Rotačný elektrický stroj s rotorom s permanentným magnetom

Číslo patentu: E 1832

Dátum: 13.10.2004

Autori: Cappelletti Pierluigi, Morra Giorgio, Acquaviva Sebastiano

Je ešte 6 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Tento vynález sa týka rotačných elektrických strojov s rotormi s permanentnými magnetmi. Stroj, ktorý je súčasťou stavu techniky je opísaný v US 2002 149 285.Predmetom tohto vynálezu je poskytnúť rotačný elektrický stroj, najmä jednosmemý motor,ktorý môže byt použitý napríklad V elektrických zariadeniach pre domácnosť, so stavbou, ktorá je veľmi jednoduchá a ktorýje možne vyrobit pri veľmi nízkych nákladoch.Tento predmet, spolu s ostatnými, je dosiahnutý podľa tohto vynálezu rotačným elektrickým strojom obsahujúcimrotor, s najmenej jedným permanentným magnetom, na vytvorenie rovnomemého kruhového rozloženia magnetických polarít uhlovo sa striedajúcich okolo osi otáčania rotora, v rámci zrnagnetizovanej plochy ležiacej v rovine v podstate kolmej na uvedenú os, akonštrukciu na distribúciu toku vytvorenú ztlakovo tvarovanej hmoty izolovaných feromagnetických častíc, pričom uvedená konštrukcia obsahuje spodnú častí zktorej vybiehajú prve a druhé ramená v podstate paralelne s osou rotora, pričom uvedené ramená sú umiestnené vpodstate v prvej alebo druhej radiálnej vzdialenosti od uvedenej osi auhlovo sa striedajú vzhľadom na seba konce uvedených prvých a druhých ramien nachádzajúce sa na strane protiľahlej k uvedenej spodnej časti čelne smerujú k uvedenému zmagnetizovanému povrchu rotora, od ktorého sú oddelene vzduchovou medzerou, avinutie umiestnené koaxiálne s rotorom, V prstencovej oblasti ležiacej medzi uvedenými prvými a druhými ramenami konštrukcie na distribúciu toku.Ďalšie charakteristické znaky avýhody tohto vynálezu budú zrejme z nasledovného podrobného opisu uvedeného výlučne prostredníctvom neobmedzujúcich príkladov s odkazmi na pripojené výkresy na ktorýchObr. 1 predstavuje pohľad z boku na elektromotor navrhnutý podľa tohto vynálezuObr. 2 predstavuje prierezový pohľad v reze II-lI na obrázku lObr. 3 predstavuje perspektívny prierezový pohľad na elektrický motor podľa obrázkov 1 a 2 Obr. 4 predstavuje pôdorys zhora časti statora motora podľa predchádzajúcich obrázkov Obr. S predstavuje prierezový pohľad pozdĺž rezu V-V na obrázku 4Obr. 6 predstavuje pôdorys zhora konštrukcie na distribúciu toku obsiahnutej V motore podľa tohto vynálezuObr. 7 predstavuje prierezový pohľad pozdĺž rezu VII-VII na obrázku 6 Obr. 8 predstavuje bočný pohľad v smere šípky VIII na obrázku 6 Obr. 9 predstavuje perspektívny pohľad na konštrukciu na distribúciu toku podľa obrázkov 6 až 8Obr. 10 predstavuje pôdorys zospodu cievky pre vinutie elektrického motora podľa predchádzajúcich obrázkovObr. 11 predstavuje pohľad, vo zväčšenej mierke, na detail označený šípkou XI na obrázku 10 Obr. 12 predstavuje prierezový pohľad pozdĺž rezu XlI-XII na obrázku 10Obr. 13 predstavuje pohľad, vo zväčšenej mierke, na detail označený ako XIII na obrázku 122 Obr. 14 predstavuje pôdorys dosky s plošnými spojmi na ovládanie komponentov motora podľa predchádzajúcich obrázkov, aObr. 15 predstavuje perspektivny pohľad na permanentný magnet pre rotor motora podľa predchádzajúcich obrázkov.S odkazom na výkresy a najmä na obrázky 1 