PL223827B1 - Wirnik tarczowy maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi i sposób jego wykonania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wirnik tarczowy maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi i sposób jego wykonania przy produkcji jednostkowej lub w małych seriach.

Znane są rozwiązania konstrukcyjne wirników tarczowych z magnesami trwałymi maszyn elektrycznych. Standardowym wykonaniem jest zamocowanie magnesów trwałych na tarczy ferromagnetycznej, na przykład poprzez klejenie. Wykonanie takiego wirnika nie wymaga stosowania formy, lecz tarcza takiego wirnika jest stosunkowo gruba, a przy twornikach dwustronnych magnesy trwałe należy naklejać z dwóch stron tarczy. Przy twornikach jednostronnych występują natomiast duże siły osiowe naciągu magnetycznego.

Znane jest także z opisu patentowego GB 2 456 067 A, rozwiązanie wirnika tarczowego z magnesami trwałymi zabudowanymi w tarczy, przy czym tarcza ma wycięte okna o kształcie magnesów trwałych. Przy produkcji jednostkowej wirników powstaje problem aby, przy minimalnym i tanim oprzyrządowaniu, tarcza wirnika była prostopadła do osi wału.

Znany jest sposób wykonania wirnika tarczowego z magnesami trwałymi maszyny elektrycznej, w której wał i magnesy umieszczone są w specjalnej, podgrzewanej formie wtryskowej, do której wprowadzone jest pod wysokim ciśnieniem tworzywo sztuczne, wzmacniane włóknem szklanym. Rozwiązanie to jest jednak drogie i wiąże sie z wykonaniem kosztownej formy, która dodatkowo musi być podgrzewana w celu całkowitego jej wypełnienia płynnym tworzywem wzmacnianym włóknem szklanym. Technologia ta jest stosowana przy produkcji wielkoseryjnej. Duży koszt formy dopasowanej do wtryskarki wyklucza możliwość stosowania tego sposobu fabrykacji wirników silników modelowych i prototypów wykonywanych w czasie badań, a także przy produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

Wirnik tarczowy maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi zabudowanymi w tarczy aluminiowej, która ma wycięte okna o kształcie magnesów trwałych z występami, przy czym wymiary między występami są dopasowane do wymiarów magnesów trwałych i według wynalazku charakteryzuje się tym, że tarcza aluminiowa ma wycięcia pod kołki łączące ją z wałem. Wał wirniku w miejscu połączenia z tarczą ma przynajmniej jedną powierzchnię płaską, kołnierz tworzący zamek dla płyty bazowej formy i nawiercone otwory pod kołki łączące wał z tarczą, a jedna z płaszczyzn czołowych wału ma nagwintowane otwory.

Sposób wykonania wirnika tarczowego maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi charakteryzuje się tym, że wał z włożonymi kołkami osadza się w płycie bazowej formy i od strony czoła przykręca się go do elementu dociskowego płyty bazowej formy, następnie gniazdo płyty bazowej wykłada się, przesyconą żywicą, matę szklaną. Na wał nakłada się tarczę aluminiową i pierścień sprężynujący, po czym, w okna tarczy aluminiowej wkłada się magnesy trwałe. Gniazdo płyty bazowej formy wypełnia się żywicą o małym współczynniku lepkości i nakłada się matę szklaną przesyconą żywicą. Ostatnią operacją jest przykręcenie płyty zamykającej do płyty bazowej formy.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie rozwiązania na rysunkach na których pokazano: fig. 1 - tarczę aluminiową z wyciętymi otworami pod magnesy trwałe, fig. 2 - kształt otworów pod magnesy trwałe, fig. 3 - wał silnika, fig. 4 - wirnik tarczowy umieszczony w formie do zalewania żywicą, fig. 5 - połączenie śrubowe dwóch części formy i fig. 6 - wirnik tarczowy. Tarcza aluminiowa 1 stanowi szkielet konstrukcyjny wirnika tarczowego, jak to pokazano na rysunkach fig. 1 i fig. 2. Tarcza aluminiowa 1 ma wycięte okna 1.1 o kształcie magnesów trwałych 2, przy czym wymiar okien 1.1 jest większy od wymiarów magnesów trwałych 2 o około 1 mm do 2 mm. Na każdym, boku okna 1.1 są występy 1.2, najkorzystniej trapezowe lub półkoliste. Wymiary między występami. 1.2 są dopasowane do wymiarów magnesów trwałych 2. Występy 1.2 pozycjonują magnesy trwałe 2 w oknie tarczy 1, chodzi o to, aby między magnesem trwałym 2, a bokami okna 1.1 tarczy 1 był luz, który będzie wypełniony żywicą. Tarcza 1 przy średnicy wewnętrznej ma wycięcia 13 pod kołki 4 łączące ją z wałem 3.

