Машина постоянного тока с неподвижным коллектором



Машина постоянного тока с неподвижным коллектором
Машина постоянного тока с неподвижным коллектором

 


Владельцы патента RU 2420850:

Столяров Николай Аркадьевич (RU)
Ефимов Михаил Федорович (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, в частности к машинам постоянного тока (МПТ). Наиболее близким по сути аналогом предложенной является МПТ с механическим коммутатором, коллектором со скользящими щеточными контактами. Названная машина обладает некоторыми недостатками в конструктивном исполнении, заключающимися в том, что она включает в себя вращающиеся якорную обмотку и коллектор, по поверхности последнего из которых в ходе ее работы непрерывно скользят несколько пар щеточных контактов. Это приводит к интенсивному износу скользящихся друг о друга ее деталей от трения скольжения, к сужению области ее применения из-за возникающего при этом искрения между ними. Кроме того, вращающиеся обмотки якоря несколько ограничивают возможную максимальную угловую скорость вращения ее ротора. Техническим результатом изобретения является существенное увеличение износостойкости машины, расширение области ее применения и увеличение надежности в работе. Технический результат достигается тем, что в конструкции предложенной МПТ якорная обмотка неподвижна, а вращается индуктор, состоящий из постоянных магнитов и центрального магнитопровода, установленных на общий вал вращения и тем, что вместо подвижного коллектора со скользящими по ним щеточными контактами в ней применяется неподвижный коллектор, состоящий из трех полых цилиндров, по внутренним поверхностям которых одновременно передвигаются две пары диаметрально противоположно размещенных электропроводящих гусениц, отодвинутых друг от друга не только вдоль вала вращения на требуемое расстояние, но и на 90 градусов по кругу. В этом случае неподвижный коллектор с электропроводящими гусеницами в любой момент времени вращения ротора обеспечивает такие направления токов по обмотке якоря, при котором в области полюсов постоянных магнитов разные полярности будут всегда находиться проводники с противоположными направлениями токов. При таком распределении токов якоря Iя электромагнитные силы от их взаимодействия с магнитным полем индуктора будут действовать согласованно, что позволяет машине развивать максимальный вращающий момент. В режиме генератора в проводниках обмотки якоря предложенной МПТ наводятся переменные токи, которые поступают по соединительным проводам к неподвижному коллектору с подвижными электропроводящими гусеницами, посредством которого они потекут во внешнюю цепь определенной нагрузкой, но уже в выпрямленном виде. 2 ил.

 

Описание изобретения

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к машинам постоянного тока (МПТ). Наиболее близким по сути аналогом предложенной является МПТ с механическим коммутатором, коллектором со скользящими щеточными контактами.

Названная машина обладает некоторыми недостатками в конструктивном исполнении, заключающимися в том, что она включает в себя вращающиеся якорную обмотку и коллектор, по поверхности последнего из которых в ходе ее работы непрерывано скользят несколько пар щеточных контактов. Это приводит к интенсивному износу скользящихся друг об друга ее деталей от трения скольжения, к сужению области ее применения из-за возникающего при этом искрения между ними. Кроме того, вращающиеся обмотки якоря несколько ограничивают возможную максимальную угловую скорость вращения ее ротора.

Техническим результатом изобретения является существенное увеличение износостойкости машины, расширение области ее применения и увеличение надежности в работе.

Технический результат достигается тем, что в конструкции предложенной МПТ якорная обмотка неподвижна, а вращается индуктор, состоящий из постоянных магнитов и центрального магнитопровода, установленных на общий вал вращения, и тем, что вместо подвижного коллектора со скользящими по ним щеточными контактами в ней применяется неподвижный коллектор, состоящий из трех полых цилиндров, по внутренним поверхностям которых одновременно передвигаются две пары диаметрально противоположно размещенных электропроводящих гусениц, отодвинутых друг от друга не только вдоль вала вращения на требуемое расстояние, но и на 90 градусов по кругу.

