеткодержатель 215, изготовленный из пластикового материала, для поддержания щеток 216, которые образуют контакты, скользящие по коллектору 214.

Рассматривая статор 205 более подробно, можно видеть, что он содержит множество магнитов 217, в рассматриваемом примере - четыре, и поддерживающий элемент 218 для магнитов 217, изготовленный из пластикового материала и обычно известный как "магнитный держатель".

Поддерживающий элемент 218 удерживает магниты 217 на своем месте внутри корпуса 203 для надлежащей работы двигателя 200.

Согласно данному изобретению один или более пластиковых компонентов 111, 112, 113, 115 или 211, 212, 215, 218 изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения, определенная в соответствии с ISO62, составляет менее 0,8%.

Предпочтительно значение влагопоглощающей способности может быть вычислено согласно различным стандартам или определено иным образом, например в состоянии равновесия или после погружения в воду в течение 24 часов.

Предпочтительно один или более пластиковых компонентов 111, 112, 113, 115 или 211, 212, 215, 218 изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения, определенная в соответствии с ISO62, составляет менее 0,5%.

Другими словами, в бесщеточном двигателе 100 первый и второй изоляторы 111 и 112, и/или крыльчатка 113, и/или поддерживающий элемент 115 изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%, предпочтительно менее 0,5%.

Предпочтительно первый и второй изоляторы 111 и 112, и/или крыльчатка 113, и/или поддерживающий элемент 115 изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет 0,3%, например из полибутилентерефталата (PBT) или из жесткого РВТ.

Как вариант, первый и второй изоляторы 111 и 112, и/или крыльчатка 113, и/или поддерживающий элемент 115 изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет 0,7%, например из полиэтилентерефталата (PET) или из жесткого PET.

Как вариант, первый и второй изоляторы 111 и 112, и/или крыльчатка 113, и/или поддерживающий элемент 115 изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет 0,3%, например из полициклогексилдиметилтерефталата (РСТ).

Кроме того, пластиковый материал одного или более пластиковых компонентов 111, 112, 113 и 115 бесщеточного двигателя 100 предпочтительно содержит армирующий материал, например стекловолокно, в количестве от 30 до 35 процентов.

В отношении электрической коллекторной машины 200 можно заметить, что практически первый и второй изоляторы 211 и 212, и/или щеткодержатель 215, и/или поддерживающий элемент 218 для магнитов изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%, предпочтительно менее 0,5%.

Предпочтительно первый и второй изоляторы 211 и 212, и/или щеткодержатель 215, и/или поддерживающий элемент 218 для магнитов изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет 0,3%, например из РВТ или из жесткого РВТ.

Как вариант, первый и второй изоляторы 211 и 212, и/или щеткодержатель 215, и/или поддерживающий элемент 218 для магнитов изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет 0,7%, например из PET или из жесткого PET.

Как вариант, первый и второй изоляторы 211 и 212, и/или щеткодержатель 215, и/или поддерживающий элемент 218 для магнитов изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет 0,3%, например из PCT.

Кроме того, пластиковый материал одного или более пластиковых компонентов 211, 212, 215 и 218 коллекторной машины 200 предпочтительно содержит армирующий материал, например стекловолокно, в количестве от 30 до 35 процентов.

Изобретение имеет важные преимущества.

Использование материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%, то есть использование в герметичном электродвигателе материала, известного также как "негигроскопичный" материал, устраняет нежелательное открытие крышки относительно корпуса, если температура внутри двигателя очень высока. Таким образом, электрические машины, выполненные таким образом, являются более надежными и подходят для работы даже при более тяжелых условиях эксплуатации по сравнению с известными машинами.

Настоящее изобретение относится к электрической машине, в частности к роторной герметичной электрической машине. Технический результат – повышение надёжности. Электрическая машина (100) содержит герметичный наружный кожух (102), образованный корпусом (103) и крышкой (104), присоединенной к корпусу (103), статор (105, 205) и ротор (106, 206), установленные внутри кожуха (102). Статор (105, 205) и/или ротор (106, 206) содержит сердечник (107, 207), имеющий по меньшей мере два полюсных наконечника (108, 208) и множество обмоток (109, 209). Электрическая машина дополнительно содержит множество пластиковых компонент (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), которые расположены внутри кожуха (102, 202) и выполняют функции изоляции, и/или поддержки, и/или охлаждения. При этом пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%. 2 и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрическая машина, содержащая

герметичный наружный кожух (102, 202), образованный корпусом (103, 203) и крышкой (104, 204), присоединенной к корпусу (103, 203),

статор (105, 205) и ротор (106, 206), установленные внутри кожуха (102, 202),

при этом статор (105, 205) и/или ротор (106, 206) содержит сердечник (107, 207), имеющий по меньшей мере два полюсных наконечника (108, 208) и множество обмоток (109, 209), каждая из которых образована проводящим проводом, намотанным в виде множества катушек (110) вокруг полюсных наконечников (108, 208), причем электрическая машина дополнительно содержит

множество пластиковых компонент (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), которые расположены внутри кожуха (102, 202) и выполняют функции изоляции, и/или поддержки, и/или охлаждения, при этом электрическая машина отличается тем, что пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,8%.

2. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) изготовлены из пластикового материала, влагопоглощающая способность которого в состоянии насыщения составляет менее 0,5%.

3. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковый материал, из которого изготовлены пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), содержит полибутилентерефталат (РВТ).

4. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковый материал, из которого изготовлены пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), содержит жесткий РВТ.

5. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковый материал, из которого изготовлены пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), содержит полиэтилентерефталат (PET).

6. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковый материал, из которого изготовлены пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), содержит жесткий PET.

7. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковый материал, из которого изготовлены пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), содержит полициклогексилдиметилтерефталат (РСТ).

8. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что пластиковый материал, из которого изготовлены пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218), содержит армирующий материал в количестве от 30 до 35 процентов.

9. Электрическая машина по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что она содержит статор (105) с обмотками, и тем, что пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) содержат по меньшей мере один изолятор (111, 112), помещенный между сердечником (107) и обмотками (109) статора (105), и/или крыльчатку (113), расположенную внутри кожуха (102) и выполненную за одно целое с ротором (106), и/или поддерживающий элемент (115) для электронного блока (114), предназначенного для приведения в действие электрической машины, являющейся, в частности, бесщеточной электрической машиной (100) с постоянными магнитами.

10. Электрическая машина по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что она содержит ротор (206) с обмотками и статор (105) с постоянными магнитами, и тем, что пластиковые компоненты (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) содержат по меньшей мере один изолятор (211, 212), помещенный между сердечником (207) и обмотками (209) ротора (206), и/или щеткодержатель (215), расположенный внутри кожуха (202), и/или поддерживающий элемент (218) для магнитов, причем упомянутая машина является, в частности, коллекторной электрической машиной (200).

11. Использование пластикового материала, имеющего влагопоглощающую способность в состоянии насыщения менее 0,8%, для изготовления пластиковых компонентов (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) в роторной электрической машине (100, 200).