Электрическая машина постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02K23/02 

Изобретение относится к электромашнностроению и можрт быть использовано в исполнительных и моментных двигателях постоянного тока.

Известны исполнительные и момеитные двигатели постоянного тока, содержащие индуктор, состоящий из 2р полюсов из магнитомягкого материала и установленных тангенциально между ними нсточников магнитного потока чередующейся полярности в виде постоянных магиитов и якоря; с закрепленной на нем обмоткой 1|.

Недостатками этих двигателей являются невозможность регулирования частоты вращения и формирования требуемых механи ческих характеристик путем управления магнитным потоком машины, применение специальных магнитных шунтов, обычно выполняемых в виде ферромагнитных плит или колец при монтаже, демонтаже и транспортировке машины в случае использования встраиваемой безвальиой конструкции во избежание размагничивания постоянных магнитов, возможность- попадания в активную зону машины посторонних ферромагнитных предметов во время ее монтажа, необходимость применения для сборки и разборки машины специального немагнитного инструмента.

Известна также и электрическая машина постоянного тока, содержащая якорь с обмоткой к индуктор из 2р плюсов чередующейся полярности, часть из которых выполнена магнитоэлектрическими из постоянных магнитов, а часть - электромагнитными в виде магнитомягких сердечников, охваченных обмоткой возбуждения 2.

Недостатками такой электрической машины являются незначительная ширина диапазона регулирования магнитного потока, равная отношению числа магнитоэлектрических полюсов к общему числу полюсов (обычно не превышает 1:3), что определяет диапазон регулирования частоты вращения якоря машины путем управления магнитным потоком и ограничивает возможности формирования механических харак-. теристик, выполнение . машины только с волновой обмоткой, что объясняется различием величин магнитных потоков полюсов при отклонении тока возбуждения от номинальиой величииы; смещеиие физических нейтралей потоков отиосительно геометрических нейтралей системы возбуждеиия, при токах возбуждения, существенно отличающихся от номинальной величины, что приводит к значительному ухудшению процесса коммутации и вследствие этого к повышенному электроэрозиоииому износу щеток и коллектора; необходимость установки массивных ферромагнитных шуитов, предназначенных для зап1иты машины от размагничивания и попадания посторонних ферромагнитных предметов в активную зону машины при ее

монтаже и транспортировке, что увеличивает трудоемкость монтажа и транспортировки, а также приводит к излишним затратам стали на изготовление машины.

Наиболее близкой к предлагаемой является электрическая машина постоянного тока, содержащая якорь с обмоткой и ии.дуктор с полюсами, часть которых выполнена из постоянных магнитов, а часть -

электромагнитными 3.

Недостатками этой электрической машины являются иезиачительная ширина диапазоиа регулярования магнитного потока, обычно Не нревышающая отнощеиия 1:2,

что объясняется значительными техническими трудностями создания; в приемлемых габаритах электромагнитов с магнитными характеристиками, лучшими или приближающимися к характеристикам современных постоянных магнитов, и насыщением

магнитомягких полюсов, необходимость устаиовки массивных ферромагнитных шунтов, предназначенных для защиты индуктора от размагничивания постоянных магнитов и попадания посторонних ферромагнитных

предметов в активную зону машины при ее монтаже и транспортировке, а также высокая трудоемкость монтажа и транспортировки, обусловленная иаличием этих шунтов, или практически полная невозможность качественного монтажа безвальных

машин при отсутствии шунтой из-за сильных односторонних магнитных притяжений индуктора к якорю.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования магнитного потока в машине и снижение трудоемкости ее монтажа и транспортировки.

Поставлениая цель достигается тем, что в электрической машине постоянного тока, содержащий якорь с обмоткой и индуктор с

0 полюсами, часть которых выполнена из постоянных магнитов, а часть - электромагнитными, полюса электромагнитов выполнены П-образной формы и снабжены полюсными наконечниками, на ярмах полюсов установлены катушки обмотки возбуждения, а между электромагнитами установлены постоянные магниты, причем прилегающие друг к другу полюса электромагнитов и постоянных магнитов имеют одинаковую полярность.

0 На фиг. показана схема предлагаемой машины; иа фиг. 2 - пути прохождеиия магиитного потока постояниых магнитов при обесточенных катушках обмотки возбуж Дания; на фиг. 3 - то же, при токе возбуждения, отличающемся от номинального;

5 на фиг. 4 - то же, при номинальном токе возбуждения.

Электрическая машина содержит инАуктор с 2р полюс 1ми чередующейся полярНОСТИ; p ПОСТОЯННЫХ магнитон I--4, П-образные сердечники электромагнитов 5-8, на ярмах которых установлены катушки обмотки возбуждения 9-12. Каждый из сердечников 5-8 снабжен двумя полюсными наконечниками 13-20. Внутри индуктора размещен якор 21 с закрепленной на нем обмоткой 22. Постоянные магниты 1-4 установлены таким образом, что направления их намагйичивания при обходе по окружности индуктора совпадают. Катушки возбуждения могут быть соединены между собой последовательно-согласно или параллельно-согласно и подключены к постороннему регулируемому источнику тока. Каждая из катушек может быть подсоединена к отдельному автономно управляемому источнику. Каждая катушка может быть разделена на две, одна из которых подключается к постороннему источнику тока, а вторая - соединяется последовательно с якорной обмоткой.

Магнитные потоки, создаваемые постоянными магнитами 1-4, при отсутствии тока в катушках возбуждения 9-12 замыкаются по окружности индуктора, проходя по цепи, образованной магнитами 1-4 и сердечниками электромагнитов 5-8 (фиг. 2). Для этого случая величина магнитного потока в рабочем воздушном зазоре, образованном наконечниками 13-20 и телом якоря 21, практически равна нулю. При подключении катушек возбуждения к источнику тока

они создают магнитные потоки, направленные встречно потокам постоянных магнитов 1-4. В случае, когда ток возбуждения меньше номинального тока, часть магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами, как и в предыдущем случае, замыкается в магнитной цепи, образованной постоянными магнитами 1-4 и сердечниками электромагнитов 5-8, а част потоков {фиг. 3) проходит по цепям, состоящим из постоянного магнита 1, 2, 3 или 4, сердечника 8, 5, 6 или 7, полюсного наконечника 20, 14, 16 или 18, воздушного зазора, обмотки якоря 22, тела якоря 21, обмотки якоря 22, воздушного зазора, полюсного

5 наконечника 13, 15, 17 или 19, сердечника 5, 6, 7 или 8 и сердечника 5, 6, 7 или 8, полюсного наконечника 14, 16, 18 или 20, воздушного зазора, обмотки якоря 22, тела якоря 21, обмотки якоря 22, воздушного зазора, полюсного наконечника 13, 15, 17

( или 19. При питании обмоток возбуждения номинальным током все потоки проходят по путям, описанным выше (фиг. 4),-а величина магнитного потока, проходящего через каждый из полюсных наконечников,

5 приблизительно равна сумме магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом и электромагнитом.

Применение изобретения позволяет расширить диапазон регулирования магнитного потока в зазоре машины.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая якорь с обмоткой и индуктор с полюсами, часть которых выполнена из постоянных магнитов, а часть - электромагнитными, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования потока и снижения трудоемкости монтажа и транспортировки, Полюса электромагнитов выполнены П-образной формы и снабжены полюсными накоЛечниками, на ярмах полюсов установлены катушки обмотки возбуждения, а между электромагнитами установлены постоянные магниты, причем прилегаюш.ие друг к другу полюса электромагнитов и постоянных магнитов имеют одинаковую полярность.