Материал: Конструкции электрических машин малой мощности. Орлов В.В., Анненков А.Н

71

Щеткодержатель с цилиндрической пружиной показан на рис. 2.59. Эти щеткодержатели используются для более крупных машин. Нажатие на щетку осуществляется с помощью цилиндрической пружины через штампованный стальной рычаг. Щеткодержатель как и в предыдущей конструкции изолирован от подшипникового щита путем опрессовки опорной части пластмассой. В приведенных конструкциях щеткодержателей возможно развивать большие усилия на щетку.

3.ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ

3.1.Конструкции коллекторных машин постоянного тока

Существует большое число типов электрических машин постоянного тока, существенно отличающихся в конструктивном отношении. Рассмотрим двухполюсные машины постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов на примере двигателей типа ДПМ и ДПР.

Микродвигатели серии ДПМ включают четыре габарита. В качестве исходной величины для построения серии принят наружный диаметр корпусов электродвигателей. Электродвигатели разных габаритов геометрически подобны друг другу, т.е. все размеры относятся друг к другу как их наружные диаметры. Крепление двигателя производится за наружную поверхность магнита с помощью охватывающих его скоб.

Корпус электродвигателя ДПМ (рис.3.1) содержит литой постоянный магнит 1 цилиндрической формы, к торцевым частям которого прилиты выполненные из цинкового сплава концевые части 2 и 3. В концевом приливе 3 имеются окна для доступа к щеткодержателям, закрытые пружинной стальной

лен-

Рис. 3.1

72

той. К корпусу винтами крепятся выполненные из цинкового сплава подшипниковые щиты 4 и 5. В подшипниковые щиты залиты стальные втулки, предназначенные для установки подшипников. Подшипниковый щит 5, к которому жестко крепится суппорт 6 со щеткодержателями 7, имеет овальные пазы для регулировки положения щеток и установки их на нейтрали. Суппорт выполнен из пластмассы и дополнительно изолирован от подшипникового щита специальной прокладкой. Внешняя поверхность корпуса и подшипниковых щитов для защиты от коррозии имеет покрытие из хрома. Якорь содержит вал с накаткой, выполненный из нержавеющей стали, на который напрессован пакет 8 из листов электротехнической стали и коллектор 9. В пакете стали якоря семь круглых пазов, в которые уложена петлевая обмотка 10. На валу якоря установлены два радиальных подшипника. Регулировка осевого люфта производится специальными шайбами. Выходной конец вала имеет сегментную шпонку.

Микродвигатели серии ДПР являются двухполюсными электрическими машинами постоянного тока закрытого исполнения. Серия микродвигателей ДПР охватывает 6 габаритов и включает в себя интервал мощностей от 0,12 до 37 Вт. В качестве исходного параметра для построения серии принят наружный диаметр корпуса. Наружный диаметр меньшего габарита - 15 мм, наружный диаметр каждого последующего габарита на 5 мм больше.

В отличие от микродвигателей постоянного тока классической конструкции (с якорем, набранным из шихтованной электротехнической стали), микродвигатели серии ДПР содержат полый бескаркасный якорь, постоянный магнит, расположенный внутри якоря и наружный магнитопровод для замыкания магнитного потока. Якорь электродвигателя серии ДПР не содержит активной стали, т.е. в двигателе нет магнитных потерь. Благодаря отсутствию стали в якоре условия коммутации у микродвигателей серии ДПР более благоприятны по сравнению с условиями коммутации электродвигателей классической конструкции. Конструкция полого якоря позволяет значительно снизить момент инерции ротора. В ДПР она примерно в 2 раза меньше, чем в двигателях классической конструкции.

Корпус 1 (рис.3.2) ДПР, являющийся одновременно магнитопроводом,

73

представляет собой цилиндр, выполненный из магнитомягкой стали. В корпусе имеются закрываемые защитной лентой окна для доступа к щеткодержателю. К

Рис. 3.2.

корпусу при помощи винтов крепятся подшипниковый щит 2 и индуктор 3. Индуктор содержит постоянный магнит 4 цилиндрической формы с аксиальным отверстием и втулку 5 из нержавеющей стали, предназначенную для установки шарикоподшипника 6. Подшипниковый щит 2 содержит стальную втулку, предназначенную для установки шарикоподшипника 7, которая залита алюминиевым сплавом. Щит 2, к которому жестко крепится суппорт 8 со щеткодержателями 9, имеет овальные пазы для регулировки положения щеток и установки их на нейтрали. В качестве антикоррозийного покрытия корпуса индуктора и подшипникового щита применено химическое никилирование. Якорь 10 полый, бескаркасный. Он содержит вал, коллектор с обмоткодержателем и обмотку якоря. Вал выполнен из нержавеющей стали. Коллектор, представляющий с обмоткодержателем один узел, напрессован на вал, имеющий накатку. Обмотка якоря простая, петлевая, выполнена из мягких секций, намотанных проводом с эмалевой изоляцией и пропитана термореактивным компаундом. После формовки и полимеризации пропиточного компаунда якорь представляет собой жесткий монолитный узел. Подшипники радиальные. Регулировка величины осевого люфта производится специальными шайбами. На выходном конце вала имеются упорная втулка, сегментная шпонка и резьба, при помощи которых осуществляется соединение электродвигателя с приводным механизмом.

