CZ284037B6 - Ochrana konce kotvy vinutého rotoru - Google Patents

Abstract

Hvězdice (50) chránící vinutí rotoru od konce sloupku rotoru skládající se ze dvou částí, z náboje (51) a těla (55). Tělo má množství radiálně vystupujících ramen (56), které zakrývají ramena (22) plechů (21) rotoru, a to alespoň v oblasti vinutí rotoru. Tělo je připevněno a podpíráno nábojem. Na obvodu vystupující hrana (53) je vytvořena na náboji, kde hraje roli zarážky tak, aby tělo dosedalo na náboj ve správné hloubce. Hrana také zvětšuje elektrickou povrchovou vzdálenost pro vinutí rotoru, které leží na náboji. ŕ

Description

Ochrana konce kotvy pro vinutý rotor elektrického motoru

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká ochrany konce kotvy pro vinutý rotor elektrického motoru.

Dosavadní stav techniky

Vinutá rotory s vrstvenými sloupky jsou dobře známy. Sloupek je sestaven z ocelových plechů, z nichž každý má radiálně od středního náboje mnoho ramen ve tvaru písmene „T“. Náboj má střední otvor, sloužící pro připevnění plechů na tyč. Distální konce ramen mají na obvodu vystupující výběžky ve tvaru podobnému písmenu „T“, takže mezi sousedícími výstupky zůstává malá mezera. Oblast mezi sousedními rameny je označována jako tunel vinutí a když je motor navíjen, drát vinutí se protahuje skrz tyto malé mezery, aby vyplňoval tunel vinutí.

Pro mnoho motorů, jako jsou například střídavé motory napájené ze sítě, jsou tunely vinutí opatřeny izolací, aby se odizolovalo vinutí od sloupku rotoru. Na konci sloupku se používá ochrana konce kotvy, také nazývaná jako hvězdice, která zajišťuje oddělení mezi drátem vinutí a sloupkem rotoru. Obvykle se jako izolace používá pás izolačního materiálu, jako například papír MYLAR, který se vkládá dovnitř a lemuje zdi tunelů. Tyto pásy neuzavírají zcela konce tunelů vinutí, a proto je k zajištění povrchové vzdálenosti mezi sloupkem rotoru a vinutím potřeba hvězdic.

Tyto hvězdice se vyrábějí z vláknitých materiálů, termosetů nebo termoplastů. Obvykle se mezi hvězdice a mezi komutátor a větrák vkládají podložky. Tyto podložky nejen že regulují vzdálenost mezi sloupkem rotoru, komutátorem a větrákem, ale zajišťují také izolovanou objímku nad sloupkem, neboť jinak by se vodiče dotýkaly sloupku. Je tedy potřeba, aby podložky byly vyrobeny z izolačního materiálu, který je schopen odolávat teplu generovanému vinutím a který je zároveň dostatečně silný, tak aby zajistil potřebné oddělení.

Při špatné montáži nebo za provozu se mohou objevit mezery mezi podložkami a hvězdicemi a mohou vést k poruše izolace. Podložka a hvězdice jako jeden kus tento problém řeší aje to tedy preferované řešení. Nicméně pro běžné užití jsou podložky vyrobené z vláknitých materiálů příliš drahé.

Podložky a hvězdice jako jeden kus vyrobené z plastických materiálů fungují spolehlivě, mají však své nevýhody. Termoplasty všeobecně nevydrží takové teplo, které se v moderních motorech uvolňuje za abnormálních podmínek, jako například při přetížení, což vede k roztavení a k pokroucení hvězdice a/nebo podložky, což může mít za následek porušení požadavků na oddělení, které následně vede k poruše izolace.

Hvězdice vyrobené z termosetů vydrží vysoké teploty vinutí, zato jsou křehčí. V menších motorech jsou rozměry rotoru i hvězdice malé. Ramena hvězdice jsou tenká a vzhledem k jejich křehké podstatě se snadno lámou. Pro malé víceštěrbinové motory není použití hvězdic vyrobených z termosetů možné kvůli nutnosti velké opatrnosti při montáži a manipulaci, aby se zabránilo zničení ramen hvězdice.

Namísto izolace vzduchovou mezerou a hvězdicemi se také alternativně používá epoxidový povlak sloupku rotoru. Zde je ale těžké zajistit, aby byla tyč potažena dostatečně silnou vrstvou epoxidu, obzvláště na hranách a bez malých dírek, takže tento druh izolace je použitelný pouze pro nízkonapěťové motory .

- 1 CZ 284037 B6

Podstata vynálezu

Předpokládaný vynález se pokouší zmírnit nedostatky dřívějších ochran konce kotvy nebo hvězdic tak, aby byla zachována efektivita výroby.

