Принцип работы и устройство электродвигателей?

Под электродвигателем подразумевается электротехнический механизм, который используется для получения механической энергии из электричества. Такое устройство распространено во всех сферах деятельности, включая промышленность и бытовую технику.  Назначением техсредства считается приведение в движение присоединенных к нему механизмов. Есть большое количество модификаций электрического двигателя, но все они работают на одних и тех же принципах и имеют обязательный набор узлов.

Общая информация

Электродвигатели получили широкое распространение из-за нескольких качеств. Среди них:

• универсальность. Механизмы используются в различных сферах;
• простота и надежность;
• большой ресурс.

Используется несколько видов электродвигателей. По типу питания они могут быть постоянного и переменного тока. В первом случае электроэнергию двигатель получает от аккумулятора, батареи или блока. При переменном типе двигателя соединение идет напрямую к электросети.

Принцип работы может быть синхронным и асинхронным. У механизма с синхронизацией есть обмотка на роторе, на которую подается напряжение. Асинхронные модели не обладают такими элементами и отличаются сниженной вращательной скоростью из-за отсутствия статорного магнитного поля.

Сам процесс взаимодействия осуществляется на основе влияния магнитного поля на элементы двигателя и приведение их во вращение. При поступлении в электродвигатель энергии внутри возникает электромагнитная индукция, которая в виде силы передается на вращающие сегменты.

Устройство

У электродвигателя есть стандартный набор узлов. Элементы:

• неподвижная часть в виде статора;
• в качестве подвижной части выступает ротор, который и формирует вращательный момент;
• коллектор. Он требуется для 2 функций, включая переключение тока при скользящих контактах, а также показатель роторного угла;
• скользящие контакты представлены в виде щеток, который находятся вне ротора и прижаты к коллектору.

Из электродвигателя формируется механизм электропривода, необходимый для функционирования оборудования.

Любой электродвигатель нуждается в двух основных частях, в частности подвижной и неподвижной части. Статорная часть включает в себя корпус, который создается из материалов немагнитного типа, медную обмотку с проволочным сечением квадратного или круглого типа, сердечник, собираемый из пакетов пластин стали электротехнического типа. В качестве немагнитных материалов выступает чугун или алюминиевый сплав.

Роторная часть состоит из сердечника, у которого конструкция формируется из стальных листов с пазовой алюминиевой заливкой, что дает создать набор стержней. Также используются торцевые кольца, необходимые для замыкания конструкции, и электродвигательный вал, запрессовываемый в роторную часть из стали высокой прочности.

Принцип работы

Весь принцип работы основан на электромагнитной индукции, при которой осуществляется взаимодействие двух полей статора с роторными магнитными полями.   Это дает привести в движение подвижную часть, что приводит к появлению вращательного момента. Именно с его помощью часть, которая относится к подвижным, приводит к появлению механической энергии, возникающей при вращении.

Такой вариант работы одинаков для всех типов электрических двигателей.

Особенности

Электродвигатели при изготовлении получают определенный набор характеристик, который заложен с помощью конструкционных особенностей и использования модификаций.

Основные показатели, определяющие возможности двигателя электрического типа:

• мощность;
• частота вращения в об/м;
• крутящий момент, который также называется вращающим;
• потребление тока;
• КПД в %;
• сетевое напряжение;
• частота сети.

При выборе требуется учитывать не только показатели, но и тип электрического двигателя. Асинхронные и синхронные двигатели используются в разных сферах из-за своих особенностей. Первый тип также отличается тем, что может иметь многофазное функционирование.

На рынке встречается много модификаций, которые значительно отличаются от стандартного простейшего двигателя на электрической основе. В большинстве ситуаций производители пытаются повысить КПД или устранить основные недостатки механизма. Но принцип работы остается одним для всех моделей.

 

Электродвигатель работает на основе электромагнитной индукции, когда подвижная и неподвижная часть устройства контактируют с друг другом электромагнитными полями. Это приводит к тому, что возникает вращательный момент, то есть электрическая энергия превращается в механическую. На рынке представлено много разнообразных моделей электродвигателей, но все они работают на одинаковых принципах и имеют однотипные составные части.

✔ Электродвигатели — типы, устройство, принцип работы, параметры

Электрическим двигателем называют машину, благодаря работе которой электроэнергия преобразуется в механическую, используемую, чтобы приводить в движение механизмы. Электрический двигатель – главный элемент электропривода, который управляет процессом преобразования энергии. Особенности его работы изучает электромеханика, одним из основоположников которой стал Майкл Фарадей, создавший первую модель электродвигателя.

Электропривод может работать в нескольких режимах. В некоторых из них происходит процесс обратного преобразования, электропривод в этом случае выполняет функции генератора. Двигатель может создавать движения нескольких видов – например, вращающиеся, линейные другие. Чаще всего, когда говорят об электродвигателе, имеют в виду вращающее устройство, поскольку оно получило наибольшее распространение.

