SK8171Y1 - Komutátor, rotor pre univerzálny motor obsahujúci tento komutátor a univerzálny motor obsahujúci tento rotor - Google Patents

Abstract

Komutátor (10) s lamelami (12) pre rotor (2) univerzálneho motora (1), obzvlášť vhodný pre rotory (2) s hliníkovým vinutím, ktorý zahŕňa otočný podstavec (11) a množstvo lamiel (12) z vodivého materiálu, pričom tie sú obojstranne izolované a rozmiestnené okolo vonkajšieho obvodu tohto otočného podstavca (11); každá z týchto lamiel (12) zahŕňa hlavnú časť (13) určujúcu vonkajší povrch (14) upravený na dočasný elektrický kontakt s kefou (6) tohto univerzálneho motora (1) a flexibilný nadstavec (15) v tvare háka, ohýbateľný až nad spojovaciu časť (14a) vonkajšieho povrchu (14) na väzbu voľného konca drôtu (22) vinutia tohto rotora (2) pri elektrickom spojení s lamelou (12) a drážku vyhĺbenú tak, aby sa zabránilo poškodeniu drôtu (22).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa vzťahuje na komutátor s lamelami, špecificky určený pre rotor s hliníkovým vinutím, univerzálneho motora. Technické riešenie sa týka aj uvedeného rotora s hliníkovým vinutím a príslušného univerzálneho motora.

Uvedený univerzálny motor je využiteľný hlavne ako vnútorná súčiastka v domácich spotrebičoch, akými sú napríklad práčky alebo umývačky riadu.

Doterajší stav techniky

Takzvané univerzálne motory sú elektrické motory vybavené vinutím rotora a statora so sériovým budením, ktorých typickou vlastnosťou je napájanie jednosmerným ako aj striedavým prúdom

Aj keď sú univerzálne motory napojené na striedavý prúd, udržujú zvýšený záberový moment a majú kompaktné rozmery typické pre motory na jednosmerný prúd, čím sú bežne využívané v rôznych domácich spotrebičoch.

Konkurenčná cena v danom sektore prednedávnom prispela ku náhrade medi, bežne využívanej na vinutia stroja, menej hodnotnými kovmi, akým je napríklad hliník.

Napriek tomu, že univerzálne motory s vinutím z hliníkového drôtu, ktorý môže byť len z hliníka alebo pomedený (CCA), zodpovedajú požiadavkám daného sektora, majú niekoľko dodnes nevyriešených nevýhod, predovšetkým ohľadne napájania drôtu na komutátor s lamelami.

Prvou nevýhodou je krehkosť hliníka oproti medi. Komutátory s lamelami používané v univerzálnych motoroch spravidla predstavujú hák, ktorý je tovrený zo zväzku lamiel prehnutých cez seba a ktoré uzatvárajú voľný koniec drôtu vinutia na zaistenie elektrického pripojenia. V prípade použitia hliníkového alebo pomedeného drôtu (CCA) je uzavretie háka častou príčinou vzniku rýh a/alebo lokálneho poškodenia drôtu, čím s a značne zvyšuje produkcia odpadu, ktorá predstavuje ekonomické straty.

Druhá nevýhoda spočíva najmä v prípade použitia obyčajného hliníka, kde styčná plocha medzi hákmi komutátora, vyrobenými zvyčajne z hliníka, a koncom drôtu predstavuje galvanický článok, ktorý je náchylný na koróziu v mieste spoja.

Technickým problémom vyplývajúcim z tohto technického riešenia je vymyslenie komutátora s lamelami, ktorý by aspoň sčasti vyriešil spomínané technické poruchy a ktorý by predovšetkým umožnil zabrániť poškodeniam a korózii hliníkových vlákien vinutia.

Podstata technického riešenia

Uvedený technický problém je vyriešený prostredníctvom komutátora s lamelami pre rotor univerzálneho motora, ktorý zahŕňa: otočný podstavec a množstvo lamiel z vodivého materiálu, pričom tie sú obojstranne izolované a rozmiestnené okolo vonkajšieho obvodu tohto otočného podstavca; každá z týchto lamiel zahŕňa: hlavnú časť určujúcu vonkajší povrch upravený na dočasný elektrický kontakt s kefou tohto univerzálneho motora; a flexibilný nadstavec v tvare háka, ohýbateľný až nad spojovaciu časť styčnej plochy pre väzbu voľného konca drôtu vinutia tohto rotora pri elektrickom spojení s lamelou; ktorého podstata spočíva v tom, že spojovacia časť predstavuje aspoňjedno uloženie, vydrážkované s ohľadom na priľahlý zväzok spomínanej styčnej plochy.

