SU1624615A1 - Многополюсна электрическа машина посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электромашиностроению . Пелью изобретени   вл етс  расширение области применени  и упрощение конструкции. Машина по сто нного тока состоит из индуктора с полюсами чередующейс  пол рности,  кор , обмотка которого выполнена из спирально навитых и равномерно распо7 ложенных по его окружности секций.Секции соединены между собой с шагом1 sn + 1 у перемычками. Коллектор состоит из К p-t пластин. Число секций обмотки  кор  s q-t выбрано таким, что имеетс  хот  бы два делител , не равных единице. Коллекторные перемычки объедин ют пластины коллектора в группы по р коллекторных пластин в каждой группе. Перемычки установлены так, что кажда  из них -ч соедин ет пластины 1К-204К,смещенные одна относительно другой на t последовательно расположенных пластин и разнопол рных щеток. 5 табл, 3 ил. § СО

Description

Изобретение относитс  к электромашиностроению и может быть использовано в моментных двигател х дисковой и цилиндрической конструкции ин- франизких частот вращени , а также в тахогенераторах аналогичной конструкции .

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  электрической машины и упрощение ее конструкции .

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема предлагаемой многополюсной машины посто нного тока с числом полюсов р 17 и ислом секций s 24, на которой показано соединение части

секций между собой перемычками, подсо единение перемычек к коллектору и соединение коллекторных пластин в группы при помощи коллекторных перемычек дл  случа , когда делители числа q 2 .t 17-12 204; на фиг. 2 - электрическа  схема машины по фиг. 1 (дл  удобства чтени  схемы пластины коллектора, вход щие в fодну группу и соединенные одна с другой коллекторными перемычками, размещены в одну строку, а не в действительном пор дке их расположени  по коллектору); на фиг. 3 - пример выполнени  электрической схемы машины с теми же числами р 17

О5 Ю

4ь

05

сл

и s 24, но о 3; t 8 и К t-p 8«17 136.

Многополюсна  электрическа  машина посто нного тока состоит из индуктора с 2р 34 полюсами 1 чередующейс  пол рности, обозначенной индексами N и S,  кор  2, обмотка которого выполнена из спирально навитых и равномерно расположенных по его окружности секций 3, обозначен- |ных на фиг. 1, 2 и 3 номерами 1с-24с, при этом номера 1с-24с присвоены секци м 3 п пор дке их расположени  по окружности  кор  2, начина  с любой произвольно вз той, секции 3 соединены между собой с шагом у

sn + 1. ,

перемычками 4, обозначенР

ными на фиг. t,2 и 3 номерами 1-24, причем номер перемычки 4 соответствует номеру секции 3, к началу которой она подсоединена, коллектора 5, состо щего из К р-t пластин, которым на фиг. 1 и 2 присвоены номера 1К-204К, а на фиг. 3 - 1К-136К, при этом номера присвоены пластинам коллектора 5 в пор дке их расположени  по расточке коллектора 5 при обходе в том же направлении-, что и при нумерации секций 3  кор  2, начина  с произвольной пластины коллектора 5, коллекторных перемычек 6, объедин ющих пластины коллектора 5 в t групп по р коллекторных пластин в каждой группе, при этом коллекторные перемычки 6 установлены так, что кажда  из них соедин ет пластины 1К-204К на фиг. 1 и 1 (1К-136К на фйг,3), смещенные одна относительно другой на t последовательно расположенных пластин, например, как показано на фиг.1, коллекторные перемычки 6 соедин ют пластины 1ЗК и 25К (25 - 13 12 t), 37K, 49К и т.д., и разнопол рных щеток 7 и 8.

Об зательным дл  реализации предлагаемой конструкции электрической машины  вл етс  выполнение услови  выбора числа секций s  кор  2 таким , чтобы оно имело как минимум два делител  q и t, не равных единице , и s q«t, при этом число пар

полюсов 1 индуктора не имеет делител ми числа q и t. На фиг.1 показана машина, имеюща  р 17 и s 24, котора  может быть реализована в исполнени х , приведенных в табл.1.

Таблица 1

0

5

В зависимости от прин того исполнени  коллектор 5 имеет различное число пластин: в первом исполнении K p.t 17«12 204, во втором-К 136, в третьем - К 17«6 102, в четвертом - К 68, в п том - К . 51. Пластины с помощью коллекторых перемычек 6 объединены в t групп, которым присвоены номера 3, определ емые по наименьшим номерам пластин, вход щих в данную Труппу.

Принадлежность пластины с номером к группе пластин с номером v опре- 0 делаетс  следующим образом:

.1-1.

