Коллекторная машина с зубчатым якорем Советский патент 1983 года по МПК H02K23/26 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении крупных машин посто янного тока предельной мощности с двухходовой обмоткой якоря. Известны коллекторные машины постоянного тока, содержащие зубчатый якорь с уложеняъй в его пазах двухходовой обмоткой, для улучшения теплоотвода якорь снабжен радиальными или аксиальными каналами 1 . В известных машинах, вследствие меньшей трудоемкости изготовления уравнителей, наибольшее применение получили несимметричные двухходовые однократно замкнутые обмотки якоря. Меньшая трудоемкость изготовления уравнителей обусловлена их установ кой с одной стороны якоря. Однако, при эксплуатации известны машин постоянного тока выявилось, что во всех параллельных ветвях двух ходовой обмотки протекает добавочный ftoK частоты, примерно в два раза мен рей эубцовой, Эс1мыкающийся через ще,4:очный контакт. I Для двухходовой несимметричной об мотки якоря характерно неодинаковое расположение обоих ходов в магнитном поле машины, вследствие чего между ними возникает небалансная ЭДС, под действием которой и протекает добааочный ток. Добайочный ток шлзывает добавочные потери нанагрев обмоток и повышает их температуру. На основании литературных источников величина добавочного высокочастотного тока может достигать 25% от тока параллельной ветви. Наиболее близкой к предлагаемой является коллектсфная электрическая машина.постоянного тока с зубчатым якорем, содержащим разделенный кольцевым каналом на части сердечник и уложенные в его пазах секции двухходовой несимметричной обмотки, активные стороны которых при переходе через кольцевой канал из одной части сердечника в другую выполнены с изги бом таким образом, что секции смещены по окружности якоря и фиксированными для каждой части сердечника величинами укорочения шага 2 3. Для известной коллекторной электрической машины характерны те же перечисленные выше недостатки, т.е. наличие высокочастотного тока в параллельных ветвях обмотки, создающего дополнительные потери на нагрев обмотки и повышающего ее температуру Цель изобретения - увеличение сро ка службы машины за счет снижения температуры нагрева обмотки от добавочного высокочастотного тока. Указанная цель достигается тем, что в коллекторной электрической машине с зубчатым якорем в одной из частей сердечника нечетное количёство секций в каждом пазу, по меньшей мере одна, выполнены с укорочением, не ра1зным фиксированному значению других укорочений для этой части, причем полусумма укс очений этих секций в разных частях равна одному зубцовому делению. На фиг. 1 схематично изображено устройство якоря предлагаемой машины, ма фиг. 2 - принххиписшьная схема одного из возможных вариантов обмотки. Пакет сердечника якоря выполняется из двух частей 1 и 2, отделенных одна от другой нажимньол фланцем 3, благодаря чему создается кольцевой канал. Обмотка 4, вместо которой условно показан ее элемент, поясняющий схему укладки, является общей для обеих частей 1 и 2. В промежутке между пакетами секции обмотки в части 1 сердечника относительйо части 2 «лещены по окружности якоря. Часть секций 5 обмотки выполнены аналогично прототипу с укорочением С в пер- вой части и ЕЛ во второй. Секции б, которых в каждом пазу нечетное число, выполнены с укорочением и при переходе через кольцевой канал также смещены по окружности якоря. При этсм для секций 6 обязательно выпол.яется условие равенства полусуммы Укорочений и разных частях сердечника одному зубцовому делению. Секции б обычно являются крайними а пазах, что вызванр технологическими особенностями укладки в них обмотки. Для достижения поставленной цели можно секции 5 также выполнить с укорочением у однако в этом случае обмотка якоря получается равносекционной (секции 5 и 6 лежат также в одном пазу обеих частей сердечника) , что значительно ухудшает ее комлутационные свойства по сравнению с гфототипсм. Преимущественный вариант выполнения двухходовой обмотки достигается в том случае, когда 6- Ei 1,5 Un/a 0,5 Un (Up - число секций в пазу). При этом изгиб в кольцевом канале выполняется для одной активной стороны секции (фиг. 2). В этом случае крайняя секция каждого паза в части 1 сердечника находится в других пазах, благодаря чему сохраняются почти на том же уровне демпфирукпцие свойства обмотки. в двухходовой несимметричной обмотке оба хода занимают неодинаковые положения в магнитном поле 4ашины, что порождает разницу ЭДС между ними, получившую название.небалансной. Наибольшая амплитуда небалансной ЭДС характерна для высшей гармоники магнитной Инду., порядок которой в два раза ниже эубцовой. Под действием указанной небалансной ЭДС по обмотке якоря щ отекает высокочастотный

ток, замыкающийся через щеточный контакт. А так как условиями изготовления двуЛходсйых обмоток в каждом iiaay якоря укладывается нечетное колчество , то для уменьшения, высокочасготного тока достаточно уменьшить ЭДС указанной частоты,лишь в избыточных (которых, естественно, будет нечетное число в каждом пазу, но по крайней ладре рдна) секциях. Из-за того, что избыточные секции в кгикд ж пазу при переходе через кольцевой канал изменяют первый частичный шаг по пазам, благодаря чему изменяется их укорочение так, что их полусумма в разных частях сердечяика равна ofiHONiy зубцовому делению, ее результирующее укорочение также

составляет одно зубцовое деление. При таком укорочении шага избыточных секций обе ее актив1ше стороны одинаковым образом расположены в магнитном поле высшей г моники магнитной индукции, обуславливгоощей небалднсную ЭДС. Следовательно, в обеих активных сторонах избыточных секгщй .наводятся ЭДС этой частоты, прибли.зительно равные по амплитуде и фазе, и при суммировёшии ЭДС активных сторон происходит их компенсирова ние друг другом, вследствие чего гшплитуда указанной ЭДС резко умеиьшафд-ся. Следовательно, уменьшается небалансная ЭДС этой частоты и в конечном итоге высокочастотный добавочный ток.

КСЗЛЛВКТОРНАЯ ИДШИНА С ЗУБЛШШМ-ЯКОРЕМ, содержавшим разделенный кольцевым каналом на части сердечник и уложенные в его пазах секции. Длаухходовой несимметричной обмотки;, активные стороны которых при переходе через кольцевой канал из одной части сердечника в другую выполнены с изгибом таким образом, что секции сметены по окружности якоря с фиксированными для каждой части сердечника величинами укорочения шага, о т л и ч a ,ю щ a я с я тем, что, с целью увеличения ее срока, службы за счет снижения нагрева обмотки от высокочастотного тока, в одной из частей сердечника нечетное количест-: во секций яз числа крайних в каждом пазу, по меньшей мере одна, выполнены с укорочением, не paBHijM фиксированному значению других укорочений :дпя этой части, причем полусуима укоро§ :чений этих секций в разных частях выбрана равной одному зубцовому делению.