RU2285998C2

RU2285998C2 - Electric motor

Info

Publication number: RU2285998C2
Application number: RU2004136916/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Кузьмич Скребенков (RU); Владимир Кузьмич Скребенков
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-10-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; permanent-magnet commutator motors.

SUBSTANCE: proposed motor has stator 1 and disk-type rotor 2. The latter is provided with commutator sleeve 11 specifically disposed on its supporting bush 12 and used to mount rotor 2 on shaft 10 of stator 1. Disposed on commutator sleeve 11 are commutator segments 13 that mount insulating disk 9 of rotor 2 carrying windings 14. Working surface of each commutator bar 13 engageable with brushes 7 is disposed on one end of fixation area 15 of rotor disk 9; mounted on other end of this area are radially bent-out leads 16 of commutator bars 13 electrically connected to leads 17, 18 of rotor winding 14. Radially bent-out leads 16 of commutator bars 13 are disposed in area of cylindrical axial depression 19 of rotor disk 9 communicating with through holes 20 of rotor disk 9 in direction radial to geometric axis of commutator sleeve 11. Rotor windings 14 are placed in holes 2 of disk 9. At least one lead 17 of each winding 14 is passed through slit 24 from through hole 20 of disk 9 to axial depression 19 of rotor disk 9. One of leads 18 of each rotor winding 14 may be also disposed on coil surface of winding 14 and enter axial depression 19 of rotor disk 9.

EFFECT: simplified design and enhanced operating reliability of motor.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, и может быть использовано в конструкции коллекторного электродвигателя с дисковым ротором и с возбуждением от постоянных магнитов.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric motors, and can be used in the construction of a collector electric motor with a disk rotor and with excitation from permanent magnets.

Известна конструкция коллекторного электродвигателя с дисковым ротором, описанная в заявке ФРГ №3624210 А1 (публ. 22.01.1987 г.). Статор электродвигателя образован двумя тарельчатыми частями, соединенными между собой по кромке бортов, и магнитопроводящей вставкой, установленной по стыку тарельчатых частей. На одной стороне вставки закреплены постоянные магниты, а на другой расположена щеточная траверса со щеткодержателями и щетками. Ротор электродвигателя содержит вал, установленный в подшипниках, размещенных в тарельчатых частях статора, и расположенную на валу коллекторную втулку, на которой закреплен диск ротора с обмотками. Диск ротора и пластины коллектора разнесены к противоположным концам коллекторной втулки.A known design of a collector electric motor with a disk rotor described in the application of Germany No. 3624210 A1 (publ. 01/22/1987). The stator of the electric motor is formed by two dish-shaped parts connected to each other along the edge of the sides, and a magnetically conductive insert installed at the junction of the dish-shaped parts. Permanent magnets are fixed on one side of the insert, and a brush beam with brush holders and brushes is located on the other side. The rotor of the electric motor contains a shaft mounted in bearings located in the disk parts of the stator, and a collector sleeve located on the shaft on which the rotor disk with windings is fixed. The rotor disk and the collector plates are spaced apart from the opposite ends of the collector sleeve.

В рассмотренной конструкции электродвигателя элементам ротора присущи узкофункциональные свойства, в частности коллектор обеспечивает только коммутацию электрической цепи обмоток ротора, а ротор использован как установочный элемент для обмоток. Подобные решения используются, как правило, в достаточно мощных электрических двигателях и нерациональны для электродвигателей малой мощности с их незначительными габаритами.In the considered motor design, the rotor elements are inherently narrowly functional, in particular, the collector provides only switching of the electric circuit of the rotor windings, and the rotor is used as an installation element for the windings. Such solutions are used, as a rule, in sufficiently powerful electric motors and are irrational for low-power electric motors with their small dimensions.

