Многополюсный моментный двигатель постоянного тока

 

ННОГОПОЛЮСНЫЙ МСЖЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержгиций индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности, якорь с 5 равномерно распределенными по окружности якоря секциями, каждая из котоЕШс занимает угол2 /р радиан, и коллектор с пластинами, к которым подсоединена обмотка, о т л и ч а rain и и .с я тем, что, с целью повышения равномерности скорости вращения якоря путем пов1шения стабильности величины электромагнитного момента и упрощения конструкции, обмотка якоря выполнена из 5 :т-пк2р11 секций, объединенных в m групп по п секций в каждой, секции, входящие в группу, равномерно распределены по окружности якоря и последовательно соединены друг с при этом концы t 7 секций соединены с началами ()-x секций, коллектор состоит из k пластин, начсша i -X секций подключены к плас тинам коллектора с номерами н-й, а угол охвата коллектора щеткой выбирают по соотношению , f Г . где номер секции якорной Обмотки в порядке их раскладки по окружности коллектора; i- 1, 2, 3,...,k номер плас.тины коллектора в порядке их расположения по окружности коллектора, совпадающем с нгшравлением секции; л - число секций в одной группе, равное целому нечетному числу; (Я - число групп секций в обмотке, равное целому нечетному чисrV L J- оператор выделения целой части смешанной дроби; в - угол., .занимаемый иэ° 1(ией между пластинами на уровне noisepxности констактнрования щетки с кoллeктJOgcм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ)ПАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК аю (111 з(5и Н 02 К 26 00

Н

"°

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j ° 2 в (Ы) (21) 3588268/24-07 (22) 06. 05, 83 (46) 15. 11.84. Бюл. В 42 (72) Ю. И.Чучман, В.Д. Завгородний, Н. В. Михайлов и Л. Н. Евтеев (53) 621. 313. 2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 77189, кл. Н 02 К 13/14, 1980.

2. Патент США В 4183556, кл.

H 02 K 21/00, 1980. (54)(57) МНОГОПОЛЮСНЫЙ NOMEHTHblR

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий индуктор с 2 полюсами чередующейся полярности, якорь с 6 равномерно распределенными по окружности якоря секциями, каждая из которых занимает угол Угар радиан, и коллектор с пластинами, к которым подсоединена обмотка, о т л и ч а ющ и и .с я тем, что, с целью повышения равномерности скорости вращения якоря путем повышения стабильности величины электромагнитного момента и упрощения конструкции, обмотка якоря выполнена из 5 m.n =2р11 секций, объединенных в в групп по п секций в каждой, секции, входящие в одну группу, равномерно распределены по окружности якоря и последовательно соединены друг с другом, при этом концы -х секций соединены с началами (» 1сл )-х секций, коллектор состоит из М = 24)н зпластнн, начала -х секций подключены к плас. тинам коллектора с номерами а угол охвата коллектора щеткой выбирают по соотношению а Я

8434 — - — "te

Ф где (l, 2, 3,...,5 - номер секции якорной

Обмотки в порядке их раскладки по окружности коллектора, 1, 2, 3,..., k — номер плас.» тины коллектора в по- O рядке их расположения по окружности коллектора, совпадающем с напI равлением секцни1

rl - -число секций в одной группе, равное целому нечетному числУ1 я1 — число групп секций в обмотке, равное целому нечетному числУ1 (j- оператор выделения целой час. ти смешанной дроби1

S - угол, занимаемый, изоляцией между пластинами на уровне поверхности констактнрования щетки с коллектором.

112440 I

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в высокомоментных двигателях постоянного тока, работающих в стопорных режимах или с инфраниэкими частотами вращения, к которым предъявляются повышенные требования по стабильности частоты вращения в пределах одного оборота или его части.

Известна многополюсная электри- 10 ческая машина постоянного тока, содержащая индуктор с 2р полюсами и якорь с обмоткой, состоящей из

5 «р секций, выполненных в виде меандра, которые подсоединены к 15

К « 6 ° р пластинам коллектора, объединенным с помощью токопроводящих перемычек н 5 групп по р пластин в каждой (1) .

