Совмещенная коллекторная электрическая машина Советский патент 1987 года по МПК H02K23/66 

1

Изобретение относится к электро- технике, а именно к конструкциям совмещенных электрических машин, содержащих коллекторный двигатель и тахогенератор, и может быть исполь- зовано в конструкциях ручных строительных инструментов, применяющихся например, при шлифовании и сверлении

Цель изобретения - улучшение мас согабаритных показателей,

На фиг, 1 дана машина, продольный разрез; на фиг,2 - поперечный разрез по крайнему пакету статора.

Совмещенная коллекторная электрическая машина содержит установленны на валу 1 зубчатый магнитопровод ротора 2 двигателя с обмоткой 3 якоря, уложенной в пазах, и пшхтованый пакетный магнитопровод 4 статора, выполненный из трех аксиально смещенных пакетов 5-7. Пакет 6 выполнен из пластин, имеющих только главные полюса 8, а крайние пакеты 5 и 7 вьтолнены из пластин, имекшщх как главные полюса 8, так и расположенный между ними дополнительный выступ, образующий при сборе пакетов 5 и 7 дополнительные полюса 9 и 10, являющиеся полюсами тахогенератора. Пакеты 5-7 жестко соединены между собой, причем пакеты 5 и 7, а следовательно, полюса 9 и 10 выполнены с одинаковой осевой длиной f« Полюса 9 и 10 тахогенератора совмещены в одной радиальной плоскости. Ширин полюсов 9 и 10 тахогенератора в тангенциальном направлении равна ширине раскрытия паз ротора 2 у его периферии и равна величине Ь. Полюса 9 и 10 тахогенератора отделены от ротора 2 соответственно воздушными зазорами 11 и 12 равной величины

Главные полюса 8 отделены от ротора 2 воздушным зазором 13, охвачены обмоткой 14 возбуждения. Катушки 15 и 16 генераторной обмотки расположены на полюсах 9 и 10 соответственно и имеют одинаковое число W и соединены между собой встречно-последовательно. На одном из полюсов тахогенератора, например на полюсе 9, размещена обмотка 17 возбуждения тахогенератора.

Для обеспечения универсальности режимов питания машины обмотка 14 возбуждения включена последовательно с обмоткой 3 якоря. В этом случае двигатель совмещенной машины

универсален. Это значит, что его можно подключить либо к сети постоянного тока, либо к сети однофазного переменного тока.

Устройство работает следуюшям образом.

При подключении к сети однофазного переменного тока последовательно включенных между собой обмоток 3 и 14 они обтекаются переменным током, создающим переменный магнитный поток возбуждения. Частота изменения тока и потока соответствует частоте сети питающего источника. Взаимодействие тока и магнитного потока приводит к развитию переменного (пульсирующего) вращающего момента, при зтом ротор 2 вращается. Направление вращающего момента не меняется, так как с изменением направления тока в обмотках 3 и 14 на противоположное изменяется также направление магнитного потока. При этом часть переменного потока одновременно пронизывает полюса 9 и 10 тахогенератора.

При питании обмотки 17 возбуждения тахогенератора постоянным током создается модулируемый зубчатым ротором 2 пульсируюций во времени магнитный поток Рц, (t), проходящий воздушный зазор 11, полюс 9 тахогенератора, далее этот поток разветвляется на три потока, два равных из которых проходят по кольцевым участкам магнитопровода пакета 5 и главным полюсам 8 двигателя, пронизывая воздушные зазоры 13, магнитопровод ротора 2 и замыкаются через воздушный зазор I1. Другая часть магнитного потока, обозначенная fl g (t) проходит в аксиальном направлении через пакет 6, полюс 10, воздушный зазор 12, магнитопровод 2 в аксиальном направлении и воздушный зазор 11.

Через полюса 9 и 10 магнитные потоки можно определить соответственно:

р, (t) д(г) Ч- 9„ (t); (1)

«,(t) Фд(с) - Р, (t), (2) где Фд(t) - часть переменного магнитного потока возбуждения двигателя через полюса 9 и 10.

Выполнение полюсов 9 и 10 с шириной, равной пшрине раскрытия паза ротора 2 у его периферии, равенство их осевых длин и расположение их в одной радиальной плоскости приводит i

к синфазности пульсаций магнитных проводимостей в зазорах II и 12.

