RU2016470C1

RU2016470C1 - D c electric machine

Info

Publication number: RU2016470C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Павлович Катлабуга; Анатолий Николаевич Олексюк
Original assignee: Евгений Павлович Катлабуга; Анатолий Николаевич Олексюк
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: D.C. electric machine has stator with poles 19 and 20 to create magnetic flux, armature with sections of winding interacting with magnetic flux, gear to connect sections of windings including set of primary switching elements linked to sections of armature winding and fabricated in the form of hermetically sealed reed relays 7-18 mounted with longitudinal displacement with respect to each other and secondary switching elements manufactured in the form of slip rings 23 and 24 connected to outputs of hermetically sealed reed relays and brushes interacting with them. Magnets 21 and 22 displaced in longitudinal direction are used to switch over hermetically sealed reed relays. EFFECT: improved operational characteristics. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока с герконовыми коммутаторами. The invention relates to electric DC machines with reed switches.

Известна электрическая машина постоянного тока, содержащая индуктор, якорь с обмоткой и устройство коммутации, состоящее из герконов, управляемых управляющими магнитами (авт.св. N 195.542, кл. Н 02 К 23/00, 1967). Known electric DC machine containing an inductor, an armature with a winding and a switching device consisting of reed switches controlled by control magnets (ed.St. N 195.542, class N 02 K 23/00, 1967).

Известная электрическая машина постоянного тока с герконовым коммутатором имеет следующие недостатки, вызываемые выполнением индуктора в виде постоянных магнитов:
снижение величины магнитного потока по сравнению с электромагнитным возбуждением, что приводит к уменьшению мощности машины (примерно в 50 раз по сравнению с электромагнитным возбуждением);
отсутствие возможности изменения величины магнитного потока, что не дает возможности осуществлять регулирование частоты вращения якоря за счет регулирования возбуждения. Это затрудняет процесс регулирования частоты вращения якоря, уменьшает диапазон регулировки и приводит к увеличению потерь мощности и к усложнению устройства.The known electric DC machine with a reed switch has the following disadvantages caused by the implementation of the inductor in the form of permanent magnets:
a decrease in the magnitude of the magnetic flux compared with electromagnetic excitation, which leads to a decrease in machine power (about 50 times compared with electromagnetic excitation);
the inability to change the magnitude of the magnetic flux, which makes it impossible to regulate the frequency of rotation of the armature by regulating the excitation. This complicates the process of regulating the speed of rotation of the armature, reduces the adjustment range and leads to an increase in power loss and to complicate the device.

Усложнение известной машины вызывается наличием в ней следующих дополнительных блоков: датчика положения ротора с обмоткой, вырабатывающей переменный ток; чувствительного элемента, подающего импульсы постоянного тока, полярность и величина которого зависит от частоты напряжения датчика; широтно-импульсного модулятора; геркона датчика; управляющих обмоток герконов подключения фаз; герконов фазных обмоток. The complication of the known machine is caused by the presence of the following additional units: a rotor position sensor with a winding generating alternating current; a sensitive element supplying direct current pulses, the polarity and magnitude of which depends on the frequency of the sensor voltage; pulse width modulator; reed switch sensor; control windings of reed switches connecting phases; reed switches of phase windings.

Кроме того, известная машина имеет ограничение области использования. Эта машина - электродвигатель постоянного тока. In addition, the known machine has a limited area of use. This machine is a direct current electric motor.

Недостатки известной машины постоянного тока приводят к снижению ее технологических возможностей. The disadvantages of the known DC machine lead to a decrease in its technological capabilities.

Целью настоящего изобретения является повышение технологических возможностей машины. The aim of the present invention is to increase the technological capabilities of the machine.

