PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 15/16

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. H02K 21/24 ( ) H02K 15/08 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Twornik maszyny elektrycznej tarczowej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 15/16 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/17 (72) Twórca(y) wynalazku: TADEUSZ GLINKA, Gliwice, PL TOMASZ WOLNIK, Chałupki, PL BARTŁOMIEJ BĘDKOWSKI, Sosnowiec, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest twornik maszyny elektrycznej tarczowej z dwoma wirnikami i z uzwojeniem cewkowym. Znane jest rozwiązanie twornika maszyny elektrycznej tarczowej, w której standardowo pakiet blach jest wykonany jako krążek z blachy magnetycznej, w którym są wycięte żłobki promieniowe, zwykle prostokątne, a w żłobkach jest umieszczone uzwojenie. Uzwojenie jest rozłożone symetrycznie na całej tarczy twornika. Podobnie jak w maszynach cylindrycznych, na jeden biegun i fazę uzwojenia przypada q żłobków. W maszynach z jednym wirnikiem żłobki i uzwojenie są tylko z jednej strony pakietu, a z drugiej strony pakietu jest jarzmo zamykające obwód strumienia magnetycznego. W maszynach z dwoma wirnikami żłobki są z obydwóch stron pakietu, przy czym jarzmo jest w środku między żłobkami. Uzwojenie może być dwuwarstwowe lub jednowarstwowe. Uzwojenia takie mają czoła, które zajmują znaczną przestrzeń w stosunku do części aktywnej, to jest do części żłobkowej. Do tego dochodzą połączenia uzwojenia między sąsiednimi zezwojami i między grupami zezwojów leżącymi pod sąsiednimi biegunami. Sumarycznie, jarzmo, czoła i połączenia uzwojenia, powiększają objętość twornika i w sposób znaczący zmniejszają stosunek objętości części aktywnej twornika do objętości całkowitej. Znane są z opisów nr US 2011/ A1, nr GB A i nr WO 2015/ A1 rozwiązania tworników silników/prądnic tarczowych z uzwojeniem cewkowym. Cewki uzwojenia są umieszczone na pakietowanych rdzeniach magnetycznych dłuższych od cewek. Na końcówki rdzeni są nałożone tarcze z materiału izolacyjnego, przy czym tarcze są mocowane w kadłubie. Nie ma w tych rozwiązaniach przedstawionego sposobu zamocowania tarcz izolacyjnych w kadłubie. Jedynie w opisie nr GB A jest pokazany sposób ułożyskowania wałka w tarczach izolacyjnych. We wszystkich wymienionych patentach przestrzeń między wałkiem i cewkami uzwojenia jest pusta, tzn. jest powietrze, co utrudnia chłodzenie cewek uzwojenia. Twornik maszyny elektrycznej tarczowej składa się z cewek uzwojenia nawiniętych na pakietowanych rdzeniach magnetycznych dłuższych od cewek uzwojenia, przy czym na końcówki rdzeni są nałożone tarcze z materiału izolacyjnego i według wynalazku charakteryzuje się tym, że tarcze z materiału izolacyjnego nałożone na końcówki rdzeni są przykręcone śrubami do rury wewnętrznej, a w kadłubie jedna tarcza przylega do zamka, a druga tarcza przylega do pierścienia umieszczonego w rowku, ponadto na obwodzie między tarczami i kadłubem znajduje się co najmniej jeden klin, a pusta przestrzeń między tarczami, kadłubem i rurą jest wypełniona żywicą. Przedmiot wynalazku zilustrowano na rysunkach, na których przedstawiono: fig. 1 obwód magnetyczny silnika tarczowego, fig. 2 rdzeń magnetyczny pakietowany obwodowo, fig. 3 rdzeń magnetyczny pakietowany radialnie, fig. 4 rdzeń z cewką uzwojenia, fig. 5 tarczę z materiału izolacyjnego, fig. 6 wzajemne połączenie cewek uzwojenia, fig. 7 przekrój twornika. Maszyna elektryczna tarczowa składa się z twornika i dwóch wirników usytuowanych po obydwóch stronach twornika. Każdy z wirników składa się z jarzma 9 i zamocowanych do jarzma 9 magnesów trwałych 9.1. Wirniki są osadzone na wale 14. Twornik jest usytuowany centrycznie względem osi wału 14. Centryczność zapewniają łożyska i tarcze łożyskowe przymocowane do kadłuba 5. Twornik składa się z 9 cewek 1 uzwojenia nawiniętych na pakietowanych rdzeniach 2 magnetycznych, twornik może zawierać także wielokrotność liczby 9 cewek 1 z rdzeniami 2. Rdzenie 2 mogą być pakietowane obwodowo 2.1, jak to pokazano na rysunku fig. 2, bądź pakietowane promieniowo 2.2, jak pokazano na rysunku fig. 3. Rdzenie 2 są dłuższe od cewek 1 uzwojenia, jak to pokazano na rysunku fig. 4, o grubość tarcz 4. Cewki 1 są usytuowane symetrycznie na rdzeniach 2, przy czym rdzenie 2 są przymocowane do cewek 1, korzystnie przy pomocy kleju, lakiem, bądź żywicą. Na końcówki rdzeni 2 są nałożone tarcze 4 wykonane z materiału izolacyjnego. Tarcze 4 mają symetrycznie rozłożone okna 4.1 o przekroju dopasowanym do przekroju poprzecznego rdzeni 2. Liczba okien 4.1 jest równa liczbie cewek 1 uzwojenia, jak to pokazano na rysunku fig. 5. W oknach 4.1 są umieszczone końcówki rdzeni 2. Ponadto, tarcze 4 mają otwory 4.2 montażowe pod śruby 7, otwory 4.3 do wyprowadzenia początków faz A, B, C i końców faz x, y, z uzwojenia oraz rowek 4.4 pod klin 11 zabezpieczający przed ruchem obrotowym twornika w kadłubie 5. Rowków 4.4 może być więcej niż jeden, rozłożonych na obwodzie. Na rysunku fig. 5 zaznaczono 6 otworów 4.2 montażowych, lecz ich liczba może być inna. W kadłubie 5, na średnicy wewnętrznej, jest wykonany zamek oraz rowek 5.1 obwodowy pod pierścień 10 zabezpieczający przed osiowym przesuwaniem się twornika i rowek wzdłużny pod klin 11 zabezpieczający przed obrotem twornika w kadłubie 5. Rowków wzdłużnych w kadłubie 5 może być

