Вентильный электродвигатель

 

Использование: приводы лентопротяжных механизмов аппаратуры магнитной записи. Сущность изобретения: в вентильном электродвигателе корпус 1 разделен шасси 2 на два аксиально смещеных отсека. В одном отсеке размещен дисковый статор 10 с обмоткой якоря и постоянные магниты 9 дисковых роторов 7 и 8 электромеханического преобразователя. На внешней цилиндрической поверхности шасси 2 выполнены вдоль ее образующей радиально упругие консольные направляющие 4 и 5, концы которых выполнены с возможностью механического соединения статора 10 и корпуса 1, платы 14 электронного блока и крышки 3 с шасси 2. Такое выполнение вентильного электродвигателя придает свойство многофункциональности введенного соединения, упрощая тем самым технологию сборки. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах лентопротяжных механизмов аппаратуры магнитной записи.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь торцевого типа с дисковым статором, на котором размещена обмотка якоря. Статор механически связан с корпусом электромеханического преобразователя и размещен между двумя дисками ротора, снабженными постоянными магнитами. Диски с магнитами установлены на основании, жестко связанном с валом электромеханического преобразователя, соединенным с корпусом посредством втулки и подшипника, установленных в центральной части корпуса. Вентильный электродвигатель имеет электронный блок коммутации обмотки якоря и управления частотой вращения, отдельные элементы которого (датчик положения ротора и обмотки тахогенератора) расположены на диске статора, выполненном из изоляционного материала.

Недостатки упомянутого вентильного электродвигателя заключаются в том, что его сборка трудоемка и требует специального технического оборудования при серийном производстве и, кроме того, он обладает большими габаритами за счет использования конструкционно выраженных тахогенератора и электронного блока.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь торцевого типа, статор, механически связанный с корпусом электромеханического преобразователя. Статор выполнен в виде двух дисковых плат, которые установлены между двумя дисками ротора и на которых расположены катушки обмотки якоря. Диски ротора снабжены постоянными магнитами, один из которых жестко, а другой через подшипниковый узел связан с основанием ротора, установленным на валу электромеханического преобразователя, укрепленного в корпусе. Вентильный электродвигатель имеет электронный блок коммутации обмотки якоря, датчики положения и обмотки тахогенератора которого размещены на упомянутых изоляционных платах статора.

Недостатками такого вентильного электродвигателя являются большие габариты за счет внешнего коммутатора и трудоемкая сборка при серийном производстве.

Наиболее близким аналогом к изобретению является вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь торцевого типа с дисковым статором, на котором размещена обмотка якоря. Диск выполнен из изоляционного материала, жестко связан с корпусом электромеханического преобразователя и расположен между двумя дисками ротора, связанными через два подшипниковых узла с корпусом и снабженными постоянными магнитами. Электронный блок коммутации обмотки якоря расположен на изоляционном диске статора, а обмотка якоря снабжена токоподводами для подключения к источнику питания.

Недостатками данного вентильного электродвигателя являются трудоемкая сборка в условиях серийного производства, требующая специального оборудования для обеспечения соосности корпусных деталей, а также большие габариты за счет выполнения блока коммутации с оптическим сигнальным элементом, расположенным на корпусе вентильного электродвигателя.

Изобретение решает задачу упрощения сборки вентильного электродвигателя в условиях серийного производства и повышения стабильности частоты вращения.

Указанная цель достигается тем, что вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь торцевого типа с дисковым статором, на котором размещена обмотка якоря, и двумя дисками ротора, связанными через два подшипниковых узла с корпусом и снабженными постоянными магнитами, между которыми размещен дисковый статор, механически связанный с корпусом, электронный блок коммутации обмотки якоря, размещенный на плате, механически связанной с корпусом, снабжен регулятором частоты вращения, крышкой и шасси, выполненным в виде диска, разделяющего корпус на два аксиально смещенных отсека, на внешней стороне диска вдоль образующей цилиндрической поверхности выполнены радиально упругие консольные направляющие, в одном из отсеков размещен электромеханический преобразователь, а в другом упомянутый электронный блок коммутации обмотки якоря и совмещенный с ним регулятор частоты вращения, концы направляющих выполнены с возможностью механического соединения статора с шасси в отсеке электромеханического преобразователя, корпуса, платы электронного блока коммутации и регулятора частоты вращения и крышки с шасси в другом отсеке.

