Коллекторная электрическая машина

 

Использование: машины постоянного тока и коллекторных универсальных двигателей малой и средней мощности. Сущность изобретения: в якорной обмотке первая подсекция каждой последующей секции в пределах каждого паза выполнена с уменьшенным числом витков в сравнении с предыдущей по схеме обмотки, а ее подсекция - с увеличенным числом витков в сравнении с той же секцией. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (1)) (51)5 Н 02 К 13/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКР!ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499106/07 (22) 28,10.88 (46) 07,10,92, Бюл, № 37 (71) Сибирский автомобильно-дорожный институт им.В.В.Куйбышева (72) B.Â.Øêðåáà и В.Ф.Шкреба (56) 1. Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока, М.; Энергия, 1979, с,229.

2, Патент США ¹ 4329610, кл. Н 02 КЗ/16, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР № 1424099, кл. Н 02 К 13/14, 1988.

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано при проектировании и изготовлении коллекторных электрических машин постоянного тока, а также коллекторных универсальных электродвигателей. .Известны коллекторные электрические машины, содержащие индуктор (явно- и неявнополюсный), зубчатый якорь, в пазах которого с целью улучшения коммутации уложена ступенчатая обмотка, состоящая изсекций (1). Указанная обмотка обеспечивает магнитную связь не только между секциями одного паза, но и между секциями, находящимися в соседних пазах. Благодаря этому осуществляется переброс запасенной электромагнитной энергии в размыкаемых щеткой секциях непосредственно в еще коммутируемые, вследствие чего уменьшается искрение щеток, Однако известная ступенчатая обмотка из-за высокой трудоемкости применяется лишь в крупных машинах, где она выполнена в виде жестких одновитковых секций, намотанных прямоугольным проводом. (54) КОЛЛEКТОPНАЯ ЭЛЕКТPИЧЕСКАЯ

МАШИНА (57) Использование: машины постоянного тока и коллекторных универсальных двигателей малой и средней мощности, Сущность изобретения: в якорной обмотке первая подсекция каждой последующей секции в пределах каждого паза выполнена с уменьшенным числом витков в сравнении с предыдущей по схеме обмотки, а ее вторая подсекция — с увеличенным числом витков в сравнении с той же секцией. 1 ил.

Известна коллекторная электрическая машина, содержащая индуктор и зубчатый якорь, в пазах которого уложены многовит- (/l ковые секции якорной обмотки, состоящие С из двух подсекций (2).Подсекцией называется несколько витков секции, уложенных в одни и те же пазы. С целью улучшения коммутации обе подсекции каждой секции паза имеют отличный друг от друга первый частичный шаг, причем две одноименные ак- V тивные стороны обеих подсекций уложены . (,Ь в одном и том же пазу, Благодаря более тесной магнитной связи между секциями, 0с, расположенными в соседних пазах, комму-, (1 тация известной коллекторной электрической машины улучшается.

Однако с ростом электромагнитных нагрузок во вновь проектируемых электрическиих машинах количество их коммутации недостаточно, из-за чего увеличивается интенсивность искрения щеток, снижается срок службы коллектора и щеток.

Наиболее близка к предлагаемой электрическая машина, содержащая индуктор, зубчатый якорь, s пазах которого уложены

1767630 ной электрической машины.

В пазах К и N размещены первые подсекции 1, 2 и 3, каждая из которых имеет

1 I отличающееся друг от друга число витков, например многовитковых секций, в то время как вторые подсекции 1, 2 и 3 этих секций

55 многовитковые секции якорной обмотки, состоящие из двух подсекций, имеющих оДинаковый первый частичный шаг и сдвинутых друг относительно друга по окружности якоря на одно зубцовое деление (3). 5

Реально изготовленный образец прототипа показал увеличение коммутационной надежности за счет расширения своей области безыскровой работы (ОБР). Однако экспериментально отмечено, что искрить в 10 первую очередь начййает не йоследняя, а предпоследняя секция кайДого паза, тем самым предпоследние секции в пазах определяют коммутационную надежность машины и не позволяют значительно расширить 15 ее ОБР, Объясняется это в известной маши- не малостью коэффициента магнитной связи предпоследней секции паза с последней, по сравнению с аналогичным коэффициентом магнитной связи последней (крайней) 20 секции паза и секциями другого паза, Цель изобретения — повышение надежности и улучшение коммутации известной коллекторной электрической машины путем выравнивания магнитной связи между со- 25 седними секциями якорной обмотки.

