RU2088026C1

RU2088026C1 - Electric motor

Info

Publication number: RU2088026C1
Application number: RU94045518A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Кутасов; Ю.Б. Кусакин; Л.Е. Желандовский; А.И. Альшевский
Original assignee: Товарищестиво с ограниченной ответственностью "Тандем"
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1997-08-20
Also published as: RU94045518A

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device has housing 1, stator 2 with winding packet, rotor 3 which has permanent magnets 4 which embrace stator 2, and shaft 5 which is mounted in bearing sleeves 6, 7. One end of shaft 5 bulges from housing 1. Rest shoulder 9 is provided on end of shaft 5 for contact to face surface of bearing sleeve 6. Face surfaces of magnetic poles 4 of rotor 3 are shifted in axial direction with respect to faces of packet of stator 2 towards rest shoulder 9. Another claim of invention describes device design in which housing 1 or its part are made from non-magnetic material and additional permanent magnet 11 is mounted in opposite to shaft 5. EFFECT: possibility to operate in polluted and explosion-subjected environment. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям электрических двигателей с постоянными магнитами. The invention relates to the field of engineering, in particular to the construction of electric motors with permanent magnets.

Известен электродвигатель, содержащий в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса. Торцевые поверхности магнитных полюсов ротора расположены симметрично относительно торцев пакета статора (см. например, книгу "Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока", Адволоткин А.И. и др. Энергоатомиздат, 1984, с. 101, рис. 5, 3.)
Недостатком конструкции является то, что внутренняя полость корпуса двигателя не защищена от попадания воды, масла, паров и посторонних твердых частиц, двигатель нельзя использовать в загрязненных и взрывоопасных средах.A known electric motor containing a stator in a common housing with a package of windings, a rotor with permanent magnets covering the stator and a shaft installed in the stator bearings, the end of which extends beyond the housing. The end surfaces of the magnetic poles of the rotor are located symmetrically relative to the ends of the stator package (see, for example, the book "Controlled Contactless DC Motors", Advolotkin A.I. et al. Energoatomizdat, 1984, p. 101, Fig. 5, 3.)
The design drawback is that the internal cavity of the engine housing is not protected from ingress of water, oil, vapors and foreign solid particles, the engine cannot be used in contaminated and explosive atmospheres.

Известны технические решения по герметизации внутренней полости электродвигателя. Known technical solutions for sealing the internal cavity of the electric motor.

Известна конструкция герметичного двигателя, у которого обмотки статора и ротора защищены с помощью тонкостенных немагнитных цилиндров, которые закрепляются на статоре и роторе и располагаются в зазоре между статором и ротором (см. например, книгу "Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов", М. Машиностроение, 1977, с. 104, рис. 84). A known design of a sealed motor, in which the stator and rotor windings are protected using thin-walled non-magnetic cylinders, which are fixed on the stator and rotor and are located in the gap between the stator and the rotor (see, for example, the book "Design and operation of centrifugal hermetic pumps", M. Mechanical Engineering , 1977, p. 104, Fig. 84).

Недостатком конструкции является ее относительная сложность, в частности, при применении в двигателях малой мощности. Кроме того, не защищаются от попадания посторонних частиц подшипники двигателя. The disadvantage of the design is its relative complexity, in particular, when used in low power engines. In addition, the motor bearings are not protected against ingress of foreign particles.

Заливка статорных обмоток различными композициями уменьшает воздействие влаги на обмотки, однако не защищает подшипники двигателя от посторонних частиц. Filling the stator windings with various compositions reduces the effect of moisture on the windings, but does not protect the motor bearings from foreign particles.

Известна конструкция брызгозащищенного электродвигателя, содержащего корпус, статор и ротор с валом. На валу расположен коаксиальный брызгозащитный экран. Пружина в роторе сдвигает его так, что экран прижимается к раме, защищая внутреннюю полость двигателя от попадания влаги. При подаче питания к двигателю электромагнитные силы, действующие против пружины, перемещают ротор в сторону наименьшего зазора, освобождая экран (см. например, патент США N 4939397, кл. H 02 K 5/10). A known design splashproof electric motor containing a housing, a stator and a rotor with a shaft. A coaxial splash shield is located on the shaft. The spring in the rotor moves it so that the screen is pressed against the frame, protecting the internal cavity of the engine from moisture. When power is applied to the engine, electromagnetic forces acting against the spring move the rotor toward the smallest clearance, freeing the screen (see, for example, US Pat. No. 4,939,397, class H 02 K 5/10).

