RU2414797C1 - Salient-pole commutator magnetoelectric machine - Google Patents
Salient-pole commutator magnetoelectric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414797C1 RU2414797C1 RU2010106429/07A RU2010106429A RU2414797C1 RU 2414797 C1 RU2414797 C1 RU 2414797C1 RU 2010106429/07 A RU2010106429/07 A RU 2010106429/07A RU 2010106429 A RU2010106429 A RU 2010106429A RU 2414797 C1 RU2414797 C1 RU 2414797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- armature
- poles
- collector
- inductor
- pole
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc Machiner (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного исполнения коллекторных электрических машин постоянного тока с независимым возбуждением от постоянных магнитов и может быть использовано в качестве силовых микродвигателей в автоматических устройствах тахогенераторов, а также в качестве силовых электрических двигателей и генераторов постоянного тока мощностью до нескольких киловатт во всех отраслях экономики. Питание предлагаемых магнитоэлектрических машин при работе их в режиме двигателей может осуществляться не только от стационарных электрических сетей переменного тока промышленной частоты с последующим преобразованием его в постоянный ток, но и от передвижных и переносных автономных источников постоянного тока (мини-электростанций, аккумуляторных батарей и гальванических элементов питания).The invention relates to the field of electrical engineering, for the design of DC collector electric machines with independent excitation from permanent magnets and can be used as power micromotors in automatic tachogenerator devices, as well as power electric motors and DC generators with power up to several kilowatts in all sectors of the economy. The power of the proposed magnetoelectric machines during their operation in the engine mode can be carried out not only from stationary electric networks of alternating current of industrial frequency with its subsequent conversion to direct current, but also from mobile and portable autonomous sources of direct current (mini-power plants, storage batteries and galvanic cells) nutrition).
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. Стр. 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 электрической машины для питания дуговых ламп с угольными электродами электрической компании Вестингауз, имеющая шесть полюсов возбуждения, два коллектора, четыре щетки, восемь полюсов якоря, на каждом полюсе которого расположена своя секция обмотки (Машины постоянного тока. Том 1. Э.Арнольд, проф. и И.Л.Ла-Кур. Государственное техническое издательство. Москва-1931. Стр.23). Обмотка якоря выполнена в виде нечетных и четных секций, образующих две независимые системы обмотки, каждая из которых присоединена к своему коллектору. Вторая и третья щетки замкнуты между собой накоротко, соединяя обе системы обмоток последовательно. Первая и вторая щетки служат для снятия напряжения в режиме генератора. Недостатком аналога является сложность конструкции из-за наличия двух коллекторов, а из-за выполнения обмотки якоря открытой неизбежно искрообразование при коммутации вследствие большой самоиндукции секций.The design of an electric machine for feeding arc lamps with carbon electrodes of the Westinghouse electric company is known, which has six excitation poles, two collectors, four brushes, eight armature poles, each pole of which has its own winding section (DC machines.
Известны коллекторные электрические машины с замкнутыми барабанными обмотками 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. Стр. 8-29, 35), образующимися из последовательно соединенных секций, каждая из которых подключена 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: 1-а=2, где а - число параллельных цепей (ветвей) в обмотке якоря. Недостатком описанных электрических машин является конструктивная сложность 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, что также усложняет их конструкцию.Known collector electric machines with closed drum windings of the anchor (G.N. Petrov. Electric machines. In 3 hours.
Известны коллекторные электрические машины постоянного тока с постоянными магнитами (В.А.Балагуров, Ф.Ф.Галтеев, А.Н.Ларионов. Электрические машины с постоянными магнитами, М. - Л., Издательство „Энергия", стр.445÷453), отличающиеся высоким к.п.д. вследствие отсутствия потерь на возбуждение, меньшим удельным весом в диапазоне малых мощностей. Эти электрические машины имеют корпус, магнитную систему с возбуждением от постоянных магнитов, подшипниковые щиты с подшипниками, вал, коллектор, щеткодержатели со щетками и якорь, ничем не отличающийся от якорей двигателей с электромагнитным возбуждением. Магнитные системы выполняются с магнитами в виде скоб, в форме параллелепипеда с радиальной намагниченностью постоянных магнитов, с кольцевым магнитом-корпусом. Недостатком описанных электрических машин является конструктивная сложность 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 collector electric DC machines with permanent magnets (V.A. Balagurov, F.F.Galteev, A.N. Larionov. Electric machines with permanent magnets, M. - L., Publishing House "Energy", pp.445 ÷ 453 ), characterized by high efficiency due to the absence of excitation losses, lower specific gravity in the low power range.These electric machines have a housing, a magnetic system with excitation from permanent magnets, bearing shields with bearings, a shaft, a collector, brush holders with brushes and an anchor no different about t of motor anchors with electromagnetic excitation Magnetic systems are made with magnets in the form of brackets, in the form of a parallelepiped with a radial magnetization of permanent magnets, with an annular magnet housing. several teeth of the anchor and intersecting each other in the frontal parts, which reduces the reliability of these windings.
