RU2414796C1 - Salient-pole commutator electric motor - Google Patents
Salient-pole commutator electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414796C1 RU2414796C1 RU2010106432/07A RU2010106432A RU2414796C1 RU 2414796 C1 RU2414796 C1 RU 2414796C1 RU 2010106432/07 A RU2010106432/07 A RU 2010106432/07A RU 2010106432 A RU2010106432 A RU 2010106432A RU 2414796 C1 RU2414796 C1 RU 2414796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- armature
- poles
- collector
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc Machiner (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного исполнения однофазных коллекторных электрических двигателей переменного тока и универсальных коллекторных двигателей, может быть использовано в устройствах автоматики, в бытовой технике и в качестве силовых тяговых электрических двигателей.The invention relates to the field of electrical engineering, for the design of single-phase AC collector electric motors and universal collector motors, can be used in automation devices, in household appliances and as power traction electric motors.
Известна конструкция электрической машины Жерара с полюсным якорем (Машины постоянного тока. Том 1. Э.Арнольд, проф. и И.Л.Ла-Кур. Государственное техническое издательство. Москва. 1931. С. 22÷23), имеющая индуктор с четырьмя полюсами, якорь с четырьмя полюсами, на каждом из которых расположена своя катушка обмотки, четыре коллекторные пластины, соединенные попарно через одну, и две щетки, расположенные между полюсами индуктора и под углом 90° относительно друг друга, катушки обмотки якоря соединены между собой встречно-согласно, а начало первой и конец четвертой катушек подсоединены к двум соответствующим пластинам, расположенным по оси полюсов якоря. Недостатком таких электрических машин является большая пульсация момента при работе в качестве электрического двигателя и большая пульсация выходного напряжения при работе в качестве электрического генератора из-за одинакового числа полюсов индуктора и якоря, низкие энергетические показатели, а из-за того, что обмотка якоря является открытой, неизбежно искрообразование при коммутации вследствие большой самоиндукции катушек.The design of an electric Gerard machine with a pole anchor (DC Machines.
Известна конструкция коллекторной электрической машины с замкнутой барабанной обмоткой якоря (Г.Н.Петров. Электрические машины. В 3-х ч. Часть 3. Коллекторные машины постоянного и переменного тока. Изд. 2-е, переработ. и доп. М., «Энергия», 1968. С. 8-29, 35), состоящая из статора и ротора. На валу ротора машины укрепляется якорь из листовой стали. На внешней поверхности якоря проштамповываются пазы, в которые укладывается обмотка, соединенная с коллектором. Статор машины состоит из массивной стальной или чугунной станины, на которой укреплены главные магнитные полюса и между ними дополнительные (коммутационные) полюса, служащие для уменьшения искрения щеток на коллекторе. Сердечники главных и дополнительных полюсов выполняются или массивными, или чаще набираются из стальных листов, стянутых в осевом направлении шпильками. Сердечники главных полюсов со стороны ротора заканчиваются полюсными наконечниками. На сердечниках главных полюсов размещается обмотка возбуждения, которая в зависимости от способа возбуждения машины включается или параллельно, или последовательно с цепью якоря или питается от независимого источника тока. Щетки устанавливаются на коллекторе с помощью щеточных болтов, укрепленных на траверсе. На щеточных болтах размещаются щеткодержатели, с помощью которых щетки удерживаются в требуемом положении и прижимаются к коллектору. Обмотка якоря таких машин постоянного тока является всегда замкнутой и состоит из последовательно соединенных секций, каждая из которых присоединена к соответствующей коллекторной пластине. Секция состоит из одного или нескольких витков. Одна или несколько секций, имеющих общую изоляцию, образуют катушку обмотки, которая уложена в пазы и охватывает несколько зубцов якоря. Общее число коллекторных пластин равно общему числу секций обмотки. В зависимости от способа присоединения секций к коллекторным пластинам якорные обмотки подразделены на простые параллельные обмотки, простые последовательные обмотки, сложные или многоходовые параллельные обмотки, сложные или многоходовые последовательные обмотки, комбинированные сложные обмотки или сложные или многоходовые параллельно-последовательные обмотки. В соответствии с внешним очертанием контуров, образуемых последовательно соединяемыми витками обмотки, параллельные барабанные обмотки названы петлевыми, последовательные - волновыми, комбинированные сложные - «лягушачьими». Основная характеристика простых последовательных обмоток: 2·а=2, где а - число параллельных цепей (ветвей) в обмотке якоря. Недостатком описанных электрических машин является конструктивная сложность сердечника якоря, так как он выполняется с большим числом пазов, и обмотки якоря, которая выполняется распределенными по поверхности якоря катушками, охватывающими несколько зубцов якоря и перекрещивающимися между собой в лобовых частях, что снижает надежность этих обмоток. Кроме этого коллекторные электрические машины средней и большой мощности выполняются с дополнительными полюсами и обмоткой на них, что также усложняет их конструкцию.A known design of a collector electric machine with a closed drum winding of the armature (G.N. Petrov. Electric machines. In 3 hours.