В соответствии с данным изобретением на концах радиально упругих консольных направляющих шасси со стороны электронного блока и регулятора частоты вращения выполнены профильные выступы, а в ответной части корпуса пазы, профиль которых аналогичен профилю указанных выступов для ограничения осевых и угловых перемещений шасси, на внутренних поверхностях упомянутых выступов выполнены кольцевые канавки для фиксации крышки и платы электронного блока коммутации обмотки якоря и регулятора частоты вращения и взаимного стопорения направляющих от радиального перемещения в корпусе, причем кольцевые канавки смещены по отношению к основанию выступа ближе к концу направляющих. Кроме того, в данном вентильном электродвигателе концы радиально упругих консольных направляющих шасси со стороны электромеханического преобразователя выполнены Z-образными и вставлены в ответные пазы дискового статора, ограничивая угловое и осевое перемещение статора.

Дополнительно электромеханический преобразователь вентильного электродвигателя снабжен цанговой втулкой, вставленной в основание его корпуса и в которой размещен первый подшипник, а второй подшипник установлен в цанговой опоре в центре дисковой части шасси.

По сравнению с наиболее близким аналогом данный вентильный электродвигатель отличается тем, что имеет шасси, выполненные в виде диска, разделяющего корпус на два аксиально смещенных отсека, на внешней стороне диска по обе стороны вдоль образующей цилиндрической поверхности выполнены радиально упругие консольные направляющие, в одном из отсеков размещен электромеханический преобразователь, а в другом электронный блок коммутации обмотки якоря и совмещенный с ним регулятор частоты вращения, концы указанных направляющих выполнены с возможностью механического соединения статора с шасси в отсеке электромеханического преобразователя, корпуса, платы электронного блока и регулятора частоты вращения и крышки с шасси в другом отсеке.

Второе отличие данного вентильного электродвигателя состоит в том, что на концах радиально упругих консольных направляющих шасси со стороны электронного блока и регулятора частоты вращения выполнены профильные выступы, а в ответной части корпуса пазы, профиль которых аналогичен профилю указанных выступов.

Третьим отличием является то, что концы упомянутых направляющих со стороны электромеханического преобразователя выполнены Z-образными и вставлены в ответные пазы диска статора.

Четвертое отличие вентильного электродвигателя заключается в том, что электромеханический преобразователь снабжен цанговой втулкой, вставленной в основание корпуса и в которой размещен первый подшипник, а второй подшипник установлен в цанговой опоре в центре дисковой части шасси.

Следовательно, данное изобретение соответствует критерию охраноспособности "новизна".

Вследствие того, что шасси выполнены многоэлементными из диска и консольных направляющих с элементами для одновременного сопряжения и соединения между собой корпуса, крышки, платы блока коммутации и регулятора частоты вращения, статора оно приобретает свойство многофункциональности в конструкции вентильного электродвигателя, позволяя тем самым достичь технического результата упрощения технологии сборки электродвигателя.

В результате анализа уровня техники было установлено, что известен вентильный электродвигатель, который имеет две части (отсека), в одной из которых размещен электромеханический преобразователь, а в другой элементы датчика положения. Однако вторая часть, в которой расположен датчик положения ротора, выполнена в виде стакана, установленного на выступах корпуса, что не обеспечивает этому стакану многофункциональности одновременного сопряжения и соединения между собой корпуса, платы блока управления, крышки в отсеке блока управления, диска статора, т.е. известное техническое решение не обеспечивает того технического результата, который достигается в данном изобретении.

Кроме того, известно крепление статора двигателя к шасси. Однако в данном техническом решении шасси не обеспечивают крепление статора к корпусу, так как являются конструктивным элементом не только двигателя, поэтому не обеспечивают упрощения сборки двигателя в целом и не работают на достижение технического результата.