Известен принятый за прототип тахогенератор постоянного тока с постоянными магнитами (В.А.Балагуров, Ф.Ф.Галтеев. Электрические генераторы с постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1988. Стр. 46÷51) типа ТГП-2, содержащий корпус с полюсной системой, скобообразные постоянные магниты, якорь с распределенной обмоткой, подшипниковые щиты с подшипниками, вал, коллектор, щеткодержатели со щетками, кожух. Недостатком прототипа является конструктивная сложность 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 adopted for the prototype tachogenerator of constant current with permanent magnets (V.A. Balagurov, F.F.Galteev. Electric generators with permanent magnets. - M .: Energoatomizdat, 1988. Pages 46 ÷ 51) type TGP-2, containing a housing with pole system, staple-shaped permanent magnets, armature with distributed winding, bearing shields with bearings, shaft, collector, brush holders with brushes, casing. The disadvantage of the prototype is the structural complexity of the winding of the armature, which is performed by coils distributed over the surface of the armature, covering several teeth of the armature and intersecting each other in the frontal parts, which reduces the reliability of these windings.
Целью настоящего изобретения является создание новой, достаточно простой, надежной в эксплуатации, технологичной конструкции коллекторной магнитоэлектрической машины постоянного тока с явнополюсным индуктором и явнополюсным якорем.The aim of the present invention is the creation of a new, fairly simple, reliable, technologically advanced design of a collector magnetoelectric DC machine with an explicit pole inductor and an explicit pole armature.
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 явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины.The objective of the present invention is to provide 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 pole collector magnetoelectric machine .
Техническим результатом настоящего изобретения является получение простой, надежной и технологичной конструкции явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины с высокими энергетическими показателями и хорошей коммутацией.The technical result of the present invention is to obtain a simple, reliable and technologically advanced design explicitly collector magnetoelectric machine with high energy performance and good switching.
Поставленная задача достигается тем, что явнополюсная коллекторная магнитоэлектрическая машина содержит корпус, индуктор с явно выраженными полюсами, возбуждение которых осуществляется посредством постоянных магнитов, 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. Явно выраженные полюса индуктора выполнены всегда четными, начиная с четырех, и при помощи постоянных магнитов, намагниченных в радиальном или тангенциальном направлении, образуют в воздушном зазоре в радиальном направлении «северные» магнитные полюса «N» и «южные» магнитные полюса «S» индуктора с чередующейся магнитной полярностью.The task is achieved in that the explicitly polar magnetoelectric machine includes a housing, an inductor with pronounced poles, the excitation of which is carried out by means of permanent magnets, bearing shields with bearings, a shaft, a collector, a brush-contact assembly with brushes and an anchor with pronounced poles and a closed sequential coil winding of the armature, each coil of which is placed on the corresponding pole of the armature, and the beginning and ends of the coils are interconnected in a certain way zom and are connected to the corresponding collector plates of the collector, forming a closed electrical circuit with two parallel branches, regardless of the number of poles of the inductor. The explicitly expressed poles of the inductor are always even, starting from four, and with the help of permanent magnets magnetized in the radial or tangential direction, 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.
В настоящем изобретении индуктор является статором, а якорь - ротором, обмотка якоря питается постоянным током через щеточно-контактный узел. Возможны исполнения явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины 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 the stator, and the armature is the rotor, the armature winding is supplied with direct current through the brush-contact unit. Executions of an explicitly polar collector magnetoelectric machine with an external inductor and an internal armature, with an internal inductor and an external armature, as well as with an inductor and armature rotating relative to each other and relative to the stationary shaft, are possible.