Конструкция двигателя и принцип работы

Основные элементы конструкции устройства – это ротор (элемент, который вращается) и статор (неподвижная часть). Ротор, как правило, находится внутри статора, однако встречает и иная конструкция. Такие электродвигатели, у которых ротор находится снаружи конструкции, называют обращенными.

Устройства работают по следующему алгоритму:

1. В соответствии с законом Ампера, сила действует на проводник с электрическим током в магнитном поле.
2. В согнутом состоянии, когда проводник принимает форму рамки и находится в магнитном поле, обе его стороны принимают прямой угол по отношению к этому полю и испытывают силы, направленные противоположно.
3. Эти силы образуют крутящий момент, который вращает рамку.
4. На якоре, где образуется электродвижущая сила, есть несколько витков, необходимых для обеспечения большего постоянного момента.
5. Магнитное поле создается не только магнитами, но и электромагнитами – намотанными на сердечник проводами. Ток, который протекает в рамки, усиливает движение тока в эти провода, благодаря чему и создается магнитное поле.

Типы электродвигателей

Классификация электродвигателей довольно разнообразна, две основные группы – коллекторные и бесколлекторные устройства.

Коллекторные двигатели (с механической коммутацией)

Конструкция устройства предполагает, что есть как минимум одна обмотка, которая подсоединена к коллектору. Этот элемент используется для переключения обмоток, а также выполняет функции датчика, который определяет положение ротора, являющегося якорем. Коллекторные двигатели могут быть:

• Универсальные – они работают как на переменном токе, так и на постоянном. Особенно часто подобные устройства используются в бытовых приборах, а также в инструменте, предназначенном для ручного использования. Модели отличаются легкостью, простотой в управлении, компактными размерами, поэтому получили широкое распространение.
• Устройства постоянного тока, работа которых основана на преобразовании его электрической энергию в механическую. Они отличаются быстродействием, простотой управления, высоким пусковым моментом, возможностью плавной регулировки частоты вращения. Однако коллектор достаточно быстро изнашивается, поэтому агрегаты отличаются ограниченным сроком службы. Кроме того, его коллекторно-щеточные элементы нуждаются в регулярном обслуживании.

В целом коллекторные двигатели отличаются довольно простым устройством и невысокой стоимостью, поэтому они широко используются как в промышленных агрегатах, так и в бытовых. Их скорость можно регулировать в широких пределах, а для крутящего момента характерны хорошие показатели даже на малых оборотах.

Бесколлекторные модели

Обмотки бесколлекторных двигателей располагаются на статоре. Типы таких устройств:

• Асинхронные модели очень распространены в промышленности. Они отличаются надежностью, долгим сроком службы, простотой обслуживания и низкой себестоимостью. Недостаток конструкций – сложная процедура регулирования частоты вращения.
• Синхронные модели используются там, где требуется точно управлять скоростью вращения, а также в случаях, когда важным становятся максимальные КПД и мощность.

Поскольку из конструкции двигателя исключен коллектор, она отличается большей простотой, по сравнению с коллекторными моделями. Другие достоинства – высокий КПД, хорошее охлаждение, а также возможность работы в воде, при условии использования специальных водоотталкивающих смазок.

Специальные модели

Серводвигателем называют устройство, которое позволяет фиксировать рабочий орган в требуемых положениях и перемещать его в соответствии с заданными параметрами. Серводвигатели не выделяют в отдельную группу, поскольку в этом качестве используются устройства как постоянного, так и переменного тока, в которых установлен датчик положения ротора. Чтобы привести устройство в действие и управлять им, необходима особая система управления, которая обычно создается специально для сервопривода.

Дополнительные категории

В каждой из перечисленных категорий выделяют дополнительные подкатегории.

• Коллекторные модели могут быть универсальными либо репульсионными. Этот термин означает двигатель переменного тока, между ротором и статором которого есть трансформаторная связь. Частоту вращений такого электродвигателя можно регулировать в широких пределах.
• Двигатели постоянного тока могут различаться типом включения обмотки. Он может быть независимым, параллельным, комбинированным.
• Асинхронные двигатели бывают одно-, двух- или трехфазными.

Каждая из перечисленных моделей используется для выполнения конкретных задач и для разных типов устройств. Информация о возможностях двигателя, его типе указана в маркировке каждого агрегата.

Параметры работы электродвигателя

Надежность электродвигателя и экономичность его работы зависят от правильного подбора его параметров. При оценке устройства определяющими становятся следующие критерии:

• вращающий момент;
• мощность;
• частота вращения;
• КПД;
• напряжение;
• момент инерции ротора.