Таким образом данное изобретение соответствует критерию охраноспособности "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена конструкция вентильного электродвигателя, продольный разрез; на фиг.2 вид на электродвигатель со стороны вала с подшипниковым узлом; на фиг.3 вид в аксонометрии на профилированные выступы, фиксирующие крышку с корпусом; на фиг. 4 вид в аксонометрии на функциональные узлы электродвигателя и элементы крепления статора; на фиг.5 вид в аксонометрии на многофункциональную конструкцию шасси.

Вентильный электродвигатель содержит цилиндрический штампованный корпус 1 в виде стакана, в котором размещено шасси 2 с функциональными узлами электродвигателя, и крышку 3 закрывающую и фиксирующую конструктивные элементы двигателя. Шасси 2 выполнены в виде диска, прессованного, например, из пластмассы, на внешней цилиндрической поверхности вдоль образующей выполнены радиально упругие консольные направляющие 4 и 5, концы которых выполнены с возможностью фиксации функциональных узлов электродвигателя. Корпус 1 по периметру содержит пазы для взаимодействия с концами упругих консольных направляющих 4. Шасси 2 разделяют корпус 1 на два отсека, в одном из которых размещен электромеханический преобразователь, а в другом система управления электродвигателем. Шасси 2 со стороны отсека системы управления двигателем содержат монтажные штыри 6.

В отсеке электромеханического преобразователя размещен ротор в виде двух дисков 7 и 8, снабженных кольцевыми магнитами 9, между которыми установлен дисковый статор 10 с обмотками якоря. Обмотки составлены из катушек, зафиксированных в симметричных сквозных окнах пластмассового диска статора 10. Диски 7 и 8 ротора установлены на валу 11 в подшипниковых узлах.

Подшипниковые узлы размещены в днище корпуса 1 и центральной дисковой части шасси 2. При этом подшипниковые узлы могут быть выполнены в виде самоустанавливающихся подшипников 12, размещенных в цанговых опорах 13. Статор 10 механически удерживается концами радиально упругих направляющих 5, выполненных Z-образной формы и вставленных в соответствующие пазы по периферии диска статора 10, ограничивая его осевое и угловое перемещение.

Система управления двигателем, включающая в себя блок коммутации обмоток якоря и блок регулятора частоты вращения, выполнена на печатной плате 14, установленной на опорной поверхности шасси и поджатой через упругий элемент 15 крышкой 3.

Механическое соединение корпуса 1, платы 14, крышки 3 может быть обеспечено, например, тем, что на внешней поверхности концов направляющих 4 выполнены профилированные выступы 16, например трапецеидальной формы, вставленные в соответствующие пазы корпуса 1. На внутренней поверхности профилированных выступов 16 выполнены кольцевые канавки 17 для фиксации крышки 3 и взаимного стопорения направляющих 4 от радиального перемещения в корпусе 1, при этом кольцевые канавки 17 смещены относительно основания профилированных выступов 16 к концу направляющих 4.

Особенность поузловой сборки вентильного электродвигателя состоит в следующем.

Первый подшипник 12 устанавливают в цанговую опору 13, расположенную в центральной части шасси 1. Затем монтируют диск ротора 7 с запрессованным валом 11. После этого на консольные направляющие 5, имеющие на концах Z-образную форму, заводят пазы диска статора 10, тем самым обеспечивая механическую фиксацию статора 10 на шасси 2. Концы выводов обмоток статора 10 фиксируют накруткой на монтажные штыри 6 и выводят в сторону расположения платы 14. На вал по скользящей посадке устанавливают вторую половину ротора диск 8. Второй подшипник 12 с цанговой опорой 13 в виде втулки устанавливают в корпус 1 и затем подсобранный корпус 1 надевают на шасси 2 с подсобранными статором 10 и ротором 7,8, ориентируя совпадение профильных выступов 16 с пазами ответной части корпуса 1.