3 PL B1 3 więcej rozłożonych na obwodzie identycznie jak rozłożenie na obwodzie rowków 4.4 w tarczach 4. Tarcze 4 są przykręcone do rury 6 wewnętrznej śrubami 7. Tarcze są umieszczone w kadłubie 5 w ten sposób, że jedna tarcza 4 opiera się o zamek, a druga tarcza 4 przylega do rowka 5.1 odsłaniając go. Między tarczami 4 a kadłubem 5, w rowkach wzdłużnych jest umieszczony klin 11 zabezpieczający przed ruchem obrotowym twornika, a w rowku 5.1 jest umieszczony pierścień zabezpieczający 10 przed przemieszczaniem się osiowym twornika. Pusta przestrzeń między cewkami 1 uzwojenia, tarczami 4 i kadłubem 5 jest wypełniona żywicą 8. Uzwojenie twornika jest połączone w ten sposób, że początek cewki pierwszej 1.1 jest początkiem fazy A uzwojenia, koniec cewki pierwszej 1.1 jest połączony z końcem cewki drugiej 1.2, której początek jest połączony z początkiem cewki trzeciej 1.3, a koniec cewki trzeciej 1.3 jest końcem fazy x. Fazę B-y tworzą cewki 1.4 do 1.6, a fazę C-z cewki 1.7 do 1.9 połączone identycznie jak cewki fazy A-x, pokazano to na rysunku fig. 6. Jeśli liczba cewek 1 jest wielokrotnością liczby 9, to połączenia dalszych cewek 1 powtarzają się tworząc grupy uzwojenia. Grupy uzwojenia, tworzące fazę, mogą być połączone szeregowo, bądź równolegle. Wynalazek rozwiązuje mocowanie uzwojenia w kadłubie. Przykręcenie tarcz 4 do rury 6 oraz do kadłuba 5, przy pomocy zamka 5.2 i pierścienia 10, usztywnia konstrukcję twornika i zabezpiecza twornik przed siłami osiowymi. Kliny obwodowe 11 przenoszą moment obrotowy z twornika na kadłub 5, zabezpieczając twornik przed obracaniem się. Równocześnie, tarcze 4, kadłub 5 i rura 6 zamykają przestrzeń, w której jest uzwojenie 1, co umożliwia wypełnienie tej przestrzeni żywicą, która ułatwia przepływ ciepła z cewek uzwojenia 1 do kadłuba 5. Zastrzeżenie patentowe 1. Twornik maszyny elektrycznej tarczowej składający się z cewek uzwojenia nawiniętych na pakietowanych rdzeniach magnetycznych dłuższych od. cewek uzwojenia, przy czym na końcówki rdzeni są nałożone tarcze z materiału izolacyjnego, znamienny tym, że tarcze (4) z materiału izolacyjnego nałożone na końcówki rdzeni (2) są przykręcone śrubami (7) do rury (6) wewnętrznej, a w kadłubie (5) jedna tarcza (4) przylega do zamka (5.2), a druga tarcza (4) przylega do pierścienia (10) umieszczonego w rowku (5.1), ponadto na obwodzie między tarczami (4) i kadłubem (5) znajduje się co najmniej jeden klin (11), a pusta przestrzeń między tarczami (4), kadłubem (5) i rurą (6) jest wypełniona żywicą (8).

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)