BR102015007149A2

BR102015007149A2 - motor elétrico

Info

Publication number: BR102015007149A2
Application number: BR102015007149A
Authority: BR
Inventors: Hai Feng Shi; James Ching Sik Lau; Yue Zou; Yiu Wah Andy Cheung
Original assignee: Johnson Electric Sa
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-06-14
Also published as: JP6581378B2; CN104953769B; US10128715B2; DE102015104444A1; US20150280509A1; CN104953769A; JP2015198573A; BR102015007149B1

Abstract

motor elétrico. um motor elétrico possui um estator, um rotor rotativo com relaçao ao estator, enrolamentos de motor, uma placa de conexão conectada eletricamente com os enrolamentos de motor, e um cabo de alimentação para conectar o motor com uma fonte de alimentação. o cabo de alimentação é conectado com a placa de conexão por uma conexão elétrica e por uma conexão mecânica separada. a conexão mecânica protege a conexão elétrica de vibração ou movimento que de outra forma pode romper a conexão elétrica.

Description

“MOTOR ELÉTRICO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção se refere a um motor elétrico e em particular, a um arranjo para anexar cabos de alimentação a um motor elétrico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Convencionalmente, motores elétricos com cabos de alimentação possuem os cabos de alimentação anexados pelo ponto de conexão que serve para fazer tanto a conexão elétrica quanto a conexão mecânica. Este é particularmente o caso para pequenos motores elétricos. No entanto, nas aplicações onde tais motores estão sujeitos à alta vibração ou movimento repetido onde existem forças aplicadas aos cabos de alimentação, a conexão é conhecida como quebrada tanto eletricamente quanto mecanicamente, levando à falha do motor para operar corretamente. Tais conexões conhecidas incluem conexões de solda, conexões de soldagem, conexões de friso e conexões terminais.

[003] As conexões de soldagem são preferidas já que elas são rápidas e baratas de fazer com boas propriedades de resistência mecânica e elétrica. No entanto, vibrações podem fazer com que a conexão de soldagem se rompa.

[004] Conexões mecânicas, tais como aquelas usando o conector de fios, fornecem boa conexão mecânica, mas a conexão elétrica está sujeita à deterioração já que as vibrações causam a formação de microarco entre o conector e o terminal que leva à erosão elétrica e junções com alta resistência, afetando o desempenho do motor. Em casos extremos a conexão elétrica pode ser completamente perdida.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Assim existe um desejo por um modo aprimorado de conectar os fios de chumbo aos terminais do motor que podem suportar vibrações ou movimento frequente.

[006] Isto é alcançado na presente invenção usando uma conexão separada para fixar mecanicamente o cabo de alimentação ao terminal para estabilizar a conexão elétrica.

[007] De maneira apropriada, em um aspecto da mesma, a presente invenção provê um motor elétrico compreendendo: um estator, um rotor rotativo com relação ao estator, enrolamentos de motor, uma placa de conexão conectada eletricamente com os enrolamentos de motor, e um cabo de alimentação para conectar o motor com uma fonte de alimentação, em que o cabo de alimentação é conectado com a placa de conexão por uma conexão elétrica e por uma conexão mecânica separada.

[008] Preferivelmente, o rotor é um rotor enrolado tendo um núcleo de rotor e um comutador montado em um eixo, e os enrolamentos de motor são formados por bobinas enroladas em tomo de dentes do núcleo de rotor e conectados com os segmentos do comutador, e em que a placa de conexão está conectada eletricamente com os enrolamentos pelas escovas que fazem contato deslizante com o comutador.

[009] Preferivelmente, o estator possui um alojamento e ímãs permanentes fixados ao alojamento.

[0010] Preferivelmente, uma tampa de extremidade é encaixada ao alojamento e suporta a engrenagem de escova, incluindo uma pluralidade de escovas, a placa de conexão e uma placa de montagem de escova a qual as escovas e a placa de conexão são montadas.

[0011] Preferivelmente, cada escova é parte de um conjunto de escova separado compreendendo a escova, uma gaiola de escova em que a escova é montada de maneira deslizante e uma mola de escova para impelir a escova para contato com o comutador.