Решение обеспечивает защиту обмоток и подшипников двигателя от попадания влаги, однако защита производится только в нерабочем состоянии двигателя, а при включении двигателя экран отодвигается от корпуса, при этом обмотки и подшипники подвергаются воздействию влаги и посторонних частиц. Кроме того, применение пружины и экрана увеличивает габариты двигателя, пружина имеет нестабильные механические характеристики в больших временных интервалах при работе в широком диапазоне температур (от -40 до +100^oC).The solution protects the motor windings and bearings from moisture, however, protection is only done when the engine is inoperative, and when the engine is turned on, the screen moves away from the housing, while the windings and bearings are exposed to moisture and foreign particles. In addition, the use of a spring and a shield increases the size of the engine, the spring has unstable mechanical characteristics in large time intervals when working in a wide temperature range (from -40 to +100 ^o C).

Прототипом предлагаемого технического решения является электродвигатель, приведенный в книге "Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока", стр. 101, рис. 5, 3, как имеющий наибольшее число сходных существенных признаков. The prototype of the proposed technical solution is an electric motor, given in the book "Controlled contactless DC motors", page 101, Fig. 5, 3, as having the greatest number of similar essential features.

Задачей изобретения является повышение надежности работы электродвигателя путем обеспечения надежной защиты внутренней полости от попадания воды, паров и посторонних твердых частиц, что позволит эксплуатировать электродвигатель в загрязненных и взрывоопасных средах как в рабочем режиме, так и в отключенном состоянии. The objective of the invention is to increase the reliability of the electric motor by providing reliable protection of the internal cavity from the ingress of water, vapors and foreign solid particles, which will allow the electric motor to be operated in contaminated and explosive atmospheres both in operating mode and in the off state.

Поставленная задача решается тем, что в электродвигателе, содержащем в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленными в подшипниковых втулках валом, конец которого выступает за пределы корпуса, на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом торцевые поверхности магнитных полюсов ротора смещены в осевом направлении относительно торцев пакета статора в сторону упорного бурта. The problem is solved in that in an electric motor containing a stator with a package of windings, a rotor with permanent magnets enclosing the stator and a shaft installed in the bearing bushings, the end of which extends beyond the housing, a thrust shoulder contacting the end surface of the bearing is made on the shaft end bushings, while the end surfaces of the magnetic poles of the rotor are displaced in the axial direction relative to the ends of the stator package in the direction of the thrust collar.

Вариантом изобретения является то, что в электродвигателе, содержащем в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса, на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом корпус или его часть выполнены из немагнитного материала и на нем напротив вала установлен дополнительный постоянный магнит. An embodiment of the invention is that in an electric motor comprising a stator in a common housing with a package of windings, a rotor with permanent magnets covering the stator and a shaft installed in the stator bearing bushings, the end of which extends beyond the housing, a stop collar is made at the shaft end in contact with the end surface bearing sleeve, while the housing or part thereof is made of non-magnetic material and an additional permanent magnet is mounted on it opposite the shaft.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого электродвигателя; на фиг. 2 продольный разрез варианта предлагаемого электродвигателя. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed electric motor; in FIG. 2 is a longitudinal section of a variant of the proposed electric motor.

Электродвигатель содержит корпус 1, в котором установлен статор 2 с пакетом обмоток, ротор 3 с охватывающим статор 2 постоянными магнитами 4 и валом 5, установленным в подшипниковых втулках 6 и 7, закрепленных на корпусе 2 и выполненных из материала с низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Вал 5 имеет конец 8, выступающий за пределы корпуса 1. На конце 8 вала 5 выполнен упорный бурт 9, контактирующий своей торцевой поверхностью с торцевой поверхностью подшипниковой втулки 6. Магнитные полюса 4 ротора 3 смещены относительно торцев пакета статора 2 в осевом направлении в сторону упорного бурта 9 вала 5 на величину δ. При таком смещении образуется постоянно действующая сила, направленная на то, чтобы установить полюса ротора 3 симметрично относительно пакета обмоток статора 2 и тем самым передвинуть вал 5 в осевом направлении в сторону, обеспечивающую плотное прижатие бурта 9 к торцевой поверхности подшипниковой втулки 6. Тем самым обеспечивается герметизация внутренней полости двигателя как при работе, так и при отключенном двигателе. Таким образом обеспечивается работа электродвигателя в загрязненных и взрывоопасных средах. Величина силы поджатия бурта 9 к втулке 6 определяется величиной сдвига d полюсов ротора относительно пакета статора и остается постоянной величиной. Ввод электропитания в корпус 1 обеспечивается с помощью гермоввода 10. На корпусе 1 с задней стороны может быть установлена крышка, являющаяся частью корпуса и герметично с ним соединенная. The electric motor contains a housing 1, in which a stator 2 with a package of windings, a rotor 3 with a covering stator 2 with permanent magnets 4 and a shaft 5 mounted in bearing bushings 6 and 7 mounted on the housing 2 and made of a material with a low coefficient of friction and high wear resistance is installed . The shaft 5 has an end 8 extending beyond the housing 1. At the end 8 of the shaft 5 there is a stop collar 9 in contact with its end surface with the end surface of the bearing sleeve 6. The magnetic poles 4 of the rotor 3 are axially displaced relative to the ends of the stator package 2 in the direction of the stop shoulder 9 of shaft 5 by a value of δ. With this displacement, a constantly acting force is generated, aimed at setting the poles of the rotor 3 symmetrically with respect to the package of stator windings 2 and thereby moving the shaft 5 in the axial direction to the side, ensuring tight compression of the shoulder 9 against the end surface of the bearing sleeve 6. This ensures sealing the internal cavity of the engine both during operation and when the engine is off. This ensures the operation of the electric motor in contaminated and explosive atmospheres. The magnitude of the clamping force of the shoulder 9 to the sleeve 6 is determined by the magnitude of the shift d of the poles of the rotor relative to the stator package and remains constant. The power supply is introduced into the housing 1 by means of a pressure seal 10. On the housing 1, a cover can be installed on the housing 1, which is a part of the housing and is hermetically connected to it.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает надежную работу двигателя путем защиты его внутренней полости, включая и подшипники, от воды, паров и посторонних твердых частиц как при работе двигателя, так и при отсутствии электропитания, что позволит эксплуатировать двигатель в загрязненных и взрывоопасных средах. Thus, the proposed design ensures reliable operation of the engine by protecting its internal cavity, including bearings, from water, vapors and foreign solid particles both during engine operation and in the absence of power supply, which will allow the engine to be operated in contaminated and explosive atmospheres.

