RU2315412C2

RU2315412C2 - Reversible reaction motor

Info

Publication number: RU2315412C2
Application number: RU2004134550/11A
Authority: RU
Inventors: Зураб Васильевич Абусеридзе; Александр Дмитриевич Петрушин; Юрий Владимирович Селютин
Original assignee: Зураб Васильевич Абусеридзе; Александр Дмитриевич Петрушин
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2008-01-20
Also published as: RU2004134550A

Abstract

FIELD: electrical engineering, in particular, electric motors.

SUBSTANCE: the electric motor has a stator with a toothed magnetic core with a winding and a brush holder. The rotor is made with a toothed magnetic core without a winding, device for connection of the brush holder sliding contacts, whose quantity equals the number of winding phases plus one common contact connected to the supply wire. The rotor carries a device with alternating surfaces of conducting and non-conducting material positioned so that at a turn of the rotor through two contacts the stator winding phase, which will provide rotor rotation in the preset direction, would be connected to the supply source. Damper circuits are connected in parallel with each phase of the winding.

EFFECT: enhanced reliability and reduced cost of the electric motor construction.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим двигателям и предназначено для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является минимальная стоимость двигателя и его высокая надежность в тяжелых условиях эксплуатации, например, в устройствах автоматики на железнодорожном транспорте.The invention relates to electric motors and is intended to drive machines and mechanisms in cases where the determining factor is the minimum cost of the engine and its high reliability in harsh operating conditions, for example, in automation devices in rail transport.

Известен электродвигатель постоянного тока, близкий к заявляемому электродвигателю реактивному переключаемому (ЭРП) по признаку наличия механического скользящего контакта (коллектора): [Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. Электрические машины и микромашины. Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 1981. (стр.397)]. Однако двигатель постоянного тока (в обычном исполнении), в отличие от ЭРП, имеет более сложную конструкцию активной части: обмотку возбуждения на статоре (или постоянные магниты) и распределенную обмотку якоря на вращающейся части.A known direct current electric motor, close to the inventive reactive switchable electric motor (ERP) by the presence of a mechanical sliding contact (collector): [Bruskin D.E., Zorokhovich A.E., Khvostov B.C. Electric cars and micromachines. Textbook for high schools. - M .: Higher. School, 1981. (p. 397)]. However, the DC motor (in the usual version), unlike the EPC, has a more complex design of the active part: the excitation winding on the stator (or permanent magnets) and the distributed armature winding on the rotating part.

Также известен электродвигатель, обмотки которого коммутируются механическими скользящими контактами: патент США, номер по международной классификации WO 01/50578 А1, автор PENGOV, Wayne, А. Этот электродвигатель содержит статор с зубчатым магнитопроводом с обмоткой, щеткодержатель, обеспечивающий скользящий контакт с коммутатором ротора, ротор с зубчатым магнитопроводом без обмотки (реактивный) с коммутатором для присоединения скользящих контактов. Однако двигатель имеет большое количество скользящих контактов - шесть. Это снижает надежность работы и повышает стоимость двигателя.Also known is an electric motor, the windings of which are switched by mechanical sliding contacts: US patent, international classification number WO 01/50578 A1, author PENGOV, Wayne, A. This electric motor contains a stator with a toothed magnetic circuit with a winding, a brush holder that provides sliding contact with the rotor commutator, rotor with a gear magnetic core without winding (reactive) with a switch for attaching sliding contacts. However, the engine has a large number of sliding contacts - six. This reduces the reliability and increases the cost of the engine.

Наиболее близким по своей технической сущности к ЭРП из уровня техники известны электродвигатели, содержащие статор с зубчатым магнитопроводом, несущим обмотку, щеткодержатель, ротор с зубчатым магнитопроводом без обмотки с коммутатором для присоединения скользящих контактов, расположенных на щеткодержателе в количестве, равном числу фаз обмотки плюс один общий, соединенный с питающим проводом, у которых коммутатор при повороте ротора подключает ту фазу обмотки статора, которая обеспечивает вращение ротора в заданную сторону (см. патент DE 1004706 от 1957 г. на 4-х стр.).The closest in their technical essence to the EPG from the prior art are known to include electric motors containing a stator with a toothed magnetic circuit carrying a winding, a brush holder, a rotor with a toothed magnetic circuit without a winding with a switch for attaching sliding contacts located on the brush holder in an amount equal to the number of winding phases plus one common, connected to the supply wire, in which the switch, when turning the rotor, connects that phase of the stator winding, which ensures the rotation of the rotor in a given direction (see Pat nt DE 1004706 of 1957, 4 p.).

Изобретением решается задача уменьшения стоимости двигателя и повышения надежности его работы.The invention solves the problem of reducing the cost of the engine and increasing the reliability of its operation.

Это достигается тем, что в электродвигателе реактивном переключаемом, содержащем статор с обмоткой на зубчатом магнитопроводе, щеткодержатель, согласно изобретению на щеткодержателе расположены скользящие контакты в количестве, равном числу фаз обмотки плюс один общий, соединенный с питающим проводом, при этом на роторе содержится устройство с чередующимися поверхностями из проводящего и непроводящего материала, расположенными таким образом, чтобы при повороте ротора через два контакта была подключена к источнику питания та фаза обмотки статора, которая обеспечит вращение ротора в заданную сторону, причем параллельно каждой фазе обмотки подключены демпферные цепи.This is achieved by the fact that in the switched reactive electric motor comprising a stator with a winding on a toothed magnetic circuit, a brush holder, according to the invention, sliding contacts are arranged on the brush holder in an amount equal to the number of winding phases plus one common connected to the supply wire, while the rotor contains a device with alternating surfaces of conductive and non-conductive material, arranged so that when the rotor rotates through two contacts, the phase of the exchange is connected to the power source stator slots, which will ensure the rotation of the rotor in a given direction, and damper circuits are connected in parallel with each phase of the winding.