[0012] Preferivelmente, cada escova possui uma derivação e pelo menos uma das derivações está conectada eletricamente com a placa de conexão.

[0013] Preferivelmente, existem duas placas de conexão, dois cabos de alimentação respectivamente conectados com as placas de conexão e dois grupos de conjuntos de escova com as escovas de cada grupo de conjuntos de escova que está conectado com uma correspondente placa de conexão.

[0014] Preferivelmente, existem dois conjuntos de escova em cada grupo de conjuntos de escova e as escovas de cada grupo são arranjadas altemadamente em tomo do comutador.

[0015] Preferivelmente, o cabo de alimentação é conectado mecanicamente com a placa de conexão por um conector de fio.

[0016] Preferivelmente, a placa de conexão possui uma extensão na forma de um terminal macho e o conector de fio é conjugado de maneira resiliente com o terminal macho.

[0017] Preferivelmente, o cabo de alimentação está conectado eletricamente com a placa de conexão pela conexão de soldagem.

[0018] Preferivelmente, a conexão elétrica está entre a conexão mecânica e a extremidade adjacente do cabo de alimentação.

[0019] Em virtude do dito anteriormente, a estabilidade das conexões entre os cabos de alimentação e os terminais de motor é bastante melhorada de uma maneira simples.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] Uma modalidade preferida da invenção será descrita agora, por meio de exemplo apenas, com referência às figuras dos desenhos anexos. Nas figuras, estruturas, elementos ou partes idênticas que aparecem em mais do que uma figura em geral são rotuladas com um mesmo numeral de referência em todas as figuras em que eles aparecem. As dimensões dos componentes e funcionalidades mostradas nas figuras em geral são escolhidas para a conveniência e clareza de apresentação e não são mostradas necessariamente em escala. As figuras estão listadas abaixo.

[0021 ] A Fig. 1 ilustra um motor elétrico de acordo com a modalidade preferida da presente invenção; a Fig. 2 ilustra um estator do motor da Fig. 1; a Fig. 3 ilustra um rotor montado ao estator da Fig. 2; a Fig. 4 ilustra conjuntos de escova adicionados ao rotor e conjunto de estator da Fig. 3; a Fig. 5 ilustra uma tampa de extremidade, que é uma parte do motor da Fig. 1; a Fig. 6 mostra a tampa de extremidade da Fig. 5, observada a partir do outro lado; a Fig. 7 ilustra a engrenagem de escova do motor, compreendendo os conjuntos de escova, cabos de alimentação e placas de conexão; a Fig. 8 mostra a engrenagem de escova da Fig. 7, observada a partir do outro lado; a Fig. 9 ilustra um conector de fio; a Fig. 10 ilustra uma das placas de conexão da Fig. 7; e a Fig. 11 ilustra a conexão entre um cabo de alimentação e uma placa de conexão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0022] A Fig. 1 ilustra um motor elétrico de acordo com a modalidade preferida. Nesta modalidade, o motor é um motor de PMDC (ímã permanente, corrente direta) tendo um estator de ímã permanente 10, um rotor enrolado 20, e uma tampa de extremidade 30. O rotor 20 possui um corpo principal ou núcleo disposto dentro do estator 10 e um eixo de saída que se estende através da tampa de extremidade 30. Dois cabos de alimentação 40a, 40b se estendem através da tampa de extremidade 30 para a conexão com uma fonte de alimentação (não mostrada) através dos conectores 42a, 42b.

[0023] Como mostrado na Fig. 2, o estator possui um alojamento tipo copo profundo tendo ímãs encaixados a uma superfície interna do mesmo. O estator assim possui uma extremidade fechada e uma extremidade aberta. Na modalidade ilustrada, quatro ímãs permanentes 14 são montados de maneira uniforme à superfície interna do alojamento 12 por um suporte de montagem de ímã 16. Opcionalmente, estruturas de aço (não mostradas) podem ser dispostas nas superfícies internas dos ímãs 14 para ajudar a prender os ímãs e evitar o rompimento dos ímãs de obstruir a rotação do rotor 20.