Tohoto se dociluje pomocí ochrany konce kotvy, kde hvězdice kotvy sestává z náboje a radiálně se rozšiřující hlavní části s radiálními rameny, podle tohoto vynálezu, jejíž podstatou je to, že hlavní část hvězdice je uložena na náboji a tímto nábojem nesena, přičemž hlavní část hvězdice a náboj jsou vyrobeny z různých materiálů. Ve výhodném provedení je přitom hlavní část hvězdice 10 na náboji uložena nalisováním, přičemž je vyrobena buď z vulkanizovaného vláknitého materiálu, neboje vyrobena z termosetického materiálu. Podstatou řešení je též to, že na náboji je vytvořen nákružek, na který axiálně dosedá hlavní část hvězdice, přičemž nákružek na náboji je vytvořen ve vzdálenosti od konce náboje, která se rovná tloušťce hlavní části hvězdice.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení ochrany konce kotvy pro vinutý rotor elektrického motoru podle tohoto vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn částečný řez 20 motorem s vinutým rotorem včetně hvězdice, ve kterém jsou pro zlepšení přehlednosti vynechány propojovací vodiče a vinutí statoru, na obr. 2 axonometrický pohled na hvězdici, na obr. 3 čelní pohled na hvězdici z obr. 2, na obr. 4 řez vedený rovinu A-A z obr. 3, na obr. 5 částečný pohled na podélnou sekci rotoru z obr. 1, ukazující, jak vinutí rotoru leží na hvězdici, na obr. 6 částečný zadní pohled na rotor z obr. 1 s neznázoměným vinutím, objasňující 25 uspořádání izolace a jak ramena hvězdice překrývají ramena rotoru, a na obr. 7 částečný řez vedený rovinou B-B z obr. 6, ilustrující vztah mezi izolací a hvězdicí.

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je zobrazený univerzální motor 10, obsahující hvězdici podle tohoto vynálezu. Motor 10 má stator 11. Rotor 12 je umístěn uvnitř statoru H a je připevněn k hřídeli 13, který prochází na každém konci motoru 10 ložisky 14. Ložiska 14 jsou připevněna pomocí držáků 15 ve tvaru písmene „U“, které vychází z obou konců statoru 11. Najedná straně motoru 10 (řídicí konec) je 35 na hřídeli 13 mezi ložiskem 14 a rotorem 12 umístěn větrák 16.

Komutátor 17, tvořící část rotoru 12, je připevněn na opačném konci motoru 10, vzhledem k větráku 16. Komutátor 17 připojuje vinutí 27 rotoru 12 ke zdroji elektrické energie pomocí spojení 18, které je realizováno kartáči 19, jež jsou uspořádány jako klouzavý kontakt 40 s komutátorem 17 a jsou ke statoru 11 přichyceny pomocí druhých držáků 20.

Rotor 12 se skládá z mnoha ocelových plechů, které jsou přiloženy k sobě. Plechy mají uprostřed prstencovou oblast, skrz kterou prochází hřídel 13, a radiálně vybíhající ramena 22. Každé rameno 22 má na svém vnějším okraji výběžek 23, vytvářející spolu s ramenem 22 tvar podobný 45 písmenu „T“. Výběžky 23 mají mezi sebou malou mezeru 24. Ramena 22 a výběžky 23 tvoří tunely 25, skrz které prochází při navíjení vinutí 27 rotoru 12.

Vodič, ze kterého je vytvořeno vinutí 27. je izolován obvykle pomocí laku nebo polymerovým povlakem, aby zamezilo zkratům mezi vrstvami vinutí 27. Izolace 30, jak je všeobecně známo, 50 lemuje tunel 25, aby izolovala vinutí 27 od ramen 22 rotoru 12. izolace 30 jsou obvykle proužky papíru MYLAR s dalším proužkem 31, který pokrývá radiálně vnější stranu vinutí 27 a uzavírá mezeru 24 mezi rameny 22. Jak je známo, hvězdice 50 se používá na obou koncích rotoru 12.

Hvězdice 50 podle tohoto vynálezu a jak je podrobněji zobrazeno na obrázcích 2, 3 a 4, se skládá ze dvou částí spojených dohromady. První částí je náboj 51, který zároveň slouží jako podložka mezi ramenem 22 rotoru 12 a komutátorem 17 a/nebo větrákem 16. Náboj 51 má centrální otvor 52, skrz který prochází hřídel 13. Vnější povrch náboje 51 má nákružek 53.

