PL196769B1 - Silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik - Google Patents

Abstract

1. Silnik elektryczny ze srodkowym cz lonem ustalaj acym wirnik, zawieraj acy stojan, wirnik i obudow e przystosowan a do podpierania stojana i wirnika, przy czym stojan ma rdze n, uzwojenie na rdzeniu, wiele ró znych nabiegunników umieszczonych na rdzeniu i srodkowy cz lon ustalaj acy, który w stanie zmontowanym silnika elektrycznego jest umieszczony w otworze srodkowym rdzenia stojana i jest zaczepiony o promieniowo wewn etrzne kraw edzie nabie- gunników dla promieniowego ustawienia nabiegunników, a wirnik ma wa l umieszczony w srodkowym cz lonie ustala- j acym rdzenia stojana dla obracania wirnika wzgl edem stojana wokó l osi wzd luznej wa lu, znamienny tym, ze sciana boczna otworu srodkowego (102) rdzenia (92) stojana (22) jest wyposa zona w elementy kompensuj ace do kompensowania tolerancji promieniowych srodkowego cz lonu ustalaj acego (104) i nabiegunników (100) poprzez przemiesz- czenie materia lu elementów kompensuj acych rdzenia (92) stojana (22), przy czym elementy kompensuj ace stanowi a wystaj ace promieniowo do wewn atrz do otworu srodkowego (102) rdzenia (92) stojana (22) zebra (106), które s a zaczepio- ne o nabiegunniki (100) ustawiaj ac nabiegunniki (100) wzgl e- dem rdzenia (92) stojana (22). PL PL PL PL

Description

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 27.03.2000 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

27.03.2000, PCT/US00/08039 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

28.09.2000, WO00/57536 PCT Gazette nr 39/00 (51) Int.Cl.

H02K 1/18 (2006.01)

H02K 5/10 (2006.01)

H02K 29/08 (2006.01) H02K 11/04 (2006.01) (54)

Silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik

	(73) Uprawniony z patentu: GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady,US
(30) Pierwszeństwo: 25.03.1999,US,09/276,185	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Robert Keith Hollenbeck,Fort Wayne,US Dennis Patrick Bobay,Ossian,US James Everett Grimm,Ossian,US
08.10.2001 BUP 21/01	Norman C.Jr. Golm,Fort Wayne,US
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08	Gregory Alan Thompson,Fort Wayne,US Jeffrey A. Hall,Fort Wayne,US (74) Pełnomocnik: Katarzyna Lewicka, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp.z o.o.

(57) 1. Silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik, zawierający stojan, wirnik i obudowę przystosowaną do podpierania stojana i wirnika, przy czym stojan ma rdzeń, uzwojenie na rdzeniu, wiele różnych nabiegunników umieszczonych na rdzeniu i środkowy człon ustalający, który w stanie zmontowanym silnika elektrycznego jest umieszczony w otworze środkowym rdzenia stojana i jest zaczepiony o promieniowo wewnętrzne krawędzie nabiegunników dla promieniowego ustawienia nabiegunników, a wirnik ma wał umieszczony w środkowym czł onie ustalającym rdzenia stojana dla obracania wirnika względem stojana wokół osi wzdłużnej wału, znamienny tym, że ściana boczna otworu środkowego (102) rdzenia (92) stojana (22) jest wyposażona w elementy kompensujące do kompensowania tolerancji promieniowych środkowego członu ustalającego (104) i nabiegunników (100) poprzez przemieszczenie materiału elementów kompensujących rdzenia (92) stojana (22), przy czym elementy kompensujące stanowią wystające promieniowo do wewnątrz do otworu środkowego (102) rdzenia (92) stojana (22) żebra (106), które są zaczepione o nabiegunniki (100) ustawiając nabiegunniki (100) względem rdzenia (92) stojana (22).

FIG.2

PL 196 769 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik.

Montaż silników elektrycznych wymaga, żeby wirnik był zamontowany obrotowo względem stojana, tak by magnesy na wirniku były ustawione w linii z jednym lub więcej uzwojeniami na stojanie. Zwykle jest to dokonywane przez zamontowanie wału wirnika na ramie, która jest zamocowana do stojana. Wał jest odbierany przez stojan, tak że obraca się wokół osi stojana. Rama lub oddzielna obudowa może być zastosowana do osłony stojana i wirnika. W uzupełnieniu do tych podstawowych elementów silnika elektrycznego są również montowane elementy sterujące. Komutowany elektrycznie silnik może mieć płytkę drukowaną do montażu różnych elementów. Montaż silnika elektrycznego wymaga elektrycznego dołączenia płytki drukowanej do uzwojenia, a także zapewnienia elektrycznego połączenia z zewnętrznym źródłem zasilania. Płytka drukowana jest sama zamocowana na miejscu, zwykle przez przytwierdzenie do stojana przez łączniki lub przyspawanie, przylutowanie lub przyłączenie. Wiele tych etapów jest przeprowadzanych ręcznie i ma znaczne koszty związane z pracami materiałowymi. Łączniki i jakiekolwiek inne materiały stosowane do połączenia są wszystkie dodatkowymi częściami powodującymi związane z nimi koszty i czas potrzebny do montażu.

Tolerancje części składowych silnika elektrycznego muszą być regulowane, tak że we wszystkich montowanych silnikach elektrycznych wirnik obraca się swobodnie względem stojana bez kontaktowania się ze stojanem. Mała szczelina powietrzna pomiędzy stojanem i magnesami na wirniku jest zalecana dla przekazywania strumienia magnetycznego pomiędzy wirnikiem i stojanem, co umożliwia obracanie się wirnika. Tolerancje wymiarów kilku elementów mogą mieć wpływ na wymiar szczeliny powietrznej. Tolerancje tych elementów są addytywne, tak że wymiar szczeliny powietrznej musi być większy niż pożądany do zapewnienia swobodnego obrotu wirnika w zmontowanych silnikach. Liczba elementów, które oddziałują na wymiar szczeliny powietrznej, może zmieniać się, zależnie od konfiguracji silnika.

Silniki są zwykle zaprogramowane na pracę odpowiednio do wymagań końcowego użytkownika silnika elektrycznego. Dla przykładu, dla elementów płytki drukowanej mogą być zaprogramowane pewne parametry robocze, takie jak szybkość silnika, opóźnienie przed uruchomieniem silnika i inne parametry. Silniki produkowane masowo są najczęściej programowane w ten sam sposób przed końcowym montażem i nie są zdolne do przeprogramowania po montażu. Jednak użytkownicy końcowi silnika czasami mają różne wymagania co do pracy silnika. W dodatku użytkownik końcowy może zmieniać wymagane parametry robocze silnika. Z tego powodu są stosowane bogate wyposażenia silników lub co najmniej programowalne płytki drukowane dla realizacji wielu oczekiwanych zastosowań.

Silniki elektryczne mają mnóstwo zastosowań, w tym te, które wymagają, żeby silnik pracował w obecnoś ci wody. Woda jest szkodliwa dla pracy i trwał o ś ci silnika oraz jest niezbę dna do utrzymywania stojana i układu sterowania bez gromadzenia wody. Znane jest dobrze wykonywanie stojana i innych elementów jako wodoodpornych. Jednak, dla silników produkowanych masowo jest konieczne, żeby koszt zapobiegania wnikaniu i gromadzeniu się wody w silniku był utrzymywany na minimalnym poziomie. Dodatkowym problemem jest, gdy silnik jest stosowany w obszarze chłodzenia i tworzenia się lodu w silniku. Czasami silnik zostaje odłączony od źródła energii lub uszkodzony przez wytworzenie się lodu na łącznikach elektrycznych włożonych do płytki układowej. Lód, który tworzy się pomiędzy płytką drukowaną przy łączniku wtykowym może spowodować wypchnięcie łącznika z płytki drukowanej powodując odłączenie lub złamanie płytki lub łącznika.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie silnika elektrycznego o uproszczonej, łatwo montowanej konstrukcji.

Szczegółowo, wśród celów niniejszego wynalazku można odnotować dostarczenie silnika elektrycznego o konstrukcji, z kilkoma częściami składowymi, pozbawionej łączników do zabezpieczania części składowych, umożliwiającej dokładny montaż w produkcji masowej, zawierającej elementy zdolne do kompensacji tolerancji współpracujących części składowych silnika dla zminimalizowania skutku tolerancji addytywnych, umożliwiającej przeprogramowanie po końcowym montażu, hamującej wprowadzanie wody do silnika i o konstrukcji wytrzymałej na uszkodzenie i wadliwe działanie przy pracy w niskich temperaturach.

Silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik, według niniejszego wynalazku, zawiera stojan, wirnik i obudowę przystosowaną do podpierania stojana i wirnika, przy czym stojan ma rdzeń, uzwojenie na rdzeniu, wiele różnych nabiegunników umieszczonych na rdzeniu i środkowy człon ustalający, który w stanie zmontowanym silnika elektrycznego jest umieszczony w otworze środkowym

PL 196 769 B1 rdzenia stojana i jest zaczepiony o promieniowo wewnętrzne krawędzie nabiegunników dla promieniowego ustawienia nabiegunników, a wirnik ma wał umieszczony w środkowym członie ustalającym rdzenia stojana dla obracania wirnika względem stojana wokół osi wzdłużnej wału, a charakteryzuje się tym, że ściana boczna otworu środkowego rdzenia stojana jest wyposażona w elementy kompensujące do kompensowania tolerancji promieniowych środkowego członu ustalającego i nabiegunników poprzez przemieszczenie materiału elementów kompensujących rdzenia stojana, przy czym elementy kompensujące stanowią wystające promieniowo do wewnątrz do otworu środkowego rdzenia stojana żebra, które są zaczepione o nabiegunniki ustawiając nabiegunniki względem rdzenia stojana.

Korzystnie, co najmniej jedno z żeber ma, w stanie zmontowanym nabiegunników i środkowego członu ustalającego z rdzeniem stojana, zmniejszoną względem pozostałych żeber grubość promieniową.

Korzystnie, silnik zawiera umieszczone w otworze środkowym rdzenia stojana i przyjmujące wał wirnika łożysko, wokół którego jest usytuowany środkowy człon ustalający.

Korzystnie, stojan zawiera wiele odgałęzień wystających ze stojana na zewnątrz, przy czym każde odgałęzienie jest sprężyście uchylne i ma utworzony na jego końcu zaczep zaczepiający o odpowiedni jeden z wielu występów na obudowie z utworzeniem połączenia pomiędzy stojanem i zamontowanym na nim wirnikiem a obudową.

Korzystnie, obudowa zawiera przyjmującą część stojana miskę, która ma otwory umieszczone do przyjmowania w obudowie wolnych końców odgałęzień dla zwalniania zaczepów odgałęzień z występów w misce dla demontażu silnika elektrycznego.

Korzystnie, każdy otwór w obudowie ma promieniowo zewnętrzną krawędź i promieniowo wewnętrzną krawędź leżące w płaszczyźnie tworzącej kąt co najmniej 45° względem osi wzdłużnej wału wirnika.

Korzystnie, silnik zawiera płytkę drukowaną mającą połączenie elektryczne z uzwojeniem bez połączenia ze stojanem, przy czym płytka drukowana ma pasowanie z wciskiem z obudową.