[0024] A Fig. 3 ilustra o rotor montado com o estator. O rotor 20 compreende um eixo 22. Um núcleo de rotor 23, tendo uma pluralidade de dentes 24, é fixado com o eixo. Um comutador 26 é fixado ao eixo próximo do núcleo de rotor. O eixo está apoiado em mancais suportados pela extremidade fechada do alojamento e a tampa de extremidade. Um enrolamento de rotor (não mostrado) é enrolado em tomo dos dentes do núcleo de rotor de uma maneira em geral conhecida. O enrolamento inclui um número de bobinas, as extremidades das quais estão conectadas com os segmentos do comutador 26.

[0025] A Fig. 4 ilustra conjuntos de escova 31 adicionados ao rotor e conjunto de estator da Fig. 3. Existem dois conjuntos de escova 31a e dois conjuntos de escova 31b, altemadamente e igualmente arranjados em tomo da periferia do comutador 26 e arranjados tal que as escovas tomam o contato deslizante com o comutador 26. Uma placa de montagem de escova (ver a Fig. 6, 35) para o posicionamento dos conjuntos de escova não é mostrada na Fig. 4. As derivações 32a, 32b se estendem para fora de cada uma das escovas respectivamente. Durante a operação, enquanto o rotor 20 gira, as escovas dos conjuntos 31a e 31b contatam sequencialmente os segmentos do comutador 26.

[0026] As Figuras 5 e 6 ilustram a tampa de extremidade 30 a partir do exterior e do interior. A tampa de extremidade 30 inclui uma cobertura 34. Uma placa de montagem de escova anular 35 é disposta em um lado interno da cobertura 30. Os conjuntos de escova 31a e 31b são montados de maneira fixa com a placa de montagem de escova 35. As derivações 32a e 32b são conectadas com as placas de conexão 33a e 33b, respectivamente.

[0027] A Fig. 7 e a Fig. 8 ilustram, a partir de cima e de baixo, a engrenagem de escova compreendendo os quatro conjuntos de escova, as duas placas de conexão e os dois cabos de alimentação. Cada conjunto de escova compreende uma gaiola de escova, uma escova recebida de maneira deslizante na gaiola de escova e uma mola de escova arranjada para impelir a escova fora da gaiola de escova. Para a ilustração mais clara, a placa de montagem de escova 35 não é mostrada. Os dois conjuntos de escova 31a e dois conjuntos de escova 31b são arranjados altemadamente. Duas derivações 32a se estendem a partir dos dois conjuntos de escova 31a, respectivamente. Duas derivações 32b se estendem a partir dos dois conjuntos de escova 31b, respectivamente. As extremidades livres das derivações estão conectadas com as placas de conexão, preferivelmente por soldagem. As derivações 32a estão conectadas com a placa de conexão 33a e as derivações 32b estão conectadas com a placa de conexão 33b. O cabo de alimentação 40a está conectado com a placa de conexão 33a e o cabo de alimentação 40b é conectado com placa de conexão 33b, de uma maneira descrita aqui a seguir. Desta forma as duas derivações 32a estão conectadas eletricamente com o cabo de alimentação 40a, e as duas derivações 32b estão conectadas eletricamente com o cabo de alimentação 40b. Desta forma, os dois conjuntos de escova 31a estão conectados comumente com o cabo de alimentação 40a, e os dois conjuntos de escova 31b comumente estão conectados com o cabo de alimentação 40b.

[0028] A placa de conexão 33a inclui uma extensão que é dobrada 90 graus para formar uma placa de terminal 44a. A placa de conexão 33b da mesma forma inclui uma extensão que é dobrada 90 graus para formar a placa de terminal 44b. As placas de terminal 44a, 44b em geral são retangulares, formando terminais macho. Os cabos de alimentação 40a, 40b respectivamente estão conectados com as placas de terminal através do conector de fios 50. Uma parte média de cada um dos cabos de alimentação 40a e 40b entre extremidades opostas é enrolada com uma camada de isolamento 41 para garantir que os cabos de alimentação estão conectados de maneira segura com a fonte de alimentação sem estar conectados eletricamente com outro componente.