Недостатком этой электрической машины являются сложность конструкции, обусловленная наличием токопроводящих перемычек между пластинами коллектора, и большая трудоемкость изготовления вниду сложности выполнения многовитконых секций в виде меандра, особенно при изготовлении последних из проводников большого сечения.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция многополюсного моментного двигателя постоянного тока, содержащая индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности и якорь на поверхности которого размещено

4р секций, из которых 2р секций смещен относительно других 5 2р секций на угол »/2р, секции подключены к коллектору, состоящему из 4р пластин, каждая из секций занимает угол, равный 2ц(р (2) .

Недостатком такой конструкции электрического днигателя является значительная пульсация электромагнитного момента, а следовательно, низкая стабильность частоты вращения 45 н пределах одного оборота якоря, что обусловлено периодическим закорачиваннем щетки и половины всех секций якоря.

Цель изобретения — повышение равно5О мерности частоты вращения якоря двигателя путем повышения стабильности величины электромагнитного момента и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем,55 что в многополюсном моментном двигателе постоянного тока, содержащем индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности, якорь с 6 равномерно pac= пределенными по окружности якоря 60 секциями, каждая из которых занимает угол 2«)p радиан; и коллектор с пластинами, к которым подсоединена обмотка, якорная обмотка выполнена из

Svn ° n 2рй1 секций объединенных в

rn групп по и секций в каждой, сек ции, входящие в одну группу, равномерно распределены по окружности якоря и последовательно соединены друг с другом, при этом концы -x секций соединены с началами ((в )-х, коллектор машины состоит из К = 25+m пластин, начала -х секций подключены к пластинам коллектора с номерами

2 1-1 а угол )| обхвата коллектора щеткой выбирается по соотношению

e«r — - в и 2« р где (= 1,2,3,...,)-номер секции якорной обмотки в порядке их раскладки по окружности коллектора;

) * 1,2,3,...,К-номер пластины коллектора в порядке их расположения по окружности коллектора, совпадающем с направлением секции; число секций в одной группе, равное целому нечетному числу; — число групп секций в обмотке, равное целому нечетному числу( ()- оператор выделения целой части смешанной дроби;

8 — угбл, занимаемый изоляцией между пластинами на уровне поверхности контактирования щетки с коллектором.

На фиг.l изображена принципиальная схема предлагаемого момента двигателя (2р =1б, S=15, m=3, К=33); на фиг.2 — увязка геометрических размеров щетио-коллекторного узла; на фиг.3 - поперечное сечение двигателя (вариант с цилиндрическим якорем)

Якорная обмотка моментного двигателя состоит из равномерно распределенных по окружности якоря

5«m n 2р+1 секций 1-15, каждая из секций занимает угол v/p радиан, секции 1-15, объединены в е групп по и секций в каждой, секции, входящие в одну группу, равномерно распределены по окружности якоря и соединены друг с другом таким образом, что концы секций с номерами подсоединены к началам секций с номерами ((+в), на фиг.l показан двигатель с секций 5 - 15, которые объединены в in = «3 групп по ь * 5 секций в каждой, любая из секций

1-15 занимает угол (р, секции, входящие в одну группу, например 1,4,7, 10 и 13, сдвинуты друг относительйо друга на угол 2Ф /9 - 2 ю(б и последа

1124407 вательно соединены друг с другом, при этом конец секции 1 (j= 1) соединен с началом секции 4(ia m =)

r 1+3 4) конец секции 4(i= 4) соединен с началом секции 7 ((щ) =4+3=7) и т.д. Начала секции соединены с .пластинами коллектора 1 — 33, число которых равно K = 29 +m=-33, при этом секции с номерами ° подключены к пластинам с номерами 1= 2(+

Г Н1„

+ J" Так, например, для случая, показанного на фиг.l, начало секций

5 (5) подключенс к пластинам 10 (= 2. 5 +(5 )=2 5 + 0=10), начало

15 секции 13((=13) подключено к пластине 28 ()=2 13+ 13-1 -2 13+2 =28

5 и т.д.. С рабочей поверхностью пластин коллектора 1 — 33 контактируют

2р=lб щеток 34-49, подключенных к токосборным шинам 50 и 51. Уголовные размеры контактной поверхности пластин 1-33 межламельных промежутков 9 на уровне поверхности контактирования поверхности щеток

33-49 с пластинами 1 33 и угол

I обхвата коллектора каждой из щеток

33-49 (см.фиг.2) выбраны таким образом, что при любом угловом положении коллектора относительно щеток исключена возможность замыкания источника питания (не показан), подключенного к токосборным шинам

50 и 51, а также потеря контакта щетки с одной из коллекторных пластин 1 — 33 . Эти условия выполняются при удовлетворении неравенства

Поток возбуждения в двигателе создается индуктором с 2р полюсами

52 чередующейся полярности, закрепленными на магнитопроводе 53 (см. фиг. 3) .