3.2. Конструкции машин переменного тока

Рассмотрим конструкцию двух типов электродвигателей: асинхронного и синхронного с возбуждением от постоянных магнитов (с радиальным и с аксиальным расположением блока постоянных магнитов и стального пакета ротора с короткозамкнутой обмоткой), являющихся наиболее характерными и распространенными для рассматриваемого класса машин.

Асинхронные машины относятся к бесщеточным машинам переменного тока. Рассмотрим конструкцию асинхронного двигателя на примере двигателей серии УАД, применяемых в трехфазной сети промышленной частоты напряжением 220 В при соединении первичных обмоток по схеме звезда, или в однофазной сети переменного тока при соответствующем соединении обмоток. Серия охватывает интервал мощностей от 1 до 70 Вт и имеет два исполнения по скорости вращения: двухполюсное (n = 3000 об/мин), а также четырехполюсное (n = 1500 об/мин). При использовании фазосдвигающего элемента в однофазном режиме можно получить до 70 % мощности трехфазного.

74

Электродвигатели серии УАД имеют классическую конструктивную схему: неподвижный наружный статор с распределенной обмоткой и внутренний ротор, вращающийся в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитах. Конструкция двигателя представлена на рис.3.3. Статор представляет собой пакет 1, набранный из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм, залитый под давлением алюминиевым сплавом 2. Обмотка 3 статора - трехфазная, двухслойная, петлевая. Ротор содержит пакет 4, набранный из листов электротехнической стали, который напрессовывается на вал 5, выполненный из коррозийно стойкой стали. Короткозамкнутая клетка 6 получена заливкой пакета под давлением чистым алюминием.

Подшипниковые щиты 7 также от-

Рис. 3.3.

ливаются под давлением из алюминиевого сплава. Посадочные места подшипников армированы втулкой 8 из нержавеющей стали. Крепление подшипниковых щитов к статору производится путем склеивания клеем на эпоксидной основе. В двигателе используются шарикоподшипники легкой серии 9, которые

напрессовываются на вал. Доступ к подшипникам обеспечивается съемным фланцем 10.

Синхронные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов также относится к бесщеточным машинам переменного тока. Отличительной

75

особенностью этих двигателей является наличие на роторе кроме блока постоянных магнитов собранного из листовой стали пакета, в пазах которого размещена пусковая короткозамкнутая обмотка, служащая не только для обеспечения возможности асинхронного пуска, но и демпфером, препятствующим качаниям ротора. Наибольшее распространение получили синхронные двигатели двух конструктивных исполнений: двигатели с радиальным и с аксиальным расположением магнитов и пакета с короткозамкнутой обмоткой. Статоры принципиально не отличаются от статоров асинхронных двигателей общего назначения: пакеты набираются из изолированных листов электротехнической стали, в пазах располагаются обычные одно-, двух-, или трехфазные обмотки. Роторы сочетают в себе элементы синхронного двигателя - постоянные магниты и асинхронного двигателя - короткозамкнутую обмотку, выполненную в виде беличьей клетки.

Рассмотрим конструкцию ротора синхронного двигателя с радиальным расположением магнитов (рис. 3.4).

Ротор 1 содержит пакет 2, выполненный в виде кольца, напрессованного на постоянный магнит 3. В кольцевом пакете ротора имеются межполюсные прорези, размеры которых выбираются из условий оптимального использования энергии магнита. Постоянный магнит имеет немагнитную втулку 4, изготовленную заодно с магнитом. Пакет ротора напрессован на вал 5, на котором выполнена накатка. В пазах пакета ротора размещена стержневая короткозамкнутая обмотка, полученная литьем под давлением. Пакет статора 6 с первичной обмоткой 7 установлен в корпусе 8.

Конструкция ротора с аксиальным расположением постоянных магнитов приведена на рис. 3.5.

Здесь 1 - пакет ротора, набранный из листов электротехнической стали, установленный на вал 3 по прессовой посадке; 2 - короткозамкнутая обмотка,