RU2390087C1 - Collector electric motor with pole anchor - Google Patents
Collector electric motor with pole anchor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390087C1 RU2390087C1 RU2009114868/09A RU2009114868A RU2390087C1 RU 2390087 C1 RU2390087 C1 RU 2390087C1 RU 2009114868/09 A RU2009114868/09 A RU 2009114868/09A RU 2009114868 A RU2009114868 A RU 2009114868A RU 2390087 C1 RU2390087 C1 RU 2390087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- poles
- pole
- collector
- armature
- 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 и может быть использовано в устройствах автоматики, в качестве электрических двигателей 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 electric collector motors and universal collector motors and can be used in automation devices, as electric motors 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. 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 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. Стр.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. Стр.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. Стр.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 adopted for the prototype single-phase collector motor with a series of 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 якоря полюсным.The aim of the present invention is to provide a new, simpler, more reliable and technologically advanced design of a collector electric motor due to the implementation of the pole armature.
Задачей настоящего изобретения является оптимальный выбор числа полюсов индуктора и полюсов якоря при выполнении замкнутой барабанной простой последовательной (волновой) катушечной обмотки якоря, оптимальный выбор полюсной дуги полюса индуктора и полюса якоря, ширины коммутационной зоны и числа коллекторных пластин коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем.The objective of the present invention is the optimal choice of the number of poles of the inductor and the poles of the armature when performing a closed drum simple sequential (wave) coil winding of the armature, the optimal choice of the pole arc of the pole of the inductor and the pole of the armature, the width of the switching zone and the number of collector plates of a collector electric motor with a pole anchor.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение новых конструкций однофазных коллекторных электрических двигателей переменного тока и универсальных коллекторных двигателей с полюсным якорем с высокими энергетическими показателями и хорошей коммутацией, с возможностью глубокого и плавного регулирования выходных параметров двигателей.The technical result of the present invention is to obtain new designs of single-phase AC electric collector motors and universal pole armature motors with high energy performance and good switching, with the possibility of deep and smooth control of the output parameters of the motors.
Поставленная задача достигается тем, что коллекторный электрический двигатель с полюсным якорем 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 полюсный якорь с замкнутой барабанной простой последовательной катушечной обмоткой якоря, каждая катушка которой размещена на соответствующем явно выраженном 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. Индуктор может иметь и неявнополюсную систему. 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 «М>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. Сердечник полюсного якоря выполнен из изолированных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью и с явно выраженными полюсами, число которых незначительно отличается от числа полюсов индуктора. Следует отметить, что при увеличении числа явно выраженных полюсов якоря при прочих равных условиях коммутация двигателя улучшается за счет увеличения углового пространства, ограничивающего ширину коммутационной зоны, но при этом непропорционально уменьшается вращающий момент и увеличивается частота вращения ротора, что несколько снижает энергетические и удельные показатели двигателя.This object is achieved in that the collector electric motor with a pole anchor comprises a housing, an inductor core with distinct poles, assembled from insulated sheets of electrical steel with high magnetic permeability, a coil excitation coil of the inductor located on the poles of the inductor, bearing shields with bearings, a shaft, collector, brush-contact assembly with brushes and pole armature with a closed drum simple sequential coil winding of the armature, each coil which is located on the corresponding explicit pole of the armature, and the beginning and ends of the coils are interconnected in a certain way and 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, and the armature winding itself is connected to the excitation winding inductor in series. The inductor may also have an implicit pole system. 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 “M>” 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. The core of the pole anchor is made of insulated sheets of electrical steel with high magnetic permeability and with distinct poles, the number of which slightly differs from the number of poles of the inductor. It should be noted that with an increase in the number of pronounced anchor poles, ceteris paribus, motor switching is improved by increasing the angular space limiting the width of the switching zone, but at the same time the torque is disproportionately reduced and the rotor speed increases, which slightly reduces the energy and specific engine performance .
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 коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем, 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 относительно друг 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 a collector electric motor with a pole armature, powered by a single-phase AC voltage source, and also as a universal collector motor, which can be powered by a single-phase AC voltage source and a constant voltage source, with an external inductor and an internal armature, are possible with an internal inductor and an external armature, as well as with an inductor and an armature rotating relative to each other and relative to a stationary shaft.