Известен универсальный коллекторный двигатель (Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины. Учебник для вузов / Д.Э.Брускин, А.Е.Зорохович, B.C.Хвостов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. С. 410÷415.), широко применяемый в устройствах автоматики и различных электробытовых приборах. Универсальные коллекторные двигатели выполняются мощностью от нескольких ватт до нескольких сотен ватт и могут работать от источников как постоянного тока, так и однофазного переменного тока. Рассматриваемый двигатель устроен принципиально так же, как и двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением. Однако универсальный коллекторный двигатель имеет существенные особенности - его магнитная система выполнена полностью шихтованной, поскольку при работе на переменном токе статор и ротор пронизываются переменным магнитным потоком; катушки обмотки возбуждения имеют две секции и промежуточные выводы, так как при работе на переменном токе номинальная частота вращения оказывается меньшей (из-за падения напряжения в индуктивном сопротивлении двигателя), чем при работе на постоянном токе. Для выравнивания частот вращения при работе на постоянном токе в цепь якоря включают все витки обмотки возбуждения, а при работе на переменном токе - только часть их, вследствие чего уменьшается магнитный поток машины. В универсальных коллекторных двигателях, выпускаемых отечественной промышленностью, обмотку возбуждения разделяют на две части и включают с обеих сторон якоря. Такое включение (симметрирование обмотки) позволяет уменьшить радиопомехи, создаваемые двигателем. Недостатком описанных электрических двигателей является конструктивная сложность сердечника якоря, так как он выполняется с большим числом пазов, и обмотки якоря, которая выполняется распределенными по поверхности якоря катушками, охватывающими несколько зубцов якоря и перекрещивающимися между собой в лобовых частях, что снижает надежность этих обмоток.Known universal commutator engine (Bruskin D.E. and others. Electric machines and micromachines. Textbook for high schools / D.E. Bruskin, A.E. Zorokhovich, BCKhvostov. 2nd ed., Revised. And add. - M .: High school, 1981. P. 410 ÷ 415.), Widely used in automation devices and various household appliances. Universal collector motors run from several watts to several hundred watts and can operate from sources of both direct current and single-phase alternating current. The motor under consideration is constructed essentially in the same way as a DC motor with series excitation. However, the universal collector motor has significant features - its magnetic system is fully lined, because when working on alternating current, the stator and rotor are pierced by an alternating magnetic flux; the field winding coils have two sections and intermediate terminals, since when operating on alternating current, the nominal speed is lower (due to a voltage drop in the inductive reactance of the motor) than when working on direct current. To equalize the rotational speeds when working on direct current, all turns of the field winding are included in the armature circuit, and when working on alternating current, only a part of them is connected, as a result of which the magnetic flux of the machine is reduced. In universal collector engines manufactured by domestic industry, the field winding is divided into two parts and includes anchors on both sides. Such inclusion (balancing of a winding) allows to reduce the radio noise created by the engine. A drawback of the described electric motors is the structural complexity of the armature core, since it is performed with a large number of grooves, and the armature winding, which is made by coils distributed over the armature surface, covering several armature teeth and intersecting each other in the frontal parts, which reduces the reliability of these windings.
Известен принятый за прототип однофазный коллекторный двигатель с последовательным электрическим соединением обмоток статора и ротора (Г.Н.Петров. Электрические машины. В 3-х ч. Часть 3. Коллекторные машины постоянного и переменного тока. Изд. 2-е, переработ, и доп. М., «Энергия», 1968. С. 194-212), имеющий конструкцию, близкую к конструкции двигателей постоянного тока последовательного возбуждения. Статор целиком набирается из листовой электротехнической стали и обычно имеет неявнополюсную систему с дополнительными (коммутационными) полюсами. На главных полюсах размещается обмотка возбуждения, в пазах полюсов - компенсационная обмотка. Ротор имеет двухслойную обмотку, обычно петлевую с диаметральным шагом, выведенную на коллектор. Недостатком прототипа является конструктивная сложность сердечника якоря, так как он выполняется с большим числом пазов, и обмотки якоря, которая выполняется распределенными по поверхности якоря катушками, охватывающими несколько зубцов якоря и перекрещивающимися между собой в лобовых частях, что снижает надежность этих обмоток. Кроме этого однофазные коллекторные двигатели средней и большой мощности выполняются с дополнительными полюсами и обмоткой на них, что также усложняет их конструкцию.Known for the prototype is a single-phase collector motor with a series electrical connection of the stator and rotor windings (G.N. Petrov. Electric machines. In 3 hours.
