Коллекторный генератор постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК H02K13/10 H02K23/00 

(21)4144511/24-07

(22)06.1I.86

(46) 30.05.88, Бюл. № 20 (72) Е.Г. Горская, E.G. Подколодный, Н.С. Иванов, В.А. Бостенков, С.В.Ежов и А.И. Федюкин

(53)621.313.2(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР Н 884043, кл. Н 02 К 13/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 519829, кл. Н 02 К 23/38, 1971.

Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин. М.: Энерго- издат, 1984, с. 245, рис. lOil.

(54)КОЛЛЕКТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

(57).Изобретение относится к электро- маршностроению. Цель изобретения - повышение надежности и снижение мас- согабаритных показателей путем улучшения электрических характеристик за счет облегчения коммутации. Генератор содержит корпус 7, вал 1 с установлен- ными на нем якорем 2 и коллектором 3 прикрепленный к корпусу 7 индуктор 6,

траверсу 8 щеткодержателей 9 с плюсовыми и минусовыми щетками, плюсовой и минусовой вьшоды, установленные на внутренней поверхности траверсы магни- топроводящее кольцо 12 с полюсами 13 и размещенными на них электромагнитными катушками. На внешней поверхности траверсы размещена пружина, прикрепленная к корпусу для обеспечения поворота траверсы. На валу и внутри кольца установлен магнитопронодящий диск 16 с зазором относительно полюсов. Количество катушек кратно количеству щеткодержателей. Катушки установлены с чередованием полярности, причем начала катушек одной полярности подключены к плюсовому выводу генератора, другой полярности - к минусовому, а концы катушек - к ближайшим соответственно плюсовым и минусовым щеткам. Автоматическая установка щеток относительно нейтрали в зависимости от частоты вращения и тока нагрузки позволяет повысить надежность и уменьшить массогабаритные показатели. 2 ил.

о S

(Л

со со ;о

эо

СП

4

Изобретение относитсч к электротехнике и может быть использовано и электрическ1гх машинах, в частности в коллекторных генераторах постоям- ного тока.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение массогабаритных показателен путем улучшения коммутации.

На фиг. 1 представлеЕг коллекторный генератор постоянного тока, общий вид; на фиг. 2 - вид Л-А на фиг. 1.

Генератор содержит вал 1 с установленными на нем якорем 2 и коллекто- ром 3, плюсовой и и минусовой 5 вьгео- ды, индуктор 6, корпус 7 со свободно закрепленной на нем поворотной траверсой 8 со щеткодержателями 9 и плюсовыми 10 и минусовыми И щетками, на поворотной траверсе 8 установлено магнитопроводящее кольцо 12 с закрепленными на нем полюсами 13 прямоугольного сечения, на которых установлены электромагнитные катушки северной 14 и южной 15 полярности, общее число которых равно числу щеткодержателей

9,причем начало каждой катушки северной полярности 14 соединено с плюсовым вьшодом 4 генератора, а конец - с выводом близлежащей плюсовой щетки

10,начало каждой катушки южной полярности 15 соединено с минусовым выводом 5 генератора, а конец - с выводом близлежащей минусовой щетки II, на валу 1 установлен магнитопроводя- щий диск 16, длина которого равна длине полюсов 13, а зазор между диском 16 и полюсами 13 равен зазору между якорем 2 и индуктором 6, между поворотной траверсой 8 и корпусом 7 установлены пружины 17, препятствующие свободному повороту траверсы 8

со щеткодержателями 9 в направлении вращения вала 1.

Коллекторный генератор постоянного тока работает следующим образом.