В соответствии с настоящим изобретением для создания замкнутой барабанной простой последовательной катушечной обмотки якоря и получения наилучших энергетических показателей с хорошей коммутацией коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем число полюсов индуктора ZP и число явно выраженных полюсов якоря ZЯ связаны между собой и определяются равенствами (1) и (2) соответственно при выполнении условия (3):In accordance with the present invention, to create a closed drum simple sequential coil winding of the armature and to obtain the best energy performance with good commutation of the collector electric motor with the pole armature, the number of inductor poles Z P and the number of pronounced armature poles Z I are interconnected and are determined by equalities (1) and (2) respectively, when condition (3) is satisfied:
где р=2, 3, 4, 5, … - число пар явно выраженных полюсов индуктора, начиная с двух, R - целое положительное число, i=1, 2, 3, … - целое положительное число.where p = 2, 3, 4, 5, ... is the number of pairs of pronounced inductor poles, starting from two, R is a positive integer, i = 1, 2, 3, ... is a positive integer.
Ширина полюсной дуги bzP явно выраженного полюса индуктора связана с полюсным делением tzP явно выраженных полюсов индуктора и определяется выражением:The width of the pole arc bz P of the pronounced pole of the inductor is related to the pole division tz P of the pronounced poles of the inductor and is determined by the expression:
где tzP=360°/ZP и bzP измеряются в геометрических градусах. Следует отметить, что для лучшего использования полезного объема и получения более высоких энергетических показателей с хорошей коммутацией коллекторной электрической машины постоянного тока с полюсным якорем желательно выбирать bzP близкой к tzP.where tz P = 360 ° / Z P and bz P are measured in geometric degrees. It should be noted that in order to better use the useful volume and obtain higher energy performance with good commutation of a DC collector electric machine with a pole armature, it is desirable to choose bz P close to tz P.
Ширина полюсной дуги bzЯ явно выраженного полюса якоря связана с полюсным делением tzР явно выраженных полюсов якоря и определяется выражением:The width of the pole arc bz I of the pronounced pole of the anchor is associated with the pole division tz P of the pronounced pole of the anchor and is determined by the expression:
где 0,7≤k<1, a tzЯ=360°/ZЯ и bzЯ измеряются в геометрических градусах. Коммутация катушки обмотки якоря должна проходить в тот промежуток времени, когда явно выраженный полюс якоря, на котором расположена коммутируемая катушка, находится под явно выраженным полюсом индуктора, не выступая за его пределы в тангенциальном направлении при угловом измерении.where 0.7≤k <1, a tz I = 360 ° / Z I and bz I are measured in geometric degrees. The switching of the coil of the armature winding should take place at that time when the pronounced pole of the armature on which the switched coil is located is under the pronounced pole of the inductor, without protruding beyond its limits in the tangential direction during angular measurement.
Ширина коммутационной зоны в угловом измерении для получения хорошей коммутации не должна превышать разности между шириной полюсной дуги полюса индуктора и шириной полюсной дуги полюса якоря и определяется выражением:The width of the switching zone in the angular measurement to obtain good switching should not exceed the difference between the width of the pole arc of the pole of the inductor and the width of the pole arc of the pole of the armature and is determined by the expression:
Коллекторные пластины выполнены одинаковой ширины. Общее число коллекторных пластин nКП коллектора определяется равенством:The collector plates are made of the same width. The total number of collector plates n KP collector is determined by the equality:
где с=2, 3, 4, … - целое положительное число, начиная с двух. Число коллекторных пластин, к которым подключены начала и концы катушек обмотки якоря, равно числу явно выраженных полюсов якоря. Щетки выполнены одинаковой ширины. Число щеток пропорционально числу явно выраженных полюсов индуктора.where c = 2, 3, 4, ... is a positive integer starting from two. 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. 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 выполнялось условие (6).The width of the collector plate and the width of the brush are selected so that condition (6) is satisfied.