}- 1

+ t

I

)

Например, дл  машины, изображенной на фиг. 1 и 2 (t 12), пластина с ноit-

мером 1 38К входит в группу с номером

, JO - 1ч J J .

} 1 + 12Fre221L -1 +

12F,

f-T2

,

а пластина с номером 1 102К - в группу с номером

}-1

12Р„( 1 + 12Fr(8 5

12

12

1+5

6.

Дл  машины, у которой К 204 { 12) (исполнение 1), группы об- .разуютс  пластинами 1 1К-204К коллектора 5, приведенными в табл 2 (группы коллекторных пластин дл  схемы обмотки, показанной на фиг.1 и 2).

Примечание: Буквенные индексы к у номеров пластин опущены.

Дл  машины по фиг.З, у которой К пластинами 1 1К-136К, приведенными 136 (t 8), группы образуютс 20 в табл.3.

Таблица 3

Секции 1с-24с обмотки  кор  2 поключены к коллектору 5 следующим образом .

Секции соединены между собой пермычками 4, выполненными с шагом Jn± 1 24-5«1 119

17

- 7

Р 17 (число п прин то равным 5, так как  вл етс  наименьшим числом, обеспечивающим выполнение услови , что у должно быть целым числом), т. е. - конец первой секции соединен перемычкой 8- с началом восьмой секции, конец восьмой секции соединен перемычкой 15 с началом п тнадцатой секции и т.д., при установке всех s перемычек обмотка  кор  получаетс  замкнутой, а соответствующие перемычки подключаютс  к группам кол- пекторных пластин по алгоритму

sFjill

i 1 +

У).

r- t

Например, дл  мапмны, схемы которой показаны на фиг. 1 и 2, к группе

35 коллекторных пластин с номером -V

4 подключена перемычка с номером

i 1

+ )

1 + 24Fr,(1-y) 1 + 18-19,

г 4 т.е. перемычка, котора  соедин ет

начало секции с номером 19 и конец с номером i i-y+K2, s 19-7 12 (КЈ О, т.к. ), дл  машины по схеме 3 к группе коллекторных пластин с номером v 4 подключена перемычка с номером i

.(4-1)7,

i 1 + 24FP(8

-)

1 +24Fr(2.|) 1 + 15 16,

т.е. перемычка, котора  соедин ет начало секции с номером 16с и конец секции с номером 9с.

Дл  машины по схеме на фиг. 1 и (исполнение 1) пор док подсоединени  групп коллекторных пластин к перемычкам 4 приведен в табл.4.

Таблица 4

Примечание. Индексы с у номеров секций опущены.

Дл  машины по схеме фиг.З (исполнение 2) пор док подсоединени  групп коллекторных пластин и перемычек 4 приведен в табл.5.

Таблица

На фиг.1-3 приведены электрические схемы предлагаемой машины дл  случа , когда в них установлена одна пара разнопол рных щеток 7 и 8. Максимальное число дополнительных пар щеток равно р 1 и определ етс  количеством однопотенциальных пластин коллектора в группе. Необходимость

5

0

5

установки дополнительных пар щеток определ етс  исход  из услови  обеспечени  заданной плотности тока под щетками или из услови  повышени  надежности машины путем резервировани  щеток 7 и 8.

Схемы соединени  секций, подключени  перемычек к группам коллекторных пластин и формировани  групп дл  остальных исполнений (3-5) выполн ютс  аналогично описанному выше.

При подаче напр жени  на щетки 7 и 8 машины, схемы которой показаны на фиг.1 и 2, ток пойдет по следующей цепи: щетка 7, пла-стины коллектора, вход щие в первую группу (1К, 13К , 193К), две параллельные ветви обмотки , перва  из которых состоит из секций 3 с номерами i 1с,Зс, 15с, 22с, 5с, 12с, 19с, 2с, 9с, 16с, 23с, 6с, а втора  - из секций с номерами 18с, 11с, 4с, 21с, 14с, 7с, 24с, 17с, Юс, Зс, 20с, 13с, седьма  группа коллекторных пластин (коллекторные пластины с номерами 7К, 19К, 31К... J99K), щетки 8.

