SU1124407A1 - Многополюсный моментный двигатель посто нного тока - Google Patents

Abstract

ННОГОПОЛЮСНЫЙ МСЖЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержгиций индуктор с 2р полюсами чередующейс  пол рности,  корь с 5 равномерно распределенными по окружности  кор  секци ми, кажда  из котоЕШс занимает угол2 /р радиан, и коллектор с пластинами, к которым подсоединена обмотка, о т л и ч а rain и и .с   тем, что, с целью повышени  равномерности скорости вращени   кор  путем пов1шени  стабильности величины электромагнитного момента и упрощени  конструкции, обмотка  кор  выполнена из 5 :т-пк2р11 секций, объединенных в m групп по п секций в каждой, секции, вход щие в группу, равномерно распределены по окружности  кор  и последовательно соединены друг с при этом концы t 7 секций соединены с началами ()-x секций, коллектор состоит из k пластин, начсша i -X секций подключены к плас тинам коллектора с номерами н-й, а угол охвата коллектора щеткой выбирают по соотношению , f Г . где номер секции  корной Обмотки в пор дке их раскладки по окружности коллектора; i- 1, 2, 3,...,k номер плас.тины коллектора в пор дке их расположени  по окружности коллектора, совпадающем с нгшравлением секции; л - число секций в одной группе, равное целому нечетному числу; (Я - число групп секций в обмотке, равное целому нечетному чисrV L J- оператор выделени  целой части смешанной дроби; в - угол., .занимаемый иэ° 1(ией между пластинами на уровне noisepxности констактнровани  щетки с кoллeктJOgcм.

Description

Изобретение относитс  к области электромашиностроени  и может быть использовано в высокомоментных двигател х посто нного тока, работающих в стопорных режимах или с инфраниэкими частотами вращени , к которым предъ вл ютс  повышенные требовани  по стабильности частоты вращени  в пределах одного оборота или его части.

. Известна многополюсна  электри- Ю чёска  машина посто нного тока, содержаща  индуктор с 2р полюсами и  корь с обмоткой, состо щей из секций, выполненных в виде меандра, которые подсоединены к 15 К s: S р пластинам коллектора, объединенным с помощью токопровод щих перемычек в 5 групп по р пластин в каждой l .

Недостатком этой электрической 20 машины  вл ютс  сложность конструкции , обусловленна  наличием токопровод щих перемычек между пластинами коллектора, и больша  трудоемкость изготовлени  ввиду сложности выпол- 25 нени  многовитковых секций в виде меандра, особенно при изготовлении последних из проводников большого сечени .

Наиболее близкой к изобретению ,Q  вл етс  конструкци  многополюсного моментного двигател  посто нного тока, содержаща  индуктор с 2р полюсами чередующейс  пол рности и  кор на поверхности которого размещено 4р секций, из которых 2р секций смеще.но относительно других 5 2р секций на угол ii/2p, секции подключены к коллектору, состо щему из 4р пластин, кажда  из секций занимает угол, равный 211 IP 2.40

Недостатком такой конструкции электрического двигател   вл етс  значительна  пульсаци  электромагнитного момента, а следовательйо, низка  стабильность частоты вращени  45 в пределах одного оборота  кор , что обусловлено периодическим закордчиванием щетки и половины всех секций,  кор .

Цель изобретени  - повышение равного мерности частоты вращени   кор  двигател  путем повышени  стабильности величины электромагнитного момента и упрощение конструкции.

Поставленна  цель достигаетс  тем,55 что в многополюсном моментном двигателе посто нного тока, содержащем индуктор с 2р полюсами чередующейс  ол рности,  корь с 5 равномерно рас ределенными по окружности  кор  60 екци ми,кажда  из которых занимает гол радиан,- и коллектор с пласинами ,-к KOTOpbiM подсоединена оботка , корна  обмотка выполнена из п 2p.tl секций объединенных в j

m групп по п секций в каждой, сек ции, вход щие в одну группу, равномерно распределены по окружности  кор  и последовательно соединены друг с другом, при этом концы i -X секций соединены с началами ()-х коллектор машины состоит из К - пластин, начала i -х секций подключены к пластинам коллектора с номерами

2,.

