Универсальная коллекторная электрическая машина

 

Использование: в коллекторных машинах переменного и постоянного токов. Сущность изобретения: индуктор коллекторной машины выполнен безобмоточным, а щетки сдвинуты с геометрической нейтрали на угол, при котором одна из сторон замкнутой ими секции располагается под краем полюса индуктором. Для обеспечения реверсивности машина содержит второй комплект щеток, сдвинутых от геометрической нейтрали на тот же угол, что и первые щетки, но в противоположном направлении. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике электропривода, а точнее - к коллекторным двигателям постоянного и переменного тока.

Аналогом предлагаемой машины является синхронно-реактивный двигатель переменного тока [1], поскольку одной из компонент вращающего момента предлагаемой машины является реактивная компонента.

Прототипом предлагаемой машины является коллекторный двигатель постоянного и переменного тока - универсальный коллекторный двигатель [1]. Он содержит индуктор с обмоткой возбуждения, якорь и щеточно-коллекторный узел.

Недостатком прототипа является сложность и значительная материалоемкость его конструкции вследствие необходимости в его конструкции обмотки возбуждения.

Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение материалоемкости.

Цель достигается тем, что индуктор выполнен безобмоточным, а щетки размещены таким образом, что стороны замкнутой секции обмотки якоря или одна ее сторона сдвинуты от геометрической нейтрали на угол γ = ± ν эл. град., где α (эл.град.) - угол полюсной дуги; ν (эл.град.) - угол зубцового деления якоря.

Кроме того, тем, что, с целью расширения эксплуатационных свойств путем обеспечения реверсивности, она снабжена вторым комплектом щеток размещенных со сдвигом α ± ν (эл.гр.) относительно щеток первого комплекта.

На фиг.1 схематически показана предлагаемая машина; на фиг.2 поясняется принцип образования крутящего момента данной машины.

Машина содержит безобмоточный индуктор 1 с полюсными выступами 2, угол полюсной дуги 3 которых равен α (эл.град.), и якорь, имеющий магнитопровод 4 с пазами 5, коллектор 6 с ламелями 7 и обмотку со сторонами 8 и лобовыми частями 9 ее секций, выводы 10 и 11 которых запаяны на соседние ламели коллектора. Щетки 12 установлены в таком положении, при котором одна (для обмотки с укороченным шагом или кольцевого якоря) или обе (при полном шаге обмотки) стороны замкнутой щеткой секции обмотки якоря смещены от геометрической нейтрали 13 в окрестности 14 границ 15 полюсных выступов 2 на угол 16, равный γ (эл.град.). При этом γ = ± ν, где ν (эл.град.) - угол 17 зубцового деления якоря. Очевидно, что при запайке выводов 10 на ближайшие к их пазам ламели коллектора щетки сдвинуты от геометрической нейтрали также примерно на угол γ и оказываются в окрестности 14 границ 15 полюсных выступов 2, кака это показано на фиг.1. При других вариантах распайки выводов секций обмотки якоря этот угол может быть другим, в том числе щетки могут занимать положение на геометрической нейтрали 13. Машина может содержать второй комплект щеток, размещенных со сдвигом на угол α ± ν (эл.град.) относительно щеток первого комплекта, необходимый для реверсирования машины.

Машина работает следующим образом. При подаче напряжения на щетки 12 в обмотке якоря возникает сисема токов, показанная на фиг.1 крестиками и точками на сечениях сторон 8 секций обмотки, и машина намагничивается собственным магнитным полем якоря. Его образуют токи в пазах якоря, выходящих в межполюсное пространство 18 индуктора 1. На фиг.2 эти пазы условно замечены одной парой, в которой размещена эквивалентная секция 19 обмотки якоря, намагничивающая машину. Пазы, выходящие под полюсные выступы, также заменены парой пазов, в которых показана эквивалентная секция 20. Поле секции 19 изображено линиями 21 индукции. При повороте якоря в пределах невыхода сторон секции 19 из межполюсного пространства 18 картина этого поля неизменна и эквивалентна внешнему возбуждению. Секция 20, согласно закону Ампера, создает вращающий момент с направлением, не зависящим от полярности напряжения на щетках. Движение направлено так, что витки из межполюсного пространства движутся в направлении той границы 15 полюсного выступа, в окрестности которой секция обмотки замыкается щеткой. В ту же сторону вращается якорь и реактивная составляющая вращающего момента, стремящаяся увеличить поток машины, а поток машины максимален, когда линия раздела 22 совпадает с линией 23, перпендикулярной геометрической нейтрали, вдоль которой магнитная проводимость индуктора максимальна. Линия раздела 22 разделяет на окружности якоря сектора с разными направлениями пазовых токов, и намагничивающая сила якоря максимальная вдоль этой линии. Для изменения направления вращающего момента необходимо иметь второй комплект щеток или один подвижный комплект. Таким образом, по сравнению с прототипом устройство позволяет улучшить материалоемкость за счет отсутствия обмотки возбуждения и уменьшения диаметра индуктора.

Формула изобретения

1. УНИВЕРСАЛЬНАЯ КОЛЛЕКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая индуктор, якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный узел, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и улучшения материалоемкости, индуктор выполнен безобмоточным, а щетки размещены так, что по крайней мере одна из сторон замкнутой секции обмотки якоря сдвинута от геометрической нейтрали на угол γ = (180-α) / 2 ± ν , , где α - угол полюсной дуги, эл.град., ν - угол зубцового деления якоря, эл.град.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных свойств путем обеспечения реверсивности, она снабжена вторым комплектом щеток, размещенных со сдвигом на α ± ν_эл. эл.град. относительно щеток первого комплекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2