В соответствии с настоящим изобретением для создания замкнутой последовательной катушечной обмотки якоря и получения наилучших энергетических показателей с хорошей коммутацией явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины 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, to create a closed sequential coil winding of the armature and to obtain the best energy performance with good commutation of the explicit pole collector magnetoelectric machine, the number of pronounced inductor poles Z P and the number of explicit armature poles 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 явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины, 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 magnetoelectric machine, 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, 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. For the purpose of manufacturability of manufacturing a 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 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, фиг.3, фиг.5 показаны примеры реализации изобретения в виде поперечных разрезов явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины. На фиг.2, фиг.4, фиг.6 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 постоянными магнитами и щетками показаны в развернутом виде в аксиальном направлении. На фиг.7 показан общий вид явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины.The invention is illustrated by drawings. Figure 1, figure 3, figure 5 shows examples of the invention in the form of cross-sections of an explicit pole collector magnetoelectric machine. In Fig.2, Fig.4, Fig.6 shows the connection diagram 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 of the armature and the collector plates are shown in expanded form in the radial direction, and the pole of the inductor with permanent magnets and brushes are shown in expanded form in the axial direction. 7 shows a General view of the explicit pole collector magnetoelectric machine.
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 чертежах показано в один и тот же момент времени. Соответствие чертежей приведено в таблице.The position of the armature relative to the inductor in the corresponding drawings is shown at the same time. The correspondence of the drawings is given in the table.
Рассмотрим конструкцию явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины (фиг.1, фиг.3, фиг.5, фиг.7). Машина содержит следующие основные части: корпус 1, явно выраженные полюса 2 индуктора, сердечник 3 якоря, обмотку якоря, вал 6, коллектор 7, щеточно-контактный узел, подшипники 10 и подшипниковые щиты 11. Возбуждение индуктора является независимым и осуществлено посредством постоянных магнитов 12. Магнитная система индуктора может быть выполнена с кольцевым магнитом-корпусом, с тангенциальным (фиг.1, фиг.3) и радиальным (фиг.5) расположением постоянных магнитов. Явно выраженные полюса 2 индуктора крепятся к корпусу 1 и могут быть выполнены из магнитомягкой стали с высокой магнитной проницаемостью (фиг.1, фиг.3) или могут быть образованы непосредственно постоянными магнитами с радиальным расположением и радиальной намагниченностью (фиг.5). В первом случае корпус 1 выполнен из немагнитного материала, например сплава алюминия, во втором случае - из магнитомягкой стали с высокой магнитной проницаемостью. Постоянные магниты 72 могут быть изготовлены трапецеидальными, скобообразными (фиг.1), кольцеобразными, а также в виде прямоугольного или криволинейного (фиг.3) параллелепипеда. Явно выраженные полюса 2 индуктора могут быть выполнены из целых кусков магнитомягкой стали, а могут быть набраны из листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью, скрепленных между собой в аксиальном направлении. Для машин средней мощности и для машин, работающих при резко переменной нагрузке, с целью недопущения «кругового» огня по коллектору явно выраженные полюса 2 индуктора могут быть выполнены с пазами в аксиальном направлении с уложенной в них компенсационной обмоткой, подключенной через щеточно-контактный узел последовательно с катушечной обмоткой якоря. Якорь с обмоткой и коллектором 7 при помощи подшипников 10 и подшипниковых щитов 11 позиционирован относительно индуктора. На валу 6, выполненном из стали, насажены сердечник 3 якоря и коллектор 7. С целью уменьшения потерь на гистерезис и «вихревые» токи перемагничиваемый с высокой частотой сердечник 3 якоря выполнен шихтованным пакетом из изолированных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Сердечник 3 якоря имеет явно выраженные полюса 4 (фиг.1, фиг.3, фиг.5), на каждом из которых расположена