а угол )С обхвата коллектора щеткой выбираетс  по соотношению

где 1,2,3,...,5-номер секции  корной обмотки в пор дке их раскладки по окружности коллектора; 1,2,3,...,К-номер пластины

коллектора в пор дке их располо жени  по окружности коллектора, совпадающем с направлением секции; И - число секций в одной группе,

равное целому нечетному числу; 1 - число групп секций в обмотке, равное целому нечетному чис .. - лу; L J- оператор вьщелени  целой части

смешанной дроби;

в - угол, занимаемый изол цией между пластинами на уровне поверхности контактировани  щетки с коллектором.

На фиг.1 изображена принципиальна  схема предлагаемого момента двигател  (2р 16, , , ); на фиг.2 - ув зка геометрических размеров щетно-коллекторного узла; на фиг.З - поперечное сечение дВигатеЛ  ( вариант с цилиндрическим  корем Якорна  обмотка моментного двигател  состоит из равномерно распределенных по окружности  кор  2pil секций 1-15, кажда  из секций занимает yгoл1 p радиан, секции 1-15, объединены в п групп по и секций в каждой, секции, вход щие в одну группу, равномерно распределены по окружности  кор  и соединены друг с другом таким образом , что концы секций с номерё1ми 1 подсоединены к началам секций с номерами (i+m), на фиг.1 показан двигатель с секций 5 15, которые объединены в wi г 3 групп по и 5 секций в каждой, люба  из секций 1-15 занимает, , секции, вход щие в одну группу, например 1,4,7, 10 и 13, сдвинуты друг относительно друга на угол 2trm/5 2iM5 и последе вательно соединены друг с другом, при этом конец секции 1 (i г 1.) соединен с началом секции 4(itm ) f ) конец секции 4() соедин с началом секции 7 (i w) 4+3-7) и т.д. Начала секции соединены с .пластинами коллектора 1 - ЗЗ , число которых равно Ks 25 , при этом секции с номерами « подключены к пластинам с.номерами j t 2 i + +Ц(г| Так, например, дл  случа , показанного на фиг.1, начало секций 5 (i 5) подключенсг к пластинам 10 (. 2.5 +Г .25 + 0-10), начало секции 13 («г 13) подключено к пластине 28( Г13-1Л 2ЧЗ+2-28 -гГ и т.д.. с рабочей поверхностью плас тин коллектора 1 - 33контактируют 2рг16 щеток 34-49, подключенных к токосборным шинам 50 и 51. Уголовные размеры контактной поверхности Р пластин 1-33 межламельных промежутков 0 на уровне поверхности контактировани  поверхности щеток 33-49 с пластинами l ЗЗ и угол обхвата коллектора каждой из щеток 33-49 (см.фиг.2) выбраны таким образом , что при любом угловом положении коллектора относительно щеток исключена возможность замыкани  источника питани  ( не показан подключенного к токосборным шинам 50 и 51, а также потер  контакта щетки с одной из коллекторных пластин 1 - 33 . Эти услови  выполн ютс  при удовлетворении неравенства . Поток возбуждени  в двигателе создаетс  индуктором с 2р полюсами 52 чередующейс  пол рности, закреп ленными на магнитопроводе 53 (см. фиг.З). Якорь двигател  может быть выполнен дисковым или цилиндрическим беспазовнм или с  вно выраженной з чатой структурой. Вариант конструк ции двигател  с цилиндрическим  ко рем и  вно выраженной зубчатой структурой  кор  показан на фиг.З, в этом случае кажда  из секций 1-15 устанавливаетс  на своем стер не (зубцы),  вл ющемс  частью магнитопровода  кор  54. При подключении токосборных шин 50 и 51 к источнику посто нного то ка (фиг.1) по секци м 1-7 и 11-15, включенным параллельно друг другу, протекает ток, взаимодействие кото рого с магнитным полем, создаваемым полюсами индуктора 52, приводи к по влению вращающегос  момента. Секции 8, 9 и 10, закороченные щетками 48, 49, 34, 35, 37 и 38, соприкасающимис  с пластинами 17, 19, 21, 24, 26 и 28, к которым подсоединены эти секции, наход тс  в режиме коммутации ( секци  8, соединенна  с пластинами коллектора 17 и 24, закорочена щетками 38 и 36 (Через токосборную шину 50, секци  9; соединенна  с пластинами 19 и 26, закорочена щетками 49 и 37 через токосборную шину51, а секци  10, соединенна  с пластинами 21 и 28, закорочена щетками 34 и 38 через токосборную шину 50). При вращении  кор  с закрепленными на нем секци ми 1-15 и пластинами коллектора 1 - 33относительно неподвижных полюсов 52 и щеТок 34-39 в секци х 1-15 происходит изменение направлени  тока, в резуль тате чего направление вращающегос  момента остаетс  посто нным. Переключение секций в случае, если  корь двигател  вращаетс  по направлению, показанному стрелкой на фиг.1,. осуществл етс  следующим образом. Смещение коллекторных пластин 24, 26, 28, 30 и 32 относительно щеток 35-39 приводит к уменьшению площадей контактировани  этих пластин с соответствующими им щетками, в результате увеличиваетс  переходное сопротивление и уменьшаетс  величина токов, проход щих по секци м 13 -15. При угле поворота  кор  е,гЧЗ)16)Ч ) ) щетка 39 сходит с пластины 32 и секции 12 и 15, принадлежащие одной из групп, оказываютс  последовательно соединенными и закороченными щетками 37 и 49 через токосборную шину 51, т.е. обе секции переход т в режим коммутации. После поворота  кор  на угол (t/)). (.2 Ik) с пластины 28 сходит щетка 38 и секции 10, 13 оказываютс  последовательно соединенными и подключенными к разнопол рным щеткам 34 и 41, т.е. секци  10 выходит из режима коммутации, при этом положении  кор  по ней идет ток, приблизительно равный половине номинального тока секции. После поворота  кор  на угол )(Zifl) щетка 37 покидает пластину 26 , последовательно сое диненные секции 9 и 12 оказываютс  закороченными однопол рными щеткгили 39 и 49. После поворота  кор  на угол е 0(2)-(2u|k) в режиме коммутации наход тс  секции 13-15, все остальные создают вращающийс  момент. Кроме того, установлено, что коммутаци  предлагаемого двигател  лучше, чем у базового, так как s предлагаемом двигателе через коммутирующие щетки проходит только ток коммутации.