Дадим подробную характеристику каждому из этих критериев.

Вращающий момент

Термином называют физическую величину, измеряемую в Ньютонах на метр, которая является произведением силы на плечо силы. Для ее расчета радиус вектор, направленный от точки приложения силы к оси вращения, умножается на вектор силы. Формула выглядит следующим образом: M = Fr.

Мощность

Мощность демонстрирует, какую работу двигатель совершает за определенную единицу времени. С точки зрения электротехники мощность рассматривается как полезная механическая мощность на электровалу.

КПД

Характеристика демонстрирует, насколько эффективна система преобразования электроэнергии в механическую. Коэффициент (η) рассчитывается как соотношение между полезной энергией (P2) и потраченной (P1): η = P2 ÷ P1.

Эффективность работы электродвигателя может снижаться по следующим причинам:

• Проводники с током нагреваются, происходит потеря тепла – в этом случае говорят об электрических потерях.
• Излишнее намагничивание сердечника вызывает появление гистерезиса (ответной реакции системы) и вихревых токов.
• Дополнительные потери, обусловленные зубчатой формулой статора и ротора, в результате чего появляются гармоники магнитного поля.

КПД определяется типом устройства, а диапазон его вариаций – от 10% до 99%. Этот показатель является одним из определяющих для расчета мощности двигателя.

Частота вращения

Параметр определяется как число оборотов, которое совершает двигатель за минуту. Частота вращения используется для расчета мощности двигателя насоса, однако показатель меняется, в зависимости от того, происходят измерения под нагрузкой либо на холостом ходу. Параметр рассчитывается по формуле: n = 30 × ω ÷ pi.

Момент инерции

Критерий демонстрирует степень инертности при движении вокруг своей оси. Основная характеристика представляет собой сумму произведений квадрата расстояния от материальных точек до оси на их массы. Момент инерции рассчитывается формулой J = ∑ r2 × dm, в которой m обозначает массу объекта.

Момент инерции взаимосвязан с моментом силы. Это соотношение выражается следующей формулой: M — J × ε, в которой epsilon – это угловое ускорение, рассчитываемое по формуле dω ÷ dt.

Расчетное (номинальное) напряжение

Термином называют базовое напряжение, под которое спроектирована электрическая сеть. Под номинальным напряжением понимается расчетные величины, спроектированные разработчиком и рассчитанные на работу оборудования в нормальном режиме. Перечень возможных вариантов перечислен в ГОСТ, характеристика всегда указывается в описании механизмов.

Электрическая константа времени

Время, необходимое после подачи на двигатель напряжения, за которое ток может достигнуть 63% от своего максимального финального значения. Значения рассчитываются по формуле te = L ÷ R.

Сравнение параметров внешне коммутируемых двигателей

Рассматривая использование электродвигателей как тяговых компонентов транспортных средств, можно сделать вывод, что в автомобилестроении наиболее целесообразно применение синхронного реактивного электрического двигателя, оснащенного постоянными магнитами. Его применение позволяет достичь высокой мощности и КПД в широком диапазоне. Сравнение проводилось по следующим параметрам:

• Способность сохранять постоянную мощность во всем скоростном диапазоне.
• Момент к току статора.
• КПД во всем диапазоне.
• Вес.

Применение электродвигателей

Электрические двигатели считаются крупнейшими потребителями энергии. Около 45% энергии, потребляемой во всем мире, приходится именно на них. Устройства используются во всех отраслях промышленности, а также нашли широкое применение в быту. Чаще всего двигатели применяются в следующих сферах:

• В промышленности на их основе работают вентиляторы и насосы разной мощности. Без электрических двигателей невозможна работа компрессоров, конвейеров. Кроме того, они используются в качестве движущей силы для других промышленных устройств и оборудования.
• Строительство. Электродвигатели обеспечивают нормальную работу системы отопления, бесперебойную и безопасную работу лифтов. Устройства применяются для оборудования вентиляционных систем, насосов и конвейеров, систем кондиционирования.
• Потребительские товары. С работой электрических двигателей сталкивается каждый потребитель, поскольку они обеспечивают доступность многих благ цивилизации. Например, работа электродвигателя лежит в основе функций, которые выполняют холодильники и бытовые кондиционеры, миксеры, стиральные машины. Без этих агрегатов невозможна работа ноутбуков, поскольку благодаря им обеспечивается система охлаждения.

В таблице приведены основные технологии и устройства, работа которых невозможна без применения электрических двигателей.

