Многополюсная электрическая машина постоянного тока

 

МНОГОПОЛЮСНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности и якорь с обмоткой , состоящей из S равномерно расположенных по расточке якоря секций , подсоединенных к К р- S пластинам коллектора одинакового размера f объединенных с помощью токоПРОВОДЯ1191Х перемычекв S групп по р равномерно распределенных по окружности коллектора пластин в каждой , отличающаяся тем, ЧТО, с целью увеличения равномерности частоты вращения при работе машины в режиме двигателя, уменьшения пульсаций вьосодного напряжения в режиме генератора и улучшения использования активных материалов , число секций S не имеет с числом полюсов р общих делителей, к 1-й группе пластин подключено начало j-й секции, а ее конец соединен с началом -и секции, причем i, j и определяются по формулам | -иСг-1)rSM i J-SCl r(Q, (/) где tj. соединения секций; т 1,2,3... - наименьшее число, обеспечивающее условие у равно целому числу, F - оператор вьщеления дробной части смешанной дроби: i 1 ... S, j 1 ..i S. эо СП i

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

6% Ot) Э(Я) .Н 02 К 23/32

0llHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3570790/24-07 (22) 31. 03. 83 (46) 15. 08.84. Бюл. 11 30 (72) В.Д. Завгородний и Ю.И. Чучман (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621. 313. 2 (088. 8) (56) 1. Патент Великобритании

В 1423866, кл. Н 02 К 21/00, 1976.

2. Патент США В 4188556, кл. 310-268, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

У 771809, кл. Н 02 К 13/14, 1980. (54) (57) МНОГОПОЛЮСНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕС-

КАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности и якорь с обмоткой, состоящей из S равномерно расположенных по расточке якоря секций, подсоединенных к К = р S пластинам коллектора одинакового размера, объединенных с помощью токопроводящих перемычек в S групп по р равномерно распределенных по ок» ружности коллектора пластин в каждой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения равномерности частоты вращения при работе машины в режиме двигателя, уменьmews пульсаций выходного напряжения. в режиме генератора и улучmews использования активных материалов, число секций S не имеет с числом полюсов р общих делителей, к д-й группе пластин подключено начало j-й секции, а ее конец соединен с началом 1 -й секции, причем

j и 9 определяются по форму»лам

j=sCe (hl

1=з а (д

8 т 4 где q » — — нег соединения сенР ций;

m 1,2,3... — наименьшее число, обеспечивающее условие у равно целому числу, F — оператор выделения дробной части смешанной дроби:

- 1 ... s„ 3 - 1 ... s, 10857 + Ъ

1 1

Изобретение относится. к электро- машиностроению и может быть использовано в моментных двигателях постоян-. ного тока с повышенными требованияо ми по обеспечению постоянства частоты вращения в пределах одного оборота нли его части, в тахогенераторах аналогичной конструкции с повышенными требованиями к уровню пульсации выходного напряжения.

Известны электрические машины постор с 2р полюсами чередующейся полярности и якорь с обмоткой, состоящей из S = р равномерно раеположенных по окружности якоря секций, которые подсоединены к К = Бр пластинам коллектора одинакового размера, коллекторные ламели с помощью токопроводящих перемычек объединены в S групп по р пластин в каждой, при этом пластины, входящие в одну группу, равномерно растоянного тока, состоящие из индуктора с полюсами чередующейся полярности и якоря с печатной обмоткой, выполненной в форме "меандра" 1l, Недостатком этой конструкции является то, что при установке полного комплекта щеток в многополюсной машине, вы ванной необходимостью обеспечения удовлетворительной надежности работы щеточно-коллекторного узла, происходит закорачивание большого числа секций обмотки якоря, вследствие чего ухудшается использование активных-материалов машины.

Известна также электромеханическая мапына постоянного тока, содержащая два плоскопараллельных статорных элемента, на каждом иэ которых по окружности размещены 2N, магнитных полюсов чередующейся поллрности, и расположенный между статорными элементами дисковый якорь, на каждой торцовой поверхности ко-. торого размещены 2N катушек, которые подсоединены к 4й коллекторным пластинам, объединенным в N следующих друг sa другом групп по четыре рядом расположенные пластины в каждой группе, причем каждая первая, вторая, третья и четвертая пластины каждой из групп электрически соединены между собой C2 $.

Недостатками известной конструкции являются плохое использование меди обмотки якоря из-.за периодического закорачивания щетками половины всей секции обмотки якоря и обусловленные этйм значительные пуль сации электромагнитного момента в режиме двигателя или выходного напряжения в режиме генератора (приблизительно 177).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является конструкция многополюсной электрической машины постоянного тока, содержащая индукпределены по окружности коллектора 7.31.

Недостатком известной конструкции является то, что при вращении якоря происходит периодическое эамыкание щетками группы из S/р секций, в результате чего величина .электромагнитного момента при работе машины в двигательном режиме периодически изменяется, а это приводит к неравномерности частоты вращения в пределах одного оборота, Кроме того, замыкание щетками такого количества секций обусловливает некоторое снижение средней величины электромагнитного момента, в результате чего ухудшаются показатели использования активных материалов машины.

