SK283539B6 - Usporiadanie vinutého krytu rotora elektromotora - Google Patents

Abstract

Rotor obsahuje jadro (20), obklopené magnetmi (30), a vinutý kryt (10), ktorý je navinutý okolo jadra (20) na pridržiavanie magnetov (30) na jadre (20). Usporiadanie vinutého krytu (10) rotora elektromotora obsahuje dvojicu tvarových koncových prvkov (40), z ktorých každý je pripevnený ku koncovej čelnej ploche jadra (20) rotora a k priliehajúcej koncovej ploche aspoň jednej zo súčastí, tvorených vinutým krytom (10) a magnetmi (30). Jeho obvodová okrajová časť (41) je vybavená aspoň jedným zahĺbením (43) smerujúcim k osi rotora. Vzdialenosť medzi rotorom a spodnou časťou zahĺbení (43) tvorí najmenší koncový polomer vinutia krytu (10).ŕ

Description

Vynález sa týka usporiadania vinutého krytu rotora elektromotora, pričom rotor obsahuje jadro, obklopené magnetmi, a vinutý kryt, ktorý je navinutý okolo jadra na pridržiavanie magnetov na jadre.

Doterajší stav techniky

Rotory s permanentnými magnetmi bývajú vybavené valcovým jadrom, ktoré je obvykle železné, a ktoré môže byť vrstvené alebo masívne, pričom je okolo neho usporiadaná množina magnetov, obvykle v tvare oblúkovitých dosák, a kryt rotora je usporiadaný z vonkajšej strany týchto magnetov na účely ich pridržiavania k jadru, čím sa zabraňuje relatívnemu radiálnemu a obvodovému posunu medzi jadrom a magnetmi v priebehu prevádzky elektromotora, keď sú magnety vystavované pôsobeniu odstredivých síl, ktoré majú snahu oddeliť ich od jadra, ďalej momentu, ktotý spôsobuje obvodové posunutie magnetov okolo jadra rotora, ako aj pôsobenie tlakov či napätí, ktoré majú tepelný pôvod.

Okrem toho je konštrukčná forma, ktorá je použitá na pridržiavanie magnetov k rotoru, veľmi dôležitá z hľadiska stanovenia elektrickej účinnosti elektromotora.

Okrem funkcie pri udržiavaní magnetov v blízkosti jadra potom kryt tiež zabraňuje odpojeniu a uvoľneniu častí magnetov, spôsobovaných silami, ktoré tu pôsobia, ako už bolo skôr uvedené.

Medzi známe riešenia krytu rotora elektromotora patrí aj riešenie, opísané v patentovom spise EP 0 898 803, kde ide o vinutý kryt, ktorý obklopuje magnety, usporiadané okolo jadra, a ktorý je vytvorený navíjaním zväzku vlákien, pričom toto riešenie má proti iným známym krytom konštrukčnú výhodu, ktorá spočíva v tom, že má schopnosti sa prispôsobiť rôznym rozmerovým variantom magnetov, ktoré vyplývajú z príslušného výrobného procesu týchto magnetov.

V súlade so známymi spôsobmi sú vinuté kryty na rotor elektromotora vyrábané navíjaním pása alebo zväzku vláknitého materiálu, ktorý’ je obvykle impregnovaný pomocou živice, okolo montážnej zostavy jadra rotora s magnetmi, čo je potom vytvrdzované v takom čase a pri takej teplote, ktoré sú postačujúce na dosiahnutie príslušnej tuhosti, požadovanej na kryl rotora.

Ale v priebehu sériového uskutočňovania navíjacieho procesu, ktorý je obvykle uskutočňovaný v postupnosti jadier, nesúcich príslušné magnety, potom kryty takto získané majú tú nevýhodu, že neumožňujú vhodné dokončenie ich koncových častí. K tomuto problému dochádza v priebehu prechodu navíjacieho prvku od jedného rotora k druhému na výrobnej linke po skončení navíjania predchádzajúceho rotora.