Устройства	Сферы использования
Насосы	Применяются при организации водоотведения, водоснабжения в жилых, промышленных, коммерческих и других зданиях. Используются в системах перекачки воды, при организации полива в сельском хозяйстве. Насосы используются для перекачивания нефтепродуктов как в местах добычи, так и на нефтеперегонных предприятиях. Необходимы для обустройства канализации – централизованный и некоторых типов автономной.
Вентиляция	Электромоторы устанавливаются как в бытовые вентиляторы, так и в промышленные системы приточно-вытяжной вентиляции.
Компрессоры	Используются в холодильных, морозильных установках на предприятиях, занимающихся производством и хранением продуктов питания. Устанавливаются в пневматических системах и в устройствах, предназначенных для распределения сжатого воздуха. Применяются в системах перекачки газа, его сжижения.
Смешивание	Используются на прокатных станах, для обработки металлов и камней. Широко применяются в текстильной промышленности – как для производства тканей, так и для их обработки, сушки, стирки. Необходимы не производствах, технологические процессы которых предполагают взбалтывание и смешивание – например, на пищевых или на лакокрасочных предприятиях. Используются в прессовом оборудовании, без которого невозможно производство пластиков или алюминия.
Транспорт	Электродвигатели широко используются во всех типах подъемных механизмов – таких как грузовые и пассажирские лифты, эскалаторы. На основе двигателей работают необходимые практически на каждом производстве лебедки и конвейеры. Устройства используются во всех транспортных средствах – в общественном транспорте (автобусах, троллейбусах, трамваях), в личном автотранспорте, а также железнодорожном.
Перемещения под углом	Двигатели применяются в конструкции вентилей, предполагающих открывание и закрывание, а также для установки положения.

Производители

Перечислим некоторые ведущие российские и зарубежные предприятия, которые занимаются производством разных типов электродвигателей. Ведущие российские производители:

• Армавирский электротехнический завод – одно из старейших предприятий, которое занимается выпуском электродвигателей с середины 20 века, постоянно усовершенствуя конструкции.
• Владимирский электромоторный завод, являющийся частью крупного холдинга «Русэлпром», который объединяет несколько крупных российских предприятий, работающих над производством электротехнической продукции. В состав концерна входят также предприятия Санкт-Петербурга, Смоленской области.

Кроме того, на рынке широко востребована продукция зарубежных производителей, таких как General Electric, Emerson Electric и других.

Продукция от ведущих производителей, выпускающих конструкции всех типов, представлена в интернет-магазине «Мир привода». Мы предлагаем только качественные современные агрегаты, отличающиеся простотой и удобством использования, высокой эффективностью. В нашем каталоге можно подобрать устройства для решения любых задач, связанных с бесперебойной работой электрических двигателей.

Библиографический список

• ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
• И.В.Савельев. Курс общей физики, том I. Механика, колебания и волны, молекулярная физика.-М.:Наука, 1970.
• ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) Стандартные напряжения.
• ГОСТ 16264.0-85 Электродвигатели малой мощности
• А.И.Вольдек, В.В.Попов. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов.- СПб.: Питер, 2007.
• Paul Waide, Conrad U. Brunner. Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems. International Energy Agency Working Paper, Energy Efficiency Series. : Paris, 2011.
• Dr. J. Merwerth. The hybrid-synchronous machine of the new BMW i3 & i8 challenges with electric traction drives for vehicles. BMW Group, Workshop University Lund: Lund, 2014.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ПРОВОДОВ КАТУШКИ В РОТОРЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США сер. № 13/930,370, поданной 28 июня 2013 г., полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. Сер. В заявке № 13/930,370 испрашивается преимущество даты ранее поданной заявки на патент Соединенного Королевства № 1211566.3, поданной 29 июня 2012 г., приоритет которой также испрашивается в настоящем документе и содержание которой также включено в настоящий документ посредством ссылки. .

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к электродвигателям. Настоящее изобретение относится, в частности, к якорям для электродвигателей и к расположению переключающих проводов и обмоток на якоре.

2. Краткое описание предшествующего уровня техники

Якоря щеточных электродвигателей содержат катушки, намотанные на зубья якоря для обеспечения требуемой намагниченности зубцов якоря. Намагничивание зубьев осуществляется путем подачи электрического тока через катушку. Катушки электрически контактируют через щетки и коммутатор общеизвестным способом. В то время как электродвигатель имеет по меньшей мере две катушки и два зубца, современные электродвигатели имеют множество зубцов, например четыре или более зубьев. Катушка наматывается вокруг каждого зубца или множества зубцов и адресуется индивидуально через коммутатор.