Korzystnie, obudowa ma utworzone w niej żebra wewnętrzne zaczepiające o obwodowe krawędzie płytki drukowanej dla utworzenia pasowania z wciskiem z płytką drukowaną.

Korzystnie, silnik zawiera płytkę drukowaną mającą programowalne elementy do sterowania pracą silnika elektrycznego, przy czym płytka drukowana jest w stanie zmontowanym silnika elektrycznego umieszczona w obudowie i ma na niej styki elektryczne, a obudowa ma port utworzony w niej i ustawiony w linii ze stykami elektrycznymi na płytce drukowanej dla dostępu do styków elektrycznych przez port dla połączenia z mikroprocesorem, przy czym port ma wymiary i kształt dostosowane do przyjęcia sondy dla jej połączenia ze stykami elektrycznymi.

Korzystnie, silnik zawiera ogranicznik zaczepiony usuwalnie w porcie.

Korzystnie, każdy nabiegunnik ma kształt litery „U” i zawiera odgałęzienie wewnętrzne w stanie zmontowanym silnika elektrycznego umieszczone w otworze środkowym rdzenia stojana i odgałęzienie zewnętrzne w stanie zmontowanym silnika elektrycznego rozciągające się osiowo z rdzeniem stojana i na zewnątrz otworu środkowego rdzenia stojana, a skierowana promieniowo na zewnątrz powierzchnia czołowa odgałęzienia zewnętrznego, która jest usytuowana przeciwlegle do magnesu wirnika, ma otwarte promieniowo na zewnątrz wycięcie dla ułatwienia prawidłowego ustawienia magnesu wirnika względem nabiegunników.

Stojan zawiera rdzeń stojana mający na nim uzwojenie, wiele różnych nabiegunników i środkowy człon ustalający, przy czym środkowy człon ustalający jest odbierany w środkowym otworze rdzenia stojana i zaczepia o promieniowo wewnętrzne krawędzie nabiegunników dla promieniowego ustawienia nabiegunników, a rdzeń stojana przyjmuje promieniowe tolerancje środkowego członu ustalającego i nabiegunników przez przemieszczenie materiału rdzenia stojana. Wirnik ma wał odbierany w środkowym członie ustalającym rdzenia stojana dla obracania wirnika względem stojana wokół osi wzdłużnej wału. Obudowa jest przystosowana do wspierania stojana i wirnika.

Silnik jest montowany poprzez realizację następujących etapów: utworzenia stojana zawierającego czynności:

umieszczenie wielu nabiegunników pierwszych, wykonanych z materiału ferromagnetycznego, w uchwycie prasy, przy czym każ dy z nabiegunników pierwszych ma ogólnie kształ t litery „U” i zawiera promieniowo wewnętrzne odgałęzienie i promieniowo zewnętrzne odgałęzienie, umieszczenie rdzenia stojana z uzwojeniem w uchwycie prasy tak, że otwór środkowy rdzenia stojana jest ogólnie ustawiony w linii z promieniowo wewnętrznymi odgałęzieniami nabiegunników pierwszych, umieszczenie środkowego członu ustalającego w uchwycie prasy, przy czym środkowy człon ustalający jest odbierany przez otwór środkowy rdzenia stojana,

PL 196 769 B1 umieszczenie wielu nabiegunników drugich, wykonanych z materiału ferromagnetycznego, w uchwycie prasy, przy czym każ dy z nabiegunników drugich ma ogólnie kształt litery „U” i zawiera promieniowo wewnętrzne odgałęzienie wewnętrzne i promieniowo zewnętrzne odgałęzienie zewnętrzne, a promieniowo wewnętrzne odgałęzienia wewnętrzne nabiegunników drugich są ogólnie ustawione w linii z otworem środkowym rdzenia stojana i dociśnięcie nabiegunników pierwszych i drugich do rdzenia stojana, przy czym promieniowo wewnętrzne odgałęzienia wewnętrzne nabiegunników wchodzą do otworu środkowego rdzenia stojana, promieniowo wewnętrzne krawędzie nabiegunników pierwszych i drugich zaczepiają o środkowy człon ustalający i są ustawione promieniowo, przez co promieniowo zewnętrzne krawędzie wewnętrznych odgałęzień zaczepiają o żebra utworzone na wewnętrznej średnicy rdzenia stojana i wystające do otworu środkowego, a odgałęzienia wewnętrzne ścinają część co najmniej jednego z żeber, przez co tolerancje wymiarów promieniowych rdzenia stojana są usuwane z ustawienia promieniowego nabiegunników pierwszych i drugich, utworzenia wirnika i etap montażu wirnika i stojana.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, którego fig. 1 przedstawia rzut pionowy zespołu rozłożonego silnika elektrycznego w postaci wentylatora, fig. 2 przedstawia rzut perspektywiczny rozłożonych części składowych stojana silnika, fig. 3 przedstawia pionowy przekrój poprzeczny zmontowanego silnika, fig. 4 przedstawia stojan i płytkę drukowaną oddaloną od położenia zainstalowania na stojanie, fig. 5 przedstawia powiększony, fragmentaryczny widok tarczy wzmacniającej z fig. 1, widzianej z prawej strony, fig. 6 przedstawia boczny rzut pionowy środkowego członu ustalającego i łożyska wału wirnika, fig. 7 przedstawia ich prawy, końcowy rzut pionowy, fig. 8 przedstawia przekrój wzdłużny członu ustalającego i łożyska, fig. 9 przedstawia widok końcowy rdzenia stojana ze środkowym członem ustalającym i nabiegunnikami ustawionymi przez człon ustalający pokazany w zarysie, fig. 10 przedstawia przeciwległy widok końcowy rdzenia stojana, fig. 11 przedstawia przekrój dokonany w płaszczyźnie zawierającej linię 11-11 z fig. 10, fig. 12 przedstawia znacznie powiększony, fragmentaryczny widok silnika przy połączeniu piasty wirnika ze stojanem, fig. 13 przedstawia przekrój dokonany w płaszczyźnie zawierającej linię 13-13 z fig. 5, pokazując płytkę drukowaną w zarysie i ilustrują c przyłączenie sondy do pł ytki drukowanej w tarczy wzmacniają cej i ogranicznik, fig. 14 przedstawia przekrój dokonany w płaszczyźnie zawierającej linię 14-14 z fig. 5, pokazując płytkę drukowaną w zarysie i ilustrując wtyczkę łącznika zasilania, oddaloną od gniazda wtyku w tarczy wzmacniającej, fig. 15 przedstawia powiększony, fragmentaryczny widok silnika, ilustrujący połączenie zatrzaskowe podzespołu stojan-wirnik z tarczą wzmacniającą, fig. 16 przedstawia schemat blokowy jednofazowego sterowanego mikroprocesorem silnika, według wynalazku, fig. 17 przedstawia schemat zasilacza silnika z fig. 16 według wynalazku, alternatywnie układ zasilacza może być zmodyfikowany dla wejścia prądu stałego lub niedublującego się wejścia prądu przemiennego, fig. 18 przedstawia schemat blokowy układu przestawiania niskiego napięcia dla mikroprocesora silnika z fig. 16 według wynalazku, fig. 19 przedstawia schemat układu strobowania dla czujnika Hall'a silnika z fig. 16 według wynalazku, fig. 20 przedstawia schemat mikroprocesora silnika z fig. 16 według wynalazku, fig. 21 przedstawia schemat czujnika Hall'a silnika z fig. 16 według wynalazku, fig. 22 przedstawia schemat układu mostka H elementów do komutacji stojana silnika z fig. 16 według wynalazku, fig. 23 przedstawia sieć działań ilustrującą działanie mikroprocesora silnika, według wynalazku, w trybie pracy, w którym silnik jest komutowany przy stałej prędkości przepływu powietrza oraz przy szybkości i momencie obrotowym określonych przez tablice, które wyłączają punkty rezonansowe, fig. 24 przedstawia sieć działań ilustrującą działanie mikroprocesora silnika, według wynalazku, w trybie pracy, po rozruchu, w którym zakres bezpiecznej pracy silnika jest utrzymywany bez bieżącego odczytu elektrycznego z wykorzystaniem minimalnego czasu wyłączenia dla każ dego wyłącznika zasilania, przy czym minimalny czas wyłączania zależy od szybkości wirnika, fig. 25 przedstawia wykres czasowania ilustrujący tryb rozruchu, który zapewnia sterowanie w bezpiecznym zakresie pracy (SOA) w oparciu o szybkość, fig. 26 przedstawia sieć działań jednego korzystnego przykładu wykonania wykresu czasowania z fig. 25, ilustrującego tryb rozruchu, który zapewnia sterowanie w bezpiecznym zakresie pracy (SOA) w oparciu o szybkość, fig. 27 przedstawia wykres czasowania ilustrujący tryb rozruchu, który zapewnia sterowanie w bezpiecznym zakresie pracy (SOA) w oparciu o szybkość, fig. 28 przedstawia sieć działań ilustrującą działanie mikroprocesora silnika, według wynalazku, w trybie rozruchu rozpoczynanym po zadanej liczbie komutacji w trybie rozruchu, gdzie w trybie rozruchu mikroprocesor komutuje wyłączniki dla N komutacji przy stałym okresie komutacji i gdzie okres komutacji jest regulowany co każde M komutacji w funkcji szybkości, momentu obrotowego lub stałej szybkości przepływu powietrza silnika.

PL 196 769 B1

Jak pokazano na fig. 1 i 3, silnik elektryczny 20 skonstruowany według niniejszego wynalazku zawiera stojan 22, wirnik 24 i obudowę 26. W przedstawionym przykładzie wykonania, silnik 10 jest typem silnika, w którym magnes wirnika 24 jest na zewnątrz stojana i jest pokazany w postaci wentylatora. Wirnik 24 zawiera piastę 28 mającą łopatki 30 wentylatora utworzone z nim integralnie i wystające promieniowo z piasty. Piasta 28 i łopatki 30 wentylatora są utworzone jako jeden element z materiału polimerowego. Piasta 28 jest otwarta na jednym końcu i określa wnękę, w której jest zamontowany wał 32 wirnika 24 na osi piasty, fig. 3. Wał 32 jest zamocowany do piasty 28 przez wkładkę 34, która jest uformowana w piaście 28, wraz z końcem wału podczas tworzenia piasty 28 i łopatek 30 wentylatora. Magnes 35 wirnika 24, na fig. 1 wystający z wirnika 24, jest wykonany z materiału magnetycznego i ma podłoże z żelaza. Dla uproszczenia magnes 35 wirnika 24 jest pokazany jako materiał jednolity na rysunku. Podłoże z żelaza jest także uformowane do wnęki piasty 28 w czasie tworzenia piasty 28.