[0029] A Fig. 9 ilustra um conector de fio 50. Preferivelmente, o conector de fio 50 é formado a partir de cobre e possui uma placa de base 51 com extremidades de topo e de fundo. Uma primeira porção dobrada 52 está disposta na extremidade de fundo da placa de base 51, e uma segunda porção dobrada 54 está disposta na extremidade de topo da placa de base 51. A segunda porção dobrada 54 possui dois lados em geral conformados em U. A distância entre os dois lados conformados em U é levemente maior do que a largura da placa de terminal 44a, 44b para receber a placa de terminal entre eles. As extremidades livres das alterais enrolam de volta para a placa de base e são espaçadas das mesmas por uma distância menor do que a espessura da placa de terminal tal que os lados são deformados de maneira resiliente quando a placa de terminal é pressionada para o conector de fio para aderir hermeticamente à placa de terminal. A primeira porção dobrada 52 é arranjada para ser cravada no cabo de alimentação para fixar mecanicamente o cabo de alimentação para o conector de fio e assim para a placa de terminal. O conector de fio 50 é arranjado para ser cravado no cabo de alimentação tal que a extremidade livre do cabo de alimentação se estende além do conector de fio.

[0030] A Fig. 10 ilustra placa de conexão 33a, para mostrar de maneira mais clara a estrutura da placa de terminal 44a. A placa de terminal 44a possui uma forma em geral retangular. Uma retenção 45 é formada em uma área média de um lado da placa de pino 44a para limitar o movimento para baixo do conector de fio 50 com relação à placa de terminal 44a. A retenção está na forma de um degrau na lateral da placa de terminal que forma uma interrupção que suporta contra a borda axial da segunda porção dobrada 54. A retenção 45 pode ser formada em outra localização, desde que ela limite o movimento para baixo do conector de fio 50 com relação à placa de terminal 44a. Nesta modalidade, a placa de terminal 44a é formada integralmente com a placa condutiva 33a por estampagem e é dobrada 90 graus para formar a placa de pino 44a perpendicular à placa condutiva 33a. Em outra modalidade, a placa de conexão e placa de terminal podem se estender na mesma direção ou em um ângulo diferente de 90 graus.

[0031] A Fig. 11 ilustra a conexão entre o cabo de alimentação 40a e a placa de conexão 33a. O cabo de alimentação 40b e a placa de conexão 33b estão conectados de maneira similar. A extremidade do cabo de alimentação 40a é despojada de isolamento. A extremidade nua é cravada no conector de fio 50a e o conector de fio é encaixado para a placa de terminal 44a para estabelecer uma conexão mecânica entre o cabo de alimentação e a placa de conexão. O conector de fio 50a é cravado no cabo de alimentação 40a de uma maneira tal que a extremidade nua 46 do cabo de alimentação se estende além do conector de fio. A placa de terminal 44a é inserida para a segunda extremidade dobrada 54, deformando de maneira resiliente as extremidades dos lados conformados em c que então pressionam a placa de terminal 44a para a placa de base 51 do conector de fio. A placa de terminal é inserida através do conector de fio até as retenções 45 contatarem os lados conformados em c 54 do conector de fio, estabelecendo assim a posição correta do conector de fio com relação à placa de terminal. Nesta posição a extremidade livre 46 do cabo de alimentação que se estende além do conector de fio fica contra a extremidade distai da placa de terminal 44a. Com o cabo de alimentação conectado fisicamente com a placa de terminal de uma maneira estável, a extremidade do cabo de alimentação 40a está conectada eletricamente com a placa de terminal 44a por uma conexão elétrica separada. Esta conexão elétrica preferivelmente é uma conexão de soldagem, tal como feira por exemplo, usando uma técnica de soldagem pontual. Outros tipos de conexões elétricas, tais como aqueles feitos por soldagem, fusão ou crimpagem, podem ser usados dependendo da aplicação e das necessidades do processo de fabricação. De fato, outros tipos de métodos de fixação mecânica podem ser usados para fixar fisicamente o cabo de alimentação com a placa de terminal.

[0032] Assim, os cabos de alimentação estão conectados com os terminais de motor através de uma conexão mecânica e uma conexão elétrica separada. Assim a conexão elétrica é isolada de deformação e vibrações aplicadas aos cabos de alimentação garantindo uma boa conexão e estável eletricamente sobre a vida do motor.

