Электрическая машина постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к электрическим машинам постоянного тока с вентильНо-механическон коммутацией (ВМК).

Известны электрические машины постоянного тока с ВМК, предусматривающие включенне р-п переходов в цепь щеток 1.

В этом случае применяются коллекторы с холостыми коллекторными пластинами или с уширенными межламбльными изоля--ционными расстояниями, что увеличивает вес и диаметр коллектора. Кроме того, повышается окружная скорость и возникает не„,„равномернь1Й износ холостых и рабочих коллекторных пластин, что ухудшает динамику скольжения щеток и увеличивает их износ.

Наиболее близкой по технической сушности к предложенной является электрическая машина, в которой р-п переходы включены в цепь коллекторных пластин 2.

Однако в этом случае полупроводники должны быть рассчитаны на полный рабочий ток якоря, что увеличивает его габариты. В мощных машинах такое подключение р-п Перехода технически неоправдано.

Целью изобретения является повышеине надежности машины за счет уменьнюния загрузки вентилей.

Это достигается тем, что в предложенной машине между основными пластинами установлены пары дополнительных пластин, длина каждой из которых в два раза меньше длины основных пластин, каждая из дополнительных пластин соединена с одной из основных пластин через электрический вентиль, а щетки и дополнительные пластины установлень1 со сдвигом в аксиальном направлении на половину длины- активной части основных коллекторных пластин.

. На фиг. 1 представлена конструктивная схема предложеннбго коллектора .на примере петлевой обмотки якоря для нереверсивных электрических машин; на фиг. 2 - график коммутационного цикла на примере положительной щетки, ширина которой равна щирине основной коллекторной, пластины; на фиг. 3 - конструктивная схема коллектора для реверсивных электрических машин.

Основная коллекторная пластина 1 и разрезные и изолированные,одна от другой дополнительные пластины 2 соединены через p-ri переходы 3. По одпой половине коитакт1ЮЙ поверхности коллектора скользят щетки 4 положительной гюлярностн, по другой щетки 5 отрицатепьной полярности. Дополнительные полюса . настраиваются на умеренно-ускоренную коммутацию с расчетом изменения направления тока в коммутируемом контуре несколько раныле, чем дополнительная ко-1лекторная пластина выйдет из-под сбегающего края И1етки. Передвигаясь из положения П-1 в указанном на фиг. 2 направлении, передний край щетки в момент времени ti набегает на передний край основной, пластины 1, в которой под воздействием коммутирующей ЭДС дополнительных полюсов, настроенных на несколько ускоренную коммутацию, нарастает ток нагрузки (кривая а). Начиная с момента tj, весь ток нагрузки проходит через основную коллекторную пластину 1. В момент t,i щетка набегает на дополнительную пластину 2, и под воздействием разности потенциалов, обусловленной падением напряжения в пхеточном контакте между щеткой и пластиной 1, открывается вентиль 3 и через пластину 2 протекает часть тока коммутации (кривая б) с соответствующим уменьщением тока нагрузки (кривая а) в пластине 1. В момент t4 передний край щетки набегает на соседнюю основную коллекторную пластину, в которой нарастает ток нагрузки (кривая в), с этого же моментавремени ток коммутации (кривая б) в Дополнительной пластине 2, также как и ток нагрузки (кривая а), начинает убывать. В момент tj сбегающий край основной плйстины 1 выходит без заметного искрения из-под, сбегающего края тетки, так как в этот момент щеточнь1й контакт между основ-, ной пластиной 1 и щеткой шунтирован дополнительной Г1ласти й. 2, и весь остаток тока коммутации данного коллекторного деления протекает по пластине 2. В момент времени 1б шетка занимает положения П-2, но так как процесс коммутации протекает несколько ускоренно, if этому, моменту ток в дополнитбтьной пластине 2 уже снижается до О, вентиль 3 автоматически закрывается. Поэтому при дальнейшем продвижении щетки пластина 2 выходит из-под сбегающего края щетки также без искрения. Далее процесс повторяется аналогично. Объем тока в дополнительныхпластинах в несколько раз меньше, чем в основных (фиг. 2), поэтому предложенный коллектор позволяет выбирать р-п переходы, рассчитанные на существенно сниженную нагрузку. Для реверсивного исполнения достаточно каждое коллекторное деление дополнить вторым рядом пластин 2 (фиг. 3). Количество вентилей при этом не возрастает, так как каждый из них можно соединить с двумя, дополнительными пластинами.. Щетки для улучшения перехвата тока дополнительными пластинами целесообразно выполнять составными. Для набегающей части желательно брать материал с меньшим переходным падением напряжения, чем в сбегающей.. Изобретение позволяет в 3 - 5 раз уменьшить рабочий ток, р-п переходов и, кик следствие, уменьшить на 25 - 30% размеры коллектора, в сравнении с аналогичной схемой ВМК с включением р-п переходов на полный ток. Кроме того, такая схема более устойчива в отношении возникновения круговых огней и допускает применение обычных щеток, неограниченнь1х по цпфине. Формула изобретения Электрическая машина постоянного тока с вентильио-механической коммутацией, содержащая индуктор, якорь с обмоткой, соединенный с основными пластинами колЛектора, связанные с коллекторными пластинами электрические вентили и щетки, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьше)1ия загрузки вентилей, между основными пластинами установлены пары дополнительных пластин, длина каждой из которых в два раза меньше длины основных пластин, каждая из дополнит.ельных пластин соединена с одной из основных пластин через электрический вентиль, а щетки и дополнительные пластины установлены со сдвигом в аксиальном направлении на половину длины активной части основных коллекторных пластин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент, Великобритании № 303546, кл. 35 А, 1961. 2.Патент Германии № 664519 кл. 21 d 39, 1938..

Л

d

Г

л

U

-йQ

а

IK

TW

Ml

Д I

iM

i-6 5 4 J

/7-/

Фиг. 2

6920()Ь.