Цель изобретения — увеличение равномерности частоты вращения при работе машины в режиме двигателя, уменьшение пульсаций выходного напряжения в режиме генератора и улучшение использования активных материалов машины.

55 I5

Указанная цель достигается тем, что в многополюсной электрической машине постоянного тока, содержащей индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности и якорь с обмоткой, состоящей из S равномерно располо-. женных по расточке якоря секций, подсоединенных к К = S p коллекторным пластинам одинакового размера, объединенных с помощью токопроводящих перемычек в S групп по р равномерно распределенных по окружности коллектора пластин в каждой, число секций S не имеет с числом полюсов р общих делителей, при этом к группе коллекторных пластин с номером 1 подсоединено начало секции с номером j, а конец j секции соединен с началом секции с номером Р, Номер секции j, начало которой подсоединяется к группе коллектор МфЩ)) (1) !

1 2" 3" 4 5 6 7

Конец

j -секции (2) = »% (Я )1, 10

Соединено с группой коллекторных пластин с Р i

1 6 4 2 7 5 3

3 1 ных пластин с номером i, определяет- ся по формуле

Номер (() секции, с началом которой соединяется конец j секции, определяется по формуле а шаг соединения секции у определяет ся по формуле (3)

® . где m = 1, 2, 3 ... — наименьшее число, обеспечивающее выполнение условия у целому числу;

F — - оператор выделения дробной части смешанной дроби: i = 1 ... S, ) 1 ° ° ° S °

На чертеже показана принципиальная схема соединения секций и подсоединения их к коллекторным пластинам для случая 2р 10 и S ..= =7.

Многополюсная электрическая ма шина имеет коллектор с пластинами

1-35, число которых равно К р. 3

= 35. Каждая из ламелей 1-35 входит в одну S = 7 групп коллекторнцх пластин 1 — 7, номера которых опГ / ределяются наименьшим номером пластины, входящей в данную группу. Например, пластины 22, 29, 1, 8 и 15 с помощью токопроводящих перемычек объединены в одну группу с номео ром 1 . Коллекторные пластины одной группы равномерно распределены по окружности коллектора, и оси ближайших друг к другу пластин одной группы смещены на угол 2Х/р радиан.

К группам коллекторных пластин (1 — 7 подсоединены начала секций

1» — 7", при этом в соответствии с (1) соединение осуществлено в следующем порядке

1 1

1 2" 3" 4" 5,6 7

j секции

1 I

108574 ф

Конец каждой j секции с. -шагом у, определенным по (3)

7 2+ 1 у = †††-- = 3 соединен с нача 5

5 лом " секции в соответствии с (2) в следующем порядке

Соединен с началом -секции 4 5 6 7 1" 2 3 (f ю(Якорь с секциями 1 — 7 размещен внутри индуктора с полюсами 36 возбуждения. На поверхности коллектора по геометрическим нейтралям машины установлены щетки 37-46, подключенные к токосборным шинам 47 и 48.

При подаче напряжения на токо25 сборные шины 47 и 48 ток протекает по следующей цепи: токосборная шина 47, щетки 38, 40, 42, 44 и 46, пластины 26, 33, 5, 12 и 19 коллектора, токопроводящие перемычки, объединяющие эти пластины в группу 5, двумя параллельным ветвям

1 обмотки, первая из которых включает секции 6", 2 и 5", а вторая— секции 3, 7" и 4 ", токопроводящие

35 перемычки, объединяющие коллекторные пластины 22, 29, 1, 8 и 15 в груп» пу 1 и перемычки, объединяющие пластины 23, 30, 2, 9 и 16 в группу 2, вышеперечисленные пластины

4о групп 1" и 2", щетки 37, 39, 4 1, 43 и 45, токосборная шина 48. В результате взаимодействия тока, протекающего по секциям 2" — 6", с магнитным полем полюсов индуктора

45 36 возникает вращающийся электромагнитный момент, под действием которого якорь вращается. В момент времени, соответствующий положению коллектора относительно неподвижных

50 щеток, показанному на чертеже, секция 1" закорочена, т.е. находится в состоянии коммутации. После поворота якоря на угол 27(/К начинает коммутировать другая секция. Напри55 мер, при вращении якоря по направлению, показанному на чертеже стрелкой, следующей коммутирует секция

1108574

ВНИИИИ Заказ 5881/41 Тираж 667 Подписное

Фнлиаи ШШ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Нормальное функционирование пред-: лагаемой конструкции многополюсной электрической машины как машины постоянного тока обеспечивается тем, что при соединении секции обмотки якоря между собой и подсоединении ее к пластинам при вращении якоря на коллекторе образуется стоячая волна электрического потенциала с числом периодов, равным числу пар по. люсов р, величина которого снимается с коллектора с помощью щеток, установленных по геометрическим нейтралям машины, в виде постоянной

ЭДС якорной обмотки.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения при работе машины в режиме генератора и уменьшить пульса10 цию электромагнитного момента при работе машины в режиме двигателя.