Устройство двигателя постоянного тока повышенной мощности с возбуждением от постоянных магнитов и электронной коммутацией коллекторных пластин



 


Владельцы патента RU 2605945:

Общество с ограниченной ответственностью "ДЕГТЯРЕВ" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям приводов вспомогательного оборудования подвижных объектов. Технический результат - повышение эффективности работы коллекторного узла и статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Устройство электродвигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов и электронной коммутацией коллекторных пластин характеризуется тем, что содержит статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопроводящего корпуса с размещенными на внутренней поверхности диаметрально расположенными полюсами возбуждения, выполненными из полюсных постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB). Пластины коллектора соединены проводом с обмоткой якоря. На валу якоря между коллектором и боковой крышкой размещен стробоскопический диск с прорезями по центру пластин коллектора. На боковой крышке, включающей щеточные траверсы, на которых закреплены щеткодержатели с щетками, размещена оптопара, дающая сигнал на электронную схему, которая, в свою очередь, в момент нахождения щетки по центру пластины подает импульс тока, исключая искрообразование при переходном процессе. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям приводов вспомогательного оборудования подвижных объектов, преимущественно автомобилей и тракторов, и может быть использовано при проектировании и производстве указанных электродвигателей.

Известны двигатели постоянного тока преимущественно большой мощности с электромагнитным возбуждением, содержащие якорь с обмоткой и коллектором, с цилиндрическим магнитопроводящим корпусом, на внутренней поверхности которого установлены основные полюса с обмоткой возбуждения и дополнительные полюса с компенсационной обмоткой, включенной последовательно обмотке якоря. Дополнительные полюса имеют меньшую по сравнению с основными полюсами ширину и располагаются в зонах коммутации с целью компенсации магнитной индукции, наводимой током якоря в нейтральной зоне, для улучшения процесса коммутации, благодаря чему снижаются искрение и дугообразование на коллекторе электродвигателя (Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 704).

Недостатком такой конструкции является сложность и дороговизна исполнения, соответственно невозможность ее реализации в массовом производстве.

Известно также устройство электродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, содержащее якорь с обмоткой и коллектором и цилиндрический магнитопроводящий корпус, одновременно являющийся ярмом, с установленными на его внутренней поверхности полюсами, представляющими собой ферритобариевые или ферритостронциевые постоянные магниты, выполненные в виде сегментов (Гаршина А.В. Кондратьев В.Н. и др. Особенности конструкции, параметры автотракторных электродвигателей и перспективы их развития: Заказное издание. - М.: НИИН Автопром, 1976, с. 22-50; Кенио Т. Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. / Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 22-26).

Недостатком такой конструкции является то, что в режимах, отличных от холостого хода, происходит смещение физической магнитной нейтрали относительно геометрической нейтрали, на которой устанавливаются щетки, в направлении, противоположном вращению якоря электродвигателя, что значительно ухудшает условия коммутации в щелочно-коллекторном узле, так как при этом в коммутируемых секциях обмотки якоря наводится ЭДС, замедляющая коммутацию. Причем величина магнитной индукции в зоне коммутации увеличивается с ростом нагрузки электродвигателя.

Конструкции машин постоянного тока описаны в книге А.С. Касаткина «Основы электротехники», под редакцией доктора технических наук профессора В.Г. Герасимова и кандидата технических наук доцента В.В. Коген-Далина, раздел XII. - М.: Высшая школа, 1986.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение состоит в повышении эффективности работы коллекторного узла и статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, создании электрических двигателей постоянного тока с увеличенной полезной механической мощностью, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании электродвигателя постоянного тока с максимально возможным удельным электромагнитным моментом и максимальной эффективностью, определяемой как отношение полезной мощности к потребляемой электрической мощности.

Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство электродвигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов и электронной коммутацией коллекторных пластин характеризуется тем, что содержит статор выполненного в виде цилиндрического магнитопроводящего корпуса с размещенными на внутренней поверхности диаметрально расположенными полюсами возбуждения выполненных из полюсных постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB). Пластины коллектора соединены проводом с обмоткой якоря. На валу якоря, между коллектором и боковой крышкой, размещен стробоскопический диск с прорезями по центру пластин коллектора. На боковой крышке, включающей щеточные траверсы, на которых закреплены щеткодержатели с щетками, размещена оптопара, дающая сигнал на электронную схему, которая, в свою очередь, в момент нахождения щетки по центру пластины подает импульс тока, исключая искрообразование при переходном процессе.

Это позволяет увеличить мощность импульса тока с многократным увеличением полезной мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности при тех же геометрических размерах.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство двигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов и приняты следующие обозначения: 1 - статор из литой стали; 2 - полюса постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB); 3 - якорь; 4 - коллектор; 5 - обмотка якоря; 6 - стробоскопический диск; 7 - боковая крышка; 8 - щеточная травеса; 9 - щеткодержатели; 10 - щетки; 11 - оптопара; 12 - электронная схема.

