Машина постоянного тока

 

(1% (И) А1 (g1)g Н 02 К 23/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОИ%ТЕНИЙМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ AlHT СССР н а ВТОРСКОмм 0 v

1 (21) 4791549/07 (22) 12.02.90 (46) 23.05.92. Бюл. »" 19 (71) Московский энергетический институт (72) В.Б.Самойлов, В.Т.Медведев и В.Ф.Полухин (53) 621.313.2(088,8) (56) Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока.

И.: Энергия, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 400957, кл ° Н 02 К 23/18, 1973 °

54) МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА

57) Использование: при конструировании и изготовлении коллекторно-щелочных узлов электрических машин для совмещения положения щеток с Физиче2 ской нейтралью. Сущность: в конструкции привод щеток выполнен в. виде зубчатого поворотного кольца 14 с установленными на нем щетками 12 и двух неподвижных электромагнитов

15 с якорем, цепляющимся на зубцы поворотного кольца 14. Датчик положения физической нейтрали выполнен в виде вращающегося кольца, на котором закреплены постоянные магниты.

Также установлено неподвижное контактное кольцо 5 с чередующимися про" водящими и непроводящими участками, причем коммутирующий ролик вращающегося кольца контактирует с проводящими участками. Шаг между проводящи- I ми участками контактного кольца прямо пропорционален шагу зубцов поворотного щеточного кольца. 4 ил.

3 1735973

Изобретение относится к электро технике и может быть быть испольэо- . вано в коллекторных электрических машинах для обеспечения автоматической .установки щеток на физическую нейтраль в зависимости от величины нагрузки.

Известна машина постоянного тока, содержащая якорь и коллекторно-ще" точный узел с неподвижно закрепленными щетками, установленными на Физическую нейтраль при номинальной нагрузке машины.

К недостаткам такого решения следует. отнести невозможность изменения положения щеток при изменении нагрузки, следовательно, ухудшение коммутации.

Известна также электрическая машина постоянного тока, содержащая якорь, полюсы с обмотками возбуждения, коллектор, щетки, установленные с возможностью перемещения по окружности коллектора, и две вспомогательные щетки, установленные на

I цилиндрической поверхности коллектора для определения положения физи4 ческой нейтрали, и зафиксированные симметрично относительно геометриI ческой нейтрали машины.

Минимальное значение напряжения на вспомогательных щетках, получаемое при перемещении рабочих щеток, соответствует положению физической нейтрали.

К недостаткам данного решения следует отнести то, что при измерении разности потенциалов на коллекторе на их значение большое влияние оказывает контактное сопротивление, . которое зависит от многих факторов, например от степени притертости щеток, вибрации машины, следовательно, информация о положении физической нейтрали недостаточно точная.

Это в совокупности с неизменностью положения щеток при изменении нагрузки ухудшает условия коммутации и, тем самым снижает надежность машины.

Цель изобретения - повышение надежности электрической машины за счет улучшения коммутационных процессов.

Указанная цель достигается тем, что s машине постоянного тока,,со" держащей якорь, полюсы с обмотками еозДужцения, коллектор, щетки, ус4 тановленные с возможностью перемещения по окружности коллектора, и датчик положения физической нейтрали, последний выполнен в виде кольца, на котором диаметрально закреплены тангенциально намагниченные постоянные магниты, машина снабжена приводом щеток и установленным на полюсах

1О неподвижным контактным кольцом с проводящими, имеющими отводы для подведения постоянного тока, и непроводящими участками, датчик положения физической нейтрали на роликах„ один

15 из которых токопроводящий, установ лен внутри контактного кольца, а привод щеток выполнен в виде зубчатого, установленного с возможностью поворота кольца, в котором установле20 ны щетки и двух неподвижных электромагнитов, якори которых выполнены с возможностью зацепления с зубчатым кольцом, причем шаг между проводящими участками контактного коль25 ца пропорционален шагу зубцов щеточного кольца.

На фиг, 1 изображена принципиальная конструкция предлагаемой машины; на Фиг. 2 - контактное кольцо и дату чик положения Физической нейтрали (узел Т) на Фиг. 3 - привод щеток, на фиг. 4 - электрическая схема включения электромагнитов привода щеток.

Электрическая машина выполнена следующим образом.

На неподвижных полюсах 1 электрической машины расположена обмотка

2 возбуждения. На одном из полюсов

1,, кроме обмотки возбуждения 2, намотана дополнительная обмотка 3, подсоединенная к части витков обмотки 2 возбуждения и выполненная с от-. водами. На наконечниках 4 полюсов

1 установлено неподвижное контактное кольцо 5. Контактное кольцо 5 выполнено с чередующимися проводящими

6 и непроводящими 7 (фиг.2) участками. Каждый из проводящих участков 6 имеет отвод 8, подсоединенный к отводу дополнительной обмотки 3.