Хотя якорь можно рассматривать как имеющий множество зубьев, расположенных вокруг вала, якорь также можно рассматривать как имеющий множество полостей, расположенных между зубьями якоря. Кроме проводов катушки, в полостях между зубьями расположены так называемые переключающие провода. Коммутационные провода служат для соединения катушек с коммутатором и для электрического выравнивания отдельных стержней коммутатора. Расположение проводов катушки и переключающих проводов относительно друг друга зависит от способа или последовательности изготовления. Расположение переключающего провода и катушки различается в зависимости от того, расположен ли переключающий провод до или после расположения катушки. Недостатком этого является то, что положение проводов катушки и катушки нельзя определить точно, и необходимо учитывать последовательность изготовления. Если производственная последовательность не была учтена, в некоторых полостях переключающие провода будут располагаться в местах, где предполагается располагать катушки, поэтому будет сложно намотать катушки на зубья упорядоченно, что будет иметь несколько негативных последствий, таких как неконтролируемое пересечение проводов, увеличение конечной высоты поворота, дисбаланс и снижение КПД двигателя.

Целью настоящего изобретения является преодоление недостатков предшествующего уровня техники.

Настоящее изобретение предлагает якорь для электродвигателя, электродвигатель с таким якорем и способ его изготовления. Якорь содержит ротор с множеством зубцов, множество катушек, намотанных на множество зубцов, покрытых по меньшей мере одним изолятором, и множество полостей или пазов. Каждая из полостей расположена на внешней периферийной поверхности. Полости располагаются между двумя из множества зубцов и формируются на изоляторе, образуя, таким образом, якорь. По меньшей мере, одна из множества полостей сконфигурирована и расположена для размещения обмоток катушки рядом с участком стенки по меньшей мере одной полости/зубца. Часть стенки может быть стенкой одного из множества зубцов, покрытых изолятором. По меньшей мере, одна из множества полостей содержит приемник переключающего провода. Приемник провода образован углублением для приема коммутационного провода или множества проводов.

Приемник коммутационного провода в полости или между зубьями, покрытыми изолятором, может использоваться для размещения, направления и/или поддержки коммутационного провода в заданном положении. Это позволяет более точно разместить коммутационные провода, а также провода катушек, что снижает неуравновешенную массу якоря и упрощает изготовление катушек и якоря. Возможна также конструкция катушек и якорей без пересечения проводов, так как коммутационные провода расположены отдельно в приемнике коммутационных проводов, что позволяет уменьшить размер, т.е. радиус якоря. Изобретение помогает в разработке меньших и более легких двигателей.

Приемник коммутационного провода может иметь форму углубления или паза в стенке полости. Выемка может быть образована на самой внутренней радиальной поверхности или на дне полости. Углубление может быть достаточно большим, чтобы вместить один или несколько переключающих проводов и удерживать переключающие провода на месте. Таким образом, поперечное сечение выемки или канавки может быть того же порядка, что и диаметр переключающего провода или множества переключающих проводов.

Приемник коммутационного провода также может иметь различную форму, такую ​​как, например, зажим или держатель провода, помещенный в полость.

Приемник для коммутационного провода может иметь направляющую поверхность для удерживания и поддержки коммутационного провода по окружности. Могут быть предусмотрены одна или две выемки, и два коммутационных провода могут быть размещены вместе в одном приемнике коммутационного провода, или для каждого коммутационного провода могут быть предусмотрены отдельные рецепторы для коммутационного провода.

Настоящее раскрытие также относится к способу изготовления ротора или якоря для электродвигателя. Способ включает размещение электрических проводов на якоре электродвигателя. Способ включает размещение по меньшей мере одного коммутационного провода в приемнике коммутационного провода, расположенном в полости якоря. Полость образована по меньшей мере одним изолятором, который закрывает по меньшей мере часть якоря между двумя зубьями якоря. Способ дополнительно включает намотку проводов катушки на поверхность, направляющую катушку, по меньшей мере, одной полости. Направляющая поверхность катушки может быть участком стенки полости и может быть образована одним из множества зубцов.

Размещение по меньшей мере одного переключающего провода в приемнике переключающего провода, расположенном в полости якоря, может быть выполнено до или после намотки проводов катушки на направляющую поверхность катушки по меньшей мере одной полости. Окончательное положение проводов катушки в обоих случаях остается одинаковым, т.е. порядок изготовления не влияет на положение проводов катушки на изоляторе, охватывающем зубцы и в полостях, что делает катушки, образованные с намотанными проводами катушки, упорядоченными. на зубах. А упорядоченно намотанные провода катушки могут уменьшить сопротивление катушек, что повышает эффективность двигателя.

Размещение хотя бы одного коммутационного провода и обмотки можно выполнять в любой последовательности без изменения результата. Размещение по меньшей мере одного переключающего провода может быть выполнено до намотки катушки с проволочными обмотками в первой полости, а размещение по меньшей мере одного переключающего провода осуществляется до или после намотки катушки с проволочными обмотками в первой полости. первая полость.

Изобретение может быть лучше понято при чтении следующего подробного описания, которое дано в отношении фиг. в котором:

РИС. 1 показано поперечное сечение обычного электродвигателя с якорем.