Stojan 22, który będzie opisany bardziej szczegółowo poniżej, jest zasadniczo obudowany w materiale termoplastycznym. Materiał obudowujący tworzy także odgałęzienia 36, z których każde ma zaczep 38 utworzony na końcu odległym odgałęzienia. Płytka drukowana ogólnie oznaczona 40 jest odbierana pomiędzy odgałęzieniami 36 w zmontowanym silniku 10 i zawiera elementy 42, z których co najmniej jeden jest programowalny, zamontowany na płytce drukowanej 40. Palec 44 wystający z pł ytki drukowanej 40 mocuje czujnik Hall'a 46, który jest odbierany wewną trz obudowy, gdy pł ytka drukowana 40 jest umieszczona pomiędzy odgałęzieniami 36 stojana 22. W zmontowanym silniku 10 czujnik Hall'a 46 jest bardzo blisko magnesu 35 wirnika dla zastosowania przy wykrywaniu położenia wirnika 24 w celu sterowania położeniem silnika 10. Stojan 22 zawiera także środkowy człon ustalający ogólnie oznaczony 48 i łożysko 50, wokół którego jest uformowany człon ustalający 104. Łożysko 50 odbiera wał 32 wirnika 24 przez stojan 22 dla zamontowania wirnika 24 na stojanie 22 w celu utworzenia podzespołu. Wirnik 24 jest utrzymywany na stojanie 22 przez zacisk E 52 zamocowany do swobodnego końca wirnika 24 po włożeniu go przez stojan 22.

Obudowa 26 ma miskę 54 przyłączoną przez trzy ramiona koła 56 do pierścieniowej obręczy 58. Ramiona koła 56 i pierścieniowa obręcz 58 określają tarczę wzmacniającą wokół łopatek 30 wentylatora, gdy silnik 10 jest zmontowany. Miska 54, ramiona koła 56 i pierścieniowa obręcz 58 są utworzone jako jeden element z materiału polimerowego w przedstawionym przykładzie wykonania. Miska 54 jest zasadniczo zamknięta na końcu lewym, jak to pokazano na fig. 1 i 3, lecz otwarta na końcu prawym, tak że miska 54 może odbierać część podzespołu stojana-wirnika. Pierścieniowa obręcz 58 ma otwory 60 do odbioru elementów mocujących przez obręcz dla zamocowania silnika w wymaganym położeniu, tak jak w obudowie chłodniczej (nie pokazanej). Wnętrze miski 54 jest utworzone z kanałami prowadzącymi 62, fig. 5, które odbierają poszczególne odgałęzienia 36. W każdym kanale prowadzącym jest utworzony występ 64 w pobliżu zamkniętego końca miski 54, który zaczepia o zaczep 38 na odgałęzieniu dla połączenia odgałęzienia z miską 54, patrz fig. 3 i 16. Średnica miski 54 zwęża się od otwartego końca w kierunku zamkniętego końca miski 54, tak że odgałęzienia 36 są odchylane sprężyście promieniowo do wewnątrz od ich położeń spoczynkowych w zmontowanym silniku 10 dla utrzymywania zaczepów 38 na występach. Małe otwory 66 w zamkniętym końcu miski 54, fig. 5, umożliwiają włożenie narzędzia (nie pokazanego) do miski 54 dla podważenia odgałęzień 36 i usunięcia ich z występów 64 w celu zwolnienia połączenia podzespołu stojan-wirnik z miski 54. Zatem, jest możliwy nieniszczący demontaż silnika 10 dla naprawy lub rekonfiguracji, na przykład, taki jak wymiana płytki drukowanej 40. Silnik 10 może być ponownie zmontowany przez proste ponowne włożenie odgałęzień 36 do miski 54, aż zatrzasną się one przy połączeniu.

Jednym zastosowaniem, do którego szczególnie jest przeznaczony silnik 10 przedstawionego szczególnego przykładu wykonania, to wentylator wyparny w obudowie chłodniczej. W tym środowisku silnik 10 jest wystawiony na działanie wody. Dla przykładu, obudowa może być wyczyszczona przez natryskiwanie wody na obudowę. Woda jest zwykle natryskiwana na silnik 10 z góry i z prawej strony silnika 10 w kierunku pokazanym na fig. 3 i może potencjalnie wejść do silnika, gdy występuje otwór lub złącze w konstrukcji silnika. Obudowa stojana 22 zapewnia zabezpieczenie, lecz jest pożądane ograniczenie ilości wody, która wchodzi do silnika. Jednym możliwym miejscem wejścia jest połączenie piasty 28 wirnika 24 i stojana 22. Powiększony, fragmentaryczny widok tego połączenia jest pokazany na fig. 12. Przy tym złączu jest uformowany materiał termoplastyczny obudowujący stojan 22 dla wytwarzania krętej drogi 68. Ponadto, jest uformowana kryza 70, która wychodzi promieniowo na zewnątrz stojana 22. Zewnętrzna krawędź 72 kryzy 70 jest odchylona tak, że woda kierowana z prawej strony jest odchylana od połączenia.

PL 196 769 B1

Otwory 66, które umożliwiają zwolnienie połączenia podzespołu stojana-wirnika, są potencjalnie podatne na wejście wody do miski 54, gdzie mogą zakłócać działanie płytki układowej. Płytka drukowana 40, zawierająca elementy 42, jest obudowana dla ochrony przed wilgocią. Jednak, jest nadal niepożądane, żeby znaczna ilość wody weszła do miski 54. Zgodnie z tym, otwory 66 są skonfigurowane tak, że wstrzymują wejście wody. Omawiając teraz fig. 15, znacznie powiększony widok jednego z otworów 66 pokazuje promieniowo zewnętrzną krawędź 66a i promieniowo wewnętrzną krawędź 66b. Te krawędzie leżą w płaszczyźnie P1, która jest pod kątem do płaszczyzny P2 zwykle równoległej do osi wzdłużnej wału 32 wirnika 24, co najmniej 45°. Uważa się, że woda jest natryskiwana na silnik pod kątem nie większym niż 45°. Zatem, można zauważyć, że woda nie ma bezpośredniej drogi wejścia do otworu 66, gdy przechodzi drogą tworzącą kąt 45° lub mniejszy, wówczas albo uderzy ona w bok miski 54 albo przejdzie nad otworem, lecz nie wejdzie do otworu.

Miska 54 obudowy 26 jest także skonstruowana tak, że zapobiega uszkodzeniom silnika, które mogą być spowodowane przez wytworzenie lodu w misce, gdy silnik 10 jest stosowany w środowisku chłodniczym. Bardziej szczegółowo, płytka drukowana 40 ma styki zasilania 74 zamontowane i wystające na zewnątrz z płytki drukowanej 40, fig. 4. Te styki są ustawione w linii z wewnętrznym końcem gniazda 76 wtyczki, które jest utworzone w misce 54. Jak pokazano na fig. 14, gniazdo 76 odbiera wtyczkę 78 dołączoną do elektrycznego źródła zasilania oddalonego od silnika. Zewnętrzne układy sterowania (nie pokazane) są także dołączone do płytki drukowanej 40 przez wtyczkę 78. Gniazdo 76 i wtyczka 78 mają odpowiednie, prostokątne przekroje poprzeczne, więc gdy wtyczka 78 jest włożona, to zamyka gniazdo 76 wtyczki 78.

Gdy wtyczka 78 jest całkowicie włożona do gniazda 76 wtyczki 78, styki zasilania 74 na płytce drukowanej 40 są odbierane we wtyczce 78, lecz tylko częściowo. Gniazdo 76 wtyczki 78 jest wykonane z klapkami 80, blisko wewnętrznego końca, które zaczepiają o wtyczkę 78 i ograniczają głębokość wkładania wtyczki 78 do gniazda 76. W wyniku tego, wtyczka 78 jest oddalona od płytki drukowanej 40, nawet gdy jest całkowicie włożona do gniazda 76 wtyczki 78. W korzystnym przykładzie wykonania, odległość wynosi około 0,2 cala. Jednak uważa się, że odległość wynosząca około 0,05 cala byłaby zadawalająca. Pomimo częściowego odbioru styków zasilania 74 we wtyczce 78, dokonywane jest połączenie elektryczne. Wystawione części styków zasilania 74, które są wykonane z metalu, mają tendencję podlegania działaniu lodu, gdy silnik 10 jest stosowany w pewnych środowiskach chłodniczych. Jednak, ponieważ wtyczka 78 i płytka drukowana 40 są oddalone, wytwarzanie lodu nie powoduje ciśnienia pomiędzy wtyczką 78 i płytką drukowaną 40, które pchałoby wtyczkę 78 dalej od płytki drukowanej, powodując odłączenie elektryczne. Lód może i będzie nadal tworzyć się na wystawionych stykach zasilania 74, lecz to nie spowoduje odłączenia lub uszkodzenia płytki drukowanej 40 lub wtyczki 78.

Jak pokazano na fig. 13, płytka drukowana 40 ma także oddzielny zespół styków 82 stosowanych do programowania silnika 10. Te styki 82 są ustawione w linii z rurowym portem 84 uformowanym w misce 54, która jest normalnie zamknięta przez ogranicznik 86 umieszczony usuwalnie w porcie. Gdy ogranicznik 86 jest usunięty, port może pomieścić sondę 88 w połączeniu ze stykami 82 na płytce drukowanej 40. Sonda jest dołączona do mikroprocesora lub podobnego elementu (nie pokazanego) dla programowania lub, co ważniejsze, przeprogramowania działania silnika 10 po jego całkowitym zmontowaniu. Dla przykładu, szybkość silnika 10 może być zmieniona lub opóźnienie przed rozpoczęciem może być zmienione. Innym przykładem w kontekście chłodzenia jest to, że silnik 10 może być przeprogramowany dla oddziaływania na różne wejście, tak jak przy stosowaniu żądanego rozmrażania. Obecność portu 84 i usuwalnego ogranicznika 86 umożliwia przeprogramowanie silnika 10 długo po końcowym zmontowaniu silnika 10 i instalacji silnika 10 w danym zastosowaniu.

Port 84 jest klinowany tak, że sonda może być włożona w jeden sposób do portu. Jak pokazano na fig. 5, klin jest przedstawiony jako rynna 90 po jednej stronie portu 84. Sonda ma odpowiedni występ podłużny, który jest umieszczany w rynnie 90, gdy sonda jest ustawiona we właściwy sposób względem rynny. W ten sposób nie jest możliwe nieprawidłowe przyłączenie sondy do styków programujących. Jeżeli sonda 88 nie jest właściwie ustawiona, nie będzie ona umieszczana w porcie 84.

Jak pokazano na fig. 2, stojan 22 ma rdzeń, lub korpus, oznaczony ogólnie 92, wykonany z materiału polimerowego i uzwojenie 94 nawinięte wokół rdzenia 92. Doprowadzenia uzwojenia 94 są zakończone w końcowej kieszeni 96 utworzonej jako jeden element z rdzeniem 92 stojana 22 przez końcowe kołki 98 odbierane w końcowej kieszeni. Końcowe kołki 98 są zamocowane we właściwy sposób taki, jak przylutowanie do płytki drukowanej 40. Jednak, należy rozumieć, że mogą być zastosowane inne sposoby wykonywania połączenia elektrycznego bez oddalania się od zakresu wynalazku.

PL 196 769 B1

Widać, że mogłoby być zastosowane połączenie typu wtykowego (nie pokazane) tak, że nie byłoby potrzebne żadne lutowanie.