V tomto okamihu spôsobuje navíjacie zariadenie náhly pohyb predopnutého vlákna, ktoré vytvára kryt, smerom k nasledujúcemu rotoru, ktorý vyžaduje pri známych postupoch uskutočňovanie následného zaškrabávania, pieskovania alebo obrábania každej koncovej povrchovej plochy vinutého krytu rotora po odrezaní uvedeného krytu, ktoré umožňuje, aby mohol byť tento kryt dokončený. Bez tohto dokončenia potom ostrapy, vznikajúce pri odrezávacej operácii, spôsobujú problémy pri zostavovaní, rovnako ako problémy s trvanlivosťou, a môžu dokonca aj narušiť medzeru medzi rotorom a statorom.

Okrem uvádzaných problémov potom v priebehu prechodu predopnutého vlákna od jedného rotora k druhému môže dochádzať k plastickým deformáciám tvarového koncového prvku, umiestneného v blízkosti každého z koncov každého rotora, čo môže narušovať rozmerové charakteristiky rotora a funkčné charakteristiky tvarového koncového prvku.

Jedným z prístupov na odstránenie týchto deformácií je zvýšiť hrúbku tvarového koncového prvku na účely dosiahnutia jeho vyššej mechanickej pevnosti. Ale takéto riešenie zvyšuje tak materiálové, ako aj výrobné náklady, rovnako ako celkovú hmotnosť elektromotora.

Podstata vynálezu

Preto je úlohou predmetu tohto vynálezu vyvinúť usporiadanie vinutého krytu rotora elektromotora takého typu, ktorý je navíjaný s využitím zväzku vlákien, a ktorý umožňuje získavanie rotorov s lepšou konečnou úpravou ich koncov, pričom sú minimalizované problémy, spôsobované uvoľňovaním koncov pásu v akomkoľvek výrobnom kroku krytu alebo v priebehu prevádzky rotora.

Ďalšou úlohou predmetu tohto vynálezu je vyvinúť uvedené usporiadanie vinutého krytu rotora elektromotora, ktoré umožní vyrábať rotory bez nutnosti uskutočňovania prídavných krokov po sériovom uskutočňovaní navíjacieho procesu na účely výroby týchto rotorov.

Tieto a ďalšie úlohy predmetu tohto vynálezu boli splnené vyvinutím usporiadania vinutého krytu rotora elektromotora, pričom tento rotor obsahuje jadro, obklopené magnetmi, a vinutý kryt, ktorý je navinutý okolo jadra na pridržiavanie magnetov na jadre, pričom predmetné usporiadanie vinutého krytu rotora elektromotora obsahuje dvojicu tvarových koncových prvkov, z ktorých každý je pripevnený na koncovú čelnú plochu jadra rotora a na priliehajúcu koncovú plochu aspoň jednej zo súčastí, tvorených vinutým krytom a magnetmi, pričom je jeho obvodová okrajová časť vybavená aspoň jedným zahĺbením, smerujúcim na os rotora, pričom vzdialenosti medzi rotorom a spodnou časťou zahĺbenia tvorí najmenší koncový polomer vinutia krytu.

Každé zahĺbenie leží výhodne v rovnakej rovine ako obvodová okrajová časť príslušného tvarového koncového prvku.

Výhodne má každé zahĺbenie zaoblený profil v tvare písmena U.

Obvodová okrajová časť každého tvarového koncového prvku je výhodne vybavená množinou zahĺbení, ktoré sú vzájomne od seba uhlovo rovnako vzdialené.

Množina zahĺbení výhodne vymedzuje sínusoidný profil na obvodovej okrajovej časti tvarového koncového prvku.

