Якорь коллекторной униполярной машины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ASTOPCNOMV СВИДИТИЛЬСУВУ

Союз Соеетсиин

Социалистических

Республик

% °(61) Дополнительное к авт. свил-sy— и (51} М. Кл.

Н 02 К 3)/00 (22) Заявлено 03.10.77 (21) 2527637/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Государственный квинтет ссса па двлам нзобрвтвннй н вткрытвй

Оп) бликовано 05.08.79. Бюллетень № 29 (5З) УДК 62i.313. . 2 (088.8) Дата опубликования описания05.08.79 (72) Автор. изобретения

А. М. Октябрьский

Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (73) Заявитель (54) ЯКОРЬ КОЛЛЕКТОРНОЙ УНИПОЛЯРНОЙ МАШИНЫ.

Изобретение относится к электрическим машинам, в особенности к униполярным машинам постоянного тока. Предпочтительная область применения изобретения — электродвигатели и системы генератор-двигатель униполярного типа со сверхпроводниками индукторами.

Известны конструкции якорей униполярных машин,позволяющие повысить напряжение машины посредством секционирования якоря и последовательного соединения секций (1). Но в этой схеме между первым и последним стержнями об-1О мотки приложено полное напряжение машины, что может привести к возникновению дугового перекрытия. Обычно величина этого напряжения составляет 25 —:30 В. Такое ограничение сужает . область применения конструкции.

Известна также конструкция обмотки якоря униполярной машины, которая, например состоит из изолированных друг от друга стержней, расположенных по обеим сторонам несущего диска. Стержни своими концами выведены на два коллектора. С помо пью щеток, установленных через ламель, и неподвижных соединений формируются две последовательно-параллельные секции, соединенные последовательно для увеличения напряжения машины, Это дает возможность использования их в качестве электродвигателей при питании от источников с обычным напряжением. Данная конструкция является наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению (2J.

В известной конструкции к первому и последнему стержням обмотки прикладывается напряжение, равное половине полного напряжения машины, и кроме того, стержни обмотки располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга.

Известное решение приводит к усложению конструкции якоря. По направлению обмотка оказывается недоиспользованной. Поэтому область применения таких униполярных .машин ограничивается использованием их в качестве мощных тихоходных приводных двигателей для прокатных станов и морских судов.

Цель изобретения — увеличение напряжения машины вдвое и повышение надежности работы путем снижения максимальной разности потенциалов между двумя любыми соседними стерж-.

678604 нями до величины 2е, где е - ЭД(. одногостержня.

Полезный эффект достигается путем соединения друг с другом стержней обмотки, расположенных слева и справа относительно стержня 1, выбранного за начальный, в последовательности

1 с 3, 3 с n — l, и — 1 с 5,5 с n — 3, n — 3 с 7 и так далее до точки соединения, их с неподвижнымИ проводниками, где n —; е — ЭДС 1о

1одного стержня.

На фиг. 1 представлена схема соединения обмотки якоря, состоящей, например из 12 стержней; на фиг. 2 — продольное сечение якоря униполярной машины.

Машина содержит обмотку, состоящую иэ стержней 1 — 12, которая размещается на несущем диске 13 и выводится своими концами на коллекторы 14 и 15. Магнитное поле создается сверхпроводящей обмоткой 16.

Обмотка якоря (фиг. 2) организуется следующим образом. Один колец стержня 1, который условно будет именоваться начальным, через щетку 17, присоединяется к нагрузочному сопротивлению RH, второй конец стержня посредством ще25 ток 18, 19 и неподвижного проводника 20 последовательно включается со стержнем 3 обмотки, лежащем слева от начального стержня. Конец стержня 3 и начало стержня 11, находящегося справа от начального стержня, соединяются с помощью щеток 21 и 22 и проводника 23. Через щетки 24, 25 и проводник 26 соединяются конец стержня 11 и начало стержня 5, располагающегося слева от начального. Аналогичным образом включаются оставшиеся стержни 7 и 9 посредством щеток 27, 28, 29, 30 и проводников 31, 32. Щетка 33 замыкает конец обмотки на сопротивление Rн.

В стержнях 1 — 12 обмотки якоря, вращающих. ся в магнитном поле, созданном обмоткой воз- 4О буждения 16, наводятся ЭДС.

ЭДС машины определяется по формуле Е =

= С Ф где Се — число последовательно сое— е и, диненнйх стержней, Ч> .- полезный магнитный поток, и — частота вращения. При этом разность 4 потенциалов между щетками (17 — 12), (18 — 21), (29 — 33) и (28 — 30) составит 0.= е, а между

4 щетками (17--22), (22-.28), (25-30), (19--24), (18-24), (24 — 22), (33-27)0 (21-.27) — U

=- 2е (е — ЭДС одного стержня) . Поэтому при проектировании обмотки якоря последнее равенство является ограничением и практически предложенная схема соединения обмотка может быть реализована, если ЭДС одного стержня не превышает 12,5 —:15 В.

Предложенная схема соединения якорной обмотки дисковой униполярной машины (ее также целесообразно использовать при проектировании цилиндрических машин, работающих в двигательном режиме или в системе генератор-двигатель) позволяет снизить максимальное значение разности потенциалов между соседними стержнями и создать условия для более надежной работыт токосъемного устройства и всей машины в целом. Улучшаются при этом энергетические показатели машины эа счет возможности увеличения ЭДС.

Формула изобретения

Якорь коллекторной униполярной машины со стержневой обмоткой, соединенной с помощью щеток и неподвижных проводников в последовательную цепь, о тл ича ющий ся тем, что, с целью увеличения напряжения машины вдвое и повышения надежности работы путем снижения максимальной разности потенциалов между двумя любыми соседними стержнями до величины

2е, стержни обмотки, расположенные слева и справа относительно стержня, выбранного эа начальный, соединены друг с другом в последовательности 1 — 3, 3-(и — 1), (n-1) — 5,5 — (n — 3) и так далее до точки соединения их с неподвижными проводниками, где е — ЭДС одного стержня, n — количество стержней обмотки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Р 1184965, кл. Н 2 А, 1970.

2. Патент Швейцарии Р 470795, кл. Н 02 К 19/18, 1969.