Dodatkowo w tarczy 1 są otwory 1.4 technologiczne, pozwalające na pełne wypełnienie formy żywicą 10. Na rysunku fig. 3 przedstawiano rozwiązanie konstrukcyjne wału 3 wirnika tarczowego. Wał 3 wirnika w miejscu połączenia z tarczą 1 ma przynajmniej jedną powierzchnię płaską 3.1 oraz kołnierz 3.2, który zamyka, otwór wewnętrzny płyty bazowej 5 formy i ustawia prostopadle oś wału 3 do płaszczyzny gniazda płyty bazowej 5. Wał 3 ma nawiercone otwory 33 pod kołki 4 łączące wał 3 z tarczą 1. Powierzchnie płaskie 3.1 oraz kołki 4, po zalaniu tarczy żywicą 10 i jej utwardzeniu, pozwalają na przenoszenie momentu obrotowego sinika. Jedna z płaszczyzn czołowych wału 3 ma nagwintowane otwory 3.4 dwa lub więcej, które są wykorzystane do dokładnego zamknięcia płyty bazowej 5, co pokazano na rysunku fig. 4. Na rysunkach, fig. 4 i fig. 5 pokazana jest forma z umieszczonym w jej

PL 223 827 B1 wnętrzu wirnikiem. Forma składa się z płyty bazowej 5, płyty zamykającej 7 i elementu dociskowego 6, Element dociskowy 6 jest przykręcony do płyty bazowej śrubami 11. Śruby 12 wkręcane do otworów 3.4 wału 3, poprzez element dociskowy 6, powodują dokładne zamknięcie gniazda w płycie bazowej 5. Dobre zamknięcie formy ustawia prostopadle oś wału 3 do płaszczyzny płyty bazowej 5. Po uformowaniu wirnika płytę zamykającą 7 przykręca się do płyty bazowej 5, śrubami 13. Na rysunkach fig. 6 pokazany jest gotowy wirnik.