Из заявки Японии №53-39409 А (публ. 11.04.1978 г.) известен электродвигатель с дисковым ротором, взятый за прототип. Статор электродвигателя состоит из корпуса в виде стакана малой высоты, плоской крышки с кольцевым магнитом и установленной на крышке щеточной траверсы со щеткодержателями и щетками. Ротор содержит вал, установленный в подшипниковых опорах, одна из которых размещена в корпусе, а другая образована щеточной траверсой, встроенной в крышку. На валу ротора расположена коллекторная втулка, на которой закреплен опорный диск обмоток ротора. Коллекторная втулка выполнена цилиндрической двухступенчатой, на цилиндрической боковой поверхности малой ступени расположены коллекторные пластины, установленные с заходом в тело большой ступени и выходящие радиально оси вала наружу через цилиндрическую боковую поверхность большой ступени. Опорный диск обмоток установлен на малой ступени коллекторной втулки с натягом и с упором в торец большой ступени, образуя бандаж для коллекторных пластин. На опорном диске равномерно вокруг большой ступени коллекторной втулки расположены рядом друг с другом бескаркасные обмотки. Радиальные концы коллекторных пластин, выходящие наружу через цилиндрическую боковую поверхность большой ступени, по крайней мере частично закрепляют обмотки на опорном диске, обеспечивая упор одновременно в смежные стороны обмоток. С радиальными концами коллекторных пластин электрически соединены концы выводов обмоток ротора.From the application of Japan No. 53-39409 A (publ. 04/11/1978) there is a known electric motor with a disk rotor, taken as a prototype. The stator of the electric motor consists of a housing in the form of a small-height glass, a flat cover with an annular magnet and a brush beam mounted on the cover with brush holders and brushes. The rotor contains a shaft mounted in bearing bearings, one of which is placed in the housing, and the other is formed by a brush traverse integrated in the cover. A collector sleeve is located on the rotor shaft, on which the supporting disk of the rotor windings is fixed. The collector sleeve is made of a two-stage cylindrical one; on the cylindrical side surface of the small stage there are collector plates installed with the large stage entering the body and extending radially to the shaft axis outward through the cylindrical side surface of the large stage. The support disk of the windings is mounted on a small stage of the collector sleeve with an interference fit and with an emphasis on the end face of the large stage, forming a bandage for the collector plates. Frameless windings are arranged adjacent to each other on a support disk evenly around a large step of the collector sleeve. The radial ends of the collector plates extending outward through the cylindrical side surface of the large stage at least partially fix the windings on the support disk, providing emphasis at the same time on adjacent sides of the windings. The ends of the terminals of the rotor windings are electrically connected to the radial ends of the collector plates.

Однако описанная конструкция электродвигателя достаточно сложна из-за сложности выполнения ротора в части формирования коллекторного узла. Кроме того, надежность рассмотренного электродвигателя при массовом производстве не может быть обеспечена в достаточной степени из-за возможной термической перегрузки и, соответственно, снижения диэлектрических свойств изоляции части витков обмотки ротора. Это возможно в результате нагрева, происходящего при соединении концов выводов обмоток с радиальными концами прилегающих к обмоткам коллекторных пластин, осуществляемом, как правило, пайкой или сваркой при высоких температурах.However, the described motor design is quite complicated due to the complexity of the rotor in terms of the formation of the collector node. In addition, the reliability of the considered electric motor during mass production cannot be sufficiently ensured due to possible thermal overload and, accordingly, a decrease in the dielectric properties of the insulation of part of the turns of the rotor winding. This is possible as a result of heating that occurs when the ends of the windings are connected to the radial ends of the collector plates adjacent to the windings, which is usually carried out by soldering or welding at high temperatures.

Задачей изобретения является упрощение конструкции электродвигателя и обеспечение надежности его работы.The objective of the invention is to simplify the design of the electric motor and ensure the reliability of its operation.

Указанная задача в электродвигателе, содержащем статор, включающий корпус в виде стакана, по крайней мере один постоянный магнит, а также щеточную траверсу со щеткодержателями и щетками, и ротор с коллекторной втулкой, снабженной расположенными на ее поверхности коллекторными пластинами, на которых закреплен диск ротора с обмотками, при этом рабочая поверхность каждой коллекторной пластины, взаимодействующая со щетками, расположена с одной стороны от зоны крепления диска ротора, с другой стороны которой размещены радиально отогнутые концы коллекторных пластин, электрически соединенные с концами выводов обмоток ротора, решается тем, что радиально отогнутые концы коллекторных пластин расположены в полости цилиндрической осевой выемки диска ротора, сообщающейся в направлении, радиальном относительно оси коллекторной втулки, со сквозными отверстиями диска ротора, в которых установлены обмотки ротора, при этом по крайней мере один вывод каждой обмотки выполнен простирающимся из сквозного отверстия в полость осевой выемки диска ротора.The indicated task is in an electric motor containing a stator, including a case in the form of a cup, at least one permanent magnet, as well as a brush beam with brush holders and brushes, and a rotor with a collector sleeve provided with collector plates located on its surface, on which a rotor disk with windings, while the working surface of each collector plate interacting with the brushes is located on one side of the mounting area of the rotor disk, on the other side of which there are radially bent The ends of the collector plates, electrically connected to the ends of the terminals of the rotor windings, are solved by the fact that the radially bent ends of the collector plates are located in the cavity of the cylindrical axial recess of the rotor disk, communicating in the direction radial relative to the axis of the collector sleeve, with through holes of the rotor disk in which the windings are installed the rotor, while at least one output of each winding is made extending from the through hole into the cavity of the axial recess of the rotor disk.