Плату 14 системы управления устанавливают на опорную поверхность шасси 2 и подсоединяют к ней выводы обмоток статора 10. После этого на плату 14 устанавливают упругий элемент 15, например резиновую прокладку, и нажимом заводят крышку 3 в кольцевые канавки 17 выступов 16. Концы выступов 16, слегка отклоняясь, надежно замыкают между собой шасси 1, корпус 2, крышку 3, обеспечивая фиксацию платы 14.

Демонтаж двигателя производят в обратной последовательности.

Двигатель работает следующим образом.

Вывод двигателя на номинальную частоту вращения и поддержание ее среднего значения осуществляется блоком коммутации и регулятором частоты вращения, которые формируют напряжения, подводимые к обмотке якоря.

При подаче напряжения на обмотку якоря возникает магнитное поле статора 10, которое, взаимодействуя с полем постоянных магнитов 9, создает вращающий момент. Вследствие этого диски 7 и 8 ротора поворачиваются, передавая вращающий момент нагрузке через вал 11. При вращении ротора электронный блок и регулятор частоты вращения, выполненные на плате 14, вырабатывают сигналы коммутации обмотки якоря и сигналы обратной связи для стабилизации частоты вращения вала 11 вентильного электродвигателя.

Симметричное расположение катушек обмотки якоря, установленных в рабочем зазоре двух постоянных магнитов 9, обеспечивает создание равномерного вращающего момента, что способствует улучшению энергетических и динамических характеристик вентильного электродвигателя.

Указанное выполнение вентильного электродвигателя позволяет упростить и снизить трудоемкость сборки вентильного электродвигателя за счет крепления корпуса статора, платы с электронным блоком коммутации и регулятором частоты вращения и крышки только за счет конструктивных элементов шасси без дополнительных крепежных элементов. Конструкция шасси позволяет их изготавливать из литьевой пластмассы прямым прессованием.

Кроме того, обеспечивается стабилизация частоты вращения без увеличения габаритов двигателя, которые дополнительно снижаются за счет крепления статора, платы и корпуса к шасси.

Формула изобретения

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий электромеханический преобразователь торцевого типа с дисковым статором, на котором размещена обмотка якоря, и двумя дисками ротора, связанными через два подшипниковых узла с корпусом и снабженными постоянными магнитами, между которыми размещен дисковый статор, механически связанный с корпусом, электронный блок коммутации обмотки якоря, размещенный на плате, механически связанной с корпусом, отличающийся тем, что снабжен регулятором частоты вращения, крышкой и шасси, выполненным в виде диска, разделяющего корпус на два аксиально смещенных отсека, на внешней цилиндрической поверхности диска по обе стороны вдоль образующей цилиндрической поверхности выполнены радиально упругие консольные направляющие, в одном из отсеков размещен электромеханический преобразователь, а в другом - плата с упомянутым электронным блоком и совмещенным с ним регулятором частоты вращения, концы указанных направляющих выполнены с возможностью механического соединения статора и шасси в отсеке электромеханического преобразователя, корпуса, платы с электронным блоком и регулятором частоты вращения и крышки с шасси в другом отсеке.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что на внешней поверхности концов радиально упругих консольных направляющих со стороны электронного блока коммутации обмотки якоря и регулятора частоты вращения выполнены профилированные выступы, а в ответной части корпуса - пазы аналогичного профиля, в которые заведены указанные выступы направляющих для ограничения осевых и угловых перемещений шасси, на внутренних поверхностях упомянутых выступов выполнены кольцевые канавки для фиксации крышки и платы электронного блока коммутации обмотки якоря и регулятора частоты вращения.

3. Электродвигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что концы радиально упругих консольных направляющих шасси со стороны электромеханического преобразователя выполнены Z-образной формы и вставлены в ответные пазы на цилиндрической поверхности диска статора, ограничивая угловое и осевое перемещение статора.

4. Электродвигатель по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что электромеханический преобразователь снабжен цанговой втулкой, вставленной в основание корпуса и в которой размещен один из подшипников, а другой подшипник установлен в цанговой опоре в центре дисковой части шасси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5