Sposób wykonania wirnika tarczowego z magnesami trwałymi maszyny elektrycznej ilustrują rysunki od fig. 1 do fig. 6. Najpierw należy wykonać tarczę aluminiową 1 i wał 3, a następnie elementy formy: płytę bazową 5, płytę zamykającą 7 i element dociskowy 6. Element dociskowy 6 przymocowuje się do płyty bazowej 5 śrubami 11, jak pokazano na rysunku fig. 4. W płytę bazową 5 formy wkładany jest wał 3 z włożonymi w otwory 3.3 kołkami 4, które unieruchamiają tarczę 1 na wale 3. Śruby 12 wkręcamy w otwory 3.4 wału 3, poprzez element dociskowy 6, co powoduje dociśnięcie wału 3 do płyty bazowej 5 w miejscu występowania zamka 3.2. Dobre zamknięcie zamka ustawia prostopadle oś wału 3 do płaszczyzny gniazda płyty bazowej 5 i zabezpiecza przed wypływem żywicy 10 z formy po jej zalaniu. Płyty 5 i 7 formy smaruje się pastą np. BF-800 zabezpieczającą przed przyklejeniem się żywicy 10 do formy. Na powierzchnię gniazda płyty bazowej 5 układa się matę szklaną 8.1 przesyconą żywicą 10. Dalej na wał 3 wkłada się tarczę 1 oraz pierścień osadczy sprężynujący 9, zabezpieczający przed przesunięciem się tarczy 1. W wyciętych oknach 1.1 z wypustami 1.2 umieszcza się magnesy trwałe 2 i całość formy wypełnia się żywicą epoksydową 10 o niskim współczynniku lepkości i odpowiednich własnościach elektroizolacyjnych np. Epidian 53 z utwardzaczem Z1. Żywica 10 o niskim współczynniku lepkości zapewnia pełne wypełnienie formy. Żywicę 10 przykrywa się matą szklaną 8.2 przesyconą żywicą 10, nakłada się płytę zamykającą 7 i przykręca się ją śrubami 13 do płyty bazowej 5, co powoduje zaprasowanie i uformowanie tarczy wirnika. Otwory 1.4 w tarczy 1 pozwalają na pełne wypełnienie formy żywicą 10, natomiast jej nadmiar wypływa otworem 7.1 płyty 7 na zewnątrz. Po czasie, w którym żywica 10 utwardzi się, formę rozkręca się i otrzymuje się gotowy wirnik tarczowy. Rysunek fig. 6 przedstawia gotowy wirnik z magnesami trwałymi maszyny elektrycznej, po wyjęciu z formy do zalewania.

Wirnik tarczowy maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi zabudowanymi w tarczy aluminiowej 1 wykonany według wynalazku, cechuje się prostą konstrukcją, i łatwym sposobem wykonania. Głównymi elementami konstrukcyjnymi wirnika są: tarcza aluminiowa 1 i wał 3. Tarcza 1 ułatwia montaż magnesów trwałych 2 o dowolnych kształtach i ułatwia ich równomierne rozmieszczenie na obwodzie. Takie rozwiązanie wirnika można stosować do wykonania modeli badawczych, a także przy produkcji jednostkowej bądź małoseryjnej. Rezultatem tego są stosunkowo niskie koszty wykonania silnika tarczowego.

Claims (2)

1. Wirnik tarczowy maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi zabudowanymi w tarczy aluminiowej, która ma wycięte okna o kształcie magnesów trwałych z występami, przy czym wymiary między występami są dopasowane do wymiarów magnesów trwałych, przestrzeń między magnesami a tarczą jest wypełniona żywicą, ponadto na magnesy trwałe są nałożone obustronnie maty szklane znamienny tym, że tarcza aluminiowa (1) ma wycięcia (1.4) pod kołki (4) łączące ją z wałem (3) wirnika, a wał (3) w miejscu połączenia z tarczą (1) ma przynajmniej jedną powierzchnię płaską (3.1) oraz kołnierz (3.2) tworzący zamek dla płyty bazowej (5) formy i nawiercone otwory (3.3) pod kołki (4) łączące wał (3) z tarczą (1), a jedna z płaszczyzn czołowych wału (3) ma nagwintowane otwory (3.4).

2. Sposób wykonania wirnika tarczowego maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi określonego zastrz. 1, znamienny tym, że wał (3) z włożonymi kołkami (4) osadza się w płycie bazowej (5) formy, a od strony czoła wału (3) przykręca się do elementu dociskowego (6), następnie w gnieździe płyty bazowej (5) kładzie się przesyconą żywicą (10) matę szklaną (8.1), a na wał (3) nakłada się tarczę (1) i pierścień sprężynujący (9), po czym w okna (1.1) tarczy (1) wkłada się magnesy trwałe (2), zalewa się je żywicą o małym współczynniku lepkości, nakłada się matę szklaną (8.2) przesyconą żywicą i przykręca płytę zamykającą (7).