Zahĺbenia môžu byť výhodne uskutočnené v tvare úzkych štrbín, zaujímajúcich aspoň časť obvodovej okrajovej časti príslušného tvarového koncového prvku.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude v ďalšom podrobnejšie vysvetlený na príkladoch jeho praktického uskutočnenia, ktorých opis bude podaný s prihliadnutím k priloženým obrázkom výkresov, kde:

obr. 1 znázorňuje schematický pohľad v reze na montážnu zostavu, pozostávajúcu z jadra rotora, magnetov a krytu rotora elektromotora;

obr. 2 znázorňuje schematický pohľad v pozdĺžnom reze na uskutočnenie rotora elektromotora;

obr. 3 znázorňuje schematický čiastočný pôdorysný pohľad na tvarový koncový prvok rotora, ktorý má konštrukčný tvar podľa tohto vynálezu;

obr. 4 znázorňuje schematický čiastočný a zväčšený pôdorysný pohľad zhora na uskutočnenie obvodového okraja tvarového koncového prvku v súlade s predmetom tohto vynálezu a obr. 4a znázorňuje schematický čiastočný a zväčšený pôdorysný pohľad zhora na odlišné uskutočnenie obvodového okraja tvarového koncového prvku v súlade s predmetom tohto vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Predmet tohto vynálezu sa týka vinutého krytu 10 rotora elektromotora, určeného na rotor elektromotora takého typu, ktorý je vybavený jadrom 20 rotora, ktoré je pripevnené tak, že obklopuje aspoň časť rotorového hriadeľa, pričom sú okolo neho umiestnené magnety 30, a to obvykle vo forme oblúkovitých magnetických dosák, pripevnených na vonkajšej valcovej ploche 21 jadra 20 rotora, výhodne v súlade s dvoma vyrovnaniami pozdĺžnych výstupkov na kontaktovanie uvedenej vonkajšej valcovej plochy 21, ktoré sú od seba vzájomne obvodovo vzdialené, pričom sú magnety 30 pridržiavané proti jadru 20 rotora uvedením vinutého krytu 10 rotora elektromotora do prevádzky.

Vzdialenosť medzi magnetmi 30 je zaisťovaná prostredníctvom rozostavovacích prostriedkov, napríklad vo forme výstupkov 22, vyčnievajúcich z vonkajšej valcovej plochy 21 jadra 20 rotora.

V súlade s predmetom tohto vynálezu je vinutý kryt 10 rotora elektromotora vytvorený kontinuálnym skrutkovicovým navíjaním zväzku vlákien, vyrobených napríklad z kompaundného materiálu, ako je kevlar, uhlík alebo sklené vlákna, pripojených prostredníctvom živice okolo vonkajšej valcovej plochy 31 magnetov 30 s cieľom umožniť zakalenie krytu v priebehu vytvrdzovacej fázy.

Je celkom pochopiteľné, že vinutie zväzku vlákien môže byť uskutočňované s kompaundným materiálom (vlákna môžu byť napred impregnované živicou v závode alebo v priebehu navíjacieho procesu) alebo prostredníctvom suchého navíjania s následnou impregnáciou zväzku vlákien pomocou živice.

Predmet tohto vynálezu umožňuje získať vinutý kryt 10 rotora elektromotora s bočnou stenou, vytvorenou s minimálnym počtom vrstiev zväzku vlákien z kompaundného materiálu, obklopujúceho magnety 30, pričom je bočná stena výhodne tvorená jedinou vrstvou zväzku vlákien z kompaundného materiálu, a to na ten účel, aby medzera, vytvorená touto vrstvou, ovplyvňovala čo najmenej účinnosti elektromotora.

Na účely zníženia bočnej hrúbky vinutého krytu 10 rotora elektromotora podľa tohto vynálezu bez akéhokoľvek rizika, že budú jeho konce uvoľnené alebo sa stanú krehkými, je každý z koncov zväzku vlákien z kompaundného materiálu utiahnutý na príslušnej koncovej obvodovej časti 11 vinutého krytu 10.

V súlade s krytom, opisovaným v patentovom spise EP 0 898 803, je každá koncová obvodová časť 11 vinutého krytu 10 dosahovaná pri navíjaní zväzku vlákien okolo magnetov 30 ukladaním tohto zväzku vlákien na prstencovitú nosnú povrchovú plochu, ktorá je radiálne umiestnená vzadu proti vonkajšej valcovej ploche 31 magnetov, a ktorá pokrýva napríklad celý radiálny rozsah z vonkajšej strany do vnútornej strany priliehajúceho koncového čela 32 magnetov 30.