Целью настоящего изобретения является создание новой, более простой, надежной и технологичной конструкции коллекторного электрического двигателя за счет выполнения индуктора и якоря явнополюсными с сосредоточенными на их полюсах катушечными обмотками.The aim of the present invention is the creation of a new, simpler, more reliable and technologically advanced design of a collector electric motor due to the implementation of an inductor and an armature explicitly polarized with coil windings concentrated on their poles.
Задачей настоящего изобретения является создание замкнутой последовательной («волновой») катушечной обмотки якоря, оптимальный выбор числа явно выраженных полюсов индуктора и явно выраженных полюсов якоря, оптимальный выбор полюсной дуги полюса индуктора и полюса якоря, ширины коммутационной зоны и числа коллекторных пластин явнополюсного коллекторного электрического двигателя.The objective of the present invention is the creation of a closed sequential ("wave") coil winding of the armature, the optimal choice of the number of pronounced inductor poles and pronounced armature poles, the optimal choice of the pole arc of the inductor pole and the armature pole, the width of the switching zone and the number of collector plates of an explicit polar commutator electric motor .
Техническим результатом настоящего изобретения является получение новых конструкций однофазных явнополюсных коллекторных электрических двигателей переменного тока и универсальных явнополюсных коллекторных двигателей с высокими энергетическими показателями и хорошей коммутацией и с возможностью глубокого и плавного регулирования их выходными параметрами.The technical result of the present invention is to obtain new designs of single-phase explicit-pole collector electric motors of alternating current and universal explicit-pole collector motors with high energy performance and good switching and with the possibility of deep and smooth regulation of their output parameters.
Поставленная задача достигается тем, что явнополюсный коллекторный электрический двигатель содержит корпус, сердечник индуктора с явно выраженными полюсами, набранный из изолированных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью, катушечную обмотку возбуждения индуктора, расположенную на полюсах индуктора, подшипниковые щиты с подшипниками, вал, коллектор, механизм щеточно-контактного узла со щетками и якорь с явно выраженными полюсами и замкнутой последовательной катушечной обмоткой якоря, каждая катушка которой размещена на соответствующем полюсе якоря, а начала и концы катушек соединены между собой определенным образом и подключены к соответствующим коллекторным пластинам коллектора, образуя замкнутую электрическую цепь с двумя параллельными ветвями независимо от числа полюсов индуктора, а сама обмотка якоря соединена с обмоткой возбуждения индуктора последовательно. Явно выраженные полюса индуктора выполняются всегда четными, начиная с четырех, и при протекании по обмотке возбуждения индуктора переменного или постоянного тока образуют в воздушном зазоре в радиальном направлении «северные» магнитные полюса «N» и «южные» магнитные полюса «S» индуктора с чередующейся магнитной полярностью. Полюса индуктора могут иметь пазы в аксиальном направлении с уложенной в них компенсационной обмоткой, которая соединяется с обмоткой якоря последовательно.The task is achieved in that the explicitly polar electric motor contains a housing, an inductor core with distinct poles, composed of insulated sheets of electrical steel with high magnetic permeability, an inductor coil winding located on the inductor poles, bearing shields with bearings, a shaft, a collector, the mechanism of the brush-contact unit with brushes and the armature with pronounced poles and a closed sequential coil winding of the armature, each coil Ora placed on the corresponding pole of the armature and the beginnings and ends of the coils are interconnected in a certain way and are connected to respective collector plates collector, forming a closed electrical circuit with two parallel branches, regardless of the number of inductor poles, and itself armature winding is connected to the field winding of the inductor in series. The pronounced poles of the inductor are always even, starting with four, and when the alternating or direct current flows along the field winding of the inductor, they form in the air gap in the radial direction “north” magnetic poles “N” and “south” magnetic poles “S” of the inductor with alternating magnetic polarity. The poles of the inductor can have grooves in the axial direction with a compensation winding laid in them, which is connected in series with the armature winding.