až 3, vzťahová mačka 1 označuje ako celok elektromotor navrhnutý podľa tohto vynálezu.Aj keď nižšie uvedený opis odkazuje na uskutočnenie elektrického stroja podľa tohto vynálezu, ktorý má slúžiť ako motor, ako je zrejmé pre odborníkov v danej oblasti, nižšie uvedený opis je aplikovateľný mutatis mutandis na uskutočnenie elektrického motora podľa tohto vynálezu,ktorý má slúžiť ako generátor.S odkazom na obrázky 1 až 3, motor 1 tam zobrazený je najmä jednosmerný motor obsahujúci rotor označený ako celok vzťahovou značkou 2 a stator označený ako celok vzťahovou značkou 3.V uskutočnení zobrazenom cestou príkladov, rotor 2 obsahuje nosné telo 4, v podstate vtvare obráteného hmčeka, ku koncovej stene 4 a ktorého je pripevnený prstencovo tvarovaný permanentný magnet 5.Rotor 2 tiež obsahuje hriadeľ 6, ktorý má jeden koniec 6 a pripevnený koaxiálne vnútri tela 4 rotora. Hriadeľ 6 je hlavne nasadený tak, že vyčnieva zo stredovej časti koncovej steny 4 a uvedeného tela 4.Stator 3 obsahuje nosnú konštrukciu, ktorá je ako celok označená vzťahovou značkou 7 na obrázkoch 2 a 3. Táto konštrukcia, ktorá rovnako ako telo 4 rotora môže byť vyrobená napríklad zlisovanej umelej hmoty, vpodstate obsahuje koncovú časť 8, z jednej strany ktorej vyčnieva centrálne drieková časť, označená ako celok vzťahovou značkou 9 (pozri aj obrázky 4 a 5).V zobrazenom uskutočnení, na strane smerujúcej k telu 4 rotora, koniec 8 nosnej konštrukcie 7 statora má dva koaxiálne prstencovo tvarované prvky Sa, Sb, medzi ktorými je vytvorená drážka 10, do ktorej zasahuje s radiálnou vôľou spodný koncový okraj tela 4 rotora.Drieková časť 9 nosnej štruktúry 7 statora obsahuje valcovú, trubkovú vnútomú stenu 11,okolo ktorej sa koaxiálne rozprestiera ďalšia takmer valcovitá stena 12. V skutočnosti, stena 12 vytvára vybranie, označené vzťahovou značkou 13 na obrázku 4, s uhlovým rozsahom, ktorý je v zobrazenom príklade takmer 90 °. Toto vybranie sa rozprestiera V podstate cez celú dĺžku steny 12,ako je možné vidieť posúdením obrázka 4 v spojení, napríklad, s obrázkom 5.Ako je možné vidieť na obrázkoch 2 a 3, hriadeľ 6 rotora 2 sa rozprestiera koaxiálne vnútri trubkovej steny 11 nosnej konštrukcie 7 statora a je tam rotačne podopretý napríklad prostredníctvom dvoch puzdier 14 a 15.Konštrukcia na distribúciu toku, označená ako celok vzťahovou značkou 16 na obrázkoch 2,3 a 6 až 9 je prípevnená na časť 9 nosnej konštrukcie 7 statora 3.Konštrukcia na distribúciu toku 16 je Výhodne vytvorená ako jeden kus z tlakom tvarovanej hmoty izolovaných feromagnetických častíc. Táto konštrukcia 16 má najmä spodnú časť 17, ktorá je v zobrazenom príklade, v podstate tvaru rovinného prstenca, z jednej strany ktorého vyčnievajú smerom nahor dva páry výstupkov alebo ramien, paralelné s osou A-A rotora a označené ako 18 a 19.Spodná časť 17 nemusí tiež byť nevyhnutne rovinná, ale môže mať tvar hmčeka s otvorom vjej koncovej stene.Ako je možné vidieť najmä na obrázku 6, ramená 18 sú v porovnaní s ramenami 19 uložené viac smerom von, pričom jednotlivé ramená 18 sú situované v rovnakej radiálnej vzdialenosti od osi A-A ramená 19 sú situované v rovnakej a menšej radiálnej vzdialenosti od tejto osi.V zobrazenom uskutočnení, konštrukcia na distribúciu toku 16 má štyri radiálne vonkajšie ramená 