CS199397B1

CS199397B1 - Connexion of brushes supply and/or couplings between brushes of electric mashines with commutator

Info

Publication number: CS199397B1
Application number: CS698477A
Authority: CS
Inventors: Eduard Krumpolc
Original assignee: Eduard Krumpolc
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1980-07-31

Description

Vynález-se týká zapojeni přívodů kartáčů a/nebo spojek mezi kartáči elektrických strojů s komutátorem·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to the connection of brush feeds and / or couplings between brushes of electric commutator machines.

Současná zapojeni sběradel elektrických strojů s komutátorem ee z konstrukčního a technologického hlediska vyznačuji co nejjednodušším uspořádáním, přičemž pouze ve zvláštních případech se kromš zabezpečeni správné funkce 'sběradel jako přístroje pro převod proudu ze statoru ua rotor elektrického stroje dbá ještě na kompenzaci nežádoucí magnetomotorické síly spojek mezi sběradly téže polarity u čtyř a vloepólových elektrických strojů.Simultaneously, the current connections of the ee commutators with the commutator are as simple as possible from a constructional and technological point of view, and only in special cases, in addition to ensuring the correct operation of the collectors as a stator current transfer device. collectors of the same polarity in four and nalepole electric machines.

U známých řešeni zapojeni sběradel elektrických strojů s komutátorem však není dosud v žádném konkrétním případě uvažována kompeuzaoe axiální magnetomotorické sily přívodů připojující kartáče ke svorkovnici elektriokáho stroje. Přestože jde jen o část závitu, to jest o jednu polovinu p-závltu u 2p-polového stroje, je třeba říci, že touto částí závitu protéká plný proud kotvy stroje, který může činit řadové desítky, v méně příznivých případech i tisíce ampérů podle velikosti stroje. Tato parazitní axiální megnetomotorické sila vyvolává ve stroji axiální magnetický tok, který se zpravidla uzavírá přes hřídel, ložiska, štíty a kostru stroje. Tímto magnetickým tokem trpí zejména valivá ložiska elektrického stroje, ve kterých se za rotace indukují vířivé proudy, způsobující přídevmé ztráty a zvýšené Otepleni ložisek, které může v extrémních případech vést 1 k havárii ložisek a tim i celého stroje. Kromě toho se zmagnetované ložiska více zanášej!However, in the known solutions of the commutator busbars of electric machines, in no particular case is the composite of the axial magnetomotor force of the leads connecting the brushes to the terminal board of the electric machine still considered. Although it is only a part of the thread, i.e. one half of the p-thread in a 2p-pole machine, it must be said that this part of the thread flows the full current of the machine armature, which can be tens, or less thousands of amperes machinery. This parasitic axial megnetomotor force induces an axial magnetic flux in the machine, which generally closes through the shaft, bearings, shields and the machine frame. Especially rolling bearings of an electric machine suffer from this magnetic flux, in which eddy currents are induced during rotation, causing additional losses and increased bearing warming, which in extreme cases can lead to a bearing failure and thus to the entire machine. In addition, magnetized bearings become more clogged!

199 397199 397

199 397 kovovými nečistotami, což má za následek zvýšené třeni v ložiskách a patrně i zkráceni životnosti ložisek·199 397 metal impurities, resulting in increased friction in bearings and possibly shortened bearing life ·

Tyto nevýhody jaou u zapojeni přívodů kartáčů a/nebo spjek mezi kartáči elaktrickýoh strojů s komutátorem podle vynálezu odstraněny tim, že součet součinů délky tangenciálních úseků přívodů a/nebo tangenciálníoh úseků spojek vedených v jednom smyslu kolem osy atroje a počtu kartáčů napojených na odpovídajíoí tangenciální úsek přívodů a/nebo na odpovídající tangenciální úsek spojek se rovná součtu délky tengenciálnloh úseků přívodů a/nebo tangenoiálniob úseků spojek vedených v opačném smyslu kolem osy stroja a ρ oč tu kartáčů napojených na odpovídajíoí tangenciální úsek přívodů a/nebo na odpovídající tangenciální úsek spojek·These drawbacks are avoided in the brush and / or joint connections between brushes of the commutator-type electric machines of the invention by the sum of the product lengths of tangential lead sections and / or tangential coupling sections extending in one sense about the axis of the machine and the number of brushes connected to the corresponding tangential section. of the supply lines and / or the corresponding tangential section of the couplings is equal to the sum of the length of the tengentional feeder sections and / or the tangenoid sections of the couplings extending in the opposite direction about the machine axis and ρ of brushes connected to the corresponding tangential section of the feeds and / or the corresponding tangential section of the couplings