В настоящем изобретении индуктор является статором, а якорь - ротором, обмотка якоря соединена с обмоткой возбуждения индуктора последовательно и питается электрическим током через щеточно-контактный узел. Возможны конструктивные исполнения явнополюсного коллекторного электрического двигателя, питающегося от источника однофазного переменного напряжения, а также в качестве универсального коллекторного двигателя, который может питаться как от источника однофазного переменного напряжения, так и от источника постоянного напряжения, с внешним индуктором и внутренним якорем, с внутренним индуктором и внешним якорем, а также с индуктором и якорем, вращающимися друг относительно друга и относительно стационарного вала.In the present invention, the inductor is a stator, and the armature is a rotor, the armature winding is connected in series with the field coil of the inductor and is supplied with electric current through a brush-contact assembly. Designs of an explicitly polar collector electric motor powered by a single-phase alternating voltage source are possible, as well as a universal collector motor that can be powered by a single-phase alternating voltage or a constant voltage source, with an external inductor and an internal armature, with an internal inductor and an external anchor, as well as with an inductor and an anchor rotating relative to each other and relative to a stationary shaft.
В соответствии с настоящим изобретением для создания замкнутой последовательной катушечной обмотки якоря и получения наилучших энергетических показателей с хорошей коммутацией явнополюсного коллекторного электрического двигателя число явно выраженных полюсов индуктора ZP и число явно выраженных полюсов якоря ZR связаны между собой и определяются равенствами (1) и (2) соответственно:In accordance with the present invention, in order to create a closed sequential coil winding of the armature and obtain the best energy performance with good commutation of the explicit pole collector electric motor, the number of pronounced poles of the inductor Z P and the number of explicit poles of the armature Z R are interconnected and are determined by equalities (1) and ( 2) respectively:
где m=2, 3, 4, 5,… - целое положительное число, начиная с двух, с - число модулей, т.е. «элементарных машин», в составе явнополюсного коллекторного электрического двигателя, причем с=1, 2, 3 … при m - нечетном, т.е. при m=3, 5, 7, …, и с=2, 4, 6, … при m - четном.where m = 2, 3, 4, 5, ... is a positive integer starting from two, s is the number of modules, i.e. "Elementary machines", as part of an explicitly polar collector electric motor, with c = 1, 2, 3 ... when m is odd, i.e. for m = 3, 5, 7, ..., and c = 2, 4, 6, ... for m - even.
Ширина полюсной дуги bP явно выраженного полюса индуктора связана с полюсным делением tP явно выраженных полюсов индуктора и определяется выражением:The width of the pole arc b P of the pronounced pole of the inductor is associated with the pole division t P of the clearly expressed poles of the inductor and is determined by the expression:
где tP=360°/ZP и bP измеряются в геометрических градусах.where t P = 360 ° / Z P and b P are measured in geometric degrees.
Ширина полюсной дуги bR явно выраженного полюса якоря определяется выражением:The width of the pole arc b R of the pronounced pole of the armature is determined by the expression:
где tR=360°/ZR и bR измеряются в геометрических градусах.where t R = 360 ° / Z R and b R are measured in geometric degrees.
Коммутация в коммутируемой катушке обмотки якоря должна проходить в тот промежуток времени, когда изменение магнитного потока, пронизывающего полюс якоря, на котором находится коммутируемая катушка, минимально и вызвано «искривлением» основного магнитного поля полюсов индуктора магнитным полем реакции якоря. Поэтому ширина коммутационной зоны bCA в угловом измерении определяется в соответствии с условием:Switching in the switched coil of the armature winding should take place at that time when the change in the magnetic flux penetrating the pole of the armature on which the switching coil is located is minimal and is caused by the “curvature” of the main magnetic field of the poles of the inductor by the magnetic field of the armature reaction. Therefore, the width of the switching zone b CA in the angular measurement is determined in accordance with the condition:
Коллекторные пластины коллектора выполнены одинаковой ширины. Расчетное число коллекторных пластин nCL определяется равенством:The collector plates of the collector are made of the same width. The estimated number of collector plates n CL is determined by the equality:
причем число «рабочих» в электрическом плане коллекторных пластин, к которым подключены начала и концы катушек обмотки якоря, равно числу явно выраженных полюсов якоря. С целью технологичности изготовления коллектора возможно выполнение числа коллекторных пластин, большего и пропорционального расчетному, с последующим соединением соседних пластин, образующих каждую «рабочую» коллекторную пластину, электропроводящими перемычками.moreover, the number of "workers" in the electrical plan of the collector plates, to which the beginnings and ends of the coils of the armature winding are connected, is equal to the number of pronounced poles of the armature. With the aim of manufacturability of manufacturing the collector, it is possible to perform a number of collector plates larger and proportional to the calculated one, with subsequent connection of adjacent plates forming each “working” collector plate with electrically conductive jumpers.
