PL224600B1

PL224600B1 - Stator for electric motors with double rotor

Info

Publication number: PL224600B1
Application number: PL407505A
Authority: PL
Inventors: Barbara Ślusarek; Bartosz Jankowski; Dariusz Kapelski; Marcin Karbowiak; Marek Przybylski
Original assignee: Inst Tele I Radiotechniczny
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL407505A1

Abstract

Stojan do silników elektrycznych z podwójnym wirnikiem posiada segmenty (1) z odpowiednio ukształtowanymi wpustami i niemagnetycznymi i nieprzewodzącymi elektrycznie dystansami umieszczone symetrycznie po okręgu na podstawie mocującej (4) tak, że wpusty segmentów (1) są osadzone w rowkach wpustowych podstawy mocującej (4). Segmenty (1) unieruchomione są pierścieniem dociskowym (6) tak, że wpusty segmentów (1) są osadzone w rowkach wpustowych (7) pierścienia dociskowego (6). Pierścień dociskowy (6) połączony jest z podstawą mocującą (4) za pomocą śrub montażowych (8) i nakrętek (9), umieszczonych pomiędzy cewkami (10). W podstawie mocującej (4) umieszczone są łożyska (11), w których osadzony jest wał (12). Segmenty (1) z wpustami wykonane są z dielektromagnetyku za pomocą technologii metalurgii proszków.The stator for double-rotor electric motors has segments (1) with appropriately shaped grooves and non-magnetic and electrically non-conductive spacers placed symmetrically in a circle on the mounting base (4) so that the segment grooves (1) are embedded in the grooves of the mounting base (4) . The segments (1) are immobilized by the pressing ring (6) so that the grooves of the segments (1) are seated in the grooves (7) of the pressing ring (6). The pressure ring (6) is connected to the mounting base (4) by means of assembly screws (8) and nuts (9), placed between the coils (10). In the mounting base (4) there are bearings (11) in which the shaft (12) is mounted. Segments (1) with grooves are made of die-electromagnetic using powder metallurgy technology.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest stojan do silników elektrycznych z podwójnym wirnikiem i promieniowym rozkładem strumienia magnetycznego, znajdujący zastosowanie w konstrukcjach silników elektrycznych z magnesami trwałymi, takich jak silniki bezszczotkowe prądu stałego.The subject of the invention is a stator for electric motors with a double rotor and a radial magnetic flux distribution, applicable in the construction of electric motors with permanent magnets, such as brushless DC motors.

Powszechnie znane są rozwiązania konstrukcyjne stojanów do silników elektrycznych o promieniowym rozkładzie strumienia magnetycznego z wirnikiem wewnętrznym lub z wirnikiem zewnętrznym.Design solutions of stators for electric motors with a radial distribution of magnetic flux with an internal rotor or an external rotor are well known.

Znany z amerykańskiego opisu patentowego US 8,368,283 B2 stojan do silników bezszczotkowych prądu stałego z podwójnym wirnikiem składa się z segmentów rozmieszczonych symetrycznie po obwodzie tworząc magnetyczną część stojana. Każdy z segmentów wykonany jest z pakietu blach elektrotechnicznych, na których umieszczony jest karkas pozwalający odpowiednio nawinąć cewkę. Karkasy posiadają odpowiednie wpusty, które pozycjonują uzwojone segmenty w procesie montażu. Montaż segmentów odbywa się w formie do wtryskiwania, którą wypełnia się termoutwardzalnym tworzywem sztucznym. Sposób wykonania takiej konstrukcji stojana przedstawiono w opisie patentowym US 7,687,969 B2.The stator for brushless DC motors with a double rotor, known from US patent specification US 8,368,283 B2, consists of segments arranged symmetrically around the circumference to form the magnetic part of the stator. Each of the segments is made of a package of electrical sheets, on which a carcass is placed, allowing the coil to be properly wound. The carcasses have appropriate grooves that position the wound segments in the assembly process. The segments are assembled in an injection mold filled with thermosetting plastic. A method of making such a stator structure is described in US 7,687,969 B2.