Je výhodné, ak spomínaný priľahlý zväzok má dotykovú časť, pričom spomínaný flexibilný nadstavec je ohýbateľný do stavu, kedy s a jeho voľný koniec dostane do kontaktu so spomínanou dotykovou časťou.

Je výhodné, ak je spomínané uloženie vydrážkované oproti zvyšku styčnej plochy, ktorá je inakplochá.

Uvedený technický problém je okrem toho vyriešený prostredníctvom rotora pre univerzálny motor s komutátorom s lamelami uvedeného typu, ktorý je tovrený z nasledujúceho: hriadeľ; komutátor s uvedenými lamelami, kde je otočný podstavec pripevnený o hriadeľ; vinutie rotora rovnako prichytené o hriadeľ; drôty, ktoré tvoria toto vinutie rotora a ktoré sú aspoň zvnútra z hliníka, voľné konce drôtov prichytené o lamely spomínaného komutátora s lamelami prostredníctvom flexibilných ohnutých nadstavcov.

Uvedený technický problém je ďalej vyriešený aj prostredníctvom univerzálneho motora, ktorý obsahuje predmetný rotor voľne sa otáčajúci v statore.

Pre uvedený rotor pre univerzálny motor je výhodné, ak hĺbka uloženia oproti styčnej ploche je menšia, ako je priemer drôtu.

Pre uvedený rotor pre univerzálny motor je ďalej výhodné, ak zahŕňa aj ochranný povlak, ktorý pokrýva spomínané flexibilné nadstavce tam, kde s a dostávajú do kontaktu s voľnými koncami drôtov.

Pre uvedený rotor pre univerzálny motor je tiež výhodné, ak okrem spomínaného ochranného povlaku tvoreného z jednej vrstvy gélovitého povlaku, je pokrytý aj druhou vrstvou z polyesterovej živice.

S K 8171 Yl

Výhodne je spomínaná polyesterová živica produktom s názvom Dolphon® XL- 2110 spoločnosti Dolph’s-Von Roll.

Tiež je výhodné, ak uvedený gélovitý povlak je výrobkom s názvom Dolphon® CG-1062 spoločnosti Dolph’s-Von Roll.

Dodatočné vlastnosti a výhody preferovanej formy, ktorá nemusí odkazovať výlučne na toto technické riešenie, budú detailnejšie opísané s odvolaním sa na príslušné obrázky, ktoré majú ilustračný charakter.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obrázok 1 predstavuje axiálny pohľad na komutátor s lamelami podľa predmetného technického riešenia; obrázok 2 predstavuje pohľad na súčiastku zariadenia z obrázka 1, vo fáze montáže drôtu vinutia v mieste pod spojovacím hákom, ktoiý ešte nie je upevnený;

obrázok 2A predstavuje súčiastku z obrázka 2, v konečnej fáze montáže spojovacieho háka upevneného na drôt vinutia;

obrázok 3 predstavuje pohľad na súčiastku komutátora s lamelami podľa známeho stavu techniky, vo fáze montáže drôtu vinutia v mieste pod spojovacím hákom, ktoiý ešte nie je upevnený;

obrázok 3A predstavuje súčiastku z obrázka 3, v konečnej fáze montáže spojovacieho háka upevneného na drôt vinutia;

obrázok 4 predstavuje pohľad z celkovej perspektívy univerzálneho motora, podľa tohto technického riešenia, v čiastočnom priereze na vnútorné zobrazenie komutátora s lamelami;

obrázok 5 predstavuje axiálny pohľad na rotor univerzálneho motora podľa predmetného technického riešenia;

obrázky 6A až 6D schematicky predstavujú podobné etapy procesu vinutia pre rotor univerzálneho motora podľa predmetného technického riešenia;

obrázok 7 predstavuje axiálny pohľad na rotor univerzálneho motora podľa predmetného technického riešenia a na navíjacie zariadenie počas procesu navíjania;

obrázok 7A predstavuje šikmý pohľad na rotor a na navíjacie zariadenie počas etapy zobrazenej na obrázku 7;

obrázok 8 predstavuje axiálny pohľad na rotor univerzálneho motora podľa predmetného technického riešenia a na navíjacie zariadenie počas procesu navíjania nasledujúceho po etape zobrazenej na obrázku 7;

obrázok 8A predstavuje šikmý pohľad na rotor a na navíjacie zariadenie počas etapy zobrazenej na obrázku 8.