Щетки выполнены одинаковой ширины. Число щеток пропорционально числу явно выраженных полюсов индуктора.Brushes are made of the same width. The number of brushes is proportional to the number of pronounced poles of the inductor.
Ширина коллекторной пластины и ширина щетки выбираются таким образом, чтобы сохранялось условие (5).The width of the collector plate and the width of the brush are selected so that condition (5) is maintained.
Явнополюсный якорь выполнен с замкнутой последовательной катушечной обмоткой якоря, каждая катушка которой размещена на соответствующем явно выраженном полюсе якоря, причем конец катушки, расположенной на предыдущем явно выраженном полюсе якоря, и начало катушки, расположенной на последующем явно выраженном полюсе якоря, подключены к ближайшей соответствующей коллекторной пластине, равноудаленной от этих полюсов якоря, и так далее. При таком соединении образуется замкнутая электрическая цепь с двумя параллельными ветвями независимо от числа полюсов индуктора.The explicit pole armature is made with a closed sequential coil winding of the armature, each coil of which is placed on the corresponding explicit pole of the armature, with the end of the coil located on the previous distinct pole of the armature and the beginning of the coil located on the next explicit pole of the armature connected to the nearest corresponding collector a plate equidistant from these poles of the anchor, and so on. With this connection, a closed electrical circuit with two parallel branches is formed, regardless of the number of poles of the inductor.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 и фиг.3 показаны примеры реализации изобретения в виде поперечных разрезов явнополюсного коллекторного электрического двигателя. На фиг.2 и фиг.4 приведены схемы соединений катушек обмотки якоря с коллекторными пластинами коллектора, причем с целью наглядности полюса якоря с обмоткой якоря и коллекторными пластинами показаны в развернутом виде в радиальном направлении, а полюса индуктора с обмоткой возбуждения индуктора и щетки показаны в развернутом виде в аксиальном направлении. На фиг.5 изображен общий вид явнополюсного коллекторного электрического двигателя.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 and figure 3 shows examples of the invention in the form of cross sections of an explicit pole collector electric motor. Figure 2 and figure 4 shows the connection diagrams of the coils of the armature winding with the collector plates of the collector, and for the sake of clarity, the pole of the armature with the armature coil and the collector plates are shown in expanded form in the radial direction, and the pole of the inductor with the field winding of the inductor and brush are shown in unfolded in axial direction. Figure 5 shows a General view of an explicit pole collector electric motor.
Явно выраженные полюса якоря обозначены буквой и цифрой, например Я2. Цифра 2 обозначает номер явно выраженного полюса, а буква Я - принадлежность полюса к якорю.The pronounced poles of the anchor are indicated by a letter and a number, for example, Я2. The
Положение якоря относительно индуктора на соответствующих фигурах показано в один и тот же момент времени. Соответствие фигур приведено в таблице 1.The position of the armature relative to the inductor in the corresponding figures is shown at the same time. The correspondence of the figures is given in table 1.
Рассмотрим конструкцию явнополюсного коллекторного электрического двигателя (фиг.1, фиг.3, фиг.5). Двигатель содержит следующие основные части: корпус 1, сердечник 2 индуктора с явно выраженными полюсами 3, катушечную обмотку возбуждения индуктора, сердечник 5 якоря с явно выраженными полюсами 6, катушечную обмотку якоря, металлический вал 8, коллектор 9, щеточно-контактный узел, подшипники 12, подшипниковые щиты 13. Корпус 1 может быть выполнен из стали или сплавов алюминия. Сердечник 2 индуктора с явно выраженными полюсами 3 выполняется шихтованным из изолированных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью пакетом, который запрессовывается в корпус 1. Для двигателей небольшой мощности возможен вариант исполнения двигателей без корпуса. При этом изолированные листы электротехнической стали с внешней стороны шихтованного пакета индуктора скрепляются между собой в аксиальном направлении при помощи скоб или сваркой. Для машин средней и большой мощности и для машин, работающих при резко переменной нагрузке, с целью выравнивания магнитного потока в рабочем воздушном зазоре и, тем самым, улучшения коммутации явно выраженные полюса 3 индуктора могут иметь пазы, выполненные в аксиальном направлении, с уложенной в них компенсационной обмоткой, подключенной через щеточно-контактный узел последовательно с катушечной обмоткой якоря. Якорь двигателя при помощи подшипников 12 и подшипниковых щитов 13 позиционирован относительно индуктора. На металлическом валу 8 насажены сердечник 5 якоря и коллектор 9. С целью уменьшения