Druhá část je hlavní část 55, která je připevněna na náboj 51 a je nábojem 51 podpírána. Nákružek 53 slouží jako zarážka pro ověření, že hlavní část 55 je správně nasazena na náboj 51. Hlavní část 55 má na svém obvodu ramena 56. přičemž dále vykazuje čelní plochu 58, která dosedá na nákružek 53, a zadní plochu 59, která dosedá na plechy rotoru 12. Ramena 56 odpovídají co do počtu ramenům 22 rotoru 12 a mají podobný tvar alespoň v oblasti, kde se vinutí 27 dotýká hvězdice 50. Ramena 56 jsou navržena tak, aby zajišťovala minimální vzdálenost mezi vinutími 27 a ramenem 22 rotoru 12 v součinnosti s izolací 30.

Hlavní část 55 je vyrobena z materiálu, který je dostatečně měkký, aby vydržel normální manipulaci při sestavování a zároveň je dostatečně tepelně odolný, aby se zamezilo přetavování, když je vinutí 27 motoru 10 horké, například při přetížení motoru 10. Přednostně je hlavní část 55 vyražena z vulkanizovaného vláknitého materiálu.

Náboj 51 je také přednostně vyroben z tepelně odolného materiálu, který je lisovatelný tak, aby bylo možné vyrábět náboje 51 injekčním lisováním. Preferovány jsou plastické materiály na bázi fenolu.

Hlavní část 55 má ve svém středu otvor, kterým je nasazena na náboj 51, aby tak byla vytvořena kompletní hvězdice 50. Hvězdice 50 se tak stává jednou součástkou, složenou ze dvou dílčích součástek. Tyto dvě dílčí součástky tak mohou být vyráběny z materiálů, které se více hodí pro jejich požadovanou funkci.

Nákružek 53 na náboji 51. jak je podrobněji ilustrováno na obrázku 4 a 5, zvětšuje vzdálenost první vrstvy vinuti 27 od hřídele 13 a také zvyšuje elektrickou povrchovou vzdálenost o plochu hvězdice s přiléhající podložkou. Jak je patrné z obrázku 5, vinutí 27 rotoru 12 leží na povrchu náboje 51, a proto je preferováno, aby byl náboj 51 vyroben z teplotně odolného materiálu, aby vydržel nárůst teploty vodičů, vyvolaný např. při přetížení atp.

Hvězdice 50 přiléhá ke konci ramen 22 rotoru 12. Izolace 30 pokračuje podél tunelu 25 vinutí 27 až ke konci ramen 56. Svrchní proužek 3 1 izolace 30, který uvnitř pokrývá a uzavírá podélnou mezeru 24 podél navíjecího tunelu 25, nebyl kvůli přehlednosti zobrazen.

Na obr. 6 jsou přehledně zobrazena ramena 22 rotoru 12 společně s tunely 25 vinutí 27 a mezerami 24 mezi sousedními konci ramen 22. Obrázek zobrazuje i použití a umístění izolace 30, včetně svrchního proužku 31.

Obrázek 7 znázorňuje částečný podélný řez jedním ramenem 22 rotoru 12. Zadní plocha 59 hvězdice 50 se dotýká konce plechu ramene 22. Izolace 30 leží podél obou dlouhých stran ramene 22, které tvoří zdi tunelu 25 vinutí 27. Konce izolace 30 dosahují až k čelní ploše 58 ramen 56 hvězdice 50.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Ochrana konce kotvy pro vinutý rotor elektrického motoru, kde hvězdice (50) kotvy sestává z náboje (51) a radiálně se rozšiřující hlavní částí (55) s radiálními rameny (56), vyznačující se tím, že hlavní část (55) je uložena a nesena nábojem (51), přičemž hlavní část (55) hvězdice (50) a náboj (51) jsou vyrobeny z různých materiálů.
2. 2. Ochrana konce kotvy podle nároku 1, vyznačující se tím, že hlavní část (55) hvězdice (50) je na náboji (51) uložena lisováním.
3. 3. Ochrana konce kotvy podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že hlavní část

   15 (55) hvězdice (50) je vyrobena z vulkanizovaného vláknitého materiálu.
4. 4. Ochrana konce kotvy podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že hlavní část (55) hvězdice (50) je vyrobena z termosetického materiálu.

   20
5. 5. Ochrana konce kotvy podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že na náboji (51) je vytvořen nákružek (53), na nějž dosedá axiálně hlavní část (55) hvězdice (50).
6. 6. Ochrana konce kotvy podle nároku 5, vyznačující se tím, že nákružek (53) na 25 náboji (51) je vytvořen ve vzdálenosti od konce náboje (51), která se rovná tloušťce hlavní části (55) hvězdice (50).