На фиг. 2 показан вариант изобретения. Его отличие заключается в том, что необходимая сила поджатия упорного бурта 9 к торцевой поверхности подшипниковой втулки 6 обеспечивается с помощью дополнительного постоянного магнита 11, установленного на корпусе 1 напротив вала 5, причем корпус 1 или его часть (выполненная в виде крышки) изготовлены из немагнитного материала. Величина силы прижатия упорного бурта к втулке в этом случае может регулироваться как величиной дополнительного магнита, так и величиной зазора между торцем ротора 3, обращенном к дополнительному магниту 11, и корпусом 1. In FIG. 2 shows an embodiment of the invention. Its difference lies in the fact that the necessary force to compress the thrust collar 9 to the end surface of the bearing sleeve 6 is provided using an additional permanent magnet 11 mounted on the housing 1 opposite the shaft 5, and the housing 1 or its part (made in the form of a cover) is made of non-magnetic material. The magnitude of the force pressing the thrust collar to the sleeve in this case can be controlled by both the magnitude of the additional magnet and the size of the gap between the end face of the rotor 3 facing the additional magnet 11 and the housing 1.

В варианте изобретения также обеспечивается надежная работа двигателя путем защиты его внутренней полости от воды, паров и посторонних твердых частиц как при работе, так и при отсутствии электропитания, что позволит эксплуатировать двигатель в загрязненных и взрывоопасных средах. The embodiment of the invention also provides reliable operation of the engine by protecting its internal cavity from water, vapors and foreign solid particles both during operation and in the absence of power supply, which will allow the engine to be operated in contaminated and explosive atmospheres.

Claims

1. Электродвигатель, содержащий в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса, отличающийся тем, что на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом торцевые поверхности магнитных полюсов ротора смещены в осевом направлении относительно торцов пакета статора в сторону упорного бурта, а вал установлен в подшипниковых втулках статора с возможностью осевого перемещения. 1. An electric motor comprising a stator in a common housing with a package of windings, a rotor with permanent magnets surrounding the stator and a shaft installed in the stator bearing bushings, the end of which extends beyond the housing, characterized in that a thrust collar is made at the shaft end in contact with the end surface of the bearing bushings, while the end surfaces of the magnetic poles of the rotor are displaced in the axial direction relative to the ends of the stator package in the direction of the thrust collar, and the shaft is installed in the bearing bushings of the stator with the possibility of axial movement.

2. Электродвигатель, содержащий в общем корпусе статор с пакетом обмоток, ротор с охватывающими статор постоянными магнитами и установленным в подшипниковых втулках статора валом, конец которого выступает за пределы корпуса, отличающийся тем, что на конце вала выполнен упорный бурт, контактирующий с торцевой поверхностью подшипниковой втулки, при этом корпус или его часть выполнены из немагнитнитного материала и на нем напротив вала установлен дополнительный постоянный магнит, а вал с ротором установлен с возможностью осевого перемещения в подшипниковых втулках статора за счет притяжения торца ротора к магниту. 2. An electric motor comprising a stator in a common housing with a package of windings, a rotor with permanent magnets surrounding the stator and a shaft installed in the stator bearing bushings, the end of which extends beyond the housing, characterized in that a thrust collar is made at the shaft end in contact with the end surface of the bearing bushings, while the housing or part thereof is made of non-magnetic material and an additional permanent magnet is mounted on it opposite the shaft, and the shaft with the rotor is mounted with the possibility of axial movement tions in the bearing sleeves of the stator due to the attraction to the magnet of the rotor end face.