РИС. 2 показана часть поперечного сечения обычного якоря.

РИС. 3 показана та же часть поперечного сечения якоря согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

РИС. 4 показана та же часть поперечного сечения якоря согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Примеры настоящего раскрытия теперь описаны более подробно. Следует отметить, что не все признаки этих примеров должны быть реализованы для осуществления изобретения, и что специалист в данной области техники может модифицировать, добавлять или исключать признаки в зависимости от применения якоря и электродвигателя.

РИС. 1 показан электродвигатель 2 , в котором может быть реализовано настоящее изобретение. Электродвигатель 2 может быть обычным электродвигателем и содержит ротор 3 , расположенный на вращающемся валу 8 . Коллектор 6 с множеством контактных элементов также установлен на вращающемся валу 8 обычным образом. Якорь 10 содержит ротор 3 с множеством зубьев 12 , расположенные вокруг оси вращения вала 8 . Ротор 3 состоит из штабелированного стального листа, в котором листы электромагнитной стали уложены стопкой в ​​осевом направлении. Зубья 12 могут иметь грибовидную форму, известную в технике. Все части электродвигателя, которые конкретно здесь не упомянуты, могут быть такими же, как и в любом электродвигателе, известном в данной области техники.

РИС. 2 показана часть поперечного сечения обычного якоря. По крайней мере, один виток катушечных проводов 30 наматывается вокруг каждого зуба 12 для намагничивания намагничиваемого материала зубьев 12 . Катушка может быть намотана непосредственно на покрытые зубцы 12 или катушка может быть намотана на изоляторе, расположенном на поверхности зубцов 12 . В качестве такого изолятора можно использовать пластик, бумагу или любые другие непроводящие электричество материалы. Изолятор может содержать один или несколько материалов. Обычно изолятор состоит из двух отдельных частей. Одна часть закрывает верхнюю сторону ротора 3 , а другая закрывает нижнюю часть ротора 3 . Затем окружная поверхность зубцов 12 покрывается изоляторами, и катушки могут быть надежно изолированы от зубьев 12 . Однако изолятор также может содержать несколько наборов изолирующих материалов, которые покрывают зубы соответственно и по отдельности. В последующем описании слово «зубья» включает в себя значение «зубья, покрытые изолятором» в контексте, когда изолятор используется в вариантах осуществления. Каждый зуб 12 имеет два существенных параллельных участка направляющей стенки 13 для намотки проводов катушки (как показано на фиг. 2). Эти части , 13, направляющей стенки также образуют часть стенки полостей, расположенных по обеим сторонам зубьев , 12, в окружном направлении. Полости дополнительно включают в себя самую внутреннюю в радиальном направлении стеновую часть , 14, , расположенную между направляющими стеновыми частями , 13, и проходящую в окружном направлении. Провода катушки 30 подключаются переключающими проводами 41 , 42 к выбранным контактам коммутатора для намагничивания соответствующего зубца заданным образом при вращении ротора 3 .

Провода переключения 41 , 42 могут быть концевыми частями проводов катушки 30 и могут быть изготовлены из того же материала, что и провода катушки. Провода переключения 41 , 42 могут иметь такой же или другой диаметр поперечного сечения по сравнению с проводами катушки 30

Провода переключения 41 , 42 также расположены где-то в полостях 24 между двумя зубьями 12 , как показано на фиг. 2. Положение переключающих проводов 41 , 42 в полости будет зависеть от порядка или последовательности производственных операций. Если провода катушки 30 намотаны на зубец 12 до размещения переключающего провода 41 , переключающий провод 41 расположен поверх проводов катушки, как показано на левой стороне РИС. 2. Если провод переключения 42 помещается в полость перед намоткой проводов катушки 30 , то провод переключения 42 размещается иначе. В этом случае переключающий провод 42 расположен непосредственно на направляющей стенке 13 полости 20 , а провода катушки 30 намотаны поверх переключающего провода 42 (не показаны). Такое расположение коммутационного провода 42 показан справа от полости 20 на РИС. 2.

Положение переключающего провода 41 , 42 и, следовательно, положение проводов катушки 30 зависит от последовательности изготовления, т.е. до или после намотки проводов катушки. При изготовлении арматурного комплекса необходимо учитывать последовательность изготовления. Если не учитывать последовательность изготовления, то в некоторых полостях 24 коммутационные провода 42 будут располагаться в местах, где предполагается располагать катушки, поэтому будет трудно намотать катушки на зубья 12 упорядоченно, что будет иметь несколько негативных последствий, таких как неконтролируемое пересечение проводов, увеличение концов высота поворота, дисбаланс и ухудшение КПД двигателя. И даже соблюдается последовательность изготовления, так же сложно намотать катушки на зубья 12 упорядоченно из-за коммутационных проводов 41 , 42 могут легко двигаться, особенно когда ротор 3 вращается. А беспорядочно намотанные провода катушки 30 увеличат сопротивление катушек и снизят КПД двигателя.