Materiał ferromagnetyczny do przewodzenia strumienia magnetycznego w stojanie 22 jest zapewniony przez osiem różnych nabiegunników, zwykle oznaczonych 100. Każdy nabiegunnik 100 ma ogólnie kształt litery „U” i zawiera promieniowo wewnętrzne odgałęzienie wewnętrzne 100a, promieniowo zewnętrzne odgałęzienie zewnętrzne 100b i poprzeczkę łączącą 100c. Każdy z nabiegunników 100 jest korzystnie uformowany przez wytłaczanie stosunkowo cienkich struktur warstwowych w kształcie litery „U” z mostka stali i ułożenie w stosy struktur warstwowych razem dla utworzenia nabiegunnika 100. Struktury warstwowe są zamocowane razem we właściwy sposób, taki jak spawanie lub mechaniczne blokowanie. Jedna postać struktury warstwowej, mającej długie promieniowo zewnętrzne odgałęzienie zewnętrzne, tworzy część środkową nabiegunnika 100, a inna postać struktury warstwowej tworzy części boczne. Zaznacza się, że jeden nabiegunnik, oznaczony 100' na fig. 2, nie ma jednej części bocznej. Jest to celowe, aby pozostawić przestrzeń do włożenia czujnika Hall'a 46, jak to dalej opisano. Nabiegunniki 100 są zamontowane na poszczególnych końcach rdzenia 92 stojana 22, tak że odgałęzienie wewnętrzne 100a każdego nabiegunnika 100 jest odbierane w otworze środkowym 102 rdzenia 92 stojana 22 i odgałęzienie zewnętrzne 100b rozciąga się osiowo wzdłuż zewnętrznej strony rdzenia 92 stojana 22 poprzez część uzwojenia. Część środkowa skierowanego promieniowo na zewnątrz boku odgałęzienia zewnętrznego 100b, które jest najbliższe względem magnesu 35 wirnika 24 w zmontowanym silniku, jest uformowana z wycięciem 100d. Magnetycznie wycięcie 100d ułatwia prawidłowe umieszczenie magnesu 35 wirnika 24 względem nabiegunników 100, gdy silnik jest zatrzymany. Nabiegunniki 100 mogłyby być także uformowane z materiału magnetycznego bez oddalania się od zakresu wynalazku. W pewnych zastosowaniach silników o małej mocy, mógłby być obecny pojedynczy nabiegunnik 100 wytłoczony z metalu (nie pokazany), lecz mający wielokrotne, na przykład, cztery odgałęzienia wyznaczające nabiegunnik 100 jako zagięty do dołu i rozciągający się osiowo poprzez uzwojenie.

Nabiegunniki 100 są utrzymywane i ustawiane przez rdzeń 92 stojana 22 i środkowy człon ustalający, zwykle oznaczony 104. Promieniowo wewnętrzne odgałęzienia wewnętrzne 100a nabiegunników 100 są umieszczone pomiędzy środkowym członem ustalającym 104 i średnicą wewnętrzną rdzenia 92 stojana 22 w otworze środkowym 102 rdzenia 92 stojana 22. Części środkowe odgałęzień wewnętrznych 100a są uformowane z takich samych struktur warstwowych, które tworzą części środkowe odgałęzień zewnętrznych 100b i są szersze niż części boczne odgałęzień wewnętrznych 100a. Promieniowo wewnętrzna krawędź części środkowej każdego odgałęzienia wewnętrznego 100a nabiegunnika 100 jest odbierana w poszczególnym gnieździe 104a uformowanym w członie ustalającym 104 dla przyjęcia części środkowej nabiegunnika 100. Gniazda 104a są umieszczone właściwie dla ustawienia nabiegunników 100 asymetrycznie wokół członu ustalającego 104. Żadna płaszczyzna przechodząca przez oś wzdłużną środkowego członu ustalającego 104 i przecinająca gniazdo 104a prostopadle nie dzieli na połowy gniazda lub nabiegunnika 100 umieszczonego w gnieździe. W wyniku tego, szczelina pomiędzy promieniowo zewnętrznymi odgałęzieniami zewnętrznymi 100b i magnesem trwałym 35 wirnika 24 jest asymetryczna dla ułatwienia uruchomienia silnika 10.

Promieniowo zewnętrzna krawędź odgałęzienia wewnętrznego 100a zaczepia o żebra 106 na wewnętrznej średnicy otworu środkowego 102 rdzenia 92 stojana 22. Konfiguracja żeber 106 jest najlepiej widoczna na fig. 9-11. Para żeber 106a, 106b, i tak dalej, jest zapewniona dla każdego nabiegunnika 100. Różne nachylenie żeber 106, widoczne z fig. 9 i 10, odzwierciedla przesunięcie kątowe nabiegunników 100. Nabiegunniki 100 i środkowy człon ustalający 104 zostały pokazane w zarysie na fig. 9 dla przedstawienia, jak każda para jest związana z określonym nabiegunnikiem 100 na jednym końcu rdzenia 92 stojana 22. Jedno z żeber 106d' jest szczególnie skonstruowane do przyjęcia niewyrównoważonego nabiegunnika 100' i zaczepia o bok odgałęzienia wewnętrznego 100a' zamiast o promieniowo zewnę trzną krawęd ź . Inne ż ebro 106d, związane z niewyrównoważonym nabiegunnikiem, ma mniejszą grubość promieniową, ponieważ zaczepia o promieniowo zewnętrzną krawędź szerszej części środkowej odgałęzienia wewnętrznego 100a'.

Środkowy człon ustalający 104 ustala położenie promieniowe każdego nabiegunnika 100. Jak to omówiono dokładniej poniżej, pewna początkowa grubość promieniowa żeber 106 może być ścięta przez odgałęzienie wewnętrzne 100a po zmontowaniu dla dostosowania tolerancji w rdzeniu 92 stojana 22, nabiegunniku 100 i środkowym członie ustalającym 104. Promieniowo wewnętrzna krawędź każdego odgałęzienia zewnętrznego 100b jest ustawiona w wycięciu 108 uformowanym na obwodzie rdzenia 92 stojana 22. Omawiając teraz fig. 6-8, środkowy człon ustalający 104 ma sekcje przeciwległego

PL 196 769 B1 końca, które mają zasadniczo taki sam kształt, lecz są przesunięte kątowo o 45° wokół osi wzdłużnej środkowego członu ustalającego 104, patrz szczególnie fig. 7. Przesunięcie zapewnia odpowiednie przesunięcie dla każdego z czterech nabiegunników 100 na każdym końcu rdzenia 92 stojana 22 dla dopasowania do rdzenia 92 stojana 22, bez zakłócania jednego z nabiegunników 100 na przeciwległym końcu. Jest widoczne, że przesunięcie kątowe jest określone przez pewną liczbę nabiegunników 100, to jest 360° podzielone przez liczbę nabiegunników, i byłoby różne, jeżeli byłaby wykorzystana różna liczba nabiegunników 100. Kształt środkowego członu ustalającego 104 byłby odpowiednio zmieniony dla dostosowania różnej liczby nabiegunników 100. Jak pokazano na fig. 8, środkowy człon ustalający 104 jest uformowany wokół łożyska 110 wału metalowego wirnika 24, które jest samosmarowne podczas użytkowania silnika 10. Rdzeń 92 stojana 22, uzwojenie 94, nabiegunniki 100, środkowy człon ustalający 104 i łożysko 110 są wszystkie obudowane w materiale termoplastycznym w postaci stojana 22. Końce łożyska 110 wału 32 wirnika 24 nie są pokryte przez materiał obudowujący, tak że wał 32 wirnika 24 może być odebrany przez łożysko dla zamontowania wirnika 24 na stojanie 22, patrz fig. 3.

Silnik elektryczny 10 jest montowany następująco. Początkowo są wykonane części składowe silnika. Dokładna kolejność wykonania części składowych nie jest krytyczna i jest zrozumiałym, że pewne lub wszystkie części składowe mogą być wykonane w odległym miejscu oraz dostarczone do miejsca końcowego montażu. Wirnik 24 jest wykonany przez umieszczenie magnesu 35 i wału 32 wirnika, mającego wkładkę 34 na jednym końcu, w formie. Piasta 28 i łopatki 30 wentylatora są uformowane wokół magnesu 35 i wału 32 wirnika 24 tak, że są one utrzymywane bezpiecznie na piaście 28. Obudowa 26 jest wykonana także przez uformowanie miski 54, ramion koła 56 i pierścieniowej obręczy 58 jako jednego elementu. Miska 54 jest wykonana z wewnętrznymi żebrami 112, fig. 5, które są stosowane do zabezpieczania płytki drukowanej 40, jak to będzie opisane. Płytka drukowana 40 jest wykonana w konwencjonalny sposób przez przyłączenie elementów 42 do płytki drukowanej 40. W korzystnym przykładzie wykonania, styki programujące 82 i styki zasilania 74 są wykonane przez wtrysk na płytkę drukowaną 40, zamiast zamontowania przez przyspawanie, fig. 4. Czujnik Hall'a 46 jest zamontowany na palcu 44 wystającym z płytki drukowanej 40 i jest dołączony elektrycznie do elementów 42 na płytce drukowanej 40.

Stojan 22 zawiera kilka części składowych, które są wykonane przed montażem stojana 22. Środkowy człon ustalający 104 jest wykonany przez uformowanie wokół łożyska 110, które jest wykonane z brązu. Końce łożyska 110 wystają z członu ustalającego 104. Łożysko 110 jest następnie impregnowane przez smar wystarczający do trwania przez czas pracy silnika 10. Rdzeń 92 stojana, lub korpus, jest uformowany i jest na nim nawinięty przewód magnesu oraz jest zakończony dla utworzenia uzwojenia 94 na rdzeniu 92 stojana 22. Nabiegunniki 100 są wykonane przez wytłoczenie wielokrotnych, cienkich struktur warstwowych zwykle w kształcie litery „U” z mostka stali. Struktury warstwowe są korzystnie wykonane w dwóch różnych postaciach, jak to opisano powyżej. Struktury warstwowe są ułożone w stosy i przyspawane dla utworzenia każdego nabiegunnika 100 w kształcie litery „U”, przy czym struktury warstwowe mają dłuższe odgałęzienie zewnętrzne i szersze odgałęzienie wewnętrzne, tworzące części środkowe nabiegunników 100. Jednak, jeden nabiegunnik 100' jest wykonany bez jednej części bocznej dla utworzenia przestrzeni dla czujnika Hall'a 46.

Części składowe stojana 22 są montowane w osprzęcie tłoczonym (nie pokazanym). Cztery nabiegunniki 100, które będą zamontowane na jednym końcu rdzenia 92 stojana 22, są najpierw umieszczone w tym osprzęcie w położeniach ustalonych przez osprzęt, które są oddalone o 90° wokół tego, co stanie się osią obrotową wału 32 wirnika 24. Nabiegunniki 100 są ustawione tak, że są otwarte do góry. Środkowy człon ustalający 104 i łożysko 110 są umieszczone w osprzęcie w wymaganym ustawieniu i przechodzą przez otwór środkowy 102 rdzenia 92 stojana 22. Promieniowo wewnętrzne krawędzie części środkowych odgałęzień wewnętrznych 100a nabiegunników 100 są odbierane w poszczególnych gniazdach 104a wykonanych na jednym końcu środkowego członu ustalającego 104. Nawinięty rdzeń 92 stojana 22 jest wstawiony do osprzętu zwykle na górze nabiegunników 100 poprzednio umieszczonych w osprzęcie. Cztery inne nabiegunniki 100 są umieszczone w osprzęcie powyżej rdzenia 92 stojana 22, lecz w tym samym położeniu kątowym, które one przyjmują względem rdzenia 92 stojana 22, gdy montaż jest zakończony. Nabiegunniki 100 powyżej rdzenia 92 stojana 22 otwierają się do dołu i są umieszczone w położeniach, w których są przesunięte o 45° od położeń nabiegunników 100 na dole osprzętu.