Wadą znanych rozwiązań konstrukcyjnych dotyczących stojanów do silników elektrycznych z podwójnym wirnikiem wydaje się być niewystarczająca wytrzymałość mechaniczna otrzymanej konstrukcji, oraz czasochłonny i utrudniony proces pakietowania poszczególnych segmentów stojana.The disadvantage of the known design solutions for stator motors with a double rotor seems to be the insufficient mechanical strength of the structure obtained, and the time-consuming and difficult process of packing individual stator segments.

Stojan do silników elektrycznych z podwójnym wirnikiem, według wynalazku, zawiera segmenty z odpowiednio ukształtowanymi wpustami oraz niemagnetycznymi i nieprzewodzącymi elektrycznie dystansami. Segmenty rozmieszczone są symetrycznie po okręgu między podstawą mocującą a pierścieniem dociskowym. Zarówno podstawa mocująca jak i pierścień dociskowy posiadają rowki wpustowe, w których umieszczone są wpusty segmentów. Pierścień dociskowy połączony jest z podstawą mocującą za pomocą śrub montażowych, umieszczonych między sąsiednimi cewkami, i nakrętek. W podstawie mocującej umieszczone są łożyska, w których osadzony jest wał. Segmenty z wpustami wykonane są z dielektromagnetyku wykonanego przy użyciu technologii metalurgii proszków.The stator for double rotor electric motors according to the invention comprises segments with suitably shaped keys and non-magnetic and electrically non-conductive spacing. The segments are arranged symmetrically in a circle between the mounting base and the pressure ring. Both the clamping base and the clamping ring have keyways in which the keys of the segments are placed. The pressure ring is connected to the mounting base by means of mounting bolts between adjacent coils and nuts. The mounting base houses bearings in which the shaft is mounted. Segments with slots are made of a dielectromagnetic material made with the use of powder metallurgy technology.

Stojan do silników elektrycznych z magnesami trwałymi z podwójnym wirnikiem i promieniowym rozkładzie strumienia magnetycznego, według wynalazku, pozwala zwiększyć wytrzymałość mechaniczną konstrukcji na działające naprężenia mechaniczne powstające w czasie pracy silnika, ponieważ złożona konstrukcja części elektromagnetycznej stojana wymaga odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej podstawy mocującej i pierścienia dociskowego, tak, aby uniemożliwić poszczególnym segmentom możliwość wzajemnego przemieszczania lub obrotu.The stator for electric motors with permanent magnets with a double rotor and radial distribution of the magnetic flux, according to the invention, allows to increase the mechanical strength of the structure against mechanical stresses arising during the operation of the motor, because the complex structure of the electromagnetic part of the stator requires appropriate mechanical strength of the mounting base and the pressure ring, so as to prevent the individual segments from being moved or rotated against each other.

Poszczególne segmenty stojana według wynalazku otrzymuje się za pomocą technologii metalurgii proszków, co pozwala zastosować rozwiązania konstrukcyjne niespotykane w przypadku klasycznego pakietowania blach elektrotechnicznych. Pojedynczy segment można wykonać jako kompozyt magnetycznie miękki posiadający małe straty mocy z pętli histerezy i prądów wirowych. Technologia metalurgii proszków pozwala wytwarzać kompozyty magnetycznie miękkie o docelowych kształtach i wymiarach w bezodpadowym procesie produkcji.The individual segments of the stator according to the invention are obtained by means of powder metallurgy technology, which allows the use of construction solutions unheard of in the case of classic bundling of electrical sheets. A single segment can be made as a soft magnetic composite having low power losses from hysteresis loops and eddy currents. Powder metallurgy technology allows the production of soft magnetic composites of target shapes and dimensions in a waste-free production process.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1. przedstawia pojedynczy segment z wpustami, oraz dystansami niemagnetycznymi i nieprzewodzącymi elektrycznie, fig. 2. przedstawia przekrój poprzeczny stojana, fig. 3. przedstawia przekrój w płaszczyźnie prostopadłej do osi symetrii w połowie wysokości segmentu.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a single segment with keys and non-magnetic and electrically non-conductive distances, fig. 2 shows a stator cross-section, fig. 3 shows a cross-section in a plane perpendicular to the axis of symmetry in half the height of the segment.