Príklady uskutočnenia

V súvislosti s priloženým obrá/kom 4 sa označuje číslom J univerzálny motor podľa tohto technického riešenia.

Tak, ako je preferovaná realizácia tu zobrazená, predmetný priečne uložený motor J je špecificky určený na použitie v domácich spotrebičoch, obzvlášť na pohon otočného bubna práčky alebo analogického zariadenia.

Priečne uložený motor J je tvorený z vonkajšieho rámu 5, z niekoľkých príchytiek určených na prichytenie ku kostre spotrebiča.

V súvislosti s vonkajším rámom 5 sa predpokladá aj stator 3 je tvorený z vinutia okolo pólov magnetického okruhu. Pri predmetných vinutiach sa preferuje použitie hliníkového drôtu alebo medeného drôtu s hliníkovým jadrom (CCA).

Do predmetného statora 3 je otočné namontovaný rotor 2 s dvomi ložiskami alebo objímkami 8 v protiľahlých koncoch vonkajšieho rámu 5. Jeden z koncov rotora 2 vyčnievajúci z vonkajšieho rámu 5 drží remenicu 4, ktorá prostredníctvom hnacieho remeňa poháňa bubon práčky.

Vinutie rotora 2 je realizované hliníkovým drôtom, pričom hliník sa uprednostňuje z dôvodu čo najvyššieho možného zníženia nákladov, prípadne alternatívne sa použije medený drôt s hliníkovým jadrom

Na bočných stranách vonkajšieho rámu 5 sú prichytené dve kefy 6, ktoré umožnia napájanie rotora 2 prostredníctvom elektrického kontaktu nachádzajúceho s a nad komutátorom 10 s lamelami 12.

Komutátor 10 s lamelami 12, podľa obrázkov 1 až 5, je pevne osadený nad hriadeľom 7 rotora 2 a je tvorený z otočného, podľa možností dielektrického, podstavca 11, ktorý podopiera množstvo priliehajúcich, ale oddelených a elektricky separovaných lamiel 12.

Tieto lamely 12, prednostne vyrobené z medi, sú hlavnou časťou 13, ktorá sa ťahá pozdĺž v paralelnom smere s hriadeľom 7. Táto hlavná časť 13 je zlúčená s otočným podstavcom J1 prostredníctvom čapových

S K 8171 Yl spojok a drážky. Vonkajší povrch 14 tejto hlavnej časti 13 vytvára elektrický kontakt tým, že sa dotýka kief 6 počas chodu univerzálneho motora 1.

Koniec týchto lamiel 12 obrátený smerom ku vinutiu rotora 2 vytvára flexibilný nadstavec 15 vo forme háka, ktorého funkciou je zaistenie pozície voľného konca drôtu 22 vinutia rotora 2, vytvárajúc s ním elektrické spojenie.

Tak ako je zobrazený na obrá/kocli 2, 2A, tento flexibilný nadstavec 15. vyrobený z medi a s hlavnou časťou 13, je deformovateľný medzi počiatočnou otvorenou pozíciou, v ktorej si zachováva vzdialenosť od vonkajšieho povrchu 14 a konečnou uzavretou pozíciou, v ktorej sa dostáva do kontaktu s vonkajším povrchom 14, zaisťujúc drôt 22 vinutia. Voľný koniec tohto flexibilného nadstavca 15 sa v uzavretej pozícii opiera o časť vonkajšieho povrchu 14, následne určeného ako dotyková časť 14b.

Tento drôt 22 sa usadí do vydrážkovaného uloženia 16 vonkajšieho povrchu 14, následne pomenovaného ako spojovacia časť 14a vonkajšieho povrchu 14. Toto ploché uloženie 16, ktoré je mierne prehĺbené oproti ostatnej časti vonkajšieho povrchu 14, sa rozprestiera od flexibilného nadstavca 15 až po dotykovú časť 14b, ktorá je na úrovni zvyšnej časti vonkajšieho povrchu 14. Inými slovami, flexibilný nadstavec 15 sa mostíkovo uzatvára nad vydrážkovanýmuložením 16, dostávajúc sa do kontaktu s časťou vonkajšieho nevydrážkovaného povrchu 14, tedapokračuje ďalej vzhľadom na zvyšok povrchu 14.