Устройство двигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов состоит из статора, ротора и боковой крышки.

Статор включает в себя цилиндр из литой стали (1) и полюсные магниты на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB) (2).

Ротор исполнен в виде якоря (3) с обмоткой (5), коллектором (4) и стробоскопическим диском (6).

Боковая крышка (7) состоит из щеточной траверсы (8) с щеткодержателем (9) и щеткой (10), оптопары (11) и электронной схемы (12).

Работает устройство следующим образом.

При подаче напряжения на электронную схему (12), она определяет местоположение коллекторной пластины (4) через стробоскоп (6) посредством оптопары (11) и выдает высоковольтный импульс на коллекторную пластину (4) через щетку (10). Электрический ток, проходя через обмотку якоря (5) и взаимодействуя с магнитным полем статорных постоянных магнитов (2), обеспечивающих равномерное распределение магнитной индукции по поверхности якоря (3), передает усилие отталкивания на якорь (3). В результате использования электронной схемы (12) устраняется коллекторный огонь, улучшается работа коллекторного узла и увеличивается удельный электромагнитный момент. Происходит многократное увеличение полезной мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.

В конструкции заявляемого электродвигателя использованы постоянные магниты из сплава NdFeBCo марки N-45 с остаточной индукцией 1,37 Тл, коэрцитивной силой Hс>876 кА/м, коэрцитивной силой по индукции Hcj>955 кА/м и максимальной энергией ВН 358 кДж/м3. Рабочая температура до 250°C.

В предлагаемой конструкции двигателей могут быть использованы различные марки постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB).

Был изготовлен опытный образец заявляемого устройства электродвигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов, испытания которого подтвердили:

высокую эффективность работы коллекторного узла;

высокую эффективность работы статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов;

получение максимально возможного удельного электромагнитного момента и увеличение полезной механической мощности, развиваемой двигателем по отношению к потребляемой электрической мощности.

Устройство электродвигателя постоянного тока повышенной механической мощности с возбуждением статора от постоянных магнитов и электронной коммутацией коллекторных пластин характеризуется тем, что содержит статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопроводящего корпуса с размещенными на внутренней поверхности диаметрально расположенными полюсами возбуждения, выполненными из полюсных постоянных магнитов на основе сплавов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB), пластины коллектора соединены проводом с обмоткой якоря, на валу якоря между коллектором и боковой крышкой размещен стробоскопический диск с прорезями по центру пластин коллектора, на боковой крышке, включающей щеточные траверсы, на которых закреплены щеткодержатели с щетками, размещена оптопара, дающая сигнал на электронную схему, которая, в свою очередь, в момент нахождения щетки по центру пластины подает импульс тока, исключая искрообразование при переходном процессе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приводному инструменту, снабженному трехфазным бесщеточным электродвигателем, а конкретнее к способу управления выходной характеристикой электродвигателя приводного инструмента.

Изобретение относится к электротехнике, к конструированию электродвигателей с усилителями крутящего момента. Технический результат состоит в повышении мощности, уменьшении потребления электроэнергии и экономии цветных металлов.

Изобретение относится к устройствам переключения вращения по часовой стрелке и против часовой стрелки электроинструмента. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям универсальных электрических машин модульного типа, и предназначено для использования в любых отраслях народного хозяйства в качестве генератора постоянного тока, однофазного или многофазного генератора переменного тока, скоростной или низкооборотной машины постоянного тока, однофазного или многофазного двигателя переменного тока, сварочного аппарата переменного или постоянного тока, измерительного устройства, преобразователя напряжения и тока.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для искрогашения электродвигателей с колоколообразным якорем. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям с встроенным датчиком положения и скорости, и может быть использовано, например, в вентильных электроприводах в качестве исполнительного элемента, в устройствах автоматики.

Изобретение относится к электромашиностроению. .

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к электромашинным агрегатам. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к совмещенным электрическим машинам, например, содержащим двигатель постоянного тока и магнитный усилитель. .

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к сов мещенным двигателям-тахогенераторам постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для испытаний и настройки коммутации коллекторных электрических машин (КЭМ). Технический результат - повышение точности диагностики состояния коммутации КЭМ.

Изобретение относится к коллектору для электрической машины. .

Изобретение относится к барабанному коллектору для электрической машины. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в коллекторном электрическом двигателе постоянного тока с дополнительным устройством для улучшения коммутации.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных машин, к которым предъявляются повышенные требования к электромагнитной совместимости при эксплуатации.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации.

Изобретение относится к коллекторным электрическим машинам постоянного тока и универсального питания, имеющим дополнительные устройства для улучшения коммутации.

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно к низковольтным микромашинам постоянного тока с длительным ресурсом и повышенными трубованиями к стабильности электромеханических параметров.

Изобретение относится к судостроению, а именно к способу и устройству защиты расположенного в обтекателе электродвигателя для приведения в движение морских судов от изгиба вала при ударах.
Наверх