Osprzęt tłoczony jest zamknięty i uruchamiany dla pchania nabiegunników 100 do rdzenia 92 stojana 100. Promieniowo wewnętrzne krawędzie odgałęzień wewnętrznych 100a nabiegunników 100 zaczepiają o poszczególne gniazda 104a środkowego członu ustalającego. Gniazdo 104a ustala położenie

PL 196 769 B1 promieniowe nabiegunnika 100, o który zaczepia. Odgałęzienia wewnętrzne 100a nabiegunników 100 wchodzą do otworu środkowego 102 rdzenia 92 stojana 22 i zaczepiają o żebra 106 na rdzeniu stojana 22 wystającym do otworu środkowego 102. Zmiany wymiarów promieniowych względem wartości projektowych środkowego członu ustalającego 104, nabiegunników 100 i rdzenia 92 stojana 22, powodowane przez tolerancje produkcyjne, są dostosowywane przez odgałęzienia wewnętrzne 100a odcinające pewien materiał żeber 106 zaczepionych o nabiegunniki 100. Operacja odcinania występuje, gdy nabiegunniki 100 przechodzą do rdzenia 92 stojana 22. Zatem, tolerancje rdzenia 92 stojana 22 są całkowicie pomijane przy promieniowym ustawianiu nabiegunników 100. Promieniowe ustawienie nabiegunników 100 musi być dokładnie regulowane, żeby utrzymać szczelinę powietrzną pomiędzy nabiegunnikami 100 i magnesem 35 wirnika 24 tak małą, jak jest to możliwe bez mechanicznego zakłócania działania stojana 22 i wirnika 24.

Zmontowane rdzeń 92 stojana 22, nabiegunniki 100, środkowy człon ustalający 104 i łożysko 110 są umieszczane w formie i obudowywane we właściwym, ogniotrwałym materiale termoplastycznym z utworzeniem obudowy 26 silnika. W pewnych zastosowaniach materiał formy nie musi być ogniotrwały. Końce łożyska 110 są pokrywane w procesie formowania i pozostają wolne od materiału obudowującego. Końcowe kołki 98 do tworzenia połączenia elektrycznego z uzwojeniem 94 nie są również całkowicie pokrywane materiałem obudowującym, patrz fig. 4. Kryza 70 i odgałęzienia 36 są wykonywane z tego samego materiału, który obudowuje pozostałą część stojana 22. Odgałęzienia 36 są korzystnie stosunkowo długie, stanowiąc w przybliżeniu jedną trzecią długości gotowego, obudowanego stojana 22. Ich długość umożliwia wykonanie odgałęzień 36 grubszych dla mocniejszej konstrukcji, umożliwiając wykonanie potrzebnego sprężystego zagięcia wymaganego do połączenia zatrzaskowego z obudową 26. W uzupełnieniu do odgałęzień 36 i kryzy 70 są utworzone dwa trzpienie ustawiające 114, które wystają osiowo w tym samym kierunku, jak odgałęzienia i wymagają, żeby stojan 22 był w określonym ustawieniu kątowym względem obudowy 26, gdy jest wykonywane połączenie. Jeszcze później są tworzone wsporniki płytki drukowanej 40. Dwa z nich przyjmują postać bloków 116, przy czym z jednego z nich wystają końcowe kołki 98, a dwa pozostałe są słupkami 118, z których jest pokazany tylko jeden.

Stojan 22 osadzony w obudowie 26 jest następnie montowany z wirnikiem 24 dla utworzenia podzespołu stojan-wirnik. Podkładka oporowa 120, fig. 3, jest nakładana na wał 32 wirnika 24 i przesuwana do dołu do zamocowanego końca wału 32 wirnika 24 w piaście 28. Podkładka oporowa 120 ma na jednej stronie materiał typu gumy, zdolny do pochłaniania drgań i materiał o małym tarciu dla ułatwienia przesuwnego połączenia ze stojanem 22. Podkładka oporowa 120 jest skierowana stroną z materiałem o ma łym tarciu osiowo na zewnątrz w kierunku otwartego końca piasty 28. Stojan 22 jest następnie obniżany na piastę 28, przy czym wał 32 wirnika 24 jest odbierany przez łożysko 110 w środku stojana 22. Jeden koniec łożyska 110 zaczepia o stronę o małym tarciu podkładki oporowej 120, tak że piasta 28 może obracać się swobodnie względem łożyska 110. Inna podkładka oporowa 122 jest umieszczona na swobodnym końcu łożyska 110 i na jednym końcu wału 32 wirnika 24 jest ukształtowany zacisk E 52, tak że wał 32 nie może przejść z powrotem przez łożysko 110. Zatem, wirnik 24 jest zamontowany bezpiecznie na stojanie 22.

Płytka drukowana 40 jest zamocowana do podzespołu stojana-wirnika. Zespół płytki drukowanej 40 jest przedstawiony na fig. 4, oprócz tego, że wirnik 24 został usunięty dla przejrzystości przedstawienia. Płytka drukowana 40 jest wepchnięta pomiędzy trzy odgałęzienia 36 stojana 22. Palec 44 płytki drukowanej 40 jest odbierany w otworze 124 utworzonym w obudowie, więc czujnik Hall'a 46 na końcu palca jest ustawiony w obudowie 26 obok niewyrównoważonego nabiegunnika 100', który był wykonany bez jednej części bocznej, tak by powstała przestrzeń dla czujnika Hall'a. Strona płytki drukowanej 40 najbliższa względem stojana 22 zaczepia o bloki 116 i słupki 118, które utrzymują płytkę drukowaną 40 we wstępnie określonym położeniu przestrzennym względem stojana 22. Końcowe kołki 98 wystające ze stojana 22 są odbierane przez dwa otwory 126 w płytce drukowanej 40. Końcowe kołki 98 są dołączone elektrycznie do elementów 42 płytki drukowanej 40 we właściwy sposób, taki jak przez przyspawanie. Połączenie końcowych kołków 98 z płytką drukowaną 40 jest jedynym stałym połączeniem płytki drukowanej ze stojanem 22.

Podzespół stojana-wirnika i płytka drukowana 40 są następnie przyłączane do obudowy 26 dla zakończenia montażu silnika. Odgałęzienia 36 są ustawione w linii względem poszczególnych kanałów 62 w misce 54 i trzpienie ustawiające 114 są ustawione w linii względem wnęk 128 utworzonych w misce 54, patrz fig. 5 i 14. Odgałęzienia 36 bę d ą odbierane w misce 54 tylko w jednym ustawieniu ze względu na obecność trzpieni ustawiających. Podzespół stojana-wirnika jest popychany do miski 54.

PL 196 769 B1

Swobodne końce odgałęzień 36 są skośnie ucięte na zewnętrznych końcach dla ułatwienia wejścia odgałęzień do miski 54. Miska 54 zwęża się nieznacznie w kierunku zamkniętego końca i odgałęzienia 36 są odchylane promieniowo do wewnątrz od konfiguracji swobodnych, gdy chodzą do miski 54 są popychane dalej do niej. Gdy zaczep 38 na końcu każdego odgałęzienia 36 ustawia występ 64 na końcu wewnętrznym kanału 62, odgałęzienie 36 zatrzaskuje się promieniowo na zewnątrz, tak że zaczep zaczepia o występ 64. Odgałęzienie 36 jest nadal odchylane od położenia swobodnego, tak że jest odchylone promieniowo na zewnątrz dla utrzymywania zaczepu 38 na występie 64. Połączenie zaczepu 38 z występem 64 zapobiega wycofaniu podzespołu stojan-wirnik i płytki drukowanej 40 z miski 54. Silnik 10 jest teraz całkowicie zmontowany, bez zastosowania jakiegokolwiek łącznika, przez połączenie zatrzaskowe ze sobą części składowych tej konstrukcji.

Płytka drukowana 40 jest zamocowana na miejscu przez pasowanie z wciskiem względem żeber 112 w misce 54. Gdy zespół stojana-wirnika przesuwa się w misce 54, krawędzie obwodowe płytki drukowanej 40 zaczepiają o żebra 112. Żebra 112 są twardsze niż materiał płytki drukowanej 40, tak że płytka drukowana 40 jest częściowo odkształcana przez żebra 112 w celu utworzenia pasowania z wciskiem. W ten sposób płytka drukowana 40 jest zamocowana na miejscu bez zastosowania jakiegokolwiek łącznika. Ustawienie kątowe płytki drukowanej 40 jest ustalane przez dołączenie do końcowych kołków 98 ze stojana 22. Styki programujące 82 są więc ustawione w linii z portem 84 i styki zasilania 74 są ustawione w linii z gniazdem 76 wtyczki w misce 54. Jest także możliwe, że płytka drukowana 40 jest zamocowana do stojana 22 bez jakiegokolwiek pasowania z wciskiem względem miski 54. Dla przykładu, słup (nie pokazany) utworzony na stojanie 22 może przechodzić przez płytkę drukowaną 40 i odbierać w niej nakrętkę mocującą płytkę drukowaną 40 na stojanie 22.

W korzystnym przykł adzie wykonania, silnik 10 nie został zaprogramowany lub przebadany przed końcowym montażem silnika 10. Po montażu, łącznik sprzężony, nie pokazany, lecz w zasadzie sonda 88 i wtyczka 78, jest dołączony do płytki drukowanej 40 przez port i gniazdo 76 wtyczki 78. Następnie, jest programowany silnik 10, na przykład, przez ustalenie szybkości i opóźnienia uruchomienia, oraz przebadany. Jeżeli płytka drukowana 40 okaże się wadliwa, jest możliwy nieniszczący demontaż silnika 10 i zastąpienie płytki drukowanej 40 bez odrzucania innych części składowych silnika 10. To można wykonać przez włożenie narzędzia (nie pokazanego) do otworów 66 w zamkniętym końcu miski 54 i podważenie zaczepów 38 z występów 64. Jeżeli silnik 10 przejdzie przez testy zapewnienia jakości, ogranicznik 86 jest umieszczany w porcie 84 i silnik 10 jest przygotowany do włożenia.

Jest możliwe w silniku, według wynalazku, jego przeprogramowanie po załadowaniu z miejsca montażu silnika 10. Użytkownik końcowy, taki jak wytwórca obudowy chłodniczej, może usunąć ogranicznik 86 z portu 84 i dołączyć sondę 88 do styków programujących 82 przez port. Silnik 10 może być przeprogramowany, żeby dostosować zmiany dokonane przez użytkownika końcowego do wymagań silnika.