Изобретение поясняется графически. На фиг.1 показана схема питания ЭРП, а на фиг.2 изображена конструкция механического контакта для трехфазного симметричного варианта ЭРП.The invention is illustrated graphically. Figure 1 shows the power supply circuit of the EPG, and figure 2 shows the design of the mechanical contact for a three-phase symmetric version of the EPG.

ЭРП содержит три фазные обмотки W1, W2 и W3, параллельно которым включены демпферные цепи, состоящие из диодов VD1, VD2 и VD3. На статоре расположены скользящие контакты 1, 2 и 3, соединенные с фазными обмотками W1, W2, W3 соответственно. Имеется контакт 4, непрерывно соприкасающийся с проводящей поверхностью 5. Контакты 1, 2, 3 при вращении коммутатора попеременно соприкасаются с проводящей поверхностью 5 или с непроводящей поверхностью 6.The EPC contains three phase windings W1, W2 and W3, in parallel with which damping circuits consisting of diodes VD1, VD2 and VD3 are connected. On the stator are sliding contacts 1, 2 and 3, connected to the phase windings W1, W2, W3, respectively. There is a contact 4, continuously in contact with the conductive surface 5. Contacts 1, 2, 3 during rotation of the switch alternately in contact with the conductive surface 5 or non-conductive surface 6.

ЭРП работает следующим образом. Если требуется вращение ротора, например, по часовой стрелке, питание получает та фаза обмотки статора, зубцы которой находятся против пазов ротора, например фаза с обмоткой W1. Питание на эту фазу передается через механические скользящие контакты 1, 4 и проводящую поверхность 5. Ток, протекающий в обмотке W1, создает магнитное поле, и зубцы этой возбужденной фазы притягивают к себе зубцы ротора. Ротор начинает вращательное движение. При приближении к положению совпадения зубцов возбужденной фазы статора и зубцов ротора скользящий контакт 1 попадает на непроводящую поверхность 6 с таким расчетом, чтобы при полном совпадении зубцов ротора и зубцов рассматриваемой фазы статора ток уменьшился бы до нуля или до малого значения. Следующая фаза работает аналогично предыдущей с той лишь разницей, что начало ее работы сдвинуто на угол, определяемый числом фаз и соотношением чисел зубцов статора и ротора. При работе второй фазы с обмоткой W2 ток замыкается через контакты 2, 4 и проводящую поверхность 5. При работе третьей фазы с обмоткой W3 ток замыкается через контакты 3, 4 и проводящую поверхность 5. Во время вращения ротора, при разрыве механического контакта 1, или 2, или 3, ток в соответствующей фазе спадает, протекая через демпферные диоды, соответственно VD1 или VD2 или VD3.ERP works as follows. If rotation of the rotor is required, for example, clockwise, the phase of the stator winding, the teeth of which are opposite the grooves of the rotor, for example, the phase with the winding W1, receives power. Power to this phase is transmitted through mechanical sliding contacts 1, 4 and the conductive surface 5. The current flowing in the winding W1 creates a magnetic field, and the teeth of this excited phase attract the teeth of the rotor. The rotor begins to rotate. When approaching the coincidence position of the teeth of the excited phase of the stator and the teeth of the rotor, the sliding contact 1 enters the non-conductive surface 6 so that when the teeth of the rotor and the teeth of the phase of the stator under consideration coincide, the current decreases to zero or to a small value. The next phase works similarly to the previous one with the only difference that the beginning of its operation is shifted by an angle determined by the number of phases and the ratio of the numbers of stator teeth and rotor. When the second phase is operated with the W2 winding, the current closes through the contacts 2, 4 and the conductive surface 5. When the third phase is operated with the W3 winding, the current is closed through the contacts 3, 4 and the conductive surface 5. During the rotation of the rotor, when the mechanical contact 1 breaks, or 2, or 3, the current in the corresponding phase decreases, flowing through the damper diodes, respectively VD1 or VD2 or VD3.

Роль демпферных цепей заключается в сбросе электромагнитной энергии, накопленной в обмотке двигателя за один такт коммутации. Для особо тяжелых условий эксплуатации при температурах, превышающих допустимую рабочую температуру полупроводниковых элементов, в демпферной цепи вместо диодов VD1, VD2, VD3 могут использоваться варисторы с расширенным температурным диапазоном, самовостанавливающиеся предохранители и другие устройства.The role of the damper circuits is to discharge the electromagnetic energy accumulated in the motor winding in one switching cycle. For especially severe operating conditions at temperatures exceeding the permissible operating temperature of semiconductor elements, varistors with an extended temperature range, self-resetting fuses and other devices can be used in the damping circuit instead of diodes VD1, VD2, VD3.

Все фазы необязательно подсоединяются к одному питающему проводу, каждая фаза обмотки может подсоединяться к своему источнику питания или к фазе многофазной питающей сети.All phases are optionally connected to a single supply wire, each phase of the winding can be connected to its power source or to the phase of a multiphase supply network.

Claims

Switchable reactive electric motor, comprising a stator with a winding on a toothed magnetic circuit, a brush holder, characterized in that on the stator on the brush holder there are sliding contacts equal to the number of winding phases plus one common connected to the supply wire, while the rotor contains a device with alternating surfaces of conductive and non-conductive material, arranged so that when the rotor rotates through two contacts, the phase of the stator winding is connected to the power source, to Thoraya provide rotation of the rotor in a predetermined direction, the damping circuit is connected in parallel with each phase winding.