Первая гармоника магнитного потока через полюс 9 тахогенератора пулсирует по закону

Рв, t)FeG, cosQ

)

где FJ - постоянная по величине МДС обмотки 17 возбуждения тахогенера- тор а;

9кв () эквивалентная магнитная проводимость на пути потока Pg, (t) через полюс 9 тахогенератора; оэкви тэив соответственно постоянная составляющая и амплитуда первой гармоники магнитного потока Фв,(с).

Магнитный поток вг через полюс 10 тахогенератора является разветвляемой частью потока Рв, (t), поэтому он меньше потока Ф, (t), но пульсирует с ним синфазно. Закон пульсации первой гармоники потока Р (t) имеет следуняций вид:

Рв2 , (4) где 9(j и Ф - соответственно постоянная составляющая и амплитуда первой гармоники потока Фр (t) через полюс 10 тахогенератора.

Соответственно потокам Ф, (t) и

в катушках 5 и 16 наводятся ЭДС соответственно

2.(t)

dt

j (t) -w ЙЫ)

2 dt

где W --число витков в каждой катушке 15 и 16.

При встречно-последовательном включении катушек 15 и 16 результирующая ЭДС в генераторной обмотке тахогенератора равна

KO-W w . (5)

Подстановкой (1) и (2) в (5) с учетом (3) и (4) определяется ЭДС в генераторной обмотке тахогенератора. I (t)(, -Kpjsincot r sinQt,

(6)

где Е « WQ (f,g t- Pm ) - амплитуда первой гармоники ЭДС в генераторной обмотке.

Из полученного вьфажения (6) следует, что амплитуда первой гармоники

Ф2(t)

12888324

и частота ЭДС в генераторной обмотке прямо пропорциональна частоте вращения ротора 2.

Таким образом, ЭДС от переменного потока возбуждения двигателя cp.(t) в генераторной обмотке наводиться не будет.

Следует отметить, что источником постоянного напряжения питания обмотки 17 возбуждения тахогенератора может быть выпрямпенное напряжение питающей двигатель сети.

Если машин а работает в режиме двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, то в ка- честве генераторной (выходной) обмотки тахогенератора следует ис-

пользовать обмотку 17, так как в

зтом случае постоянный магнитный поток возбуждения двигателя будет модулироваться зубчатым ротором 2 в воздушном зазоре II.

Формула изобретения

Совмещенная коллекторная электрическая машина, содержащая ротор с

пазами, в которых установлена якорная обмотка, статор с главными полюсами, на которых установлена обмотка возбуждения и тахогенератор с обмоткой возбуждения и выходной обмот-

кой, отличающаяся тем, что, с целью улучшения массогабарит- ных показателей, статор выполнен в виде трех аксиально смещенных пакетов, средний пакет выполнен с главными полюсами, крайние пакеты содержат дополнительные полюса, расположенные между главными полюсами, совмещенные в радиальной плоскости, ширина дополнительных полюсов равна

ширине раскрытия пазов ротора, дополнительные полюса выполнены равной длины, обмотка возбуждения тахогенератора установлена на дополнительном полюсе одного из крайних пакетов

статора, а выходная обмотка выполнена в виде двух равновитковых катушек, одна из которых размещена на дополнительном полюсе одного пакета, а другая - на дополнительном полюсе

другого пакета, катушки выходной обмотки включены последовательно- встречно .

74

T-J

J 2

17

75

11

74(fruff.2

Изобретение относится к электро- лехнике, а именно к эл. машинам. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показаталей. Эл. машина содержит установленный на- валу I зубчатый магнитопровод ротора 2 двигателя с обмоткой 3 якоря. В 7 7 Sч ь lit I /. / . |1м./ /ill. . . уложенной в пазах, и шихтованый па- кетный магнитопровод 2 статора, выполненный из трех аксиально смещенных пакетов 5, 6, 7. Пакет 6 выполнен из пластин, имеющих только главные полюса (П) 8. Пакеты 5 и 7 выполнены из пластин с главными П 8 и дополнительными П 9, 10 равной длины, являющимися П тахогенератора . П 9, 10 в тангенциальном направлении имеют ширину, равную ширине раскрытия паза ротора 2. Главные П охвачены обмоткой возбуждения 14. Катушки 15, 16 генераторной обмотки расположены на П 9, 10 соответственно, имеют одинаковые числа витков и соединены последовательно-встречно.,На одном из П тахогенератора, например П 9, размещена обмотка 17 возбуждения. Размещение П тахогенератора между главными П приводит к уменьшению массогабаритных показателей. 2 ил. В 7 7 ч ь lit I /. / S (Л фиг.1