Прямой привод для бытовой техники и электродвигатель
Владельцы патента RU 2774159:
Общество с ограниченной ответственностью «СТРАТУМ» (RU)
Изобретение относится к бытовой технике. Силовой агрегат кухонной машины содержит корпус, электродвигатель, электронный блок управления и индикации, выходной вал с устройством присоединения насадок. Вал электродвигателя соединен непосредственно с выходным валом силового агрегата. Электронный блок управления переключает питание обмоток статора для разных режимов работы, соответствующих разным присоединенным сменным насадкам. В электродвигателе для кухонной машины ротор и статор содержат неравное количество пар полюсов. Статор содержит сердечники и обмотки электромагнитов. Ротор содержит набор постоянных магнитов, выполненных из ниобиевого сплава. Статор содержит 6 пар полюсов, ротор содержит 5 пар полюсов. Повышается КПД, снижается шум и механические потери. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Заявляемое техническое решение относится к бытовой технике, а именно к механизмам в составе устройств с электроприводом.
Известны устройства электроприводов для бытовой техники, содержащие редуктор для понижения оборотов двигателя и повышения момента вращения на выходном валу.
В большинстве такие редукторы выполняют шестеренчатыми либо червячными, либо с ременной передачей, либо комбинацией из них.
Известен, например, электродвигатель для бытовой техники с прямым приводом от двигателя на конечное устройство используемый в стиральной машине LG (фиг. 2) (https://zen.yandex.ru/media/krupnik service/stiralnaia-mashina-s-priamym-privodom-dostoinstva-i-nedostatki-5ee7d275aac0714a035b746b) свободный от указанных недостатков систем двигатель-редуктор.
Недостатком указанного электродвигателя с прямым приводом являются значительные габариты.
Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом заявляемого решения является снижение габаритов устройства, повышение КПД, снижение шума, снижение механических потерь при сохранении основных рабочих характеристик.
Целью заявляемого решения является получить электропривод с низкими вибрационными характеристиками, высокими показателями надежности устройства.
Известные силовые агрегаты и электродвигатели не позволяют достичь указанного технического результата.
Принятые обозначения
1 - корпус статора.
2 - полюса статора.
3 - ротор.
4 - постоянные магниты.
5 - выводы обмоток статора.
ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
На фиг. 1 показан силовой агрегат кухонного комбайна отдельно и с присоединенными насадками «мясорубка» и «тестомесилка»
На фиг. 2 показан электродвигатель стиральной машины EG с прямым приводом на стирающий барабан.
На фиг. 3 показаны графики зависимости а) крутящего момента от частоты вращения, б) мощности от частоты вращения, в) крутящего момента от силы тока.
На фиг. 4 показан двигатель (статор + ротор) в сборе.
На фиг. 5 показан ротор электродвигателя.
На фиг. 6 показан статор электродвигателя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ.
Заявляемый технический результат достигнут благодаря использованию электродвигателя, имеющего равномерное значение крутящего момент в большом интервале частоты вращения, от частот порядка 0.5-1 Гц вплоть до высоких значений близких к максимальным.
Использование такого двигателя позволяет отказаться от использования в конструкции силового привода редуктора, т.е. использовать прямой привод от двигателя на выходной вал, что снижает уровень шума, повышает КПД устройства в целом, снижает габариты и вес устройства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Заявляемый технический результат достигнут благодаря применению прямого привода передачи крутящего момента от электродвигателя на выходной вал.
Заявляемый технический результат достигнут также благодаря применению электродвигателя, обладающего близким к равномерному крутящим моментом на валу в большом интервале частоты вращения, от самых малых значений частоты вращения - 1 Гц и ниже, почти до максимальных значений.
Использование такого двигателя позволяет отказаться от использования в конструкции силового привода редуктора, т.е. использовать прямой привод от двигателя на выходной вал, что снижает уровень шума, повышает КПД устройства в целом, уменьшает габариты и снижает вес устройства.