Zapojeni tangenciálních úseků přívodů kartáčů a/nebo tangenciálních úseků spojek mezi kartáči podle vynálezu zaručuje úplnou kompenzaci aoiálni magnetomotorioké sily ve stroji vyvolané proudem procházejícím přívody a/nebo spojkami od svorkovnice stroje ke kartáčům· Odstraněním parazitních účinků axiálního magnetického toku vybuzovaného axiální magnetomotoriokou silou se prokazatelně zlepši funkční vlastnosti a provozní životnost elektrických strojů β komutátorem·The integration of tangential brush feed sections and / or tangential coupling sections between brushes according to the invention ensures complete compensation of the aural magnetomotor force in the machine induced by the current passing through the feeds and / or couplings from the machine terminal to the brushes. Functional characteristics and service life of electric machines β commutator ·

Na připojených výkresech je znázorněno zapojení přívodů kartáčů a/nebo spojek mezi kartáči elektrických strojů β komutátorem podle vynálezu, přičemž na obr· 1 je znázorněno sohéma zapojeni přívodů kartáčů dvoupólovóho elektrického stroje β komutátorem, na obr· 2 je znázorněno schéma možného zapojeni kartáčů ěestipólového elektrického-stroje s komutátorem, na obr· J je znázorněno sohéma jiného možného zapojeni kartáčů ěestipólového elektrického stroje s komutátorem, na obr* 4 je znázorněno schéma možného zapojeni kartáčů čtyřpolového elektrického stroje s komutátorem, na obr· 5 je znázorněno sohéma možného zapojeni osmipólovéhe elektrického stroje s komutátorem, a na obr· 6 je znázorněno sohéma jiného možného zapojeni kartáčů osmipólového elektrického stroje a komutátorem·BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a diagram of the brush feed lines of a two-pole electric machine with a β commutator; FIG. 2 shows a diagram of the possible wiring of a 6-pole electric brush. Fig. 4 shows a diagram of a possible connection of brushes of a 4-pole electric machine with a commutator, Fig. 4 shows a diagram of a possible connection of brushes of a four-pole electric machine with a commutator; with a commutator, and Figure 6 shows a diagram of another possible wiring of an 8-pole electric machine brush and a commutator ·

Zapojeni přívodů g kartáčů £ a/nebo spojek £ mezi kartáči 1 elektrických strojů 8 komutátrem podle vynálezu jo u dvoupólovýoh elektrických strojů vytvořeno rozdělením jednoho z přívodů £ na dva samostatná paralelně spojená tangeoiálni úseky £· Jak jo patrno na obr· X je jeden tangenciální úsek £ · Jak je patrno na obr· 1 Je jeden tangenciální úsok £ přívodu 2, vytvořený ve tvaru půlkružnice, veden v jednom smyslu kolem osy stroje a vlastně představuje jednu polovinu závitu - N/2, a druhý tangenciální úsek £ přívodu 2» vytvořený rovněž vo tvaru půlkružnieo a rovněž představujlol jednu polovinu závitu - N/2, je veden kolem osy stroje v opačném smyslu· Oba tangenciální úseky £ přívodu 2 vytváří v sestaveném stavu uzavřený obrazec, který je souměrný vůči axiální rovině £· Při napájení kotvy stroje za svorkovnice Z prostřednietvim kartáčů 1 se proud rozdělí rovnoměrně mezi oba tangenciální úseky £ přívodu 2· Při průchodu proudu oběma tangenciálními úseky £ přívodu 2 vznikají axiální magnetomotorioké elly, které jsou vlast ně stejně velká, avšak v důsledku provedeného zapojeni a prostorového uspořádáni obouThe connection of brush feeds 6 and / or couplings 8 between brushes 1 of electric machines 8 by the commutator according to the invention is in the case of two-pole electric machines formed by dividing one of the inlets 6 into two separate parallel connected tangeoial portions 6. As shown in FIG. 1, one tangential section 6 of the inlet 2, formed in the form of a half-circle, is guided in one sense around the machine axis and actually represents one half of the thread - N / 2, and the other tangential section 4 of the inlet 2 » in the form of a half-circle and also represented one half of the thread - N / 2, is guided around the machine axis in the opposite direction · The two tangential sections 6 of the feed 2 form in the assembled state a closed pattern which is symmetrical to the axial plane. From the brush 1, the current is distributed evenly between the two tangents CONSTANTS inlet sections £ 2 · When the current passes through both sections £ tangential inlet 2 formed axially magnetomotorioké Ella which country they equally large, but due to the connection and the spatial arrangement of the two