Статор выполнен предпочтительно содержащим магнитопроводящую дискообразную вставку, на стороне которой, обращенной к диску ротора, установлен по меньшей мере один постоянный магнит, а на противоположной стороне размещена щеточная траверса. В частности, на магнитопроводящей дискообразной вставке установлено четыре цилиндрических постоянных магнита.The stator is preferably made comprising a magnetically conducting disk-shaped insert, on the side of which, facing the rotor disk, at least one permanent magnet is mounted, and a brush beam is placed on the opposite side. In particular, four cylindrical permanent magnets are mounted on a magnetically conducting disk-shaped insert.

Коллекторная втулка расположена преимущественно на опорной втулке ротора, установленной на оси статора. Ось статора может быть выполнена в виде металлического стержня, закрепленного одним концом в днище корпуса статора.The collector sleeve is located mainly on the supporting sleeve of the rotor mounted on the axis of the stator. The stator axis can be made in the form of a metal rod fixed at one end to the bottom of the stator housing.

Каждая обмотка ротора выполнена, как правило, в виде цилиндрической бухты, состоящей из кольцевых витков провода соответствующего сечения.Each rotor winding is made, as a rule, in the form of a cylindrical bay, consisting of circular turns of wire of the corresponding section.

По меньшей мере один вывод обмотки ротора выполнен предпочтительно простирающимся в полость осевой выемки диска ротора по поверхности цилиндрической бухты обмотки.At least one terminal of the rotor winding is made preferably extending into the cavity of the axial recess of the rotor disk along the surface of the cylindrical coil of the winding.

Концы выводов обмоток ротора соединены с радиально отогнутыми концами коллекторных пластин, как правило, сваркой или пайкой.The ends of the terminals of the rotor windings are connected to the radially bent ends of the collector plates, usually by welding or soldering.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «новизна». В то же время, совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию «изобретательский уровень».The above set of features in comparison with the prior art allows us to conclude that the claimed technical solution meets the condition of "novelty." At the same time, the combination of distinctive features, leading to the solution of the problem, does not explicitly follow from the prior art, therefore, the claimed technical solution meets the condition of "inventive step".

Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг.1 представлен вид электродвигателя в продольном разрезе; на фиг.2 изображен ротор электродвигателя в продольном разрезе; на фиг.3 показан ротор электродвигателя, вид со стороны днища корпуса; на фиг.4 представлен вид размещения электродвигателя в сборе с зубчатой передачей на климатической установке транспортного средства в продольном разрезе.The invention is illustrated by the following drawings. Figure 1 presents a view of a motor in longitudinal section; figure 2 shows the rotor of the electric motor in longitudinal section; figure 3 shows the rotor of the electric motor, a view from the bottom of the housing; figure 4 presents a view of the placement of the electric motor assembly with gear in the air conditioning system of the vehicle in longitudinal section.

Электродвигатель содержит статор 1 и дискообразный ротор 2.The electric motor contains a stator 1 and a disk-shaped rotor 2.