Silnik 10 może być zainstalowany, na przykład, w obudowie chłodniczej, przez włożenie łączników (nie pokazanych) przez otwory 60 w pierścieniowej obręczy 58 i w obudowie. Zatem, obudowa 26 jest zdolna do wspierania całego silnika 10 przez przyłączenie pierścieniowej obręczy 58 do konstrukcji wsporczej. Silnik 10 jest przyłączony do źródła zasilania przez włożenie wtyczki 78 do gniazda 76 wtyczki, fig. 14. Zaczepy 130, z których jest pokazany tylko jeden, po jednej stronie wtyczki 78 są odbierane w szczelinach na poszczególnych bokach wypustu 132 dla zablokowania w gnieździe 76 wypustu. Przed zaczepieniem płytki drukowanej 40, wtyczka 78 zaczepia o klapki ustalające 80 w gnieździe 76 wtyczki 78, tak że w położeniu pełnego włożenia wtyczka 78 jest oddalona od płytki drukowanej 40. W wyniku tego styki zasilania 74 zostają włożone dość daleko do wtyczki 78 dla utworzenia połączenia elektrycznego, lecz nie są całkowicie odbierane we wtyczce 78. Zatem, chociaż lód może tworzyć styki zasilania 74 w środowisku obudowy chłodniczej, nie utworzy pomiędzy wtyczką 78 i płytką drukowaną 40, powodując odłączenie i/lub uszkodzenie.

Figura 16 przedstawia schemat blokowy silnika jednofazowego 500 sterowanego mikroprocesorem, według wynalazku. Silnik 500 jest zasilany przez źródło energii 501 prądu przemiennego. Silnik 500 zawiera stojan 502 mający uzwojenie jednofazowe. Zasilanie prądem stałym ze źródła 501 jest dostarczane do obwodu przełączania zasilania przez układ zasilania 503. Obwód przełączania zasilania może być dowolnym obwodem komutacji stojana 502, takim jak mostek H 504 mający przełączniki zasilania do selektywnego przyłączania źródła zasilania 501 prądu stałego do uzwojenia jednofazowego stojana 502. Wirnik 506 z magnesem trwałym jest w związku magnetycznego sprzężenia ze stojanem 502 oraz jest obracany przez komutację uzwojenia i wytwarzanego przez nie pola magnetycznego. Korzystnie, silnik 500 jest silnikiem przewijanym, w którym stojan 502 jest wewnętrzny

PL 196 769 B1 względem wirnika 506 i zewnętrzny wirnik 506 obraca się wokół wewnętrznego stojana 502. Jednak, rozważa się również, że wirnik 506 może być umieszczony wewnętrznie względem zewnętrznego stojana 502.

Czujnik położenia, taki jak czujnik Hall'a 508, jest umieszczony na stojanie 502 do detekcji położenia wirnika 506 względem uzwojenia i do dostarczania sygnału położenia przez linię 510 wskazującą wykryte położenie wirnika 506. Znak odniesienia 512 odnosi się zwykle do układu sterowania zawierającego mikroprocesor 514 reagujący i odbierający sygnał położenia przez linię 510. Mikroprocesor 514 jest dołączony do mostka H 504 dla selektywnej komutacji przełączników zasilania dla komutacji uzwojenia jednofazowego stojana 502 w funkcji sygnału położenia.

Napięcie VDD dla mikroprocesora jest dostarczane przez linię 516 z układu zasilania 503. Układ przestawiania 518 niskiego napięcia kontroluje napięcie VDD na linii 516, dostarczane do mikroprocesora 514. Układ przestawiania 518 przestawia selektywnie mikroprocesor 514, gdy napięcie VDD dostarczane do mikroprocesora przez linię 516 przechodzi z wartości poniżej określonej wstępnie wartości progowej do wartości powyżej określonej wstępnie wartości progowej. Wartość progowa jest zwykle minimalnym napięciem wymaganym przez mikroprocesor 514 do działania. Zatem, celem układu przestawiania 518 jest utrzymanie działania i ponowne ustalenie działania mikroprocesora w przypadku, gdy napięcie VDD dostarczane przez linię 516 spada poniż ej zadanego minimum wymaganego przez mikroprocesor 514 do działania.

Ewentualnie dla zaoszczędzenia mocy, czujnik Hall'a 508 może być zasilany w sposób przerywany przez układ strobowania Hall'a 520 sterowany mikroprocesorem 514 dla modulacji szerokości impulsu zasilania dostarczanego do czujnika Hall'a.

Mikroprocesor 514 ma wejście sterowania 522 do odbioru sygnału, który oddziałuje na sterowanie silnikiem 500. Dla przykładu, sygnał może być sygnałem wyboru szybkości w przypadku, gdy mikroprocesor jest zaprogramowany na uruchamianie wirnika, tak że stojan 502 jest komutowany przy dwóch lub więcej dyskretnych szybkościach. Alternatywnie, silnik 500 może być sterowany przy ciągle zmieniających się szybkościach lub momentach obrotowych zgodnie z temperaturą.

Dla przykładu, zamiast lub w uzupełnieniu do czujnika Hall'a 508, może być zastosowany ewentualnie czujnik temperatury 524 do wyczuwania temperatury powietrza otaczającego silnik 500. Ten przykład wykonania jest szczególnie użyteczny, gdy wirnik 506 napędza wentylator, który porusza powietrze poprzez kondensator dla usuwania ciepła wytwarzanego przez kondensator lub który porusza powietrze przez parownik do chłodzenia, taki jak przedstawiony na fig. 1-15.

W jednym przykładzie wykonania zegar przedziałów procesora odpowiada na temperaturę powietrza poruszającego się wokół silnika, dla dostarczania sygnału temperatury wskazującego wykrytą temperaturę. Dla zastosowań kondensatorowych, gdzie wentylator nadmuchuje powietrze do kondensatora, temperatura reprezentuje temperaturę otoczenia i szybkość, szybkość przepływu powietrza, jest regulowana dla zapewniania minimalnego potrzebnego przepływu powietrza przy mierzonej temperaturze dla optymalizacji procesu przekazywania ciepła. Gdy wentylator kieruje powietrze nad kondensatorem, temperatura reprezentuje temperaturę otoczenia plus zmiana temperatury (Δ^ dodawana przez ciepło usuwane z kondensatora przez strumień powietrza. W tym przypadku, szybkość silnika jest zwiększana w odpowiedzi na wyższą złożoną temperaturę, przy czym szybkość jest zwiększana przez zwiększenie momentu obrotowego silnika, to jest skrócenie czasu wyłączenia PDOFFTIM urządzenia zasilającego, patrz fig. 26. Dodatkowo, szybkość silnika może być ustalona dla różnych zakresów temperatury dla dania różnych przepływów powietrza, które byłyby różnymi stałymi przepływami powietrza w danym stanie ciśnienia statycznego wentylatora. Podobnie, przy zastosowaniu kondensatora, moment obrotowy wymagany do uruchamiania silnika przy wymaganej szybkości reprezentuje obciążenie statyczne silnika. Większe obciążenia statyczne mogą być spowodowane przez zainstalowanie w ograniczonym środowisku, to jest chłodziarce zainstalowanej jako element wbudowany, lub ponieważ przepływ powietrza kondensatora staje się ograniczony w związku z narastaniem kurzu lub zanieczyszczeń. Oba te stany mogą gwarantować zwiększony przepływ powietrza/szybkość.

Podobnie, przy zastosowaniu parownika, zwiększone ciśnienie statyczne może wskazywać oblodzenie parownika lub zwiększoną gęstość upakowania chłodzonych pozycji.

W jednym z handlowych zastosowań chłodniczych wentylator parownika kieruje powietrze z osłony powietrznej i z powietrza wyjściowego chłodzącego żywność. Powietrze wylotowe wentylatora jest przedmuchiwane przez parownik. Temperatura powietrza wlotowego reprezentuje osłonę powietrzną i temperaturę powietrza wylotowego dla żywności. Szybkość wentylatora jest regulowana właściwie dla utrzymania wymaganej temperatury.

PL 196 769 B1

Alternatywnie mikroprocesor 514 może komutować przełączniki ze zmienną szybkością dla utrzymania w zasadzie stałej szybkości przepływu powietrza poruszanego przez wentylator dołączony do wirnika 506. W tym przypadku mikroprocesor 514 dostarcza sygnał alarmowy przez uruchomienie alarmu 528, gdy szybkość silnika 500 jest większa niż wymagana szybkość odpowiadająca stałej szybkości przepływu powietrza, przy której silnik 500 pracuje. Jak przy wymaganym momencie obrotowym, wymagana szybkość może być określona przez mikroprocesor w funkcji początkowego obciążenia statycznego silnika 500 i zmienia obciążenie statyczne w czasie.

Figura 23 przedstawia jeden korzystny przykład wykonania wynalazku, w którym mikroprocesor 514 jest zaprogramowany zgodnie ze schematem przepływu. W szczególności sieć działań z fig. 23 przedstawia tryb pracy, w którym silnik 500 jest komutowany ze stałą szybkością przepływu powietrza, odpowiadającą szybkości i momentowi obrotowemu, które są określone przez tablice, które wyłączają punkty rezonansowe. Dla przykładu, gdy wirnik napędza wentylator dla poruszania powietrza w kondensatorze, silnik 500 będzie miał pewne szybkości, przy których będzie występował rezonans, powodując zwiększone drgania i/lub zwiększony szum akustyczny. Szybkości, przy których takie drgania i/lub szum występują, są zwykle takie same lub podobne i są przewidywalne, szczególnie gdy silnik i związany z nim wentylator są produkowane z dość bliskimi tolerancjami. Zatem drgania i szum mogą być zmniejszone do minimum przez programowanie mikroprocesora dla zapobiegania działaniu przy pewnych szybkościach lub w pewnych zakresach szybkości, w których występują drgania lub szum. Jak przedstawiono na fig. 23, mikroprocesor 514 działałby w następujący sposób. Po rozruchu mikroprocesor 514 ustala zmienną docelową I, odpowiadającą wskaźnikowi początkowej szybkości rozruchowej, określającemu stałą szybkość przepływu powietrza w etapie 550. Dla przykładu I=0. Następnie, mikroprocesor 514 przechodzi do etapu 552 i wybiera punkt ustalania szybkości (SSP) z tablicy, która uzależnia każdy ze zmiennych poziomów 0 do n, odpowiadający punktowi ustalania szybkości (SSP), od odpowiedniego czasu wyłączania urządzenia zasilającego (PDOFFTIM=Pmin) dla minimalnego zasilania i dla odpowiedniego czasu wyłączania urządzenia zasilającego (PDOFFTIM=Pmax) dla maksymalnego zasilania.

Zaznacza się, że gdy PDOFFTIM wzrasta, zasilanie silnika maleje, ponieważ sterowane przełączniki mocy są wyłączone przez dłuższe okresy podczas każdego przedziału komutacji. Zatem sieć działań z fig. 23 jest szczególna dla tego rozwiązania. Inni specjaliści w tej dziedzinie rozpoznają inne równoważne techniki sterowania zasilaniem silnika.