Поставленная цель достигается тем, что в электрической машине постоянного тока, содержащей индуктор, якорь с обмоткой и устройство коммутации, состоящее из герконов, управляемых управляющими магнитами, якорная обмотка и коммутирующее устройство, снабженное соединенными с герконами контактными кольцами, размещены на валу машины, а щетки, взаимодействующие с контактными кольцами, и управляющие магниты размещены на неподвижной части машины. Герконы могут быть выполнены в виде двух смещенных друг относительно друга в продольном направлении групп. This goal is achieved by the fact that in an electric DC machine containing an inductor, an armature with a winding and a switching device consisting of reed switches controlled by control magnets, an anchor winding and a switching device equipped with contact rings connected to the reed switches are placed on the machine shaft, and the brushes interacting with slip rings and control magnets are located on the fixed part of the machine. Reed switches can be made in the form of two groups displaced relative to each other in the longitudinal direction.

Отличительные особенности изобретения обеспечивают упрощение машины, повышение ее мощности и возможность регулирования частоты вращения с использованием традиционных способов, применяемых в коллекторных машинах постоянного тока. Все это повышает технологические возможности машины. Distinctive features of the invention provide a simplification of the machine, increasing its power and the ability to control the speed using traditional methods used in DC collector machines. All this increases the technological capabilities of the machine.

На фиг. 1 приведена общая схема предлагаемой машины; на фиг.2 - схема соединений секций обмотки якоря. In FIG. 1 shows a General diagram of the proposed machine; figure 2 - connection diagram of the sections of the winding of the armature.

На фиг. 1, 2 схематически изображено в качестве примера простейшее воплощение решения, при котором электрическая машина содержит уложенные на якоре секции 1-6 обмотки, концы которых присоединены к герконам 7-18, закрепленным на валу ротора и расположенным со смещением друг относительно друга в продольном направлении. Для создания постоянного магнитного потока машина содержит закрепленные на статоре полюса индуктора 19 и 20, а для переключения герконов установлены два неподвижных в пространстве управляющих магнита 21 и 22 (фиг.1 и 2). Выходы герконов присоединены к двум кольцам 23 и 24, жестко закрепленных на валу ротора, а на кольца наложены размещенные на неподвижной части машины щетки 25 и 26, к которым подключена внешняя цепь. In FIG. 1, 2 schematically illustrates, as an example, the simplest embodiment of a solution in which the electric machine comprises winding sections 1-6 anchored, the ends of which are connected to reed switches 7-18, mounted on the rotor shaft and offset from each other in the longitudinal direction. To create a constant magnetic flux, the machine contains the poles of the inductor 19 and 20 fixed to the stator, and for switching the reed switches two control magnets 21 and 22 are stationary in space (FIGS. 1 and 2). The outputs of the reed switches are connected to two rings 23 and 24, rigidly fixed to the rotor shaft, and brushes 25 and 26 are placed on the fixed part of the machine, to which an external circuit is connected.

В изображенном устройстве электрической машины постоянного тока якорная обмотка, включающая секции 1-6, и коммутирующее устройство, включающее герконы 7-18 и соединенные с ними контактные кольца 23 и 24, размещены на валу машины, а индуктор, включающий полюса 19 и 20, щетки 25 и 26 и управляющие магниты 21 и 22, размещен на неподвижной части машины, что дает возможность выполнить индуктор электромагнитным и увеличить основной магнитный поток машины, и для регулирования частоты вращения использовать традиционные способы, применяемые в коллекторных машинах постоянного тока. In the illustrated device of an electric DC machine, an anchor winding, including sections 1-6, and a switching device, including reed switches 7-18 and contact rings 23 and 24 connected to them, are placed on the machine shaft, and an inductor including poles 19 and 20, brushes 25 and 26 and the control magnets 21 and 22 are placed on the fixed part of the machine, which makes it possible to make the inductor electromagnetic and increase the main magnetic flux of the machine, and use traditional methods used in collector systems to regulate the speed DC buses.

