БЕСЩЕТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ВНЕШНИМ ЭЛЕМЕНТОМ ХОЛЛА

Настоящая полезная модель относится к электромашинам постоянного тока с бесщеточной коммутацией, в частности к одному виду бесщеточных электродвигателей постоянного тока с усовершенствованной конструкцией размещения элемента Холла.
Бесщеточные электромашины постоянного тока имеют хорошую особенность по регулированию скорости, что главным образом проявляется в удобстве и широком диапазоне регулирования скорости, а также хорошие характеристики при малых скоростях и устойчивость вращения при низком шуме, высоком к.п.д., к тому же отсутствуют потери в роторе, поэтому такие электромашины имеют высокую эффективность. Они широко используются в промышленности и в бытовой технике. Особенно широко используются маломощные бесщеточные электродвигатели. Для улучшения характеристик электродвигателей долгое время разрабатывались и исследовались различные варианты конструкций, однако из-за того, что внутреннее пространство микроэлектродвигателей ограничено, а конструкция более компактна, то их разработка особенно трудна. Регулятор обычного традиционного электродвигателя является внешним, и таким образом система разделяется два части, в которых степень интеграции части электродвигателя и части регулятора является слабой. И даже известный элемент Холла обычно устанавливается в статоре электродвигателя и соединяется выходным проводом с внешним чипом на монтажной плате. Элементы электродвигателя находятся внутри, и все же необходимо выводить наружу несколько проводов. В случае небольшого пространства, увеличивается трудоемкость операции монтажа, что приводит к низкой эффективности производства. Для повышения степени интеграции электродвигателя необходимо интегрировать электродвигатель и регулятор. Но при этом элемент Холла до сих пор устанавливают в статоре, таким образом технологические проблемы решаются не полностью, кроме этого в такой конструкции ухудшается теплоотдача. Сборка электродвигателя, соединенного проводами с регулятором, включает много операций более трудоемка, при этом эффективность его работы является низкой, а сама работа является нестабильной. Предлагался другой вид регулировки фиктивным сигналом для бесщеточного электродвигателя (заявка CN 95193156.3), где использовался другой эффективный датчик, который мог бы заменить бесщеточный электродвигатель с элементом Холла. Используемый при этом сигнал подобен сигналу с датчика по эффекту Холла. Однако, конструкция этого варианта сложна, стабильность проводных соединений не высока, а процесс производства трудоемок.
Основной технической задачей заявляемой полезной модели является решение технологических проблем существующих технологий, таких как сложность конструкции, и неупорядоченность проводных соединений, трудность монтажа, низкая эффективность производства и т.п.
Эта полезная модель также решает такие технологические проблемы существующих конструкций, как высокая трудность регулировки, низкая степень интеграции и нерациональная компоновка и т.п.
Эта полезная модель также решает такую существующую проблему, как низкая теплоотдача, из-за чего монтажная плата может легко перегореть, а стабильность известной системы является невысокой.
Вышеуказанные технические задачи в соответствии с предлагаемой полезной моделью решаются следующим образом. Предлагаемый бесщеточный электродвигатель постоянного тока с внешним элементом Холла, включающий корпус электродвигателя, а также ротор и статор, которые размещены внутри корпуса, характеризуется тем, что монтажная плата размещена в конце корпуса, причем монтажная плата с чипом контроллера соединена с задней крышкой корпуса, элемент Холла размещен на монтажной плате напротив конца вала ротора, на котором размещен постоянный магнит, взаимодействующий за счет индукции с элементом Холла. Этим исправляется недостаток существующих конструкций, когда датчик холла размещен в полости ротора, здесь же он размещен в полости монтажной платы. Так как элемент (датчик) Холла расположен непосредственно на монтажной плате, то отсутствует сложное проводное соединение. Провод между монтажной платой и обмоткой статора может совмещаться с проводом обмотки, что упрощает конструкцию. Т.к. элемент Холла выдвинут из полости статора и размещен далеко от магнитной стали ротора внутри статора, за счет чего невозможна индукция, то вал ротора удлинен в полость монтажной платы, смежной с полостью ротора, и на этом удлиненном валу смонтирован небольшой круглый или кольцевой постоянный магнит. Этот магнит вращается одновременно с ротором, и поле этого небольшого магнита наводит индукцию, соответствующую углу поворота ротора, в элементе Холла, тем самым с помощью чипа монтажной платы регулируется электрический ток, подаваемый на статор.