Предложенная машина постоянного тока с неподвижным коллектором, содержащая неподвижный якорь, подвижный индуктор и неподвижный коллектор, отличающаяся тем, что если подвижный индуктор состоит из крестообразно насаженных на центральный цилиндрический магнитопровод постоянных магнитов соответствующими полюсами с чередующими друг за другом полярностями, то якорь состоит из внешнего полого цилиндрического неподвижного магнитопровода, в пазах вдоль внутренних образующих которого уложена пара его обмоток, прямые провода витков одной из которых соединены соответственно с верхней, другой - с нижней пластинами неподвижного коллектора, и обратные провода тех же витков тех же обмоток якоря соединены с боковыми его пластинами, а неподвижный коллектор состоит из трех полых несколько отодвинутых основаниями друг от друга цилиндров с общими диэлектрическим кожухом и осью, на верхних, нижних и боковых внутренних пазах центрального из которых закреплены изолированные друг от друга четыре металлические пластины, которые в ходе вращения индуктора попарно, верхняя с нижней, левая с правой, периодически соединяются с внутренними поверхностями левого и правого, подключенных соответственно к положительной и отрицательной клеммам внешнего источника постоянного напряжения цилиндров посредством отодвинутых друг от друга по кругу на 90 градусов двух пар диаметрально противоположно расположенных и передвигающихся установленными перпендикулярно на общем валу вращения стержнями электропроводящих гусениц, соответственно между внутренними поверхностями неподвижных левого и центрального, центрального и правого указанных цилиндров и внешними поверхностями ободов двух установленных подшипниками на тот же вал шкивов.

На фигурах 1 и 2 показаны соответственно продольный и поперечные разрезы предложенной МПТ с неподвижным коллектором. На фигурах приняты следующие обозначения: 1) общий вал вращения, 2) стержень, 3) шкив из диэлектрического материала, 4) обот шкива, 5) электропроводящая гусеница, 6) полый металлический цилиндр, 7) общий диэлектрический кожух коллектора, 8) металлическая пластина коллектора, 9) соединительный провод, 10) внешний магнитопровод, 11) постоянный магнит, 12) обмотка якоря, 13) центральный магнитопровод, 14) спица шкива.

Предложенная МПТ с гусеничным токосъемом работает следующим образом. На фигурах полярность постоянного напряжения =U и направление вращения индуктора (ротора) показаны при ее работе в режиме двигателя.

В этом режиме по прямым проводам витков ее якорных обмоток 12, подсоединенным к верхним и нижним пластинами коллектора 8 и по обратным проводам тех же витков и тех же обмоток 12, соединенным с боковыми его металлическими пластинами 8, через левые и правые пары (фиг.1) электропроводящих гусениц 5 и полые металлические цилиндры 6, соединенные соответственно с положительной и отрицательной клеммами внешнего источника постоянного напряжения =U, потекут токи Iя по направлениям, указанным на фигурах. Тогда от их взаимодействия с магнитным полем постоянных магнитов 11 индуктора ротор начинает вращаться против часовой стрелки. Через 1/8 оборота знаки поступающего напряжения на верхнюю, нижнюю и боковые пластины 8 коллектора поменяются на противоположные и по обмоткам якоря 12 токи потекут в обратном направлении по сравнению с первоначальным. Далее, уже через четверть оборота, направления их опять поменяются на противоположные. В дальнейшем процессы будут повторяться и в течение одного оборота ротора токи в обмотках якоря 12 предложенной МПТ изменяются по направлению на противоположные и обратно четырежды. В этом случае неподвижный коллектор с электропроводящими гусеницами 5 в любой момент времени вращения ротора обеспечивает такие направления токов по обмотке якоря 12, при котором в области полюсов постоянных магнитов 11 разных полярностей будут всегда находиться проводники с противоположным направлением тока. При таком распределении токов якоря Iя электоромагнитные силы от их взаимодействия с магнитным полем индуктора будут действовать согласованно, что позволяет машине развивать максимальный вращающий момент.

В режиме генератора в проводниках обмотки якоря 12 предложенной МПТ в начальный момент вращения ротора индуцируются ЭДС таких направлений, которые определяются направлением вращения полюсов постоянных магнитов 11 индуктора относительно их и по правилу правой руки. В дальнейшем направления их меняются на противоположные в каждую четверть оборота ротора. Это означает, что в ее обмотках 12 будут переменные токи, которые поступают по соединительным проводам 9 к неподвижному коллектору с подвижными электропроводящими гусеницами, откуда потекут во внешнюю цепь определенной нагрузкой, но уже в выпрямленном виде.

Источники информации

1. Бертинов А.И. и др. Униполярные электрические машины с жидкометаллическими токосъемами. - М., Л.,: Энергия, 1966.

2. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.

3. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1990.

4. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Электороатомиздат, 1986.

5. Костенко М.П. и др. Электрические машины. Ч1. - Л.: Энергия, 1873.

6. Токарев Б.Ф. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Машина постоянного тока с неподвижным коллектором, содержащая неподвижный якорь, подвижный индуктор и неподвижный коллектор, отличающаяся тем, что если подвижный индуктор состоит из крестообразно насаженных на центральный цилиндрический магнитопровод постоянных магнитов соответствующими полюсами с чередующими друг за другом полярностями, то якорь состоит из внешнего полого цилиндрического неподвижного магнитопровода, в пазах вдоль внутренних образующих которого уложена пара его обмоток, прямые провода витков одной из которых соединены соответственно с верхней, другой - нижней пластинами неподвижного коллектора и обратные провода тех же витков тех же обмоток якоря соединены с боковыми его пластинами, а неподвижный коллектор состоит из трех полых несколько отодвинутых основаниями друг от друга цилиндров с общими диэлектрическим кожухом и осью, на верхних, нижних и боковых внутренних пазах центрального из которых закреплены изолированные друг от друга четыре металлические пластины, которые в ходе вращения индуктора попарно, верхняя с нижней, левая с правой, периодически соединяются с внутренними поверхностями левого и правого, подключенных соответственно к положительной и отрицательной клеммам внешнего источника постоянного напряжения цилиндров посредством отодвинутых друг от друга по кругу на 90 градусов двух пар диаметрально противоположно расположенных и передвигающихся установленными перпендикулярно на общий вал вращения стержнями электропроводящих гусениц, соответственно между внутренними поверхностями неподвижных левого и центрального, центрального и правого указанных цилиндров и внешними поверхностями ободов двух установленных подшипниками на тот же вал шкивов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного исполнения однофазных коллекторных электрических двигателей переменного тока и универсальных коллекторных двигателей, может быть использовано в устройствах автоматики, в бытовой технике и в качестве силовых тяговых электрических двигателей.

Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного исполнения коллекторных электрических машин постоянного тока с электромагнитным возбуждением и может быть использовано в качестве электрических двигателей и генераторов постоянного тока любых мощностей во всех отраслях экономики.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области электрических генераторов постоянного тока с приводным двигателем. .

Изобретение относится к области электротехники и касается технологии изготовления обмотки ротора электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к конструкциям якорей вращающихся электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, к электрическим машинам, а именно к обмоткам якорей с четным и нечетным числом пазов и четным или нечетным числом обмоток секций.

Изобретение относится к электрооборудованию и электромашиностроению и может быть использовано в однофазных коллекторных двигателях большой мощности, которые используют на электрифицированных железных дорогах.

Изобретение относится к области конструирования электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно электрических машин постоянного тока и может быть использовано при разработке тяговых электродвигателей, судовых гребней электродвигателей, двигателей экскаваторов и т.

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.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструированию электродвигателей постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники, касается особенностей конструктивного исполнения коллекторных электрических машин постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов и может быть использовано в качестве силовых микродвигателей и тахогенераторов в автоматических устройств, а также силовых электрических двигателей и генераторов постоянного тока мощностью до нескольких киловатт во всех отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения первой в мире модульно-цилиндрической универсальной электрической машины, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем статора, без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к изделиям электротехнической промышленности, и касается особенностей конструктивного выполнения электромоторов.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей постоянного тока, частности - безредукторных коллекторных электродвигателей низкого напряжения, и может быть использовано в различных областях техники, например в качестве мотор-колес в таких транспортных средствах, как электроприводные скутера, мотоциклы, электро-автомобили и т.д.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам. .

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с постоянными магнитами, и может быть использовано в электрических двигателях и генераторах постоянного тока.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, и может быть использовано в конструкции коллекторного электродвигателя с дисковым ротором и с возбуждением от постоянных магнитов.

Изобретение относится к электротехнике, к электродвигателям постоянного тока, в частности к безредукторным коллекторным электродвигателям низкого напряжения, и может быть использовано в качестве мотор-колес на транспорте или иных областях техники.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к многоканальным скользящим токосъемникам для передачи электрических сигналов с неповоротной части машин на поворотную, встраиваемым преимущественно в гидравлические поворотные коммуникационные соединители краноманипуляторных установок.
Наверх