Якорь коллекторной униполярной машины Советский патент 1979 года по МПК H02K31/00 

Изобретение относится к электрическим машинам, в особенности к униполярным машинам постоянного тока. Предпочтительная область при менения изобретения - электродвигатели и системы генератор-двигатель униполярного типа со сверхпроводниками индукторами. Извест1п 1 конструкции якорей униполярных машин,позволяюшие повысить напряжение маши ны посредством секционирования якоря и после довательного соединения секций 1. Но в этой схеме между первым и последним стержнями об мотки приложено полное напряжение машины, что может привести к возникновению дугового перекрытия. Обычно величина этого напряжения составляет 25-ьЗО В. Такое ограничение сужает область применения конструкции. Известна также конструкция обмотки якоря униполярной машины, которая, например состоит из изолированных друг от друга стержней, расположенных по обеим сторонам несущего диска. Стержни своими концами выведены на два коллектора. С помощью шеток, установленных через ламель, и неподвижных соединений формируются две последовательно-параллельные секции, соединенные последовательно для увеличения напряжения машины. Это дает возможность использования их в качестве электродвигателей при питании от источников с обычным напряжением. Данная конструкция является наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению 2. В известной конструкции к первому и последнему стержням обмотки прикладывается нагфяжение,равное половине полного напряжения машины, и кроме того, стержни обмотки располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга. Известное решение приводит к усложению конструкции якоря. По направлению обмотка оказывается недоиспользованной. Поэтому область применения таких униполярных машин ограничивается использованием их в качестве мощных тихоходных приводных двигателей дня прюкатных станов и морских судов. Цель изобретения - увеличение напряжения машины вдвое и повышенна надежности работы путем снижения максимальной разности потенциалов между двумя любыми соседними стержними до величины 2е, где е - ЭДС одного стержня. Полезный эффект достигается путем соединения друг с другом стержней обмотки, расположенных слева и справа относительно стержня 1, выбранного за начальный, в последовательности 1 с 3, 3 с n-l, гг-1 с 5,5 с п-3, п-3 с 7 и так далее до точки соединения, их с неподвижными проводниками, где п - количество стержней обмотки; в - ЭДС одного стержня. На фиг. 1 представлена схема соединения обмотки якоря, состоящей, например из 12 стержней; на фиг. 2 - продольное сечение якоря униполярной маипшы. Машина содержит обмотку, состоящую из стержней 1-12, которая размещается на несущем диске 13 и выводится своими ко1щами на коллекторы 14 и 15. Магнитное поле создается сверх проводящей обмоткой 16. Обмотка якоря (фиг. 2) организуется следую щим образом. Один колец стержня 1, который условно будет именоваться начальным, через щет ку 17, присоединяется к нагрузочному сопротивлению RPJ, второй конец стержня посредством ще ток 18, 19 и неподвижного проводника 20 после довательно включается со стержнем 3 обмотки, лежащем слева от начального стержня. Конец стержня 3 и начало стержня 11, находящегося справа от начального стержня, соединяются с помощью щеток 21 и 22 я проводника 23. Через щетки 24, 25 и проводник 26 соединяются конец стержня 11 и начало стержня 5, располагающегося слева от начального. Аналогичным образом включаются оставщиеся стержни 7 и 9 посредством щеток 27, 28, 29, 30 и проводников 31, 32. Щетка 33 замыкает конец обмотки на сопротивление RJJ. В стержнях 1-12 обмотки якоря, вращающих ся в магнитном поле, созданном обмоткой возбуждения 16, наводятся ЭДС. ЭДС мащины определяется по формуле Е СеФп Д® -е число последовательно соединенньвс стержней, Ф .- полезный магнитный поток, п - частота вращения. При этом разность потенциалов между щетками (17-12), (18-21), (29-33) и (28-30) составит U е, а между щетками (17--22), (22-28), (25-30), (), (18-24), (24-22), (33-27)0 (21-27) - U 2е (е - ЭДС одного стержня). Поэтому при нроектировании обмотки якоря послещгее равенство является ограничением и практически предложенная схема соединения обмотка может быть реализована, если ЭДС одного стержня не превыщает 12,5-Ы5 В. Предложенная схема соединения якорной обмотки дисковой униполярной мащины (ее также целесообразно использовать при проектировании цилиндрических машин, работающих в двигательном режиме или в системе генератор-двигатель) позволяет снизить максимальное значение разности потенциалов между соседними стержнями и создать условия для более надежной работыт токосъемного устройства и всей машины в целом. Улучшаются при этом энергетические показатели мащины за счет возможности увеличения ЭДС. Формула изобретения Якорь коллекторной униполярной машины со стержневой обмоткой, соединенной с помощью щеток и неподвижньис проводников в последовательную цепь, отличающийся тем, что, с целью з величения напряжения машиньт вдвое и повышекия надежности работы путем снижения максимальной разности потенциалов между двумя любыми соседними стержнями до велич1шы 2е, стержни обмотки, расположенные слева и справа относительно стержня, выбрдьшого за начальный, соедршены друг с другом в последовательности 1-3, 3-(п-1), (rv-1) - 5,5 - (п-3) и так далее до точки соединения их с неподвижными проводниками, где е - ЭДС одного стержня, п - количество стержней обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1184965, кл. Н 2 А, 1970. 2.Патент Швейцарии № 470795, кл. И 02 К 19/18, 1969.

2S

V/

IО

.