В товрем  как у базового по ним также проводит ток  кор .

.Использование обмотки  кор  с секци миг не перекрывающимис  в лобовых част х, как это сделано в прототипе и используетс  в системах возбуждени  синхронных машин и статорах шаговых двигателей, обеспечивает повышение надежности  крриой обмотки и снижение трудоемкости изготовлени  двигател .

Фиг.1

fPui.S

Claims (1)

1. МНОГОПОЛЮСНЫЙ МОМЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий индуктор с 2р полюсами чередующейся полярности, якорь с 5 равномерно распределенными по окружности якоря секциями, каждая^-из которых занимает угол2т/р радиан, и коллектор с пластинами, к которым подсоединена обмотка, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения равномерности скорости вращения якоря путем повышения стабильности величины электромагнитного момента и упрощения конструкции, обмотка якоря выполнена из 5«m-n=2p±l секций, объединенных в н» групп по и секций в каждой, секции, входящие в одну группу, равномерно распределены по окружности якоря и последовательно соединены друг с другом, при этом концы < ух секций соединены с началами (<+п»)-х секций, коллектор состоит из к= 25+»” пластин, начала ί -х секций подключены к плас тинам коллектора с номерами а угол J охвата коллектора щеткой выбирают по соотношению где < = 1, 2, 3,...,5 -номер секции якорной Обмотки в порядке их раскладки по окружности коллекто, ра;

   j· 1, 2, 3,...,k - номер пластины коллектора в по- g рядке их расположения по окружности . коллектора, совпадающем с направлением секции;

   η - число секций в одной группе, равное целому нечетному числу;

   W - число групп секций в обмотке, равное целому нечетному числу;

   [ ]- оператор выделения целой части смешанной дроби;

   Θ - угол, .занимаемый изоляцией между пластинами на уровне поверхности констактирования щетки с коллектором.