Po opóźnieniu w etapie 554, umożliwiającym stabilizację silnika, mikroprocesor 514 wybiera PDOFFTIM dla minimalnego poziomu mocy (Pmin) z tablicy, która zapewnia sterowanie prądowe przez uzależnienie minimalnego poziomu mocy od wybranego poziomu zmiennej I. W etapie 558 mikroprocesor wybiera PDOFFTIM dla maksymalnego poziomu mocy (Pmax) z tablicy, która zapewnia sterowanie prądowe przez uzależnienie maksymalnego poziomu mocy od wybranego poziomu zmiennej I.

W etapie 560 mikroprocesor 514 porównuje rzeczywiste PDOFFTIM reprezentują ce rzeczywisty poziom mocy z minimalnym PDOFFTIM (Pmin) dla tego I. Jeżeli rzeczywiste PDOFFTIM jest większe niż minimalne PDOFFTIM (PDOFFTIM > Pmin), mikroprocesor przechodzi do etapu 562 i porównuje poziom zmiennej I z maksymalną wartością n. Jeżeli I jest większe lub równe n, mikroprocesor przechodzi do etapu 564 dla ustalenia I równego n. Inaczej I musi być mniejsze niż maksymalna wartość dla I, więc mikroprocesor 514 przechodzi do etapu 566 dla zwiększenia I o jeden etap.

Jeżeli w etapie 560 mikroprocesor 514 określa, że rzeczywiste PDOFFTIM jest mniejsze lub równe minimalnemu PDOFFTIM (PDOFFTIM < P_min), mikroprocesor przechodzi do etapu 568 i porównuje rzeczywiste PDOFFTIM reprezentujące rzeczywisty poziom mocy z maksymalnym PDOFFTIM (Pmax) dla tego I. Jeżeli rzeczywiste PDOFFTIM jest mniejsze niż maksymalne PDOFFTIM (PDOFFTIM < Pmax), mikroprocesor przechodzi do etapu 570 i porównuje poziom zmiennej I z minimalną wartością 0. Jeżeli I jest mniejsze lub równe 0, mikroprocesor przechodzi do etapu 572 dla ustalenia I równego 0. Inaczej I musi być większe niż minimalna wartość dla I, więc mikroprocesor 514 przechodzi do etapu 574 dla zmniejszenia I o jeden etap.

Jeżeli rzeczywiste PDOFFTIM jest mniejsze lub równe minimalnemu i jest większe lub równe maksymalnemu, wówczas odpowiedź w obu etapach 560 i 568 jest nie, silnik 500 działa z szybkością i mocą potrzebnymi do zapewnienia wymaganego przepływu powietrza, więc mikroprocesor 514 powraca do etapu 552 dla utrzymania jego działania.

Alternatywnie mikroprocesor 514 może być zaprogramowany przez algorytm, który określa zmienną szybkość, z jaką są komutowane przełączniki. Ta zmienna szybkość może zmieniać się w sposób ciągły pomiędzy zadanym zakresem co najmniej minimalnej szybkości Smin i nie większej niż

PL 196 769 B1 maksymalna szybkość Smax, oprócz tego, że określony wstępnie zakres szybkości S1 +/- S2 jest wykluczony z zadanego zakresu. W wyniku tego, dla szybkości pomiędzy S1 - S2 i S1, mikroprocesor uruchamia silnik przy S1 - S2 i dla szybkości pomiędzy S1 i S1 + S2, mikroprocesor uruchamia silnik przy szybkościach S1 + S2.

Figura 22 jest schematem mostka H 504, który stanowi obwód przełączania zasilania, mający przełączniki zasilania silnika, według wynalazku, chociaż mogą być zastosowane inne konfiguracje, takie jak dwa uzwojenia, które są jednostronne lub znana konfiguracja mostka H. Napięcie wejściowe stałe jest dostarczane przez szynę 600 do przełączników wejściowych Q1 i Q2. Przełącznik wyjściowy Q3 tworzy jeden obwód przez selektywne dołączenie przełącznika Q2 i stojana 502 do szyny uziemiającej 602. Przełącznik wyjściowy Q4 tworzy inny obwód przez selektywne dołączenie przełącznika Q1 i stojana 502 do szyny uziemiającej 602. Przełącznik wyjściowy Q3 jest sterowany przez przełącznik Q5, który odbiera sygnał sterujący przez port BQ5. Przełącznik wyjściowy Q4 jest sterowany przez przełącznik Q8, który odbiera sygnał sterujący przez port BQ8. Gdy przełącznik Q3 jest zamknięty, linia 604 powoduje, że bramka przełącznika Q1 wywołuje otwarcie przełącznika Q1, tak że przełącznik Q1 jest zawsze otwarty, gdy przełącznik Q3 jest zamknięty. Podobnie linia 606 zapewnia, że przełącznik Q2 jest otwarty, gdy przełącznik Q4 jest zamknięty.

Uzwojenie jednofazowe stojana 502 ma pierwszą końcówkę F i drugą końcówkę S. W wyniku tego przełącznik Q1 stanowi pierwszy przełącznik wejściowy włączony pomiędzy końcówkę S i zasilanie dostarczane przez szynę 600. Przełącznik Q3 stanowi pierwszy przełącznik wyjściowy włączony pomiędzy końcówkę S i szynę uziemiającą 602. Przełącznik Q2 stanowi drugi przełącznik wejściowy włączony pomiędzy końcówkę F i zasilanie dostarczane przez szynę 600. Przełącznik Q4 stanowi drugi przełącznik wyjściowy włączony pomiędzy końcówkę F i szynę uziemiającą 602. W wyniku tego mikroprocesor steruje pierwszym przełącznikiem wejściowym Q1 i drugim przełącznikiem wejściowym Q2 oraz pierwszym przełącznikiem wyjściowym Q3 i drugim przełącznikiem wyjściowym Q4, tak że prąd wywoływany przez ruch jest dostarczany podczas pierwszych 90° okresu komutacji przedstawionego na fig. 27. Pierwsze 90° jest znaczące ze względu na szum i wydajność oraz odnosi się do tej topologii urządzenia zasilającego (to jest albo Q1 albo Q2 jest zawsze „włączone”, gdy albo Q3 albo Q4 jest wyłączone. PDOFFTIM jest terminem stosowanym w algorytmach sterujących zasilaniem oprogramowania. Gdy pierwszy przełącznik wyjściowy Q3 jest otwarty, pierwszy przełącznik wejściowy Q1 jest zamknięty. Podobnie, drugi przełącznik wejściowy Q2 jest dołączony i reaguje na drugi przełącznik wyjściowy Q4, tak że gdy drugi przełącznik wyjściowy Q4 jest zamknięty, drugi przełącznik wejściowy Q2 jest otwarty. Również, gdy drugi przełącznik wyjściowy Q4 jest otwarty, drugi przełącznik wejściowy Q2 jest zamknięty. To jest przedstawione na fig. 27, gdzie jest pokazane, że stan przełącznika Q2 jest przeciwny względem stanu przełącznika Q4 w dowolnej chwili czasu.

Figura 26 jest siecią działań w czasie, ilustrującą tryb rozruchu z maksimum prądu określonym przez ustalenie PDOFFTIM w funkcji szybkości silnika. W tym trybie urządzenia zasilające mają modulację szerokości impulsu przez oprogramowanie w trybie ciągłym dla uzyskania uruchomienia silnika. Ten algorytm rozruchu ustala w trybie rozruchu osiem komutacji i następnie przechodzi do trybu pracy. Podobny algorytm może przybliżać stałe przyspieszenie przez wybór prawidłowych ustaleń dla PDOFFTIM w funkcji szybkości. W etapie 650 wartość HALLIN jest stałą określającą wartość rozpoczęcia odczytu czujnika Hall'a. Gdy rzeczywisty odczyt czujnika Hall'a (HALLOLD) zmienia się w etapie 652, HALLIN jest ustawiane na równe HALLOLD w etapie 654 i PDOFFTIM jest zmieniane w etapie 656 zależnie od ilości obrotów na minutę.

Figura 25 przedstawia wyjścia mikroprocesora (BQ5 i BQ8), które sterują silnikiem, gdy wyjście (HS3) ze strobowanym zjawiskiem Hall'a zmienia stan. W tym przykładzie BQ5 ma modulowaną szerokość impulsu, podczas gdy HS3 jest 0. Gdy HS3 (strobowane) zmienia się na 1, występuje skończony okres czasu (oczekiwania) dla mikroprocesora do rozpoznawania zmiany magnetycznej, po której BQ5 jest w stanie wyłączenia, tak ż e BQ8 zaczyna mieć modulowaną szerokość impulsu (podczas PWMTIM).

Figura 24 przedstawia inny, odmienny przykład silnika, według wynalazku, w którym mikroprocesor działa w bezpiecznym zakresie roboczym trybu pracy, bez potrzeby wyczuwania prądu. W szczególności, zgodnie z fig. 14, mikroprocesor 514 steruje przełącznikami wejściowymi Q1-Q4, tak że każdy przełącznik wejściowy jest włączony lub wyłączony przez minimalny okres czasu (PDOFFTIM) podczas każdego okresu modulacji szerokości impulsu, skutkiem czego zabezpieczenie przed temperaturą nadmierną jest zapewnione bez wyczuwania prądu. Szczególnie minimalny okres może być funkcją szybkości wirnika, skutkiem czego zabezpieczenie przed temperaturą nadmierną jest zapewnione bez wyczuwania prądu poprzez ograniczanie całkowitego prądu w czasie. Jak to przedstawiono

PL 196 769 B1 na fig. 24, jeżeli szybkość jest większa niż minimalna wartość, to jest, jeżeli A < 165, A jest ustalane na 165 i ograniczenie SOA jest bocznikowane i nie jest wymagane, a jeżeli szybkość jest mniejsza, lub równa, minimalnej wartości, to jest, jeżeli A > 165, procedura z fig. 24 zapewnia, że przełączniki są wyłączone przez minimalny okres czasu dla ograniczania prądu. „A” jest zmienną i jest obliczane przez równanie, które reprezentuje minimalną wartość PDOFFTIM przy danej szybkości (szybkość jest stałą pomnożoną przez 1/TINPS, gdzie TINPS jest okresem silnika). Następnie, jeżeli PDOFFTIM jest < 1, PDOFFTIM jest ustalane na A, tak że prąd silnika jest utrzymywany na maksymalnej wymaganej wartości przy szybkości, z jaką silnik pracuje.

Jak przedstawiono na fig. 18, silnik zawiera obwód przestawiania 512, który selektywnie przestawia mikroprocesor, gdy napięcie zasilania Vdd przechodzi od wartości poniżej określonego wstępnie poziomu progowego do wartości powyżej określonego wstępnie poziomu progowego. W szczególności przełącznik Q6 wyłącza mikroprocesor przez port MCLR/VPP, gdy podzielone napięcie pomiędzy rezystorami R16 i R17 spadnie poniżej określonego wstępnie poziomu progowego. Mikroprocesor 514 jest ponownie uruchamiany i przestawiany, gdy napięcie powraca do wartości powyżej określonego wstępnie poziomu progowego, powodując przez to zamknięcie przełącznika Q6.