Vychádzajúc z porovnania obrá/kov 2, 2A a obrázkov 3, 3A, komutátory 10 s lamelami 12 podľa známeho stavu techniky nemajú vydrážkované uloženie 16 na drôty 22 vinutia, teda ich vonkajší povrch 14 sa rozprestiera planáme až po flexibilný nadstavec 15. Flexibilný nadstavec 15 vyvíja značný tlak na drôt 22, prenášajúc značnú a lokalizovanú záťaž, ktorá môže zapríčiniť poškodenie samotného drôtu 22.

Vychádzajúc z technického riešenia, uloženie 16 nachádzajúce sa v komutátore 10 s lamelami 12 umožňuje naopak menšiu, potenciálne kritickú záťaž pre drôty 22, čím zabraňuje alebo redukuje miestne zárezy drôtu 22.

Hĺbka zapustenia uloženia 16 je menšia, ako je priemer drôtu 22 a teda uzavretie flexibilného nadstavca 15 zaručuje akokoľvek vhodné upevnenie drôtu 22, potrebné na zabezpečenie elektrického pripojenia a stability mechanického spojenia medzi jednotlivými súčiastkami.

Styčná plocha medzi hliníkovým drôtom 22 a medenou lamelou 12. v zhode s flexibilným nadstavcom 15, určuje galvanický článok, ktorý časom môže spôsobiť koróziu, s následnou oxidáciou kontaktov a stratou kontinuity energie.

Kvôli predchádzaniu korózii je rotor 2 vybavený ochranným povlakom, predovšetkým pre komutátory 10 s lamelami 12 nad flexibilnými nadstavcami 15, ktoré zaisťujú drôty 22.

Tento ochranný povlak sa vykonáva prednostne vnasledujúcich fázach: fáza predhriatia na teplotu 120 °C;

fáza použitia gélovitého povlaku na komutátor 10 s lamelami 12; fáza použitia živice, uprednostňuje sapolyesterováživica na rotor 2; fáza rotácie vretena pri relatívne nízkej rýchlosti (typ. 25 otáčok/min.); konečná fáza pálenia, na zhruba 30 min., pri teplote 140°.

Uprednostňuje sa gélovitý povlak značky Dolphon® CG-1062 spoločnosti Dolph’s-Von Roll, ktorý môže byť prípadne zmiešaný s nasledovnými produktmi: HAE8471), s pomerom miešania 100 : 16. Ďalšie obdobné produktymôžu byť samozrejme využité ako alternatíva (RSE 7649P s Re 2000, s pomerom miešania 100 : 8).

Táto polyesterováživica sa skladá z výrobku značky Dolphon® XL-2110 spoločnostiDolph’s-Von Roll.

Ďalším aspektom záujmu pri výrobe rotora 2 podľa tohto technického riešenia je vinutie drôtu 22 okolo rotorového valcovitého telesa 21, na ktorom sanachádza množstvo drážok 23 na drôt 22 vinutia.

Podľa obrázkov 6 až 8 je vinutie vykonané prostredníctvom príslušného stroja 100. Stroj 100 je vybavený vretenom 101. prichyteným pneumatickými kliešťami, posuvnou a otáčavou osou, množstvom tyčovitých vedení 105 vyššie pripojených ku podstavcu 104 a usporiadaných periférne naklonených ku centrálnemu valcovitému zväzku, a kompresnou objímkou 103, ktorá sa tiahne pozdĺž týchto vedení 105 skrutkovitovou dráhou. Kompresná objímka 103 sa priblížením ku protiľahlému podstavcu 104, svojím skrutkovitým pohybom, trie o naklonený profil zväzku príslušných klinov 102, čím ich radiálne tlačí smerom dovnútra.

Na vykonanie vinutia je rotor 2 predbežne osadený do pneumatických klieští stroja 100. A ďalej je súčasne premiestnený pozdĺž vlastnej osi a otočený okolo nej, čím je umožnený jeho vstup do valcovitého zväzku vymedzeného vedeniami 105 s valcovitými klinmi 102, ktoré sa zavádzajú do drážok 23 valcovitého telesa 21 (porovnaj obrázok 6A).

V tomto bode kompresná objímka 103. uvádzaná do pohybu pozdĺž vertikálnej osi, vystupuje po vertikálnej dráhe riadenej vedeniami 105, trením o naklonený profil klinov 102 a ich tlačením na drôt 22 zavedený do drážok 23 rotora, čím zabalí závity vinutia rotora 2 (porovnaj obrázky 6B a 6C).

Po stlačení závitov sa kompresná objímka 103 vráti do pôvodnej nižšej pozície a spustia sa pneumatické kliešte stroja 100 na demontáž rotora 2 (porovnaj obrázok 6D).