Ток, проход щий по параллельным - ветв м обмотки, взаимодействует с магнитным потоком полюсов индуктора

1,в результате чего под действием электромагнитного момента  корь 2

приходит во вращение.При повороте  кор  2 в направлении,показанном на фиг.1 и

2 стрелками,структура параллельных

ветвей измен етс . Секции с номерами 1с и 8с закорачиваютс  щеткой 7, а секции 20с и 13с - щеткой 8 (указанные секции наход тс  в режиме коммутации ) . При повороте  кор  2 на одно коллекторное деление параллельные ветви состо т из секций 3 с номерами: перва  - 15с, 22с, 5с, 12с, 19с, 2с, 9с, 16с, 23с, 6с7 13с, 20с, а втора  - 8с, 1с, 18с, 11с, 4с, 21с, 14с, 7с, 24с, 17с, 10с, Зс. В дальнейшем указанный процесс циклически повтор етс .

При выполнении машины пп схеме фиг.З ток протекает по тем же параллельным ветв м, однако кажда  из щеток 7 и 8 коммутирует одновременно не

2,а 3 секции.

Функционирование предлагаемой многополюсной электрической машины в качестве электрической машины посто нного тока обеспечиваетс  тем, что при указанном соединении секций между собой и подключении перемычек к коллектору на пластинах коллектора при вращении  кор  в магнитном поле полюсов индуктора возникает сто ча  волна электрического потенциала. Действительно , потенциал начала i-й секции определ етс  разовым фактором ее углового положени 

(i-°

sn± 1

При шаге соединени  у

Р

между собой соедин ютс  секции, имеющие минимальную разность фазовых факторов дл  данной системы

2fr

sn± 1

Р

f

2и

(sn + 1) +

При этом потенциал групп коллекторных пластин дл  машины по схемам фиг.1 и 2 (в соответствии с табл.4) определ етс  Лазовыми факторами:

оЛ

что свидетельствует о наличии синусоидальной волны на коллекторе.

За счет установки перемычек по коллектору с шагом t потенциальна  волна дублируетс  р раз.При установ-j ке щеток по геометрическим нейтрал м между щетками возникает посто нна  ЭДС  кор , а коллектор функционирует в качестве выпр мител -инвертора, обеспечива  2р переключений секций за один оборот  кор .

Предлагаема  машина, изготовленна 

из тех же элементов, что и известна , расшир ет область применени  известной конструкции на машины с числом р, не удовлетвор ющим условию р m d, a

10

15

20

25

30

35

следовательно, может быть выполнена при числах р, определ емых методами оптимального проектировани . Кроме того, полна  симметри  структуры ветвей у предлагаемой машины имеет место уже при одной паре щеток, а не при d( парах,как в известной машине,что при- воДит к упрощению ее конструкции.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Многополюсна  электрическа  машина посто нного тока, содержаща  индуктор с 2р, полюсами чередующейс  пол рности и  корь с замкнутой обмоткой, состо щей из s равномерно расположенных по расточке  кетр  секций, соединенных

   sn ± 1 между собой с шагом у

   iперемычками, при этом число s не име- ет с числом р общих делителей, коллектор , пластины которого с помощью токопровод щих перемычек объединены в группы, и установленные по геометрическим нейтрал м щетки, о т л и ч а ю- щ а   с   тем, что, с целью расширени  области- применени  и упрощени  конструкции, число секций обмотки  кор  s (jit выбрано таким образом, что имеетс , хот  бы два делител  q и t, не равных единице, число коллекторных пластин К удовлетвор ет условию К p-t, токопровод щие перемычки по коллектору выполнены с шагом , равным числу t, группа коллекторных пластин с номером } подсоединена к перемычке,соедин ющей начало секции с номером i

   40

   1 + sFp(

   ( Р У) t /

   5

   5

   и конец секции - с номером i i i - у + K2s,

   где n - наименьшее число, обеспечивающее условие, число у равно целому положительному числу ,4 q,t - делители числа s не равны

   единице , F,, - оператор выделени  дробной

   части смешанной дроби; i 1,2,3,...,s - номера секций ( в пор дке их расположени  по

   расточке  кор , начина  с . произвольно вз той v 1,2,3,...,t - номера групп пластин коллектора, опреде1 162А61Ь

   л емые по наименьшему номеру пластины коллектора из пластин, вход щих п данную группу с номерами

   , 1 + t(Fr(l)). 1,2,3,...,pt - номера пластин

   5с

   ЗС

   с

   2с

   23с

   22с

   21С

   20с

   №

   12

   коллектора в пор дке их расположени  по расточке коллектора при обходе в том же направлении , что и при нумерации ( секций  кор ; 0 при i у,

   1 при .

   дс

   9с

   Юс

   14с

   15С

   1БС

   17с

   фиг. 1

   Фиг. 2

   П П

   ш

   8

   « Фиг. 5

   Составитель С.Шутова Редактор А.Маковска  Техред М.Дидык

   Корректор Т.Палий