РИС. 3 показан тот же разрез арматуры , 100, , что и на фиг. 2 для арматуры 10 . В отличие от арматуры 10 на фиг. 2, якорь , 100, на фиг. 3 обеспечивает канавку или выемку 240 , выполненную по меньшей мере на одном изоляторе, которая закрывает по меньшей мере часть множества зубцов 9.0045 12 в качестве приемника коммутационного провода на самом внутреннем в радиальном направлении участке стенки 140 полости или паза 200 . Канавка или выемка , 240, могут иметь форму каналов, в которых располагаются, направляются и удерживаются на месте переключающие провода , 410, и , 420, . Углубление 240 расположено на самом внутреннем радиальном участке стенки 140 так, что пространство для намотки катушек 30 не затрагивается. Коммутационные провода 410 и 420 , таким образом, хорошо отделены от проводов катушки 30 и могут быть помещены в канавку или углубление 240 до или после намотки катушки 30 вокруг зубьев 12 . Провода переключения 410 и 420 , а также провод катушки 30 всегда располагаются в одном и том же положении, независимо от последовательности изготовления. Это позволяет более точно расположить провод катушки 30 и переключающие провода 410 и 420 , а производственный процесс можно сделать более гибким. Якорь 100 может быть сконструирован более компактным, а меньший диаметр якоря может быть достигнут, что приведет к меньшим и более легким двигателям. Магнитное поле в зубцах 12 может быть создано более точно, а неуравновешенная масса якоря 10 может быть уменьшена. Кроме того, провода катушки можно аккуратно намотать на зубья, что может снизить сопротивление катушек и повысить эффективность двигателя.

Углубление 240 имеет глубину, соответствующую диаметру коммутационных проводов 410 и 420 . Углубление 240 может иметь глубину, превышающую диаметр переключающих проводов 410 и 420 , или, по меньшей мере, большую половины диаметра переключающих проводов 410 и 420 . Выемка 240 глубиной, соответствующей или превышающей диаметр коммутационных проводов 410 и 420 можно убедиться, что переключающие провода 410 и 420 удерживаются в углублении 240 . Форма поперечного сечения выемки может включать нижнюю часть , 244, , первую часть стенки , 241, и вторую часть стенки , 242, . Первая часть стенки , 241, и вторая часть стенки , 242, могут обеспечивать опору для коммутационного провода , 410, и , 420, , соответственно, в окружном направлении якоря. Это обеспечивает точное и стабильное позиционирование первого переключающего провода 9.0045 410 у первой части стенки 241 и второго переключающего провода 420 у второй части стены 242 . Углубление 240 может иметь ширину между первой частью 241 стенки и второй частью 242 стенки, достаточную для размещения двух коммутационных проводов 410 и 420 .

Первая стенка 241 и вторая стенка 242 могут быть расположены практически перпендикулярно нижней части 244 в результате чего прямоугольное сечение выемки 240 . Целесообразно обеспечить сужающееся поперечное сечение выемки , 240, , как показано на фиг. 3. Ширина выемки может быть меньше на верхней стороне, которая открыта в полость, по сравнению с нижней частью. Это позволяет закрепить и лучше удерживать коммутационный провод 410 , 420 в углу, образованном нижней частью 244 и соответствующей стенкой 241 , 242 .

В то время как в примере, показанном на РИС. 3, одно углубление 240 используется для обоих проводов переключения 410 , 420 , также возможно предусмотреть отдельное углубление для каждого провода переключения или разместить более двух проводов переключения в углублении, если это необходимо .

Также возможно разместить углубление в другом месте в полостях 200 , чем на самой внутренней в радиальном направлении поверхности.

Полость 200 и углубления 240 , описанные выше, могут быть реализованы в любой существующей арматуре 10 , а существующая арматура может быть модифицирована.

Хотя в настоящем раскрытии показано углубление 240 в конкретном якоре 10 , для специалиста в данной области очевидно, что можно использовать другие якоря и что раскрытие не ограничивается конкретным числом зубьев 12 или полости с особой геометрией арматуры.

РИС. 4 показан частичный увеличенный вид поперечного сечения арматуры , 101, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Во втором варианте выемка 250 имеет поперечное сечение другой формы по сравнению с первым вариантом.