Статор 1 включает в себя корпус 3 в виде стакана, выполненного из магнитопроводящего материала, по крайней мере один постоянный магнит 4, а также щеточную траверсу 5 со щеткодержателями 6 и щетками 7. Наиболее предпочтительно введение в состав статора 1 магнитопроводящей дискообразной вставки 8, на стороне которой, обращенной к диску 9 ротора 2, установлен по меньшей мере один постоянный магнит 4, а на противоположной стороне размещена щеточная траверса 5. В рассматриваемом примере выполнения на магнитопроводящей дискообразной вставке 8 установлено четыре цилиндрических постоянных магнита 4, а щеточная траверса 5 представляет собой пластину из электроизоляционного материала. Статор 1, как правило, содержит ось 10, выполненную в виде металлического стержня, закрепленного одним концом в днище корпуса 3 статора 1, например, приваренного к днищу или запрессованного в отверстие днища.The stator 1 includes a housing 3 in the form of a cup made of a magnetically conductive material, at least one permanent magnet 4, as well as a brush beam 5 with brush holders 6 and brushes 7. It is most preferable to introduce a magnetically conductive disk-shaped insert 8 into the stator 1, on the side which, facing the disk 9 of the rotor 2, has at least one permanent magnet 4 installed, and a brush beam 5 is placed on the opposite side. In the considered embodiment, the magnetically conductive disk-shaped insert 8 is installed Leno four cylindrical permanent magnet 4 and the brush plate 5 is a plate of electrically insulating material. The stator 1, as a rule, contains an axis 10 made in the form of a metal rod fixed at one end in the bottom of the housing 3 of the stator 1, for example, welded to the bottom or pressed into the bottom hole.

Ротор 2 электродвигателя снабжен коллекторной втулкой 11, расположенной, в частном случае, на опорной втулке 12 ротора 2, посредством которой ротор 2 установлен на оси 10 статора 1. На поверхности коллекторной втулки 11 размещены коллекторные пластины 13, на которых закреплен диэлектрический диск 9 ротора 2 с обмотками 14. Диск 9 ротора 2 может напрессовываться на коллекторную втулку 11 поверх коллекторных пластин 13 или отливаться из пластмассы на собранном коллекторе, но в любом случае он осуществляет крепление коллекторных пластин 13 на коллекторной втулке 11. Рабочая поверхность каждой коллекторной пластины 13, взаимодействующая со щетками 7, расположена с одной стороны от зоны 15 крепления диска 9 ротора 2, с другой стороны которой размещены радиально отогнутые концы 16 коллекторных пластин 13, электрически соединенные с концами выводов 17, 18 обмоток 14 ротора 2. Радиально отогнутые концы 16 коллекторных пластин 13 расположены в полости цилиндрической осевой выемки 19 диска 9 ротора 2, сообщающейся в направлении, радиальном относительно геометрической оси коллекторной втулки 11, со сквозными отверстиями 20 диска 9 ротора 2. В отверстиях 20 диска 9 установлены обмотки 14 ротора 2, каждая из которых выполнена предпочтительно в виде цилиндрической бухты, состоящей из кольцевых витков провода соответствующего сечения. По крайней мере один вывод 17 каждой обмотки 14 проходит через прорезь 21 из сквозного отверстия 20 диска 9 в полость осевой выемки 19 диска 9 ротора 2. Один из выводов 18 каждой обмотки 14 ротора может быть расположен также на поверхности цилиндрической бухты обмотки 14 с заходом в полость осевой выемки 19 диска 9 ротора 2. Концы выводов 17, 18 обмоток 14 ротора 2 соединены с радиально отогнутыми концами 16 коллекторных пластин 13, как правило, сваркой или пайкой.The rotor 2 of the electric motor is equipped with a collector sleeve 11, located, in a particular case, on the support sleeve 12 of the rotor 2, by means of which the rotor 2 is mounted on the axis 10 of the stator 1. On the surface of the collector sleeve 11 there are collector plates 13 on which the dielectric disk 9 of the rotor 2 is mounted with windings 14. The disk 9 of the rotor 2 can be pressed onto the collector sleeve 11 on top of the collector plates 13 or cast from plastic on the assembled collector, but in any case, it mounts the collector plates 13 on the collector th sleeve 11. The working surface of each collector plate 13, interacting with the brushes 7, is located on one side of the mounting area 15 of the disk 9 of the rotor 2, on the other side of which there are radially bent ends 16 of the collector plates 13, electrically connected to the ends of the terminals 17, 18 the windings 14 of the rotor 2. The radially bent ends 16 of the collector plates 13 are located in the cavity of the cylindrical axial recess 19 of the disk 9 of the rotor 2, communicating in a direction radial relative to the geometric axis of the collector sleeve 11 20 9 tverstiyami disc rotor 2. The holes 20 are installed disc rotor winding 9 February 14, each of which is preferably formed as a cylindrical bays consisting of turns of wire corresponding annular section. At least one terminal 17 of each winding 14 passes through the slot 21 from the through hole 20 of the disk 9 into the cavity of the axial recess 19 of the disk 9 of the rotor 2. One of the conclusions 18 of each winding 14 of the rotor can also be located on the surface of the cylindrical bay of the winding 14 with the cavity of the axial recess 19 of the disk 9 of the rotor 2. The ends of the conclusions 17, 18 of the windings 14 of the rotor 2 are connected to the radially bent ends 16 of the collector plates 13, usually by welding or soldering.