соответствующая катушка 5 замкнутой последовательной катушечной обмотки якоря. Каждая катушка 5 обмотки якоря выполнена из обмоточного медного провода или обмоточной медной шины и состоит из одного или нескольких витков. Коллектор 7 имеет медные коллекторные пластины 8, электрически изолированные друг от друга и от вала 6. Концы и начала катушек 5 соединены между собой и с коллекторными пластинами 8 таким образом, что образуется замкнутая электрическая цепь с двумя параллельными ветвями независимо от числа явно выраженных полюсов 2 индуктора. Механизм щеточно-контактного узла чаще всего крепится к подшипниковому щиту 11 со стороны коллектора 7 и может иметь возможность перемещения щеток 9 по коллекторным пластинам 8 в тангенциальном направлении для установки щеток 9 в зоне с наилучшей коммутацией. Щетки 9 позиционированы по оси явно выраженных полюсов 2 индуктора в аксиальном направлении или близко к ней. Количество щеточных болтов траверсы, на которых крепятся щеткодержатели со щетками 9, равно количеству явно выраженных полюсов 2 индуктора машины. На щеточном болте может располагаться несколько щеток 9, но при этом число щеток 9 на каждом щеточном болте должно быть одинаковым.Consider the design of the explicit pole collector magnetoelectric machine (figure 1, figure 3, figure 5, figure 7). The machine contains the following main parts:
Явнополюсная коллекторная магнитоэлектрическая машина работает в двигательном и генераторном режимах.The explicit polar collector magnetoelectric machine operates in motor and generator modes.
Рассмотрим двигательный режим (фиг.1÷6). Явно выраженные полюса 2 индуктора возбуждены при помощи постоянных магнитов 12 и образуют в воздушном зазоре в радиальном направлении «северные» магнитные полюса «N» и «южные» магнитные полюса «S» индуктора с чередующейся магнитной полярностью. От независимого источника питания на щетки 9 подают постоянное напряжение, причем «плюс» источника питания соединяют со щетками, обозначенными на чертежах знаком «+», а «минус» источника питания соединяют со щетками, обозначенными на чертежах знаком «-». Под действием постоянного напряжения в направлении от «плюсовых» щеток к «минусовым» щеткам через скользящие контакты и коллекторные пластины 8 по катушкам 5 замкнутой обмотки якоря по двум ветвям протекает постоянный электрический ток, показанный на чертежах стрелками, намагничивая при этом явно выраженные полюса якоря 4 то как «северные» магнитные полюса «N», то как «южные» магнитные полюса «S» в зависимости от положения полюсов якоря относительно щеток. В катушках 5 обмотки якоря, подключенных в определенный момент времени к однополярным щеткам, происходит коммутация. На фиг.2 и фиг.4 коммутация происходит в катушке 5, расположенной на явно выраженном полюсе якоря Я1, а на фиг.6 - в катушках 5, расположенных на полюсах якоря Я1 и Я3. «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 «N» индуктора, создавая тем самым вращающий момент, действующий на статор и якорь магнитоэлектрического двигателя. Направление вращения якоря на чертежах показано стрелкой с буквой «n».Consider the motor mode (figure 1 ÷ 6). The
Рассмотрим генераторный режим (фиг.1÷6). При вращении якоря сторонним источником момента постоянный магнитный поток явно выраженных полюсов 2 индуктора, созданный постоянными магнитами 12, пронизывает воздушный зазор и явно выраженные полюса 4 якоря то со стороны индуктора, то со стороны якоря, создавая при этом в явно выраженных полюсах 4 якоря переменный магнитный поток, наводящий в каждой катушке 5 обмотки якоря переменную во времени ЭДС. Переменные ЭДС катушек, расположенных в данный момент времени в данной параллельной ветви, суммируются и выпрямляются при помощи коллектора. ЭДС параллельных ветвей направлены в одну сторону, образуя на щетках «плюс» и «минус» источника постоянного напряжения. Если внешняя цепь - цепь нагрузки замкнута, то по ней протекает выпрямленный электрический ток, электрическая мощность отдается потребителю.Consider the generator mode (figure 1 ÷ 6). When the armature is rotated by a third-party source of torque, the constant magnetic flux of the
Глубокое и плавное регулирование выходными параметрами явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины в режиме работы электрическим двигателем осуществляется путем плавного изменения постоянного напряжения, поданного на катушки обмотки якоря.Deep and smooth control of the output parameters of an explicit pole collector magnetoelectric machine in the electric motor operation mode is carried out by smoothly changing the constant voltage supplied to the armature winding coils.
