Якорь коллекторной униполярной машины Советский патент 1975 года по МПК H02K31/02 

1

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

Известны якори коллекторных униполярных машин, содержащие несуший диск, по обеим сторонам которого расположены проводники обмотки, выведенные на коллекторы и последовательно соединенные посредством ш,еток и неподвижных отводов.

Недостатком известного якоря коллекторной униполярной машины является периодическое изменение внутреннего сопротивления обмотки в два раза в процессе коммутации прн частичном перекрытии каждой щеткой двух соседних коллекторных пластин, что приводит к пульсации тока якоря в двигательном режиме и пульсации тока и напряжения якоря в генераторном режиме. Это отрицательно влияет на характеристики униполярных машин постоянного тока.

Цель изобретения - устранить пульсации тока якоря двигателя, а также пульсации тока и напряжения якоря генераторов.

Указанная цель достигается тем, что щетки, расположенные на одной стороне диска, смещены относительно щеток, расположенных на другой стороне диска, на половину ширины коллекторной пластины, а щетки имеют ширину, равную половине ширины пластины соответствующего коллектора. На фиг. 1 изображен якорь коллекторной

униполярной машины дискового типа в продольном разрезе; на фиг. 2 - схема с независимыми частями обмотки якоря, расположенными с разных сторон диска; на фиг. 3 - схема с нерекрестным соединением проводников

частей обмотки якоря в центральной зоне диска.

Диск ротора 1 несет левый центральный коллектор 2, на котором размещены щетки 3, имеющие отводы 4. К пластинам коллектора 2

присоединены концы проводников 5 левой части обмотки якоря (фиг. 2) или проводники правой части обмотки (фиг. 3). Щетки 6 на левом периферийиом коллекторе 7 расположены в тех же меридианных плоскостях, что п

щетки 3 (фиг. 2) или сдвинуты относительно них на половину ширины коллекторной пластины (фиг. 3). Якорь вставлен в отверстие катушки сверхпроводникового индуктора 8, создающего магнитное иоле возбуждения. На

правом периферийном коллекторе 9 размещены щетки 10 с отводами И. К пластинам коллектора 9 присоединены проводники 12 нравой части обмотки якоря. Щетки 13 установлены на правом центральном коллекторе 14 в

тех же мерипианных плоскостях, что и щетки

10 (фиг. 2), или сдвинуты относительно них на половину ширины коллекторной нластины (фиг. 3). Несущий диск 1 укреплен на валу ротора 15. Коллекторы 2, 7 и 9, 14 электрически изолированы от диска 1 и вала 15. Между пластинами коллекторов имеются тонкие электроизоляционные слои 16. Число щеток на каждом коллекторе в два раза меньше числа коллекторных пластин. Меридианные плоскости расположения щеток 10 и 13 смещены на половину ширины коллекторной пластины относительно- соответствующих меридианных плоскостей расположения щеток 3 и 6 (фиг. 2). В схеме но фиг. 3 меридианные плоскости расположения щеток 6 и 13 имеют смещение на половину ширины коллекторной пластины относительно соответствующих меридианных плоскостей расположения щеток 3 и 10. Ширина щетки равна половине ширины пластины коллектора, на котором установлена щетка.

Якорь коллекторной униполярной машины работает следующим образом.

В результате пересечения проводниками 5 и 12 магнитных линий поля возбуждения в этих проводниках наводятся э. д. с. Щетки и отводы соединяют проводники обмотки последовательно. При вращении ротора в процессе коммутации щетки периодически перекрывают соседние нластины коллекторов. Благодаря тому, что щетки на коллекторах размещены с указанным сдвигом на половину ширины коллекторной пластины, а ширина щетки равна половине ширины пластииы соответствуюш,его коллектора. Результирующее внутреннее сопротивление обмотки якоря (по фиг. 2 и фиг. 3) не изменяется в процессе коммутации (при тонких изоляционных слоях между пластинами). При этом в схеме по фиг. 2 сопротивление каждой из частей обмотки периодически изменяется в два раза, но при минимальном сопротивлении левой части правая часть имеет максимальное сопротивление (и наоборот). Минимальное сопротивление части обмотки получается при последовательном соединении пар параллельно включенных щетками проводников; максимальное сопротивление - при последовательном соединении отдельных проводников. В схеме но фиг. 3 в каждый момент времени последовательно соединены, чередуясь, пары параллельно включенных щетками проводников и отдельные проводники. Таким образом, в обоих вариантах схемы (фиг. 2 и фиг. 3) результирующее внутреннее сопротивление постоянно, благодаря этому устраняются пульсации тока якоря и непостоянство напряжения генератора и электромагнитного момента двигателя униполярного типа. В униполярных машинах повыщенного напряжения каждая часть обмотки якоря по схеме на фиг. 2 и обмотка по схеме на фиг. 3 во избежание недопустимого напряжения между начальной и конечной пластинами коллекторов может быть разделена на две параллельные ветви, тогда напряжение между любыми соседними пластинами коллектора не превысит величины э.д. с. одного проводника. Якорь коллекторной униполярной машины может найти практическое применение в реверсивных униполярных двигателях и в системах генератор-двигатель со сверхпроводниковыми индукторами для систем электропривода прокатных станов, транспортных установок.

Предмет изобретения

Якорь коллекторной униполярной машины, содержащий несущий диск, по обеим сторонам которого расположены проводники обмотки, выведенные на коллекторы и последовательно соединенные посредством щеток и неподвижных отводов, отличающийся тем, что, с целью устранения пульсаций тока якоря, щетки, расположенные на одной стороне диска, смещены относительно щеток, расположенных на другой его стороне, на половину ширины коллекторной нластины, а имеют ширину, равную половине ширины пластины соответствующего коллектора.

15

16

-/