Stojan do silników elektrycznych z magnesami trwałymi z podwójnym wirnikiem i promieniowym rozkładzie strumienia magnetycznego zawiera łącznie 18 segmentów 1 z odpowiednio ukształtowanymi wpustami 2 i dystansami 3. Na każdym segmencie 1 umieszczony jest karkas z nawiniętą cewką 10. Tak przygotowane uzwojone segmenty 1 umieszczone są symetrycznie po okręgu zazębiając wpusty 2 z rowkami wpustowymi 5 podstawy mocującej 4. Segmenty 1 rozmieszczone są symetrycznie wokół osi symetrii wału 12. Wał 12, na którym zamocowany jest wirnik, osadzony jest w stojanie za pomocą łożysk 11. Segmenty 1 zamocowane się do podstawy mocującej 4 za pomocą pierścienia dociskowego 6 oraz śrub montażowych 8 i nakrętek 9. Pierścień dociskowy 6 umieszczony jest w ten sposób, aby analogicznie zazębić wpusty 2 segmentów 1 z rowkami wpustowymi 7. W przestrzeni między cewkami 10 poszczególnych segmentów 1 umieszcza się tuleje 13, przez które przeprowadza się śruby montażowe 8. Tak przygotowany stojan jest wypełniony żywicą epoksydową, co wzmocni konstrukcję i zwiększy zdolność oddawania ciepła przez cewki 10. Segmenty 1 z odpowiednio ukształtowanymi wpustami 2 wykonane są z dielektromagnetyku za pomocą technologii metalurgii proszków.The stator for permanent magnet motors with a double rotor and radial distribution of magnetic flux contains a total of 18 segments 1 with appropriately shaped inlets 2 and spacers 3. Each segment 1 has a carcass with a wound coil 10. The wound segments 1 prepared in this way are placed symmetrically on the of a circle meshing the keys 2 with the keyways 5 of the mounting base 4. The segments 1 are arranged symmetrically around the axis of symmetry of the shaft 12. The shaft 12, on which the rotor is mounted, is mounted in the stator by means of bearings 11. The segments 1 are attached to the mounting base 4 by by means of the clamping ring 6 and assembly screws 8 and nuts 9. The clamping ring 6 is positioned in such a way as to analogously engage the grooves 2 of the segments 1 with the keyways 7. In the space between the coils 10 of the individual segments 1, sleeves 13 are placed, through which the mounting screws 8. The stator prepared in this way is filled with epoxy resin, which will strengthen the structure and increase the heat dissipation capacity of the coils 10. Segments 1 with appropriately shaped grooves 2 are made of dielectromagnet using powder metallurgy technology.

Claims

Patent claims

1. A stator for electric motors with a double rotor comprising wound segments arranged symmetrically in a circle, characterized in that the segments (1) with appropriately shaped keyways (2) and non-magnetic and electrically non-conductive distances (3) are arranged symmetrically in a circle on the mounting base ( 4) so that the grooves (2) of the segments (1) are seated in the grooves (5) of the mounting base (4), and the segments (1) are fixed with the clamping ring (6) so that the grooves (2) of the segments (1) are embedded in the keyways (7) of the pressure ring (6), while the pressure ring (6) is connected to the mounting base (4) by means of assembly screws (8) and nuts (9) placed between the coils (10), and in the base mounting (4) there are bearings (11) in which the shaft (12) is mounted.

2. The stator according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the grooved segments (1) (2) are made of dielectromagnetic material by powder metallurgy technology.