потерь на гистерезис и «вихревые» токи перемагничиваемый с высокой частотой сердечник 5 якоря выполнен шихтованным пакетом из изолированных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Сердечник 5 якоря имеет явно выраженные полюса 6, на каждом из которых расположена соответствующая катушка 7 замкнутой последовательной катушечной обмотки якоря по одной на каждом полюсе. Каждая катушка 7 обмотки якоря выполнена из обмоточного медного провода или обмоточной медной шины. Коллектор 9 имеет медные коллекторные пластины 10, электрически изолированные друг от друга и от вала 8. Концы и начала катушек 7 соединены между собой и с коллекторными пластинами 10 таким образом, что образуется замкнутая электрическая цепь с двумя параллельными ветвями независимо от числа явно выраженных полюсов 3 индуктора. Механизм щеточно-контактного узла чаще всего крепится к подшипниковому щиту 13 со стороны коллектора 9 и может иметь возможность перемещения щеток 11 по коллекторным пластинам 10 в тангенциальном направлении для установки щеток 11 в зоне с наилучшей коммутацией. Щетки 11 установлены по оси явно выраженных полюсов 3 индуктора (если смотреть в аксиальном направлении) или близко к ней. Количество щеточных болтов траверсы, на которых крепятся щеткодержатели со щетками 11, равно количеству явно выраженных полюсов 3 индуктора машины. На щеточном болте может располагаться несколько щеток 11, но при этом их число на каждом щеточном болте должно быть одинаковым. Выводные концы А1 и А2 (фиг.2, фиг.4) необходимы для соединения равнопотенциальных щеток между собой и включения через механизм щеточно-контактного узла обмотки якоря в электрическую цепь. Катушечная обмотка возбуждения индуктора состоит из катушек 4, расположенных на соответствующих явно выраженных полюсах 3 индуктора по одной катушке на каждом полюсе. Каждая катушка 4 обмотки возбуждения индуктора выполнена из обмоточного медного провода или обмоточной медной шины. Катушки 4 соединяются между собой таким образом, чтобы при протекании по ним переменного или постоянного электрического тока явно выраженные полюса 3 индуктора образовывали в воздушном зазоре в радиальном направлении «северные» магнитные полюса «N» и «южные» магнитные полюса «S» индуктора с чередующейся магнитной полярностью. При этом обмотка возбуждения индуктора подключена по отношению к обмотке якоря последовательно.Consider the design of an explicitly polar collector electric motor (FIG. 1, FIG. 3, FIG. 5). The engine contains the following main parts:
В случае выполнения явнополюсного коллекторного электрического двигателя в качестве универсального коллекторного двигателя обмотка возбуждения индуктора по отношению к обмотке якоря включается также последовательно и состоит из катушек 4, расположенных на соответствующих явно выраженных полюсах 3 индуктора. Катушки 4 имеют промежуточные выводы, так как при работе на переменном токе номинальная частота вращения оказывается меньшей (из-за падения напряжения в индуктивном сопротивлении двигателя), чем при работе на постоянном токе. Для выравнивания частот вращения при питании двигателя от источника постоянного напряжения в цепь якоря включают все витки обмотки возбуждения, а при питании двигателя от источника переменного напряжения - только часть их. С целью уменьшения радиопомех, создаваемых двигателем, обмотка возбуждения может быть разделена на две части и включена последовательно с обмоткой якоря с обеих сторон якоря.In the case of performing an explicitly polar collector electric motor as a universal collector motor, the excitation coil of the inductor with respect to the armature winding is also switched on in series and consists of
Рассмотрим работу явнополюсного коллекторного электрического двигателя при питании его от источника переменного напряжения (фиг.1÷4). На двигатель подают питание. Под действием переменного напряжения по катушкам обмотки возбуждения и по катушкам обмотки якоря будет протекать переменный электрический ток, который будет намагничивать явно выраженные полюса 3 индуктора и явно выраженные полюса 6 якоря. В воздушном зазоре в радиальном направлении образуются «северные» магнитные полюса «N» и «южные» магнитные полюса «S» индуктора с чередующейся магнитной полярностью, которые меняют свою полюсность с изменением полярности электрического тока. Так как обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, одновременно с полюсами индуктора в воздушном зазоре в радиальном направлении образуются «северные» магнитные полюса «N» и «южные» магнитные полюса «S» якоря, которые также меняют свою полюсность с изменением полярности электрического тока. «Северные» магнитные полюса «N» якоря стремятся вытолкнуться из-под «северных» магнитных полюсов «N» индуктора и втянуться под «южные» магнитные полюса «S» индуктора, а «южные» магнитные полюса «S» якоря, в свою очередь, стремятся вытолкнуться из-под «южных» магнитных полюсов «S» индуктора и втянуться под «северные» магнитные полюса «М>индуктора, создавая тем самым