[0033] Na descrição e nas reivindicações da presente aplicação, cada uma das palavras “compreendem”, “incluem”, “contêm” e “possuem”, e variações das mesmas são usadas em um sentido inclusivo, para especificar a presença do item declarado mas não para excluir a presença de itens adicionais.

[0034] E percebido que certas funcionalidades da invenção, que são, para clareza, descritas no contexto de modalidades separadas, também podem ser providas em combinação em uma única modalidade. Reciprocamente, várias funcionalidades da invenção que são, para a brevidade, descritas no contexto de uma única modalidade, também podem ser providas separadamente ou em qualquer subcombinação adequada.

[0035] Apesar de a invenção ser descrita com referência a uma modalidade preferida, deve ser percebido pelos peritos na técnica que várias modificações são possíveis. Por exemplo, a conexão mecânica pode não ser um conector de fio ou o conector de fio pode ser soldado diretamente com a placa de terminal. Ainda a placa de terminal pode ter uma fonna diferente de um conector macho. Portanto, o escopo da invenção deve ser determinado em referência às reivindicações que seguem.

Claims

1. Motor elétrico que compreende: um estator (10), um rotor (20) rotativo com relação ao estator, enrolamentos de motor, uma placa de conexão (33 a, 33b) conectada eletricamente com os enrolamentos de motor, e um cabo de alimentação (40a, 40b) para conectar o motor com uma fonte de alimentação, caracterizado pelo fato de que o cabo de alimentação (40a, 40b) é conectado com a placa de conexão (33a, 33b) por uma conexão elétrica e por uma conexão mecânica separada.

2. Motor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rotor (20) é um rotor enrolado tendo um núcleo de rotor (23) e um comutador (26) montado em um eixo (22), e os enrolamentos de motor são formados por bobinas enroladas em tomo de dentes (24) do núcleo de rotor e conectadas com segmentos do comutador (26), e em que a placa de conexão (33a, 33b) está conectada eletricamente com os enrolamentos pelas escovas (37) que fazem contato deslizante com o comutador.

3. Motor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o estator (10) possui um alojamento (12) e ímãs pemianentes (14) fixados ao alojamento.

4. Motor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma tampa de extremidade (30) encaixada ao alojamento (12) e suportando a engrenagem de escova, incluindo uma pluralidade das ditas escovas (37), a placa de conexão (33 a, 33b) e uma placa de montagem de escova (35) à qual as escovas e a placa de conexão estão montadas.

5. Motor de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada escova (37) é parte de um conjunto de escova separado (31a, 31b) compreendendo a escova (37), uma gaiola de escova (36) em que a escova é montada de maneira deslizante e uma mola de escova (38) para impelir a escova para contato com o comutador (26).

6. Motor de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada escova (37) possui uma derivação (42a, 42b) e pelo menos uma das derivações está conectada eletricamente com a placa de conexão (33a, 33b).

7. Motor de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que existem duas placas de conexão (33a, 33b), dois cabos de alimentação (40a, 40b) respectivamente conectados com as placas de conexão e dois grupos de conjuntos de escova (31a, 31b) com as escovas (37) de cada grupo de conjuntos de escova que está conectado com uma correspondente placa de conexão (33 a, 33b).

8. Motor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que existem dois conjuntos de escova (31a, 31b) em cada grupo de conjuntos de escova e as escovas (37) de cada grupo são arranjadas altemadamente em tomo do comutador (26).

9. Motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o cabo de alimentação ou cada cabo de alimentação (40a, 40b) é conectado mecanicamente com a correspondente placa de conexão (33a, 33b) por um conector de fio (50).

10. Motor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a placa de conexão ou cada placa de conexão (33 a, 33b) possui uma extensão na forma de um temiinal macho (44a, 44b) e o conector de fio (50) é conjugado de maneira resiliente com o terminal macho.

11. Motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o cabo de alimentação ou cada cabo de alimentação (40a, 40b) está conectada eletricamente com a correspondente placa de conexão (33a, 33b) por uma conexão de soldagem.

12. Motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a conexão elétrica está entre a conexão mecânica e a extremidade adjacente (46) do cabo de alimentação (40a, 40b).