В предложенном техническом решении щетки при изменении нагрузки не поворачивают. Управляющие магниты установлены на поворотной траверсе (не показана) и при изменении нагрузки их можно поворотом траверсы расположить в зоне бестоковой коммутации (в зоне нейтрали). In the proposed technical solution, the brushes do not turn when the load changes. The control magnets are mounted on a rotary traverse (not shown) and when the load changes, they can be positioned by turning the traverse in the zone of non-current switching (in the neutral zone).

Машина постоянного тока работает следующим образом. DC machine operates as follows.

При вращении якоря предложенной машины с постоянной скоростью в магнитном поле статора в секциях 1-6 (фиг.2) наводится постоянная по направлению ЭДС. When the armature of the proposed machine rotates at a constant speed in the magnetic field of the stator in sections 1-6 (figure 2), a constant in the direction of the EMF is induced.

Подключение секций 1-6 к кольцам 23, 24 происходит в результате замыканий герконов 7-18 в те моменты, когда герконы находятся под магнитами 21 и 22, при этом стороны секций обмотки находятся под одним и тем же полюсом. Так, если сторона а-б секции 1 (фиг.1) находится под северным полюсом N, замыкается геркон 7, через который сторона а-б подключается к кольцу 23, а противоположная c-d, которая находится под южным полюсом S, через геркон 18 подключается к кольцу 24. The connection of sections 1-6 to the rings 23, 24 occurs as a result of the closure of the reed switches 7-18 at those moments when the reed switches are under magnets 21 and 22, while the sides of the winding sections are under the same pole. So, if side a-b of section 1 (Fig. 1) is located under the north pole N, the reed switch 7 closes, through which side a-b is connected to ring 23, and the opposite cd, which is under the south pole S, is connected via reed switch 18 to ring 24.

При повороте секции 1 на 180^о, т.е. когда сторона а-б окажется под южным полюсом, а c-d под северным полюсом, подключение секции к кольцам не происходит, так как герконы останутся разомкнутыми, при этом значение ЭДС в секции равно нулю.When turning section 1 180 ^° , i.e. when side a-b is under the south pole, and cd under the north pole, the section does not connect to the rings, since the reed switches remain open, and the EMF value in the section is zero.

Таким образом, при вращении якоря в секциях протекает ток только в одном направлении, поэтому на одно кольцо собираются только положительные заряды, а на другое - только отрицательные заряды. Thus, when the armature rotates, the current flows in the sections in only one direction, so only positive charges are collected on one ring, and only negative charges on the other.

Для примера приведена одна из самых простых схем соединений секций обмотки якоря, однако, изменением расположения герконов и управляющих магнитов и подключения к ним секций обмотки можно получить различные другие схемы соединений секций обмотки якоря, в том числе, традиционных обмоток якоря и индуктора. Двухрядное расположение герконов является необязательным, так как возможны схемы соединений и с однорядным расположением герконов. For example, one of the simplest connection diagrams of sections of the armature winding is given, however, by changing the location of the reed switches and control magnets and connecting the winding sections to them, you can get various other connection diagrams of the sections of the armature winding, including traditional armature and inductor windings. A two-row arrangement of reed switches is optional, since connection schemes with a single-row arrangement of reed switches are possible.

Использование изобретения позволяет повысить технологические возможности машины благодаря ее упрощению, большей мощности и регулированию частоты вращения за счет изменения величины магнитного потока индуктора. The use of the invention allows to increase the technological capabilities of the machine due to its simplification, greater power and speed control by changing the magnitude of the magnetic flux of the inductor.

Claims

1. ELECTRIC DC MACHINE, comprising an inductor, an armature with a winding and a switching device, consisting of reed switches controlled by control magnets, characterized in that, in order to increase the technological capabilities of the machine, an anchor winding and a switching device equipped with contact rings connected to the reed switches, placed on the shaft of the machine, and brushes interacting with the slip rings, and control magnets are placed on the fixed part of the machine.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the reed switches are made in the form of two groups offset from each other in the longitudinal direction.