Двигатель постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02K23/04 

1

Изобретение относится к двигателям постоянного тока, в частности к двигателям постоянного тока, обороты которых могут меняться в широких пределах.

Известно, что обмотки якоря постоянного тока, который расположен в магнитном поле, создаваемом неподвижными магнитами, питаются электрическим током, в результате чего происходит вращение якоря, обусловленное совместным действием тока якоря и магнитного поля неподвижных магнитов. Направление тока, который подводится к якорю, определяется направлением вращения якоря , что обеспечивается с помощью обычного щеточного коллектора.

Когда к якорю двигателя постоянного тока подводится ток, последний генерирует вокруг якоря магнитные поля. Магнитные поля, генерируемые током якоря, взаимодействуют с магнитным полем, создаваемым неподвижными магнитами, в результате чего возникают так называемые реакции .якоря. Такими реакциями якоря являются, например смещение электрическ нейтральной оси снижение магнитного

потока, неравномерность напряжения на коллекторе и наличие на нем местного высокого напряжения.

При смещении электрически нейт-. рапьной оси происходит смещение магнитного потока на геометрическую ось. Когда магнитный поток вступает во взаимодействие с обмотками якоря то в них индуцируется напряжение.

0 Вследствие этого, когда щетка коллектора располагается на геометрически нейтральной оси, индуцируемое напряжение закорачивается и возникает искра. В результате к щетке те5чет большой электрический ток и замет но ухудшаются коммутационные характеристики двигателя.

Во избежание ухудшения коммутацион-0ных характеристик обычно используют добавочный полюс, который располагают между двумя соседними неподвижными магнитами. Однако., в некоторых случаях, когда по характеристикам

5 двигателя не допускается утечка магнитного потока через добавочный полюс, оказывается весьма затруднительным расположить добавочный полюс таким образом, чтобы ухудшения коммутгииюнных характеристик двигателя не происходило.

Иэвестиы также двигатели постоянного тока, содержЕццие якорь с обмоткамн и систему возбуждения иа постоянных магнитах, выполненную с расцепленньош на три части полюсами UJ

Недостатком известных двигателей являются плохие условия коммутации. Целью изобретения является улуч шенне ,ко1« утацин.

Указанна цель достигается тем, что крайние части полюсов выполнены из постоянных магнитов, магнитная проницаемость которых меньше магнитной проницаемости средней части полоса, а также тем, что средняя часть полюса выполнена в виде электромагнита с обмотками возбуждения.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого двигателя постоянного тока; на фиг 2 - кривая изменения магнитного потока, создаваемого магнитами и оЛдбтками якоря f на фиг. 3 - схема другого варианта двигателя , на фиг. 4 - двигатель постоянного тока в разрезе; на фиг. 5 - сечение А-А фиг. 4.

Как показано на Фиг. 1, система возбуждения состоит из трех частей, расположенных вдоль направления врацвнйя якоря и представляющих собой основной полюс 1, расположенный в центре, и дополнительные полюса 2 к 3, решположенные по обе стороны полюса 1. Основной полюс 1 представляет собой сердечник из листового магнитного материала, например из листов силиконовой стали, на которы нгиютана обмотка 4.

В другом варианте (фиг, 3) основной полюс 1 выполнен в виде постоянного магнита, изготовленного из оемячного магнитного материала типа Almico, Alcaneax или Dersttt. В зтсж случае обмотка возбуждения 4 (фиг.1 отсутствует. Каждый из дополнительных полюсов 2 или 3 представляет сокБой постоянный магнит, изготовленМаМ мз керамики, например из феррита, причем магнитная проницаемость у ВТОГО магнита меньше, чем у магнита основного полюса 1, а кроме того этот магнит обладает большой размагничивающей силой Н. полярность обоих дополнительных полюсо1В 2 и 3 такая же, как и у основного полюса 1.