На валу 9 установлены якорь 10 и коллектор 11 со щетками 12, расйоложенными в щеткодержателях 13. Щетки

12 снабжены приводом, включающим зубчатое кольцо 14, установленное с воэможностью поворота вокруг оси машины, и два неподвижных электромагнита 15, закрепленных на подшиг.

I миковом щите 16. Машина снабжена торое вызывает положительные импуль сы в цепи электромагнитов 15. Положительный импульс приводит к срабатыванию электромагнита с обмоткой 26; якорь 21 поднимается и кольцо 14 привода щеток 12 поворачивается на зубцовое деление.. Так как шаг между гроводящими участками 6 контактного кольца 5 прямо пропорционален шагу зубцов щеточного кольца 14, положение щеток l2 совпадает с поло" жением постоянных магнитов 18, При -смещении физической нейтРали В противоположную сторону сооТ ветственно меняется направление поворота постоянных магнитов 18 и полярность импульсов, подаваемых на обмотки электромагнитов 15. Срабаты20 вает другой электромагнит с обмоткой

25 и щеточное кольцо 14, а вместе с ним и щетки l2 поворачиваются в противоположном направлении до совпадения с физической нейтралью. Т.о, при

2 работе предлагаемой машины происходит автоматическая установка щеток в положение, соответствующее опти- мальному процессу коммутации на коллекторе.

30,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Машина постоянного тока, содержащая якорь, полость с обмоткой возбуждения, коллектор, установленные с возможностью перемещения по его окружности щетки, датчик положения физической нейтрали, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности машины путем улуч 0 шения коммутационных процессов, датчик положения физической нейтоали выполнен в виде кольца, на котором диаметрально закреплены тангенциально намагниченные постоянные магниты машина снабжена приводом щеток и ус тановленным на полюсах неподвижным контактным кольцом с чередующимися прова" дящими, выполненнь:ми каждый с Отводом для подведения постоянного тока, и не50 проводящими участками, датчик положе. ния физической нейтрали установлен внутри контактного кольца на роликах, один из которых токопроводящий, а привод щеток выполнен в виде зубчатого кольца, в котором размещены щетки, установленного с возможностью поворота, и двух неподвижных электромагнитов, якори которых выполнены * воз можностью зацепления с зубчатым коль

1735973 также датчиком 17 положения физической нейтрали. Датчик 17 (фиг,2) положения физической нейтрали состоит из тангенциально намагниченных flA стоянных магнитов 18, диаметрально закрепленных в немагнитном кольце 19, которое может свободно поворачиваться вокруг.оси благоларя роликам 20, на которых оно установлено внутри контактного кольца 5. Один из роликов 20 выполнен проводящим. Якорь 21 электромагнитов 15 (фиг.3) входит в зацепление с зубцами 22 кольца 14 привода щеток, а другим своим концом упирается в пружину 23. Кольцо 14 установлено на подшипниковом щите 16 через ролики 24 (фиг,l). Обмотки

25 и 26 электромагнитов 15 со встречно включенными диодами 27, 28 . подсоединены через проводящий ролик

20 к отводам дополнительной обмотки

3 (фиг.4). Дополнительная обмотка 3 подключена к виткам обмотки 2 воз-буждения через сопротивление 29.

Специфика работы предлагаемой электрической машины сводится к особенностям работы коллекторного узла.

При изменении тока якоря 10, меняется положение физической нейтрали.

Под влиянием результирующего электромагнитного поля, возникающего при работе машины, постоянные магниты 18 стремятся занять такое положение, чтобы сила отталкивания со стороны полюсов 1 машины и постоянных магнитов 18 одной полярности уравновешивалась с силой отталкивания полюсов 1 и 18 другой полярности.

Вследствие этого кольцо 19 датчика

17 положения физической нейтрали повернется на угол, при котором постоянные магниты 18 будут располо- жены на физической нейтрали. Поворот датчика 17 приводит к повороту контактного ролика 20, который начинает замыкать контакты проводящих участков 6 на неподвижном контактном кольце 5. К отводам 8 проводящих участков 6 проводится напряжение от дополнительной обмотки 3 (фиг.4) . На. пряжение на отводах 8 различно и возрастает ступенчато от отвода к отводу, причем если постоянный маг" нит 18 находится на геометрической нейтрали, то напряжение минимально, т.о. при повороте. датчика 17 с герметрической нейтрали на физическую происходит замыкание отводов 8, ко- цом, причем шаг между проводящими участками контактного кольца прямо

1735973 пропорционален шагу зубцов зубчатого коль ца . 1735973

Составитель В.Полухин

Техред И,Дндык КорректоР С.ШекМар

Редактор С.Патрушева

Ф «ФЮЮ ЮЮ

»» Ю О» Ю «» » ««» «4 «» «

Заказ 1823 Тираж Подписное

ВНИИПК Государственного комитета йо изобретениям .и открытивм nps ГКВТ CCCt

113035, Иосква, %-33, Раушскав наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, уи, Гагарина, 163