199 397 tengenciálních úseků 4 přívodu 2 navzájem opačné, takže výsledná axiální magnetomotorická síla celého zapojení dvoupólového elektr· stroje s komutátorem podle vynálezu je nulová· Rředpokládáme-li tedy, že když ze svorkovnice 2 protéká ke kartáčům 1 proud I, bude v případě rozděleného přívodu g protéká v každém z obou tangenciálních úseků 4 přívodu 2 polovina proudu - 1/2 a pro celkovou bilancí vzniklé axiální magnetomotorické síly tangenciálních úseků 4 přívodů 2 bude tedy platit199 397 of the tangential sections 4 of the feeder 2 opposite each other, so that the resulting axial magnetomotor force of the whole connection of the two-pole electric commutator machine according to the invention is zero If we assume that when the terminal I flows to the brushes 1 g flows half of the current - 1/2 in each of the two tangential sections 4 of the inlet 2 and for the total balance the axial magnetomotor force of the tangential sections 4 of the inlet 2 will be valid

U víoepólovýoh elektrických strojů je možné zvolit více variant zapojení kartáčů χ a/nebo spojek 3 mezi kartáči χ podle vynálezu při zaručeni podmínky kompenzace axiální magnetomotorické síly přívodů g proudu od svorkovnice 2 ^® kartáčům X a tím i kompenzace axiálního magnetického toku· Jednu z možných variant zapojení kartáčů χ šsstipólového elektrického stroje s komutátorem představuje schéma zapojení znázorněné na obr· 2, kde každý kartáč χ je připojen ke svorkovnici 2 přímo pomocí samostatné větve přívodu 2» přičemž ke kartáči X nejvíce vzdálenému od svorkovnice 2 3® P^ro zachování principu zapojení podle vynálezu jeho vlastní větev přívodu g ještě dále rozdělena na dva samostatné paralelně spojené tangenciální úseky 4 přívodu g_t které jsou úrovedeny stejným způsobem jako u dvoupólového elektrického stroje znázorněného na obr. 1· To znamená, že v každém z tangenciálních úseků 4 přívodu g k nejvíce vzdálenému kartáči X od svorkovnice 2 protéká poloviční proud oproti jiným nerozděleným větvím ostatních přívodů g· Budemeli i v tomto případě, stejně jako v případě předcházejícím, předpokládat celkový napájecí protud jako proud I, bude v každé větvi samostatně napájejících jednotlivé kartáče X protékat proud 1/3 a v každém z obou tangenciálních úseků 4 přívodu g ke kartáči χ nejvíce vzdálenému od svorkovnice 2 bude protékat proud o hodnotě 1/6· Pro celkovou bilanci axiálních magnetomotoriokých sil přívodů g proudu ke kartáčům χ podle zapojení na obr· je nutno brát v úvahu rozmístěni kartáčů X vzhledem ke svorkovnici 2 elektrického stroje, podle něhož budou tangenciální úseky 4 přívodů g tvořit určitou část závitu vzhledem o obvodu stroje·In multi-pole electric machines, several variants of brushes χ and / or couplings 3 can be selected between brushes χ according to the invention, while guaranteeing the condition of compensating the axial magnetomotor force of the power supply g from terminal 2 ^ ® to brushes X. ways of connecting the brush χ šsstipólového electrical machine with a commutator is a circuit diagram shown in FIG · 2 where each brush χ is connected to the terminal 2 directly via a separate supply branch 2 »wherein the brush X farthest from the terminal 2 3® P ^ro conservation principle diagram according to the invention, its own supply line g is further subdivided into two separate parallel connected tangential sections 4 of supply g _t which are aligned in the same way as in the two-pole electric machine shown in Fig. 1. g · If in this case, as in the case of the previous one, the total supply current as current I, in each branch separately supplying the individual brushes X will flow 1/3 and in each of the tangential sections 4 of lead g to brush χ furthest from terminal 2, a current of 1/6 will flow. · For a total balance of axial magnetomotor forces of lead g to brushes χ according to wiring in fig. · The positioning of the brushes X relative to the terminal 2 of the electric machine must be taken into account, according to which the tangential sections 4 of the leads g will form a certain part of the thread with respect to the circumference of the machine