S K 8171 Yl

Podľa opísaného technického riešenia môže odborník, z dôvodu uspokojenia stanovených a špecifických požiadaviek, vykonať množstvo zmien, ale len v rámci ochrany technického riešenia, stanovenej v nasledujúcich nárokoch na ochranu.

S K 8171 Υί

Zoznam vzťahových značiek motor rotor motora

3 statormotora remenica vonkajší rám motora kefy motora hriadeľ motora

8 ložiská alebo objímky komutátor otočný podstavec lamely komutátora hlavná časť komutátora

14 vonkajší povrch komutátora

14a spojovacia časť vonkajšieho povrchu

14b dotyková časť vonkajšieho povrchu flexibilný nadstavec uloženie

21 valcovité teleso rotora drôt vinutia rotora drážky valcovitého teles a rotora

100 stroj na vykonanie vinutia rotora

101 vreteno stroja

102 kliny stroja

103 kompresná objímka stroja

104 podstavec stroja

105 vedenia kompresnej objímky stroja

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Komutátor, ktoiý zahŕňa otočný podstavec a množstvo lamiel z vodivého materiálu, pričomtie sú obojstranne izolované a rozmiestnené okolo vonkajšieho obvodu tohto otočného podstavca, každá z týchto lamiel zahŕňa hlavnú časť určujúcu vonkajší povrch upravený na dočasný elektrický kontakt s kefou univerzálneho motora a flexibilný nadstavec v tvare háka, ohýbateľný až nad spojovaciu časť vonkajšieho povrchu pre väzbu voľného konca drôtu vinutia rotora univerzálneho motora pri elektrickom spojení s lamelou, vyznačujúci sa tým, že spojovacia časť (14a) predstavuje aspoň jedno uloženie (16) vydrážkované s ohľadom na priľahlý vonkajší povrch (14).
2. 2. Komutátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hĺbka uloženia (16) je oproti vonkajšiemu povrchu (14) menšia, ako je priemer drôtu (22).
3. 3. Komutátor podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že vonkajší povrch (14) má dotykovú časť (14b) a flexibilný nadstavec (15) je ohýbateľný do stavu, kedy sa jeho voľný koniec dostane do kontaktu s dotykovou časťou (14b).
4. 4. Rotor pre univerzálny motor, ktoiý je tvorený z hriadeľa, komutátora, ktoiý zahŕňa otočný podstavec a množstvo lamiel z vodivého materiálu, pričom tie sú obojstranne izolované a rozmiestnené okolo vonkajšieho obvodu otočného podstavca, každá z týchto lamiel zahŕňa hlavnú časť určujúcu vonkajší povrch upravený na dočasný elektrický kontakt s kefou motora, otočný podstavec je pripevnený o hriadeľ, vinutie rotora rovnako prichytené o hriadeľ, drôty, ktoré tvoria vinutie rotora a ktoré sú aspoň zvnútra z hliníka majú voľné konce prichytené o lamely komutátora prostredníctvom flexibilných nadstavcov v tvare háka, ohýbateľných až nad spojovaciu časť vonkajšieho povrchu pre väzbu voľného konca drôtu vinutia rotora univerzálneho motora pri elektrickom spojení s lamelou, vyznačujúci sa tým, že spojovacia časť (14a) predstavuje aspoň jedno uloženie (16), vydrážkované s ohľadom na priľahlý vonkajší povrch (14).
5. 5. Rotor podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že hĺbka uloženia (16) je oproti vonkajšiemu povrchu (14) menšia, ako je priemer drôtu (22).
6. 6. Rotor podľa nárokov 4 alebo 5, vyznačujúci sa tým, že vonkajší povrch (14) má dotykovú časť (14b) a flexibilný nadstavec (15) je ohýbateľný do stavu, kedy sa jeho voľný koniec dostane do kontaktu s dotykovou časťou (14b).
7. 7. Rotor podľa nárokov 4, 5 alebo 6, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa ochranný povlak, ktorý pokrýva flexibilné nadstavce (15) tam, kde s a dostávajú do kontaktu s voľnými koncami drôtov(22).
8. 8. Rotor podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že ochranný povlak je tovrený z jednej vrstvy gélovitého povlaku, ktorý je pokrytý druhou vrstvou z polyesterovej živice.
9. 9. Univerzálny motor, ktorý zahŕňa stator a rotor, vyznačujúci sa tým, žev statore (3) je otočné uložený rotor (2) podľa nárokov 4 až 8.