Полюсный якорь выполнен с замкнутой барабанной простой последовательной катушечной обмоткой якоря, каждая катушка которой размещена на соответствующем явно выраженном полюсе якоря, причем конец катушки, расположенной на предыдущем явно выраженном полюсе якоря, соединен с началом катушки, расположенной на последующем явно выраженном полюсе якоря, отстоящем от предыдущего полюса на число полюсов якоря, равное ZЯ-ZP, и подключен к ближайшей соответствующей коллекторной пластине коллектора, равноудаленной от этих полюсов якоря, и т.д., при таком соединении образуется замкнутая электрическая цепь с двумя параллельными ветвями независимо от числа полюсов индуктора.The pole anchor is made with a closed drum simple sequential coil winding of the anchor, each coil of which is located on the corresponding explicit pole of the armature, and the end of the coil located on the previous explicit pole of the armature is connected to the beginning of the coil located on the subsequent explicit pole of the armature, spaced the previous pole by the number of anchor poles equal to Z I -Z P and connected to the nearest corresponding collector plate of the collector equidistant from these anchor poles, etc., etc. and such a connection forms a closed electrical circuit with two parallel branches, regardless of the number of poles of the inductor.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем. На фиг.2 и фиг.4 показаны примеры реализации изобретения в виде поперечных сечений коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем. На фиг.3 приведена схема 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 сердечник индуктора с полюсами и обмоткой возбуждения индуктора и щетки показаны в развернутом виде в аксиальном направлении. Явно выраженные полюса якоря на фигурах обозначены буквой и цифрой, например Я2. Цифра 2 обозначает номер явно выраженного полюса, а буква Я - принадлежность полюса к якорю. Положение якоря относительно индуктора на фиг.2, фиг.3 и фиг.4 показано в один и тот же момент времени.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of a collector electric motor with a pole anchor. Figure 2 and figure 4 shows examples of the invention in the form of cross-sections of a collector electric motor with a pole armature. Figure 3 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 the expanded form in the radial direction, and the core of the inductor with the poles and the field coil of the inductor and brush are shown in the expanded form in the axial direction. The pronounced poles of the anchor in the figures are indicated by a letter and a number, for example, I2. The
Рассмотрим конструкцию коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем (фиг.1, фиг.2, фиг.4). Двигатель содержит следующие основные части: корпус 1, сердечник 2 индуктора с явно выраженными полюсами 3 индуктора, катушечную обмотку возбуждения индуктора, сердечник 5 якоря с явно выраженными полюсами 6 якоря, 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 14, выполненные в аксиальном направлении (фиг.4), с уложенной в них компенсационной обмоткой (не показана), 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 (фиг.2-4), на каждом из которых расположена соответствующая катушка 7 замкнутой барабанной простой последовательной катушечной обмотки якоря по одной на каждом полюсе. Каждая катушка 7 обмотки якоря выполнена из обмоточного медного провода или обмоточной медной шины и состоит из одного или нескольких витков. Коллектор 9 имеет медные коллекторные пластины 10, электрически изолированные друг от друга и от вала 8. Концы и начала катушек 7 обмотки якоря соединены между собой и с коллекторными пластинами 10 таким образом (фиг.3), что конец катушки, расположенной на предыдущем явно выраженном полюсе якоря, например Я2, соединен с началом катушки, расположенной на последующем явно выраженном полюсе якоря, например Я4, отстоящем от предыдущего полюса на число полюсов якоря, равное ZЯ-ZP, и подключен к ближайшей соответствующей коллекторной пластине 10 коллектора 9, равноудаленной от этих полюсов якоря, и т.д., образуя замкнутую электрическую цепь с двумя параллельными ветвями независимо от числа явно выраженных полюсов 3 индуктора.Consider the design of a collector electric motor with a pole anchor (figure 1, figure 2, figure 4). The engine contains the following main parts:
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.3) 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 последовательно (с целью снижения напряжения на коммутируемой катушке обмотки якоря и, тем самым, улучшения коммутации), но всегда таким образом, чтобы при протекании по ним переменного или постоянного электрического тока явно выраженные полюса 2 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.The mechanism of the brush-contact assembly is most often attached to the bearing shield 13 from the side of the
В случае выполнения коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем в качестве универсального коллекторного двигателя с полюсным якорем 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 a collector electric motor with a pole armature as a universal collector motor with a pole armature, the field coil of the inductor with respect to the armature coil is also switched on sequentially and consists of
Рассмотрим работу коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем при питании его от источника переменного напряжения (фиг.2÷4). На двигатель от источника переменного напряжения 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 «N» 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.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.3 коммутация происходит в катушке 7, расположенной на явно выраженном полюсе якоря Я2. При перемещении ротора на один явно выраженный полюс якоря картина повторяется. Направление вращающего момента, действующего на якорь при стационарном состоянии индуктора, показано на фиг.3 стрелкой с буквой М.Consider the work of a collector electric motor with a pole anchor when it is powered from an AC voltage source (Fig.2 ÷ 4). Power is supplied to the engine from an AC voltage source. 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
Коллекторный электрический двигатель с полюсным якорем 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 со щетками. Глубокое и плавное регулирование выходных параметров коллекторного электрического двигателя с полюсным якорем осуществляется либо путем изменения величины питающего напряжения, либо путем изменения частоты питающего переменного напряжения, либо одновременным изменением и величины, и частоты питающего переменного напряжения.A collector electric motor with a pole armature can be powered from 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 with brushes. Deep and smooth control of the output parameters of a collector electric motor with a pole armature 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.