Поставленная цель достигается тем, что в коллекторной электрической машине, содержащей индуктор и зубчатый якорь, в пазах которого уложена якорная обмотка, 30 состоящая из многовитковых секций, выполненных из двух подсекций с одинаковыми первыми частичными шагами и сдвинутых по окружности якоря друг относительно друга на одно зубцовое деление, 35 согласно изобретению число витков первых пбдСекций с увеличением номера секции в пределах каждого паза выполнено сту-. пенчато уменьшающимся, а число витков вторых подсекций — ступенчато увеличи- 40 вающимся.

Для каждой секции паза путем варьирования соотношения витков в первой и второй подсекциях можно изменять коэффициент магнитной связи между со- 45 седними секциями. Таким образом, для каждой секции паза, подбирая упомянутое

" соотношение витков в подсекциях, можно. добиться равенства коэффициентов магнит", ной связи между любыми соседними секци- 50 ями, а также равенства результирующих индуктивностей всех секций обмотки, На чертеже показан элемент схемы. якорной обмотки йредлагаемой коллекторуложены в соседних пазах К + 1 и N + 1.

Первые подсекции в порядке возрастания порядковых номеров секций в пазу имеют числа витков, например, — Wc, — Wc u

3 2

1 1 2 3

4 — W, а вторые — — 19с, — W и — W

4 4 4 соответственно, где Wc — число витков секции. Если. например, каждая из трех секций каждого паза имеет восемь витков, то в па; зах К и N уложены шесть витков первой секции (это первая подсекция первой секции), четыре витка — второй (первая подсекция второй секции) и два витка — третьей, а в пазах К + 1 и N + 1 уложены два витка йервой секции, четыре витка — второй и шесть витков — третьей, Далее в пазах К+ 1 и N + 1 уложены, кроме того, три первые подсекции 4-й, 5-й и 6-й секций (на чертеже не показаны), состоящие из шести. четырех и двух витков соответственно, и т,д.

На чертеже в целях упрощения понимания схемы якорной обмотки каждая из подсекций показана одновитковой, фактически же все они в общем случае являются многовитковыми.

При работе предлагаемой машины под нагрузкой в момент окончания процесса коммутации каждой секции паза обеспечивается за счет полной ее магнитной связи с другими, еще замкнутыми щеткой, секциями, бескровное ее размыкание.

Наибольшая эффективность улучшения коммутации электрической машины, имеющей в каждом пазу Un секций из W< витков, достигается, если первые подсекции этих секций имеют числа витков W, Uп

Оп+1

Un — 1 Un — 2 1

0 + 0 + 0 +

Wс, вторые — Wc, — Wc, 2

Un+1 0n +1

0ï

W< соответственно В этом случае 0n+>расчетные значения коэффициентов магнитной связи между любыми соседними секциями находятся в пределах 0,7...0,9 в то время как в извеСтной машине аналогичные коэффициенты составляют 0,3...0,9, Коэффициент магнитной связи К между любыми двумя секциями (например.,1 и 2) определялся расчетным путем на основе экспериментально измеренных значений индуктивности одной из них при разомкнутой и затем замкнутой другой.

1767630

X 2 3

1 29

Составитель В,Шкреба

Техред М,Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор Т.Федотов

Заказ 3555 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 где Lp1 Lc1 — индуктивность первой секции при замкнутой накоротко и разомкнутой второй секции соответственно.

Коэффициент взаимного демпфирования, оценивающий коммутационные свой- 5 ства обмоток, рассчитанный по методике (1) с использованием полученных значений коэффициентов магнитной связи, показал, что он имеет одинаковые значения для всех секций паза, и составляет 0,2. В известной ма- 10 шине этот коэффициент для каждой из трех секций паза равен 0,1; 0,3 и 0,6 соответственно. Максимальный коэффициент взаимного демпфирования, как известно, определяющий коммутационную надеж- 15 ность электрической машины, в описанной машине ниже в 3 раза по сравнению с известной. Тем самым в данной машине достигается коммутационная равнонаправленность всех секций паза. 20

Коммутационные испытания реально изготовленного образца машины показали расширение ее ОБР за счет выравнивания магнитной связи между соседними секциями в 1,5 — 2 раза по сравнению с прототипом. Тем самым улучшилось качество коммутации, что в конечном итоге приведет к увеличению срока службы коллекторно-щеточного узла и уменьшению расходов на его содержание.

Формула изобретения

Коллекторная электрическая машина, содержащая индуктор и зубчатый якорь, в пазах которого уложены якорная обмотка, состоящая из многовитковых секций,выполненных из двух подсекций с одинаковыми первыми частичными шагами и сдвинутых по окружности якоря одна относительно другой на одно зубцовое деление, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения коммутации путем выравнивания магнитной связи между соседними секциями якорной обмотки, число витков первых подсекций с увеличением номера секции в пределах каждого паза выполнено ступенчато уменьшающимся, а число витков вторых подсекций — ступенчато увеличивающимся.