Электрическая машина постоянного тока

 

Использование: машины постоянного тока с герконовыми коммутаторами. Сущность изобретения: машина содержит индуктор с полюсами 29, 30, 31; 32, якорь с секциями замкнутой обмотки 1 - 18 и герконовый коммутатор секций обмотки. Коммутатор состоит из герконов 1ʺ, 1ʹʹʹ-18ʺ, 18ʹʹʹ , управляющих постоянных магнитов 25 - 28, двух контактных колец 19, 20 и щеток 21, 22. Ширина постоянных магнитов больше расстояния между двумя соседними герконами, но меньше, чем расстояние между тремя последовательно размещенными герконами. Постоянные магниты 25, 27 и 26, 28, управляющие группой герконов, смещены друг относительно друга на двойное полюсное деление, а магниты 25, 26 и 26, 27, управляющие разными группами герконов, смещены на одно полюсное деление по окружности машины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока с герконовыми коммутаторами.

Известна электрическая машина постоянного тока, содержащая неподвижный индуктор с полюсами, якорь с замкнутой обмоткой, подключенной к герконовому коммутатору с постоянными магнитами (И.П.Копылов, Ю.Б.Панферов. Микроэлектродвигатели постоянного тока с коммутаторами на магнитоуправляемых контактах. Москва, "Энергия", 1976, стр.14).

Недостатки известной электрической машины постоянного тока с герконовым коммутатором заключаются в том, что в ней значительно ограничена мощность и диапазон регулирования частоты вращения, а также невозможно использование традиционных для машин постоянного тока обмоток якоря.

Задачей настоящего изобретения является создание электрической машины постоянного тока с герконовым коммутатором, превосходящей известную по мощности и диапазону регулирования частоты вращения и обеспечивающую возможность использования с герконовым коммутатором традиционных для машин постоянного тока обмоток якоря.

Поставленная задача достигается тем, что электрическая машина постоянного тока, содержащая неподвижный индуктор с полюсами, якорь с замкнутой обмоткой, подключенной к герконовому коммутатору с постоянными магнитами, согласно изобретению, снабжена щеточно-контактным узлом, состоящим из двух контактным колец и соприкасающихся с ними щеток, начала и концы каждой секции обмотки якоря присоединены к кольцам через герконы коммутатора, образующие две группы у каждого контактного кольца, причем постоянные магниты, управляющие группой герконов, размещены на статоре со смещением друг относительно друга на двойное полюсное деление, а магниты, управляющие разными группами, смещены на одно полюсное деление машины. Управляющие герконами постоянные магниты могут быть выполнены с шириной, большей расстояния между двумя соседними герконами, но меньшей, чем расстояние между тремя последовательно размещенными герконами.

Отличительные особенности изобретения обеспечивают возможность использования в электрической машине постоянного тока с герконовым коммутатором традиционных обмоток якоря и индукторов, что дает возможность увеличить мощность, диапазон регулирования частоты вращения и область использования таких машин.

На чертеже изображена схема обмотки якоря в сочетании с герконовым коммутатором предлагаемой электрической машины постоянного тока.

Электрическая машина содержит индуктор с полюсами, якорь с замкнутой обмоткой, подключенной к герконовому коммутатору с постоянными управляющими магнитами и щеточно-контактным узлом.

Обмотка якоря включает секции 1-18, число которых равно числу пазов якоря, соединенные между собой последовательно с образованием замкнутого контура с узлами 1^l-18^l, соединяющими начала и концы соседних секций.

Щеточно-контактный узел состоит из двух контактных колец 19 и 20 и соприкасающихся с ними щеток 21 и 22.

Герконы коммутатора образуют две группы 1^ll-18^ll и 1^lll-18^lll, расположенные кольцевыми рядами 23 и 24 соответственно у контактных колец 19 и 20.

Начала и концы каждой секции, объединенные в узлах 1^l-18^l, присоединены к контактным кольцам 19 и 20 через герконы коммутатора: к кольцу 19 через герконы 1^ll-18^ll и к кольцу 20 через герконы 1^lll-18^lll.