Figura 19 przedstawia jeden korzystny przykład wykonania układu strobowania 520 dla czujnika Hall'a 508. Mikroprocesor 514 wytwarza sygnał GP5 o modulowanej szerokości impulsu, który w sposób przerywany zasila czujnik Hall'a 508, jak to pokazano na fig. 21 przez przerywane zamykanie przełącznika Q7 i dostarczanie napięcia VB2 do czujnika Hall'a 508 przez linię HS1.

Figura 17 jest schematem układu zasilania 503, który dostarcza napięcie VIN do zasilania uzwojenia jednofazowego stojana przez mostek H 504 i który dostarcza także różne inne napięcia do sterowania mostkiem H 504 i do zasilania mikroprocesora 514. W szczególności dolne napięcia zasilające, obejmujące napięcie VB2 dla dostarczania napięć sterujących do przełączników Q1-Q4 napięcia VDD do zasilania mikroprocesora 514, HS2 do zasilania czujnika Hall'a i VSS, które jest uziemieniem odniesienia układu sterowania, niekoniecznie odniesionym do wejściowego napięcia przemiennego lub stałego, dostarczanego z napięcia wejściowego VIN przez bezstratny, rzędowy, szeregowy kondensator C1.

Figura 20 przedstawia wejścia i wyjścia mikroprocesora 514. W szczególności tylko pojedyncze wejście GP4 czujnika położenia jest stosowane do dostarczania informacji, która steruje stanem sygnału sterującego BQ5 dostarczanego do przełącznika Q5 dla sterowania przełącznikiem wyjściowym Q3 i przełącznikiem wejściowym Q1 i która steruje stanem sygnału sterującego BQ8 dostarczanego do przełącznika Q8 dla sterowania przełącznikiem wyjściowym Q4 i przełącznikiem wejściowym Q2. Wejście GP2 jest opcjonalnym wejściem do wyboru szybkości silnika 500 i innej cechy lub może być dołączone dla odbioru sygnału wyjściowego komparatora z temperaturą na wejściu, przy stosowaniu w połączeniu z termistorem 524.

Figura 28 przedstawia sieć działań jednego korzystnego przykładu realizacji trybu pracy, w którym urządzenia zasilające są sterowane prądowo. W tym trybie pracy są stosowane następujące parametry robocze:

Sterowanie, to jest sterowanie prądowe, urządzeniami zasilającymi przy pracy silnika 500 • Na końcu każdej komutacji urządzenia zasilające w czasie będą wyłączone przez następny czas, gdy jest obliczany okres komutacji.

OFFTIM = TINP/2, to jest okres komutacji podzielony przez 2 = 90°, przy rozpoczęciu procedury jest to także obliczane.

• Po ośmiu komutacjach, to jest 1 obrocie silnika, i przy rozpoczęciu wyjścia z procedury, obliczane jest PWMTIM:

PWMTIM = OFFTIM/4 • Na początku każdego okresu komutacji, licznik (COUNT8) jest ustawiany na pięć dla umożliwienia czterokrotnego włączenia urządzeń zasilających podczas tej komutacji:

PWMSUM = PWMTIM

PDOFFSUM = PWMTIM-PDOFFTIM

TIMER = 0 (PDOFFTIM jest stosowane do sterowania wartością prądu w silniku i jest regulowane w algorytmie sterowania (szybkość, moment obrotowy, CFM, itd.)) • Czas komutacji ustawiany na 0 przy każdej strobowanej zmianie Hall'a, HALLOLD jest zachowaną wartością strobowania Hall'a.

PL 196 769 B1

Podczas pracy silnika 500 sieć działań z fig. 28 jest wykonywana podczas każdego okresu komutacji. W szczególności w etapie 702 najpierw jest sprawdzany czas komutacji, żeby zobaczyć, czy silnik 500 był w tym położeniu silnika 500 przez za długi okres czasu, w tym przypadku 32 ms. Jeżeli tak, wskazywany jest zablokowany wirnik 506 i program przechodzi do procedury zablokowanego wirnika 506 w etapie 704. Inaczej program sprawdza, żeby zobaczyć, czy czas komutacji jest większy niż OFFTIM w etapie 706, jeżeli tak, okres komutacji jest większy niż 90 stopni elektrycznych i program odgałęzia się do etapu 708, podczas którego następuje wyłączenie dolnych urządzeń zasilających i wychodzi z tej procedury w etapie 710. Następnie, czas komutacji jest porównywany w etapie 712 z PWMSUM. Jeżeli jest on mniejszy niż PWMSUM, czas komutacji jest sprawdzany w etapie 714, żeby zobaczyć, czy jest on mniejszy czy równy PDOFFSUM, gdzie jeżeli jest to prawdziwe, następuje wyjście z procedury w etapie 716, inaczej procedura odgałęzia się do etapu 708, jeżeli etap 714 jest tak.

W innym przypadku, gdy czas komutacji jest wię kszy lub równy PWMSUM, w etapie 718 do PWMSUM i PDOFFSUM jest dodawane PWMTIM dla przygotowania do następnego okresu modulacji szerokości impulsu i zmienna A jest ustawiana na COUNT 8-1.

Jeżeli A jest równe zero w etapie 720, modulacje szerokości impulsu, to jest 4 impulsów, dla tego okresu komutacji są zakończone i program odgałęzia się do etapu 708 dla wyłączenia dolnych urządzeń zasilających i wyjścia z procedury. Jeżeli A nie jest równe zero, CUNT8, które jest zmienną określającą liczbę PWM na komutację, jest ustawiane na A w etapie 722, właściwe dolne urządzenie zasilające jest włączane i następuje wyjście z tej procedury w etapie 716. Więcej zliczeń PWM na okres komutacji może być dokonanych przez szybszy procesor. Cztery (4) PWM na okres komutacji są zalecane dla wolniejszych procesorów, podczas gdy osiem (8) jest zalecane dla szybszych procesorów.

Wykresy w funkcji czasie są przedstawione na fig. 27. W procedurze zablokowanego wirnika 506 etapu 704, na wejściu, dolne urządzenia zasilające są wyłączane na 1,8 sekund, po czym następuje próba normalnego uruchomienia.

Wobec powyższego, widać, że silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik, według niniejszego wynalazku, pozwala na uzyskanie podczas pracy wielu korzyści.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Silnik elektryczny ze środkowym członem ustalającym wirnik, zawierający stojan, wirnik i obudowę przystosowaną do podpierania stojana i wirnika, przy czym stojan ma rdzeń, uzwojenie na rdzeniu, wiele różnych nabiegunników umieszczonych na rdzeniu i środkowy człon ustalający, który w stanie zmontowanym silnika elektrycznego jest umieszczony w otworze środkowym rdzenia stojana i jest zaczepiony o promieniowo wewnętrzne krawędzie nabiegunników dla promieniowego ustawienia nabiegunników, a wirnik ma wał umieszczony w środkowym członie ustalającym rdzenia stojana dla obracania wirnika względem stojana wokół osi wzdłużnej wału, znamienny tym, że ściana boczna otworu środkowego (102) rdzenia (92) stojana (22) jest wyposażona w elementy kompensujące do kompensowania tolerancji promieniowych środkowego członu ustalającego (104) i nabiegunników (100) poprzez przemieszczenie materiału elementów kompensujących rdzenia (92) stojana (22), przy czym elementy kompensujące stanowią wystające promieniowo do wewnątrz do otworu środkowego (102) rdzenia (92) stojana (22) żebra (106), które są zaczepione o nabiegunniki (100) ustawiając nabiegunniki (100) względem rdzenia (92) stojana (22).
2. 2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedno z żeber (106) ma, w stanie zmontowanym nabiegunników (100) i środkowego członu ustalającego (104) z rdzeniem (92) stojana (22), zmniejszoną względem pozostałych żeber (106) grubość promieniową.
3. 3. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera umieszczone w otworze środkowym (102) rdzenia (92) stojana (22) i przyjmujące wał (32) wirnika (24) łożysko (110), wokół którego jest usytuowany środkowy człon ustalający (104).
4. 4. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że stojan (22) zawiera wiele odgałęzień (36) wystających ze stojana (22) na zewnątrz, przy czym każde odgałęzienie (36) jest sprężyście uchylne i ma utworzony na jego końcu zaczep (38) zaczepiający o odpowiedni jeden z wielu występów (64) na obudowie (26) z utworzeniem połączenia pomiędzy stojanem (22) i zamontowanym na nim wirnikiem (24) a obudową (26).
5. 5. Silnik według zastrz. 4, znamienny tym, że obudowa (26) zawiera przyjmującą część stojana (22) miskę (54), która ma otwory (66) umieszczone do przyjmowania w obudowie (26) wolnych

   PL 196 769 B1 końców odgałęzień (36) dla zwalniania zaczepów (38) odgałęzień (36) z występów (64) w misce (54) dla demontażu silnika elektrycznego (10, 20).
6. 6. Silnik według zastrz. 5, znamienny tym, że każdy otwór (66) w obudowie (26) ma promieniowo zewnętrzną krawędź (66a) i promieniowo wewnętrzną krawędź (66b) leżące w płaszczyźnie (P1) tworzącej kąt co najmniej 45° względem osi wzdłużnej wału (32) wirnika (24).
7. 7. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera płytkę drukowaną (40) mającą połączenie elektryczne z uzwojeniem (94) bez połączenia ze stojanem (22), przy czym płytka drukowana (40) ma pasowanie z wciskiem z obudową (26).
8. 8. Silnik wedł ug zastrz. 7, znamienny tym, ż e obudowa (26) ma utworzone w niej ż ebra wewnętrzne (112) zaczepiające o obwodowe krawędzie płytki drukowanej (40) dla utworzenia pasowania z wciskiem z płytką drukowaną (40).
9. 9. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera płytkę drukowaną (40) mając ą programowalne elementy do sterowania pracą silnika elektrycznego (10, 20), przy czym płytka drukowana (40) jest w stanie zmontowanym silnika elektrycznego (10, 20) umieszczona w obudowie (26) i ma na niej styki elektryczne (98), a obudowa (26) ma port (84) utworzony w niej i ustawiony w linii ze stykami elektrycznymi (98) na płytce drukowanej (40) dla dostępu do styków elektrycznych (98) przez port (84) dla połączenia z mikroprocesorem, przy czym port (84) ma wymiary i kształt dostosowane do przyjęcia sondy dla jej połączenia ze stykami elektrycznymi (98).
10. 10. Silnik według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera ogranicznik (86) zaczepiony usuwalnie w porcie (84).
11. 11. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy nabiegunnik (100) ma kształt litery „U” i zawiera odgałęzienie wewnę trzne (100a) w stanie zmontowanym silnika elektrycznego (10, 20) umieszczone w otworze środkowym (102) rdzenia (100) stojana (22) i odgałęzienie zewnętrzne (100b) w stanie zmontowanym silnika elektrycznego (10, 20) rozciągające się osiowo z rdzeniem (92) stojana (22) i na zewnątrz otworu środkowego (102) rdzenia (92) stojana (22), a skierowana promieniowo na zewnątrz powierzchnia czołowa odgałęzienia zewnętrznego (100b), która jest usytuowana przeciwlegle do magnesu (35) wirnika (24), ma otwarte promieniowo na zewnątrz wycięcie (100d) dla ułatwienia prawidłowego ustawienia magnesu (35) wirnika (24) względem nabiegunników (100).