Якорь двигателя может быть выполнен дисковым или цилиндрическим, беспаэовым или с явно выраженной зуб чатой структурой. Вариант конструкций двигателя с цилиндрическим якорем и явно выраженной зубчатой структурой якоря показан на фиг.3, в этом случае каждая из секций

1-15 устанавливается на своем стержне (зубцы), являющемся частью магнитопровода якоря 54.

При подключении токосборных шин

50 и 51 к источнику постоянного тока (фиг.1) по секциям 1-7 и 11-15, включенным параллельно друг другу, протекает ток, взаимодействие которого с магнитным полем, создаваемым полюсами индуктора 52, приводит к появлению вращающегося момента.

Секции 8, 9 и 10, эакороченные щетками 48, 49, 34, 35, 37 и 38, соприкасающимися с пластинами 17, 19, 21, 24, 26 и 28, к которым подсоединены зти секции, находятся в режиме коммутации (секция 8, соединенная с пластинами коллектора 17 и 24, закорочена щетками 38 и 36 ,через токосборную шину 50, секция 9, соединенная с пластинами 19 и 26, закорочена щетками 49 и 37 через токосборную шину 51, а секция 10, соединенная с пластинами 21 и 28, эакорочена щетками 34 и 38 через токосборную шину 50).

При вращении якоря с закрепленными на нем секциями 1-15 и пластинами коллектора 1 — 33 относитель. но неподвижных полюсов 52 и щеТок

70 34-39 в секциях 1-15 происходит изменение направления тока, в реэуль тате чего направление вращающегося момента остается постоянным. Переключение секций в случае, если якорь

75 двигателя вращается по направлению, показанному стрелкой на фиг.l,. осуществляется следукнцим образом.

Смещение коллекторных пластин

24, 26, 28, 30 и 32 относительно

30 щеток 35-39 приводит к уменьшению площадей контактирования этих пластин с соответствующими им щетками, в результате увеличивается переходное сопротивление и уменьшается ве35 личина токов, проходящих по секциям

13 -15. Прн угле поворота якоря

Е,-()!(Ь). †„ ) ) щетка 39 сходит с пластины 32 и секции 12 и 15, принадлежащие одной из групп, окаэыва40 ются последовательно соединенными и закороченными щетками 37 и 49 через токосборную шину 51, т.е. обе секции переходят в режим коммутации.

После поворота якоря на угол

45 Е1=(1(4). (2"«Ik) с пластины 28 сходит щетка 38 и секции 10, 13 оказываются последовательно соединенными и подключенными к разнополярным щеткам 34 и 41, т.е. секция 10 выходит из режима коммутации, при этом положении якоря по ней идет ток, приблизительно равный половине номинального тока секции. После поворота якоря на угол

Е фЩ (2i Ia) . щетка 37 покидает пластину 26, последовательно сое» диненные секции 9 и 12 оказываются закороченными однополярными щетками

39 и 49. После поворота якоря на угол Е< (,i)1) (2 ) ) в режиме коммутации находятся секции 13-15, все

60;остальные создают вращающийся момент.

Кроме того, установлено, что комму. тация предлагаемого двигателя лучше, чем у базового, так как в предлагаемом двигателе через коммутирующие

65 щетки проходит только ток коммутаций, 1124407, в то время как у базового по ним также проводит ток якоря.

Использование обмотки якоря с секциями, не перекрывающимися в ло бовых частях, как это сделано в прототипе н используется в системах возбуждения синхронных машин и статорах щаговых двигателей, обеспечивает повышение надежности якорной обмотки и снижение трудоемкости изготовления двигателя.

1124407

1124407

Составитель С.Шутова

Техред С. Легеза - Корректор М.Розман

Редактор О.Колесникова

Подписное

Филиал ППП Патент, r.ÓæãÜðoä, ул.Проектная,4

Заказ 8295/43 Тираж 666

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5.