Во втором варианте осуществления выемка 250 включает нижнюю часть 254 , первую часть стенки 251 и вторую часть стенки 252 . Первая часть стены 251 и вторая часть стенки 252 расположены по существу параллельно друг другу, а первая часть стенки 251 и вторая часть стенки 252 5 расположены по существу перпендикулярно нижней части 254 , в результате чего по существу прямоугольное поперечное сечение выемки 250 . Первая часть стенки , 251, и вторая часть стенки , 252, расположены по существу параллельно друг другу, поэтому срок службы инструмента для изготовления изолятора увеличивается.

Расстояние между первой частью стенки 251 и второй частью стенки 252 более чем в два раза превышает диаметр переключающего провода 411 , а глубина выемки 250 в радиальном направлении составляет более чем в два раза превышает диаметр коммутационного провода 411 . При такой форме углубление 250 достаточно велико, чтобы вместить по меньшей мере четыре коммутационных провода 411 . Во втором варианте углубление 250 держит 3 переключающих провода 411 , 421 , 431 . Размер выемки 250 может быть подобран таким образом, чтобы он применялся к конкретному двигателю для удержания коммутационных проводов.

Специалист в данной области техники может модифицировать якорь и адаптировать его к различным роторам и другим электродвигателям. Например, хотя предпочтительные варианты осуществления, описанные выше, представляют собой сердечники ротора двигателей с внутренним ротором, изобретение также может быть адаптировано к ротору или статору двигателя с внешним ротором. Таким образом, объем настоящего изобретения должен определяться исключительно следующей формулой изобретения.

Коды монтажа двигателя – Приводы и автоматика

Правильная установка двигателя и монтажное положение имеют важное значение для обеспечения высококачественной работы, эффективной работы и максимальной надежности. Однако иногда возникает путаница в отношении множества различных способов установки двигателя.

Существует два разных стандарта — NEMA и IEC, — которые вы увидите, глядя на места установки электродвигателя. Хотя в целом они сопоставимы, между ними есть небольшие различия.

Стандартное монтажное положение IEC размещает распределительную коробку на верхней части двигателя, известное как монтажное положение IM B3 в раме IEC (или F3 в рамах NEMA). С другой стороны, стандартное монтажное положение NEMA обозначается как F1, при этом распределительная/кабелепроводная коробка расположена с левой стороны двигателя, обращенной к выходному валу.

Конструкция большинства двигателей такова, что они обычно могут работать во многих монтажных положениях, если не указано иное. Однако некоторые монтажные положения требуют дополнительных модификаций конструкции для достижения оптимальной производительности. Например, при использовании на открытом воздухе валом вверх или вниз может потребоваться сверление дополнительных дренажных отверстий, защита от капель и более прочные подшипники для поддержки больших нагрузок. Не думайте, что вы можете прикрутить любой двигатель в любом положении!

Ниже приведена иллюстрация типовых монтажных положений электродвигателя. Являетесь ли вы установщиком, инженером или специалистом по сопровождению, это обязательный справочник.

IM Ref#	Вал	Ножки	Крепление
IM 1001 / IM B3	Горизонтальный	На полу	На ножках
IM 1071 / IM B8	Горизонтальный	На потолке	Ножка
IM 1051 / IM B6	Горизонтальный	Настенный монтаж (ножки слева, если смотреть со стороны привода)	Ножка
IM 1011 / IM V5	Вертикальный	На стене	На ножке
IM 1061 / IM B7	Горизонтальный	Настенный монтаж (ножки справа, если смотреть со стороны привода)	Опора
IM 1031 / IM V6	Вертикальный	на стену	Ножка
IM 3001 / IM B5	Горизонтальный		Фланец
IM 2001 / IM B35	Горизонтальный	Напольный	Фланцевый
IM 3011 / IM V1	Вертикально (лицом вниз)		Фланец
IM 2011 / IM V15	Вертикально (лицом вниз)	На стене	Фланец
IM 3031 / IM V3	Вертикально (лицом вверх)		Фланец
IM 2031 / IM V36	Вертикально (лицом вверх)	На стене	Фланец
IM 3601 / IM B14	Горизонтальный		Торцевой
IM 2101 / IM B34	Горизонтальный	На стене	На торце
IM 3611 / IM V18	Вертикально (лицом вниз)		Лицом к лицу
IM 2111 / IM V58	Вертикально (лицом вниз)	На стене	На лице
IM 3631 / IM V19	Вертикально (лицом вверх)		Лицом к лицу
IM 2131 / IM V69	Вертикально (лицом вверх)	На стену	На лицо
IM 9101 / IM B9	Горизонтальный	Резьбовые стяжки	Без кожуха приводного конца
IM 1201 / IM B15	Горизонтальный	Ножки и резьбовые стяжки	Без кожуха приводного конца
IM Ref#	Вал	Ножки	Крепление

 

Drives and Automation Ltd — это независимый универсальный магазин, предлагающий полный спектр продуктов промышленной автоматизации и услуг по системной интеграции.