Podle zapojení kartáčů χ znázorněného na obr· 2 bude platit následující bilance axiálních magnetomotoriokých silDepending on the wiring of the brushes χ shown in Fig. 2, the following balance of axial magnetomotor forces will apply

Další z možných variant zapojeni kartáčů χ šestipólového elektrického stroje s komutátorem představuje schéma zapojení znázorněné na obr· 3, kde připojení kartáčů X ke svorkovnici 2 3® provedeno přívody g v kombinaci se spojkami 3, přičemž přívody g jsou vedeny ke kartáčům χ umístěným njeblíže ke svorkovnici 2 ^{a n}í® jsou potom podle polarity připojeny zbývající kartáče X pomocí spojek 3· U tohoto typu zapojení je třeba brát zřetel na optimální dimenzování vodičů přívodů g i spojek 3 podle skutečného proudového zatížení, Charakteristickým znakem tohoto typu zapojení je stejně jako u předchozích výěe popsaných zapojení rozděleni jednoho z přívodů g přímo ze svorkovnice 2 na dva samosta né paralelně spojené tangenciální úseky 4 přívodu g vedené ke dvěmaAnother possible variant of the brush connections χ of a six-pole electric commutator is represented by the wiring diagram shown in Fig. 3, where the brushes X are connected to terminal 2 3® by leads g in combination with couplings 3, the leads g are led to brushes χ located near the terminal 2 ^and then the remaining brushes X are then connected according to the polarity 3 with couplings 3 · For this type of connection it is necessary to take into account the optimal dimensioning dividing one of the inlets g directly from the terminal block 2 into two separate tangential sections 4 of the inlet g led in parallel

199 397 kartáčům X stejné polarity umístěným blízko svorkovnice 2· Třetí, poslední kartáč X téže polarity uvažovaného šestipólového elektrického stroje s komutátorem, je pro zachování principu kompenzace axiálních magnetomotorickýoh sil přívodů £ kartáčů χ a/nebo spojek £ mezi kartáči X připojen dvěma samostatnými paralelně spojenými tangenciálními úseky £ spojek £ současně k oběma předchozím kartáčům χ. Zapojeni kartáčů χ opačné polarity je provedeno jednoduchým způsobem, a to tak, že ke kartáči X nejblíže umístěnému ke svorkovnici 2 de přiveden přívod £ ze svorkovnice £ a k němu jsou prostřednictvím samostatných paralelně spojených tangenciálních úseků £ spojek £ připojeny oba zbývající kartáče X téže polarity· Podle rozmístění kartáčů χ vzhledem ke svorkovnici £ stroje, podle něhož tvoří tangenciální úseky £ přívodů £ a/nebo tangenciální úseky £ spojek £ určitou část závitu vzhledem k obvodu kotvy stroje a podle skutečného proudového rozložení, můžeme pro zapojení znázorněné na obr* 3 napsat pro celkovou bilanoi axiálních magnetorno toriokých sil ? · i ♦ ! · έ ♦ ? · Γ § · I - I · ž - ? · j « °·· The third, last brush X of the same polarity of the contemplated six-pole electric commutator machine is connected by two separate parallel interconnections to maintain the principle of the axial magnetomotor forces of the brush feed lines χ and / or the couplings 6 between the brushes X. by the tangential sections 6 of the couplings 4 simultaneously to the two previous brushes χ. Brushing of the opposite polarity brushes je is carried out in a simple manner by supplying the brush X closest to the terminal 2 with a lead 6 from the terminal block 6 and to it connected via separate parallel tangential sections 4 of the connectors 5 with the remaining two brushes X of the same polarity. Depending on the position of the brushes χ relative to the machine terminal 8, according to which the tangential portions 6 of the supply lines 6 and / or the tangential portions 8 of the couplings 6 form a certain portion of the thread relative to the machine armature circumference and the actual current distribution, total bilanoi axial magnetorno tori forces? · I ♦! · Έ ♦? · Γ § · I - I · ž -? · J «° ·