Koncová obvodová časť 11 vinutého krytu 10 môže byť vytvorená tak, aby pokrývala len čiastočne radiálny rozsah z vonkajšej strany do vnútornej strany priliehajúceho koncového čela 32 magnetov 30.

V tomto riešení má každá koncová obvodová časť 11 profil, ktorý je definovaný na jednej strane profilom priliehajúceho koncového čela 32 magnetov 30, a na druhej strane tvarovým koncovým prvkom 40, ktorý je v doporučovanej konštrukcii tvorený ukončujúcou koncovou čiapočkou.

Každý tvarový koncový prvok 40 je pripevnený k priliehajúcemu koncovému čelu jadra 20 rotora tak, že tiež pokrýva aspoň jednu z častí, vymedzených priliehajúcim koncovým čelom 32 magnetov 30 a krytom 10, pričom tvarový koncový prvok 40 je udržiavaný v pripevnenom stave k rotoru pri svojom vkladaní napríklad prostredníctvom prídržných prvkov 50.

Tvarové koncové prvky 40 môžu byť zabudované do rotora alebo môžu byť tiež uskutočnené v navíjacom zariadení, a to na účely zaručenia požadovaného tvaru a rozmerov výsledného vinutého krytu 10 a na účely ich udržiavania bez zmeny v priebehu celého navíjacieho procesu až do toho času, ako je kryt celkom vytvrdený (stuhnutý).

V súlade s predmetom tohto vynálezu je každý tvarový koncový prvok 40 vybavený obvodovou okrajovou časťou 41, ktorá leží napríklad v rovnakej rovine ako stredová časť 42 tvarového koncového prvku 40, alebo aspoň vyčnieva z tejto stredovej časti 42, ktorá je v osovom odstupe od roviny priliehajúceho koncového čela jadra 20 rotora, ako je opisované v patentovom spise EP 0 898 803, pričom je tvarový koncový prvok 40 vybavený na jeho obvodovej okrajovej časti 41 aspoň jedným zahĺbením, smerujúcim na os rotora, pričom vzdialenosť medzi rotorom a spodnou časťou dna tohto zahĺbenia 43 vymedzuje najmenší navíjací koncový polomer vinutého krytu 10, pričom najväčší navíjací polomer je ten, ktorý sa zhoduje so vzdialenosťou medzi osou rotora a vonkajšou, bočnou povrchovou plochou vinutého krytu 10 rotora elektromotora.

V priebehu výroby každého rotora, či už individuálnou alebo sériovou výrobou vinutia, potom usporiadanie jedného alebo viacero zahĺbení 43 na obvodovej okrajovej časti 41 každého tvarového koncového prvku 40 vytvára na počiatku operácie vinutia krytu 10 vedenie na prvý závit vrstvy zväzku vlákien z kompaundného materiálu krytu 10, a na konci navíjacej operácie krytu 10 vytvára dôrazové prostriedky na vrstvu zväzku vlákien, ktoré vytvárajú vinutý kryt 10 rotora elektromotora.

V podmienkach, v ktorých sú rotory individuálne navíjané, je jeden z koncov krytu 10, ktorý má byť navíjaný okolo rotora, pripevnený k osi vinutia alebo k príslušným prídržným prostriedkom (ktoré sú umiestnené na rotore, napríklad v jeho tvarových koncových prvkoch 40, alebo tiež v použitom zariadení na navíjanie alebo vytvrdzovanie) a je tak pridržiavaný až do toho času, keď je vinutie skončené, a keď je prebytočný materiál, pokiaľ vôbec existuje, odstránený.

Usporiadanie jedného alebo viacero zahĺbení 43 na obvodovej okrajovej časti 41 každého tvarového koncového prvku 40 stanovuje v priebehu sériovej výroby vinutia navíjací koniec krytu 10 každej montážnej zostavy, tvorenej jadrom 20 rotora a magnetmi 30, a začiatok navíjania ďalšieho krytu 10 rotora v poradí, a to so záverečnou operáciou, ktorá nevyžaduje uskutočňovanie ďalších krokov pri spracovávaní koncových čelných plôch rotora, ako je to v doterajšom známom stave techniky.