18, ktoré sú od seba uhlovo rovnako vzdialené a rozprestierajú sa o rovnakú časť a štyri radiálne vnútomé ramená 19, ktoré sú tiež od seba uhlovo rovnako vzdialené a rozprestierajú sa o rovnakú časť.3 Ako bolo už uvedené vyššie, spodná časť 1,7 konštrukcie na distribúciu toku 16 výhodne má prstencový tvar a ramená 18 sa rozprestierajú pozdlž jej vonkajšieho obvodu, zatial čo ramená 19 sa rozprestierajú V podstate pozdĺž okraja jej vnútomého kruhového otvoru 20.Ako je možné jasnejšie vidiet na obrázku 6, vnútorné ramená 19 konštrukcie na distribúciu toku 16 sú umiestnené uhlovo sa striedajúc s radiálne vonkajšími ramenami 18.Výhodne, ramená 18 a 19 majú značne rovnakú prierezovú oblasť.Ramená 18 a 19 môžu mať určitý stupeň uhlového prekrytia na ich vonkajších koncoch a tieto tiež môžu byť vhodne zahrotené a/alebo spárované, aby sa znížil takzvaný blokový krútiaci moment.Koncové plochy 18 a a 19 a ramien 18 a 19 konštrukcie 16, nachádzajúce sa na strane protiľahlej k spodnej časti 17, sú umiestnené čelne proti povrchu Sa perrnanentného magnetu 5 rotora (obrázky 2 a 3).Vzduchová medzera 21 je vytvorená medzi koncovými plochami 18 a a 19 a ramien 18 a 19 konštrukcie na distribúciu toku 16 statora a plochým prstencovým povrchom Sa perrnanentného magnetu 5 (obrázky 2 a 3).Prstencová oblasť, vnútri ktorej je umiestnená cievka 22, ktorá nesie vinutie 23 izolovaného elektrického drôtu, je definovaná medzi radiálne vonkajšími ramenami 18 aradiálne vnútomými ramenami 19 v konštrukcii na distribúciu toku 16. Táto cievka je zobrazená najmä na obrázkoch 10 až 13 a obsahuje stredovú trubkovú časť 22 a opatrenú dvoma prstencovými koncovými prirubami 22 b a 22 c (obrázky 10 a 12).Výhodne, koncové plochy 18 a, 19 a ramien 18, 19 neležia v rovnakej priečnej rovine, ale sú mieme naklonené, všetky v rovnakom smere, ako je možné vidieť najmä na obrázkoch 7 a 8. Toto má za následok vytvorenie vzduchovej medzery cyklicky variabilnej šírky a možnosti určenia predeñnovanej uhlovej pokojovej polohy pre rotor 2 a umožnenie vytvorenia krútiaceho momentu predefinovanej veľkosti po spustení.Ako je zrejme najmä z obrázka 10, príruby 22 b a 22 c cievky 22 majú tvarovaný obvodový profil, takže sú schopné zapadnutia do prstencovej oblasti medzi vonkajšími ramenami 18 avnútomými ramenami 19 konštrukcie na distribúciu toku 16. Najmä, každá ztýchto prírub má štyri radiálne yyčnievajúce výstupky 24, ktoré sú uhlovo v rovnakej vzdialenosti a rozprestierajú sa na rovnakej dlžke a ktoré zapadnú do medzier medzi dvojicami susedíacich ramien 18 konštrukcie na distribúciu toku štruktúry 16.S odkazom na obrázok 12, príslušné koliky 25 vyčníevajú centrálne z radiálne vybiehajúcich výstupkov 24 spodnej príruby 22 c cievky 22 (pozri tiež obrázky 10, 11 a 13).Tieto koliky 25 sú rovnobežne jeden s druhým a, v zostavenom stave cievky, sa prebiehajú cez zodpovedajúce obvodové zárezy 26 v spodnej časti 17 konštrukcie na distribúciu toku 16 (pozri tiež obrázky 6 až 9).Kolíky 25 majú príslušné osove kanály 27. Konce vinutia 23 neseného na cievke 22 prechádzajú cez kanály 27 prinajmenšom jednej dvojice týchto kolíkov. Kolíky 25 cievky sú ukončené príslušnými zúženými prvkami 28, ktoré zapadnú cez zodpovedajúce otvory 29 dosky 30 s plošnými obvodmi v podstate prstencového