Заявляется силовой агрегат кухонной машины, включающий корпус, с устройством присоединения насадок, электродвигатель, электронный блок управления и индикации, выходной вал с устройством стыковки с валом присоединяемой насадки.
Отличительной особенностью является то, что вал электродвигателя соединен непосредственно с выходным валом силового блока, предназначенным для присоединения всего набора сменных насадок - от высокооборотных скоростных, например, блендер, измельчитель, до низкооборотных силовых, например, тестомесилка, мясорубка.
Указанный электродвигатель выполнен с возможностью работать под управлением электронного блока без снижения крутящего момента на валу в большом диапазоне частоты вращения, от предельно малой (1 Гц и менее) до средней и, практически, до максимальной (см. фиг. 3). Особенностью заявляемого устройства является получение возможности поддержания больших значений крутящего момента от частоты вращения 1 Гц и, несколько ниже, вплоть до близких к максимальным значениям частоты вращения.
Электронного блок выполнен с возможностью различного включения обмоток статора и выработки управляющих команд для достижения нескольких необходимых режимов вращения выходного вала двигателя и, соответственно, силового блока.
Электродвигатель для использования в схеме прямого привода выходного вала кухонной машины, включает вал, ротор и статор.
Особенностями двигателя являются следующие:
- ротор и статор содержат неравное и некратное количество пар полюсов,
- статор содержит сердечники и обмотки электромагнитов,
- ротор содержит набор постоянных магнитов,
- магниты выполнены из ниобиевого сплава, имеют высокую по сравнению с обычными магнитами плотность (напряженность) магнитного поля.
Для применения в составе силового блока кухонной машины электродвигатель должен обладать насколько возможно минимальными габаритными характеристиками.
Принципиальное воплощение конструкции заявляемого устройства (электродвигатель для прямого привода) выбрано, исходя из соображений получения приемлемых габаритов и высокой эффективности при производстве и при эксплуатации.
На фиг. 1 показано воплощение силового блока кухонной машины с использованием электродвигателя с прямым приводом на выходной вал устройства. Силовой блок в результате получился компактным, что позволило установить его на подвижном с несколькими степенями свободы кронштейне.
В результате проведенных конструкторских и технологических проработок был получен электродвигатель для силового блока кухонной машины, обладающий характеристиками, показанными на фиг. 3.
Электродвигатель в описываемом воплощении устроен следующим образом.
В заявляемой конструкции статор содержит 6 пар полюсов, ротор содержит 5 пар полюсов.
Ротор содержит 10 постоянных магнитов (5 пар), выполненных из ниобиевого сплава, равномерно распределенных по окружности.
Шесть пар полюсов статора также равномерно распределены по окружности.
Обмотками статора выведены на внешнее устройство управления (не показано) для переключения и выработки необходимых управляющих команд, что обеспечивает требуемые характеристики (крутящий момент, частота вращения) для разных видов сменных насадок.
Силовой агрегат и электродвигатель для прямого привода промышленно применимы, поскольку все детали могут быть изготовлены на промышленном оборудовании в условиях крупносерийного и массового производства.
1. Силовой агрегат кухонной машины, характеризующийся наличием корпуса, электродвигателя, электронного блока управления и индикации, выходного вала с устройством присоединения насадок, причем вал электродвигателя соединен непосредственно с выходным валом силового агрегата, отличающийся тем, что электродвигатель работает под управлением электронного блока, который осуществляет переключение питания обмоток статора по нескольким предварительно назначенным правилам для разных режимов работы, соответствующих разным присоединенным сменным насадкам.
2. Электродвигатель для кухонной машины, характеризующийся наличием вала, ротора и статора, причем
- ротор и статор содержат неравное количество пар полюсов,
- статор содержит сердечники и обмотки электромагнитов,
- ротор содержит набор постоянных магнитов,
- постоянные магниты выполнены из ниобиевого сплава, отличающийся тем, что статор содержит 6 пар полюсов, ротор содержит 5 пар полюсов.