Когда якорь не нагружен, т.е. когда ток в о М«ютках 5 якоря равен нулю, магнитные потоки, создавае| ше каядцым оснойшш полюссм 1 и дополиительшями полюсами 2 и 3, равномерно распределены вдоль кгикдого полюса - см. пунктирную линию А на фиг. 2. Кривая распределения магнитного потока, создаваемого тол ко током якоря, протекЕиощим через его обмотки 5, изображается наклонной линией, пересекающей ось абсцисс в центре основного полюса 1. Так как магнитная проницаемость дополнительных погокзов 2 и 3 меньше, чем магнитная проницаемость основного полюса 1, то магнитный поток, создаваемый ТОКСЯ4 якоря, не проникает в дополнителыше полюса 2 и 3, поэтому кривгш распределения магнитного потока, создаваемого током

якоря будет иметь вид штрих-пунктирной линии В, пересекгшщей ось абсцисс в точке D, расположенной в центре между двумя системсши возбуждения.

При пропускании тока якоря через

5 обмотки 5 кривая распределения магнитного потока, являющегося резулбтатс 4 взаимодействия магнитных пото ков, создаваемых основным полюсом 1 (пунктнрная линия А) и дополнительными полюсакт 2 и 3 (штрих-пунктирная линия В), будет иметь вид сплошной линии С. Представляется, что линия С характеризует распределение магнитного потока с учет магнитного потока, создаваемого током якоря.

Кривая распределения магнитного потока С проходит через ноль в точке, совпадающей с геометрической

Q нейтральной осью, что обусловлено действием дополнительных полюсов 2 и 3. Следовательно, электрически нейтральная ось предлагаемого в изобретении двигателя постоянного тока

лежит практически на геометрически нейтральной оси, благодаря чему у такого двигателя не происходит ухудшения кс «лутацнонных характеристик. На фиг. 4 и 5 показан предлагаемый в изобретении четырехПолюсный

0 двигатель постоянного тока.

Как показано на фиг. 5, основной полюс 1, наготовленный из пакета листов силиконовой стали, крепится к ярму 6 винтами 7. Два дополнительных

5 полюса 2 и 3, которые изготовлены из феррита, магнитная проницаемость которого меньше, чем у основного полюса 1, и которые имеют большое усилие размагничивания Н , крепятся

0 к ярму 6 с помощью клея у концов основного полюса 1. На Основной полюс 1 намотана 4, расположенная в промежутках между основным и дополннтельным полюсами. Как пока,, зано на фкг. 4, якорь 8 крепится к ввлу 9, вращающемуся в подшипниках 10 и 11 и на него намотаны обмотки 5. О(Н4ОТКй якоря соединены с коллекторсм 12, установленным на валу 9. На электрически нейтральной оси двнга Ю теля расположена щетка 13 (фиг. 4), которая прижимается к коллектору пружиной 14. Во внутренней полости 15-вала 9 создается разряжение, и эта полость заполняется небольшим 45 количеством воды. Вал 9 выполнен в

виде полой тепловой-трубы. К заднему концу вала 9 крепятся элементы решетчатого радиатора 16. При такой конструкции тепло, выделенное якорем 8, передается через водяную трубу, образованную внутренней полостью 15 Вргицающегося вала 9, ранетке радиатора 1В, которая отводит его в атмосферу. Охлаждающий вентилятор 17 и воздухозаборник 18 обеспечивают более эффективную работу радиато. ра 16.

Формула изобретения /

1. Двигатель постоянного тока, содержащий якорь с обмотками и систему возбуждения на постоянных магнитах, выполненную с расщепленшьми на три части полюсами, отличающийся тем, что, с целью улучшения коммутёщии, кргийние части полюсов выполнены из постоянных магнитов, магнитная проницаемость которых меньше магнитной проницаемости средней части полюса.

2. двигат ль по п. 1, отличающийся тем, что средняя часть

0 полюса выполнена в виде электромагнита с обмоткс1ми возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

5 63313, кл. Н 02 К 23/04, 1944.

ппп

J

гН

® ® ® &0(&®в®0 Фаг