Изменение направления вращения электрического двигателя (реверс) осуществляется путем перемены проводов, подключаемых к выводным концам А1 и А2, местами.Changing the direction of rotation of the electric motor (reverse) is carried out by changing the wires connected to the output ends A1 and A2, in places.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114868/09A RU2390087C1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | Collector electric motor with pole anchor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114868/09A RU2390087C1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | Collector electric motor with pole anchor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2390087C1 true RU2390087C1 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=42676257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009114868/09A RU2390087C1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | Collector electric motor with pole anchor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2390087C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1399854A1 (en) * | 1986-11-06 | 1988-05-30 | Предприятие П/Я А-1877 | Commutator-type d.c. generator |
| RU2082275C1 (en) * | 1994-03-28 | 1997-06-20 | Вячеслав Данилович Лущик | Non-reversing direct current sequential excitation electric motor |
| RU2171525C1 (en) * | 2000-03-06 | 2001-07-27 | Закрытое акционерное общество "Кросна-Мотор" | Commutator machine |
| RU2185018C2 (en) * | 2000-06-21 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Одесмонтажспецпроект" | Direct-current motor |
| DE10361254A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-08-12 | Aisan Kogyo K.K., Obu | DC brush motor |
| US7188403B2 (en) * | 2004-01-13 | 2007-03-13 | Asmo Co., Ltd. | Manufacturing method of armature comprising core constituted by assembling split core members |
| EP1793471A1 (en) * | 2005-08-03 | 2007-06-06 | Asmo Co., Ltd. | Armature, rotating electric machine, dc motor, and brushless motor |
-
2009
- 2009-04-21 RU RU2009114868/09A patent/RU2390087C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1399854A1 (en) * | 1986-11-06 | 1988-05-30 | Предприятие П/Я А-1877 | Commutator-type d.c. generator |
| RU2082275C1 (en) * | 1994-03-28 | 1997-06-20 | Вячеслав Данилович Лущик | Non-reversing direct current sequential excitation electric motor |
| RU2171525C1 (en) * | 2000-03-06 | 2001-07-27 | Закрытое акционерное общество "Кросна-Мотор" | Commutator machine |
| RU2185018C2 (en) * | 2000-06-21 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Одесмонтажспецпроект" | Direct-current motor |
| DE10361254A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-08-12 | Aisan Kogyo K.K., Obu | DC brush motor |
| US7188403B2 (en) * | 2004-01-13 | 2007-03-13 | Asmo Co., Ltd. | Manufacturing method of armature comprising core constituted by assembling split core members |
| EP1793471A1 (en) * | 2005-08-03 | 2007-06-06 | Asmo Co., Ltd. | Armature, rotating electric machine, dc motor, and brushless motor |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| АРНОЛЬД Э., ЛА-КУР И.Л. Машины постоянного тока. Том 1. - М.: Государственное техническое издательство, 1931, с.22-23. ПЕТРОВ Г.Н. Электрические машины, ч.3, Коллекторные машины постоянного и переменного тока. - М.: Энергия, 1968, с.8-29, 35. * |
| ПЕТРОВ Г.Н. Электрические машины, ч.3, Коллекторные машины постоянного и переменного тока. - М.: Энергия, 1968, с.194-212. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104578661B (en) | An Axially Distributed Doubly Salient Brushless DC Motor | |
| US20110018383A1 (en) | Permanent-magnet switched-flux machine | |
| CN103001423B (en) | Internal-external double-stator electro-magnetic double-salient starter generator | |
| US9236784B2 (en) | Flux-switching electric machine | |
| Zulu et al. | Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines | |
| CN103812294B (en) | A kind of five phase double salient-pole electric machines | |
| CN101562383B (en) | Single-phase reluctance generator | |
| CN108964388B (en) | Switched reluctance motor | |
| CN1870385A (en) | Mixing excitation permanent magnetic synchro generator | |
| CN106787557B (en) | A concentrated winding electric excitation doubly salient motor | |
| Gao et al. | A review of high power density switched reluctance machines suitable for automotive applications | |
| CN201188577Y (en) | Single-phase reluctance generator | |
| RU2437202C1 (en) | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation | |
| Kataoka et al. | Design of high torque PM vernier motor | |
| CN104506010B (en) | A kind of Automobile flywheel formula electrical excitation starter-generator | |
| Beik et al. | High voltage generator for wind turbines | |
| RU2385525C1 (en) | Collector dc electric machine with pole anchor | |
| CN110120732B (en) | An induction series brushless excitation motor | |
| RU2359392C1 (en) | Commutator machine with polar armature | |
| RU2390087C1 (en) | Collector electric motor with pole anchor | |
| US20100026103A1 (en) | Driving or power generating multiple phase electric machine | |
| WO2009051515A1 (en) | Synchronous electrical machine | |
| Ullah et al. | Design of a low-cost dual rotor field excited flux switching generator for wind turbine applications | |
| CN106899158B (en) | A four-phase electric excitation motor for an electric vehicle | |
| CN104505962B (en) | A kind of flux switch motor of axial excitation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 14-2010 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120422 |