вращающий момент, действующий на статор и якорь электрического двигателя. При изменении полярности тока одновременно с этим изменяется полюсность как явно выраженных полюсов индуктора, так и полюсность явно выраженных полюсов якоря. Поэтому вращающий момент не изменяет своего направления. На фиг.2 и фиг.3 стрелками показаны направления токов, протекающих по катушкам обмотки якоря, в тот момент времени, когда при положительной полуволне синусоидального переменного напряжения электрический ток втекает через выводной конец А1, а вытекает через выводной конец А2. В катушках 7 обмотки якоря, подключенных в определенный момент времени к однополярным щеткам, происходит коммутация. На фиг.2 и фиг.3 коммутация происходит в катушке 7, расположенной на явно выраженном полюсе якоря Я1. При перемещении ротора на один явно выраженный полюс якоря картина повторяется. Направление вращения якоря на чертежах показано стрелкой с буквой «n».Consider the operation of a clearly polar collector electric motor when it is powered from an AC voltage source (Fig. 1 ÷ 4). The engine is powered. Under the action of an alternating voltage, an alternating electric current will flow through the field winding coils and along the coils of the armature winding, which will magnetize the
Явнополюсный коллекторный электрический двигатель может питаться от однофазной сети переменного тока промышленной частоты, от источников постоянного напряжения и от преобразователей частоты. В последнем случае датчика положения ротора не требуется, так как его роль и роль силового коммутатора выполняют коллектор и щетки. Глубокое и плавное регулирование выходными параметрами явнополюсного коллекторного электрического двигателя осуществляется либо путем изменения величины питающего напряжения, либо путем изменения частоты питающего переменного напряжения, либо одновременным изменением и величины, и частоты питающего переменного напряжения.The surge polarized electric motor can be powered by a single-phase AC network of industrial frequency, from DC voltage sources, and from frequency converters. In the latter case, the rotor position sensor is not required, since its role and the role of the power switch are performed by the collector and brushes. Deep and smooth control of the output parameters of an explicit pole collector electric motor is carried out either by changing the magnitude of the supply voltage, or by changing the frequency of the supply alternating voltage, or by simultaneously changing both the magnitude and frequency of the supply alternating voltage.
Реверс электрического двигателя осуществляется путем изменения полярности проводов, подключаемых к выводным концам А1 и А2, без изменения полярности проводов, подключаемых к обмотке возбуждения индуктора, или - наоборот.The reverse of the electric motor is carried out by changing the polarity of the wires connected to the output ends A1 and A2, without changing the polarity of the wires connected to the excitation winding of the inductor, or vice versa.
Claims (6)
где m=2, 3, 4, 5, … - целое положительное число, начиная с двух; с - число модулей, то есть «элементарных машин» в составе явнополюсного коллекторного электрического двигателя, причем с=1, 2, 3, … при m - нечетном, то есть при m=3, 5, 7, …, и с=2, 4, 6, … при m - четном, ширина полюсной дуги bP явно выраженного полюса индуктора определяется выражением:
где tP=360°/ZP и bP измеряются в геометрических градусах, ширина полюсной дуги bR явно выраженного полюса якоря определяется выражением:
где tR=360°/ZR и bR измеряются в геометрических градусах, ширина коммутационной зоны bCA в угловом измерении определяется в соответствии с условием:
коллекторные пластины коллектора выполнены одинаковой ширины, расчетное число коллекторных пластин nCL определяется равенством:
причем число коллекторных пластин, к которым подключены начала и концы катушек обмотки якоря, равно числу явно выраженных полюсов якоря, щетки выполнены одинаковой ширины, причем число щеток пропорционально числу явно выраженных полюсов индуктора.1. A manifold electric motor comprising a housing, an inductor core with pronounced poles, composed of insulated sheets of electrical steel with high magnetic permeability, an inductor coil winding located on the inductor poles, bearing shields with bearings, a shaft, a collector, a brush mechanism contact node with brushes and the armature with a closed winding, and the excitation winding of the inductor is connected in series with the armature winding, characterized in that the coil winding and the excitations are interconnected in such a way that when the electric current flows through them, the clearly expressed poles of the inductor form in the air gap in the radial direction “north” magnetic poles “N” and “south” magnetic poles “S” of the inductor with alternating magnetic polarity, the armature made with distinct poles and sequential coil winding, each coil of which is placed on the corresponding explicit pole of the armature, and the beginning and ends of the coils are interconnected in a certain way and Keys to the respective collector plates collector, forming a closed electrical circuit with two parallel branches, the number of equations (1) and (2) explicit inductor Z P of poles and the number of armature poles express Z R are linked and are defined respectively:
where m = 2, 3, 4, 5, ... is a positive integer starting from two; c is the number of modules, that is, “elementary machines” in the explicitly polar collector electric motor, with c = 1, 2, 3, ... when m is odd, that is, with m = 3, 5, 7, ..., and c = 2 , 4, 6, ... when m is even, the width of the pole arc b P of the pronounced pole of the inductor is determined by the expression:
where t P = 360 ° / Z P and b P are measured in geometric degrees, the width of the pole arc b R of the pronounced pole of the armature is determined by the expression:
where t R = 360 ° / Z R and b R are measured in geometric degrees, the width of the switching zone b CA in the angular measurement is determined in accordance with the condition:
the collector plates of the collector are made of the same width, the estimated number of collector plates n CL is determined by the equality:
moreover, the number of collector plates to which the beginnings and ends of the coils of the armature winding are connected is equal to the number of pronounced armature poles, the brushes are made of the same width, and the number of brushes is proportional to the number of pronounced inductor poles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010106432/07A RU2414796C1 (en) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | Salient-pole commutator electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010106432/07A RU2414796C1 (en) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | Salient-pole commutator electric motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2414796C1 true RU2414796C1 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010106432/07A RU2414796C1 (en) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | Salient-pole commutator electric motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2414796C1 (en) |
-
2010
- 2010-02-25 RU RU2010106432/07A patent/RU2414796C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| БРУСКИН Д.Э., ЗОРОХОВИЧ А.Е., ХВОСТОВ B.C. Электрические машины и микромашины. Учебник для вузов, Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1981, с.410-415. ПЕТРОВ Г.Н. Электрические машины. В 3-х ч., Часть 3, Коллекторные машины постоянного и переменного тока, Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1968, с.8-29, 35. АРНОЛЬД Э., ЛА-КУР И.Л. Машины постоянного тока. - М.: Государственное техническое издательство, 1931, с.22-23. * |
| ПЕТРОВ Г.Н. Электрические машины. В 3-х ч., Часть 3, Коллекторные машины постоянного и переменного тока, Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1968, с.194-212. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105449881B (en) | Low six phase doubly-salient brushless DC generator of mutual inductance error-tolerance type | |
| CN106233583A (en) | Motor | |
| EP2074691A1 (en) | Improvements in and relating to electromotive machines | |
| Khan et al. | Coil test analysis of Wound-field three-phase flux switching machine with non-overlapping winding and salient rotor | |
| CN108964388B (en) | Switched reluctance motor | |
| CN103812294A (en) | Five-phase doubly-salient motor | |
| CN104813569A (en) | Electric machine | |
| Gao et al. | A review of high power density switched reluctance machines suitable for automotive applications | |
| RU2437202C1 (en) | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation | |
| RU2437201C1 (en) | Non-contact electric machine with axial excitation | |
| TW201630309A (en) | Electric machinery with 8-pole stator and the winding structure of the stator | |
| US20100038987A1 (en) | Motors Having a Hyperbolic Cosine Curve Shape | |
| Beik et al. | High voltage generator for wind turbines | |
| Zhang et al. | Design and performance analysis of segmental rotor type 12/8 switched reluctance motor | |
| RU2385525C1 (en) | Collector dc electric machine with pole anchor | |
| RU2414796C1 (en) | Salient-pole commutator electric motor | |
| CN112332628A (en) | Harmonic starting permanent magnet synchronous motor | |
| RU2414797C1 (en) | Salient-pole commutator magnetoelectric machine | |
| CN110120732B (en) | Induction tandem type brushless excitation motor | |
| Ullah et al. | Design of a low-cost dual rotor field excited flux switching generator for wind turbine applications | |
| RU2390087C1 (en) | Collector electric motor with pole anchor | |
| RU2359392C1 (en) | Commutator machine with polar armature | |
| RU2716489C2 (en) | Electromechanical converter | |
| RU2414795C1 (en) | Salient-pole commutator machine | |
| WO2009051515A1 (en) | Synchronous electrical machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120226 |