tvaru, ktorá sa rozprestiera okolo driekovej časti 9 nosnej štruktúry 7 statora (obrázky 2, 3 a 14).Spôsobom, ktorý nie je zobrazený, doska 30 splošnými obvodmi obsahuje komponenty obvodov na ovládanie elektromotora 1.Výstupky 28 kolíkov 25 cievky 22 vybiehajú cez aza otvory 29 dosky 30 s plošnými obvodmi a sú upevnené na túto dosku, napríklad prostredníctvom pripojenia za tepla.Konce vinutia 23 neseného na cievke 22 prechádzajú cez kanáliky 27 definované vnútri kolíkov 25 integrálne s uvedenou cievkou a sú pripojené, napríklad prostredníctvom spájkovania, na plošné obvody umiestnené na doske 30.Ako je možné vidiet najmä na obrázku 14, doska 30 má výstupok 31, ktorá vybieha radiálne z jej vnútomého okraja, smerom k osi A-A rotora. Tento výstupok 31 je umiestnený vnútri laterálneho vybrania 13 driekovej častí 9 nosnej konštrukcie 7 statora.V uskutočnení zobrazenom prostredníctvom príkladov, výstupok 31 dosky 30 je opatrený otvorom 32, vnútri ktorého je upevnená podpomá doštička 33 podlhovastého tvaru (obrázok 2),pričom uvedená doštička sa rozprestiera rovnobežne s osou motora po celom vnútre dutiny4 prstencového pemianentného magnetu 5. Koniec doštičky 33 situovaný smerom kmagnetu 5 je opatrený senzorom 34, napríklad Hallovho typu. Počas činností motora, tento senzor umožňuje zisťovanie uhlovej polohy rotora.Doštička 33 tiež obsahuje dráhy na napojenie senzora 34 kvonkajším komponentom obvodov umiestnených na doske 30 s plošnýmí obvodmí.Obrázok 15 zobrazuje jeden konštrukčný tvar permanentného magnetu 5. Tento magnet je navrhnutý tak, že prinajmenšom na jeho plochej strane smerujúcej kstatoru, má rovnomernú distribúciu magnetických polí N, S usporiadanú uhlovo striedavo okolo osi otáčania rotora.Výhodne, počet magnetických polí vytvorených magnetom 5 na jeho povrchu Sa sa rovná celkovému počtu vonkajších ramien 18 a vnútorných ramien 19 konštrukcie na distribúciu toku 16.V tomto prípade je usporiadanie také, že keď radiálne vonkajšie ramená 19 konštrukcie na distribúciu toku 16 s ich koncovými plochami 18 smerujú na časti alebo segmenty permanentného magnetu 5 spolaritou N, radiálne vnútomé ramená 19 uvedenej štruktúry 16 sich koncovými plochami 19 smerujú na časti alebo segmenty magnetu s polarítou S.Ako je zrejmé zhore uvedeného opisu, tento vynález umožňuje vytvorenie rotačných elektrických strojov s extrémne jednoduchou akompaktnou stavbou a s extrémne malým počtom častí. Tieto stroje môžu preto byť vyrobené pri veľmi nízkych nákladoch.Tento vynález môže byt tiež použitý na výrobu jednosmemých alebo striedavých elektromotorov, ako aj generátorov.Bez zjavnej modifikácie princípov tohto vynálezu, uskutočnenia akonštrukčné detaily sa môžu značne líšiť s ohľadom na tie opísané a zobrazené výlučne cestou neobmedzujúceho príkladu,bez toho, aby sa tým odchýlilo od rozsahu tohto vynálezu, ako je definovaný vpriložených nárokoch.

MPK / Značky

MPK: H02K 3/46, H02K 11/04, H02K 29/06, H02K 21/12, H02K 1/14

Značky: rotačný, permanentným, magnetom, elektricky, rotorom, stroj

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/14-e1832-rotacny-elektricky-stroj-s-rotorom-s-permanentnym-magnetom.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Rotačný elektrický stroj s rotorom s permanentným magnetom</a>

Podobne patenty