Применение коллекторной магнитоэлектрической машины с полюсным якорем как при низких, так и при высоких напряжениях при хорошей коммутации возможно за счет выполнения замкнутой последовательной катушечной обмотки якоря.The use of a collector magnetoelectric machine with a pole armature both at low and at high voltages with good switching is possible by performing a closed sequential coil winding of the armature.
Claims (4)
где m=2, 3, 4, 5, … - целое положительное число, начиная с двух; с - число модулей, то есть «элементарных машин» в составе явнополюсной коллекторной магнитоэлектрической машины, 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 magnetoelectric collector machine comprising a housing, an inductor with pronounced poles, the excitation of which is carried out using permanent magnets, bearing shields with bearings, a shaft, a collector, a brush-contact assembly with brushes and an armature with a closed winding, characterized in that the anchor is made with pronounced poles and a coil sequential winding, each coil of which is placed on the corresponding explicit pole of the armature, and the beginning and ends of the coils are connected between themselves minutes in a certain way and are connected to 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 express armature poles 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” as part of an explicitly polar collector magnetoelectric machine, with c = 1, 2, 3, ... with m being 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 poles of the armature, the brushes are made of the same width, and the number of brushes is proportional to the number of pronounced poles of the inductor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106429/07A RU2414797C1 (en) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | Salient-pole commutator magnetoelectric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106429/07A RU2414797C1 (en) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | Salient-pole commutator magnetoelectric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2414797C1 true RU2414797C1 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010106429/07A RU2414797C1 (en) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | Salient-pole commutator magnetoelectric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2414797C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752389C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Magnetoelectric generator |
-
2010
- 2010-02-25 RU RU2010106429/07A patent/RU2414797C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БАЛАГУРОВ В.А., ГАЛТЕЕВ Ф.Ф. Электрические машины с постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.46-51. * |
БАЛАГУРОВ В.А., ГАЛТЕЕВ Ф.Ф., ЛАРИОНОВ А.Н. Электрические машины с постоянными магнитами. - М.-Л.: Энергия, 1964, с.445-453. 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, т.1. - М.: Государственное техническое издательство, 1931, с.22-23. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752389C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Magnetoelectric generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105449881B (en) | Low six phase doubly-salient brushless DC generator of mutual inductance error-tolerance type | |
Zhu et al. | Novel linear flux-switching permanent magnet machines | |
CN108964396B (en) | Stator partition type alternate pole hybrid excitation motor | |
CN108964388B (en) | Switched reluctance motor | |
CN107465327B (en) | Electric excitation biconvex electrode linear motor | |
Cardoso et al. | The new type brushless generator | |
RU190521U1 (en) | Reversible generator | |
RU2414797C1 (en) | Salient-pole commutator magnetoelectric machine | |
RU98646U1 (en) | LOW-CURRENT CURRENT GENERATOR | |
US20150022043A1 (en) | Electric motor | |
RU2385525C1 (en) | Collector dc electric machine with pole anchor | |
CN111224477A (en) | Parallel structure brushless mixed excitation synchronous generator based on harmonic winding excitation | |
RU2546970C1 (en) | Unipolar direct-current generator | |
Sulaiman et al. | Investigation on flux characteristics of field excitation flux switching machine with single FEC polarity | |
CN102005884B (en) | Wide rotation speed range output permanent magnet constant speed generator system | |
RU2284629C2 (en) | Unipolar overhung brushless direct-current generator | |
Shen et al. | Design and analysis of a novel modular six-phase linear permanent-magnet vernier machine | |
RU2359392C1 (en) | Commutator machine with polar armature | |
RU2414795C1 (en) | Salient-pole commutator machine | |
RU2390088C1 (en) | Collector magnetic electric machine with pole anchor | |
RU2693011C1 (en) | Collectorless synchronous generator of modular type with permanent magnets | |
CN110120732B (en) | Induction tandem type brushless excitation motor | |
RU2414796C1 (en) | Salient-pole commutator electric motor | |
RU71189U1 (en) | LOW-TURNING ELECTRIC 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 |