Оптимально, когда корпус разделен перегородкой на полость статора и полость монтажной платы. Вал ротора входит в полость монтажной платы через эту перегородку.
Лучше, когда вал ротора установлен в соединительном отверстии с помощью подшипника с масляной смазкой, за счет чего можно эффективно уменьшить потери энергии и повысить к.п.д.
Для удобства ввода провода лучше, когда в перегородке выполнено проходное отверстие, а провода от монтажной платы через проходное отверстие соединены со статором в полости статора.
Оптимально, когда монтажная плата с чипом контроллера соединена с торцевой крышкой с помощью соединительных деталей. Чип непосредственно контактирует с торцевой крышкой, а элемент Холла смонтирован снаружи, т.е. с другой стороны монтажной платы. Такое размещение улучшает теплоотвод, что позволяет избежать перегорание чипа из-за перегрева монтажной платы и потерю работоспособного состояния, а также повышает стабильность работы системы.
Для удобства ориентировки торцевой крышки корпуса лучше, когда в полости монтажной платы у ее стенки размещен стакан, а торцевая крышка установлена на стакане и опирается на него.
Оптимально, когда постоянный магнит выполнен кольцевым из стали и расположен соосно валу ротора. Из-за того, что линии магнитной индукции являются круговыми, невидна граница между полюсами магнита N и S, поэтому в начале сборки небольшая разница несоответствия полюсов магнита с полюсами статора может не учитываться, а затем осуществляется регулировка с последующей фиксацией монтажной платы с крышкой путем вращения вокруг оси. Регулировка для определения необходимого положения осуществляется с помощью снятия показаний амперметра, т.е. при положении, когда величина тока на амперметре минимальна.
Кроме того, для удобства монтажа подшипника лучше, когда в соединительном отверстии перегородки имеется защитное кольцо.
Благодаря изложенному, эта полезная модель имеет следующие преимущества: во-первых, этот бесщеточный электродвигатель имеет рациональную компоновку, простую конструкцию и заметную эффективность; во-вторых, элемент Холла оригинально установлен снаружи, что позволяет преодолеть недостаток по сборке известных конструкций и позволяет упростить конструкцию и сборку; в-третьих, улучшаются характеристики теплообмена, что повышает стабильность работы; в-четвертых, облегчается регулировка и работа.
На фиг.1 схематично представлен чертеж части конструкции электродвигателя по настоящей полезной модели.
Настоящая полезная модель поясняется подробнее ниже на конкретном варианте осуществления с помощью примера, сопровождаемого чертежом.
Бесщеточный электродвигатель постоянного тока с внешним элементом Холла включает корпус 1 электродвигателя, ротор и статор, которые размещены внутри корпуса
1. Полость корпуса 1 разделена на полость статора 8 и полость монтажной платы 9 перегородкой 7, а хвостовик вала ротора 5 входит в полость 9 через перегородку 7. В конце корпуса 1 размещена монтажная плата 2, которая вместе с микрочипом контроллера присоединена к внутреннему торцу торцевой крышки 15 с помощью соединительных деталей 14, чип 3 плотно контактирует с торцевой крышкой 15, а элементы Холла 4 размещены с другой стороны монтажной платы 2. На конце хвостовика вала ротора 5 установлен стальной постоянный магнит 6, который взаимодействует за счет индукции с элементами Холла 4. Вал ротора 5 установлен в соединительном отверстии 11 в перегородке 7 с помощью подшипника 10 с масляной смазкой. В перегородке 7 выполнено проходное отверстие 12, а три провода 13 монтажной платы 2 через проходное отверстие 12 соединены с обмотками статора в полости статора 8. У наружной стенки полости монтажной платы 9 размещен распорный стакан 16, а торцевая крышка 15 установлена на этот стакан 16. Магнит 6 выполнен кольцевым из стали. Вал ротора 5 и магнит 6 размещены на одной оси. Соединительное отверстие 11 в перегородке 7 снабжено защитным кольцом 17.
При работе электродвигателя, магнит 6 на конце хвостовика вала ротора 5 вращается, за счет чего возникает индукция с элементами Холла 4, установленными на монтажной плате, за счет чего осуществляется коммутация и работа электродвигателя. Регулировка осуществляется за счет поворота торцевой крышки 15 с монтажной платой вокруг оси с ее последующей фиксацией. Необходимое положение для максимальной мощности определяется по минимальным показаниям амперметра.