При вращении генератора между полю совыми 10 и минусовыми II щетками возникает напряжение и при подключе- кии нагрузки к плюсовому 4 и мннусо- вому 5 вьшодам по электромагнитным катушкам северной 14 и южной 15 полярностей протекает ток. При увелнче

НИН тока нагрузки пропорционально возрастает ток в электромагнитных ка- тушках северной 14 и южной 15 поляр---- ностей н соответственно магнитный поток в полюсах 13, магнитопроводящем

,

0

50 5

Q

-

с

п

5

5

кольце 12 и вращающемся вместе с ротором млгннтопроводяи1ем диске 16. В последнем возникают вихревые токи, которые образуют собственное магнитное поле в магнитопроводящем диске 16, которое через воздушный зазор замыкается по полюсам 13 и магнитопро- водящему кольцу 12, взаимодействует с основным полем, создаваемым электромагнитными катушками 14 и 15. При этом на полюса 13, закрепленные на магнитопроводяшем кольце 12 действует момент в направлении вращения вала 1 генератора, причем величина этого момента прямо пропорциональна частоте вращения вала 1 генератора и току, протекающему по катушкам 14 и 15, т.е. току нагрузки генератора. Таким образом, под воздействием этого момента щеткодержатели 9, установленные на поворотной траверсе 8 вместе с полюсами 13 и магнитопроводя- |щим кольцом 12, перемещаются по направлению вращения вала 1. Для уравновешивания данного момента, а также момента, возникающего от трения щеток 10 и И о коллектор 3 между поворотной траверсой 8 и корпусом 7 установлены пружины 17, причем усилие пружины выбирается таким образом, чтобы при начальной частоте вращения и холостом ходе генератора щетки 10 и 1I находились на геометрической нейтрали, а при максимальной частоте вращения и номинальном токе нагрузки генератора угол отклонения щеток от геометрической нейтрали был таким, при котором коммутация будет наилучшей, т.е. безискровой. Кроме того, обеспечить необходимый угол сдвига щеток относительно геометрической нейтрали на всем диапазоне изменения частоты вращения и тока нагрузки можно путем выбора соответственного числа витков электромагнитных катушек 14 и 15 и зазора между полюсами 13 и магнито- проводящим диском 16.

Автоматическая установка щеток относительно геометрической нейтралн в зависимостн от частоты вращения и тока нагрузкн генератора позволяет повысить надежность и уменьшить массо- габаритные показатели за счет исключения из конструкции генератора системы зубчатых передач, обладающей большими массой и габаритами и относительно невысокой надежностью, напичии рог-улирпи.миия положс пии теток п MUMrnMi ftii от частоты прагцония, пл.шносч и ичмснсния положения щеток в тлнисимости от тока нлгрузки и часто- Т1,1 врпшемия геиераторл.

В предлг)жеином генераторе на всем лиапп юне изменения частоты вращения и при полном изменении тока нагрузки коммутация темная, тогда как в базовом объекте при вьгсоких значениях частот) вращения и тока нагрузки наблюдается искрение, приводящее к под- гару коллектора и повышенному износу щеток.

Формула изобретения

Коллекторный генератор постоянного тока, содержащий корпус, вал с установленными на нем якорем и коллектором, прикрепленный к корпусу индуктор, траверсу щеткодержателей с плюсовыми и минусовыми щетками, плюсовой и минусовой вы-

г ол1 |, о т л и ч ;) ю ш и и с я том, чт(5, с целью попытеиия надежности и снижения млссо1 абарит1гых гкжлчлтелей путем улучшения коммутации, геигрятор дополнительно снабжен магнитопрппо- дящим кольцом, установленном на внутренней поверхности траверсы и имекниим полюса с электромагнитными катушками на них, пружиной, размещенной на внешней поверхности траверсы и прикрепленной к корпусу для обеспечения поворота траверсы, магнитопроводящим диском, установлен}{ым на валу и внутри упомянутого кольца с зазором относительно полюсов последнего, при количество катушек кратно количеству щеткодержателей, катушки установлены с чередованием полярности, причем начала катушек одной полярности подключены к плюсовому вьтоду генератора, другой полярности - к минусовому, а концы катушек - к ближайшим,соответственно, плюсовым и минусовым щеткам.

g)ue.-f

U

(pus. 2

Составитель С, Шутова Редактор Т, Лаэоренко Техред м.Ходанич

Заказ 2674/34

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., , 4/5

15

Корректор М. Демчик

Подписное