V súlade s jednou konštrukčnou možnosťou uskutočnenia predmetu tohto vynálezu je každý tvarový koncový prvok 40 vybavený aspoň jednou množinou zahĺbení 43, za3 ujímajúcou aspoň časť obvodového rozsahu obvodovej okrajovej časti 41 tvarového koncového prvku 40. Pokiaľ zahĺbenia 43 zaujímajú časť obvodového rozsahu obvodovej okrajovej časti 41 (pozri obr. 3), je na účely sériovej výroby vinutia nutné dosiahnuť predchádzajúce vyrovnania medzi zahĺbeniami 43 dvoch tvarových koncových prvkov 40, umiestnených za sebou v navíjacom zariadení, a to na účely zabrániť stratám materiálu medzi navíjaním každých dvoch rotorov, postupne umiestnených v tomto zariadení na vytváranie krytu 10.

V súlade s vyobrazenými uskutočneniami má každé zahĺbenie 43 zaoblený profil v podstate v tvare písmena U, pričom vymedzuje napríklad sínusoidný profil na obvodovej okrajovej časti 41 tvarového koncového prvku 40 (pozri obr. 3).

V inom uskutočnení predmetu tohto vynálezu, znázornenom na obr. 4, je obvodová okrajová časť 41 vybavená množinou zahĺbení 43, ktoré sú vzájomne od seba uhlovo rovnako vzdialené.

V uskutočnení predmetu tohto vynálezu, vyobrazeného na obr. 4a, sú zahĺbenia 43 uskutočnené v tvare úzkych štrbín, ktorých hrúbka je určovaná ako funkcia hrúbky materiálu, ktorý vytvára vinutý kryt 10 rotora elektromotora.

Aj keď to nie je na obrázkoch výkresov znázornené, môže byť obvodová okrajová časť 41 každého tvarového koncového prvku 40 vybavená čiastočne alebo po celom jej obvodovom rozsahu aspoň jednou množinou zahĺbení s rovnakým profilom alebo s rozdielnymi profilmi.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (6)

1. Usporiadanie vinutého krytu rotora elektromotora, kde tento rotor obsahuje jadro (20), obklopené magnetmi (30), a vinutý kryt (10), ktorý je navinutý okolo jadra (20) na pridržiavanie magnetov (30) na jadre (20), vyznačujúce sa tým, že obsahuje dvojicu tvarových koncových prvkov (40), z ktorých každý je pripevnený ku koncovej čelnej ploche jadra (20) rotora a k priliehajúcej koncovej ploche aspoň jednej zo súčastí, tvorených vinutým krytom (10) a magnetmi (30), pričom je jeho obvodová okrajová časť (41) vybavená aspoň jedným zahĺbením (43), smerujúcim na os rotora, pričom vzdialenosť medzi rotorom a spodnou časťou zahĺbení (43) tvorí najmenší koncový polomer vinutia krytu (10).

2. Usporiadanie vinutého krytu podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že každé zahĺbenie (43) leží v rovnakej rovine ako obvodová okrajová časť (41) tvarového koncového prvku (40).

3. Usporiadanie vinutého krytu podľa nároku 2, v y značujúce sa tým, že každé zahĺbenie (43) má zaoblený profil v tvare písmena U.

4. Usporiadanie vinutého krytu podľa nároku 3, vyzná č u j ú c e sa tým, že obvodová okrajová časť (41) každého tvarového koncového prvku (40) je vybavená množinou zahĺbení (43), ktoré sú vzájomne od seba uhlovo rovnako vzdialené.

5. Usporiadanie vinutého krytu podľa nároku 4, v y značujúce sa tým, že množina zahĺbení (43) vymedzuje sínusoidný profil na obvodovej okrajovej časti (41) tvarového koncového prvku (40).

6. Usporiadanie vinutého krytu podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že zahĺbenia (43) sú uskutočnené v tvare úzkych štrbín, zaujímajúcich aspoň časť obvodovej okrajovej časti (41) tvarového koncového prvku (40).