Управляющие постоянные магниты 25, 26, 27 и 28 расположены напротив полюсов индуктора 29(N), 30(S), 31(N) и 32(S) так, что магниты, управляющие одной группой герконов размещены на статоре со смещением друг относительно друга на двойное полюсное деление, а магниты, управляющие разными группами, смещены на одно полюсное деление машины. Управляющие герконами постоянные магниты 25, 26, 27 и 28 выполнены с шириной, большей расстояния между двумя соседними герконами (охватывающего 2 геркона и промежуток между ними), но меньше, чем расстояние между тремя последовательно размещенными герконами (охватывающее один геркон и два промежутка между ними). Управляющий магнит имеет ширину, обеспечивающую охват максимум двух герконов, расположенных в одном кольцевом ряду. В процессе работы при вращении якоря, управляющий магнит охватывает попеременно то два геркона, то один геркон. Соседние управляющие магниты, расположенные в разных кольцевых рядах герконов, установлены друг относительно друга на расстоянии, обеспечивающем охват в рядах разного количества герконов: когда в одном ряду охвачены магнитами группы по два геркона, в другом ряду магнитами охвачены одиночные герконы и, наоборот, когда в первом ряду герконов магнитами охвачены одиночные герконы, во втором ряду магнитами охвачены группы по два геркона, что обеспечивает постоянство количества секций, включенных в каждую ветвь последовательно соединенных секций.

Предлагаемая электрическая машина постоянного тока, описанная на примере двухслойной петлевой обмотки, работает следующим образом.

При вращении якоря в магнитном поле полюсов 29-32 в секциях 1-18 обмотки индуцируется периодически изменяющаяся ЭДС и одновременно под действием управляющих магнитов 25-28 срабатывают (замыкаются) герконы, подключая группы секций к контактным кольцам 19 и 20. Напряжение на кольцах в данный момент времени определяется суммарной ЭДС всех последовательно соединенных секций, которые подключены между срабатывающими герконами колец разной полярности. На представленном чертеже секции 18-1-2-3 включены в первую параллельную ветвь между герконами 18^ll и 4^lll , секции 4-5-6-7 включены во вторую параллельную ветвь между герконами 4^lll и 8^ll , секции 9-10-11-12 включены в третью параллельную ветвь между герконами 9^ll и 13^lll , а секции 13-14-15-16 включены в четвертую параллельную ветвь между герконами 13^lll и 17^ll . В секциях 17 и 8 ЭДС равна нулю, так как они замкнуты накоротко герконами.

Между управляющими магнитами в различные моменты времени находятся различные секции, так как обмотка с герконами непрерывно перемещается относительно управляющих магнитов 25-28. Однако, общее число секций в параллельных ветвях между управляющими магнитами и положение их в магнитном поле не меняются при вращении якоря. Поэтому, сумма ЭДС секций в ветвях не меняется по времени и, следовательно, на кольцах и щетках ЭДС также неизменна.

Использование изобретения позволяет увеличить мощность, диапазон регулирования частоты вращения и область применения машин постоянного тока с герконовым коммутатором благодаря возможности использования в сочетании с герконовым коммутатором традиционных обмоток якоря и индуктора.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая неподвижный индуктор с полюсами, якорь с замкнутой обмоткой, подключенной к герконовому коммутатору с постоянными магнитами, отличающаяся тем, что снабжена щеточно-контактным узлом, состоящим из двух контактных колец и соприкасающихся с ними щеток, начала и концы каждой секции обмотки якоря присоединены к кольцам через герконы коммутатора, образующие две группы каждого контактного кольца, причем постоянные магниты, управляющие группой герконов, размещены на статоре со смещением друг относительно друга на двойное полюсное деление, а магниты, управляющие разными группами, смещены на одно полюсное деление машины.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что управляющие герконами постоянные магниты выполнены с шириной, большей расстояния между двумя соседними герконами, но меньшей, чем расстояние между тремя последовательно размещенными герконами.

РИСУНКИ

Рисунок 1