V praxi se ve většině případů uplatňuji taková zapojení kartáčů χ, jak jsou znázorněny na obr· 4, 5 a 6. Charakteristickým znakem tohoto typu zapojení je připojeni kartáčů χ umístěných nejblíže ke svorkovnioi £ prostřednictvím přívodů £ a k těmto kartáčům χ jsou potom podle polarity připojeny zbývající kartáče X prostřednictvím spojek £·In practice, in most cases such brush connections χ are used, as shown in Figs. 4, 5 and 6. A characteristic feature of this type of connection is the attachment of brushes χ located closest to the terminal block 8 via leads 6 and then connected to these brushes according to polarity. remaining brushes X through couplings £ ·

I zde je třeba podle uvažované varianty zapojeni dbát na správné dimenzování vodičů přívodů £ i spojek £ podle skutečného proudového rozloženi· Pro zaúojenl kartáčů χ čtyřpólového elektrického stroje s komutátorem znázorněné na obr· 4 platí při zaohování principu kompenzace axiálních magnetomotoriokýoh sil následující vztah j .i ♦ | . j - j . } - j . í . o.Here too, according to the variant considered, it is necessary to ensure that the conductors of the inlets 8 and of the couplings 8 are correctly dimensioned according to the actual current distribution. For the brushes χ of the four-pole electric machine with commutator shown in FIG. ♦ | . j - j. } - j. í. O.

Pro první z možných variant zapojení kartáčů χ osmipolového elektrického stroje s komutátorem, znázorněnou na obr· £ platí pro bilanoi magne tom o toriokých sil ·| - I -i- i- * oFor the first possible variation of the brushes χ of the eight-pole electric commutator machine shown in Figure · £ applies to bilanoi magne tom of tori forces · | - I-i-i * o

Pro druhou z možnýoh variant zapojení kartáčů χ osmipolového elektrického stroje β komutátorem znázorněnou na obr. 6 platí pro bilanci axiální magnotomotorických silFor the second possible variant of brush connection χ of the eight-pole electric machine β commutator shown in Fig. 6 applies to the balance of axial magnitomotor forces

Z uvedených příkladů zapojení je zřejmé, že lze nalézt více možností zapojeni kartáčů χ elektrických strojů s komutátorem splňujících podmínku naznačených zapojení podle vynálezu, a to jest dosaženi kompenzace axiálních magnetomotorických sil přívodů £ proudu ke kartáčům χ a/nebo spojek £ mezi kartáči X, a tím i odstranění parazitního axiálního magnetického toku.It is evident from the examples of wiring that multiple brushing possibilities χ of electric machines with commutators satisfying the condition of the indicated wiring according to the invention can be found, namely to compensate for the axial magnetomotor forces of the power supplies ke to the brushes χ and / or thereby removing the parasitic axial magnetic flux.

Claims

Connection of brush and / or coupler leads between brushes of electric commutator machines, characterized in that the sum of the product of the length of the tangential sections (4) of the leads (2) and / or the tangential sections (5) of the couplings (3) the machine axis and the number of brushes (1) connected to the corresponding tangential section (4) of the leads (2) and / or to the corresponding tangential section (5) of the couplings (3) equals the sum of the product of the tangential sections (4) or tangential sections <5) of the couplings (3) extending in the opposite direction about the machine axis and the number of brushes (1) connected to the corresponding tangential section (4) of the leads (2) and / or the corresponding tangential section (5) of the couplings (3).

Connection according to claim 1, characterized in that the tangential sections (4) of the leads (2) and / or the tangential sections (5) of the couplings (3) are arranged symmetrically with respect to one axial plane (6).