Намагниченные постоянные магниты 4 создают поток, силовые линии которого замыкаются через магнитопроводящий корпус 3 и магнитопроводящую дискообразную вставку 8. Ротор 2 приводится во вращение при подаче электропитания через щетки 7 и коллекторные пластины 13 на обмотки 14 ротора 2, расположенные в зазоре между каждым магнитом 4 и днищем корпуса 3.Magnetized permanent magnets 4 create a stream, the lines of force of which are closed through a magnetically conducting body 3 and a magnetically conducting disk-shaped insert 8. The rotor 2 is rotated when power is supplied through the brushes 7 and the collector plates 13 to the windings 14 of the rotor 2 located in the gap between each magnet 4 and underbody 3.

Таким образом получена достаточно простая конструкция электродвигателя с коллектором ротора, выполненным практически по традиционной схеме, однако надежность электродвигателя выше за счет удаления узла соединения концов выводов обмоток ротора с концами коллекторных пластин от обмоток ротора.Thus, a fairly simple design of the electric motor with the rotor collector, made practically according to the traditional scheme, was obtained, however, the reliability of the electric motor is higher due to the removal of the connection node of the ends of the terminals of the rotor windings with the ends of the collector plates from the rotor windings.

Описанный выше электродвигатель может быть использован, в частности, в электроприводе поворотной заслонки 22 воздушного канала климатической установки 23 транспортного средства. Для этого на опорной втулке 12 ротора 2 устанавливается зубчатое колесо 24, связанное с редуктором 25, выходной вал которого находится в зацеплении с осью заслонки 22. Реверсивная работа электродвигателя приводит к повороту заслонки 22 и открытию/закрытию воздушного канала.The electric motor described above can be used, in particular, in the electric drive of the rotary damper 22 of the air channel of the vehicle air conditioning system 23. To do this, a gear wheel 24 is mounted on the supporting sleeve 12 of the rotor 2, which is connected to the gearbox 25, the output shaft of which is engaged with the axis of the flap 22. The reverse operation of the electric motor leads to the rotation of the flap 22 and the opening / closing of the air channel.

Claims

1. An electric motor containing a stator, including a housing in the form of a glass, at least one permanent magnet, as well as a brush beam with brush holders and brushes, and a rotor with a collector sleeve provided with collector plates located on its surface, on which a rotor disk with windings is fixed wherein the working surface of each collector plate interacting with the brushes is located on one side of the mounting area of the rotor disk, on the other side of which there are radially bent ends of the collector astin electrically connected to the ends of the terminals of the rotor windings, characterized in that the radially bent ends of the collector plates are located in the cavity of the cylindrical axial recess of the rotor disk, communicating in a direction radial relative to the axis of the collector sleeve, with through holes of the rotor disk in which the rotor windings are installed, wherein at least one terminal of each winding is made extending from the through hole into the cavity of the axial recess of the rotor disk.

2. The electric motor according to claim 1, characterized in that the stator is made up of a magnetically conducting disk-shaped insert, on the side of which, facing the rotor disk, at least one permanent magnet is installed, and a brush beam is placed on the opposite side.

3. The electric motor according to claim 2, characterized in that four cylindrical permanent magnets are mounted on a magnetically conducting disk-shaped insert.

4. The electric motor according to claim 1, characterized in that the collector sleeve is located on the supporting sleeve of the rotor mounted on the axis of the stator.

5. The electric motor according to claim 4, characterized in that the stator axis is made in the form of a metal rod fixed at one end to the bottom of the stator housing.

6. The electric motor according to claim 1, characterized in that each rotor winding is made in the form of a cylindrical bay, consisting of circular turns of wire of the corresponding section.

7. The electric motor according to claim 6, characterized in that at least one output of each rotor winding is made extending into the cavity of the axial recess of the rotor disk along the surface of the cylindrical coil of the winding.

8. The electric motor according to claim 6, characterized in that the ends of the terminals of the rotor windings are connected to the radially bent ends of the collector plates by welding or soldering.