Щеточно-коллекторный узел электрической машины Советский патент 1981 года по МПК H01R39/46 

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к электрическим машинам с волновой обмоткой якоря. Известны конструкции щеточно-коллекторных узлов с расщепленными щетками fl .; Недостатком указанных конструкций является высокий уровень пульсации ЭДС в генераторном режиме и пульсат/ ции электромагнитного момента в двигательном режиме, вызванный изменением числа секций в параллельных ветвях при вращении машины, хотя коммутация в некоторой степени улучшаетоя, Наиболее близки к преоуюженноцг узлу по достигаемому эффекту является щеточно-коплекторный узел электрической машины с волновой обмотксЛ якоря, содержащий 2 р щеток 2. Недостатком данного щеточно-коллекторного узла является наличие кокмутационных перенапряжений и высокие пульсации ЭДС и момента. «с Цель изобретения - улучшение коммутации и снижение пульсации ЭДС и момента. Это достигается тем, что в известном щеточно-коллекторном узле с вол.новой обмоткой якоря, содержащем 2р щет дру ток по где лек сод ньв ло рин ра где ок и коллектсф с изолированными г от друга ламелягли, ширина Ъ щеи диаметр D коллектора выбраны соотношению . ..«„2, вг угол межламельного промажут АVr2ptn А - дробная часть отношения числа ламелей коллектора к числу полюоОв; целая часть того же отношения ; число ламелей,2р - число полюсов, на чертеже изображен щеточно-колтсфный узел электрической машины, ержащий коллектор с изолировани ламеяями 1-8 и щетки 9,10. Чисщеток равно числу полюсов 2р. Шиа fa щеток и диаметр D коллектовыбраны по .соотношению - угол межламельного промежутка, который определяется как УГОЛ мажлу радиусами коллектора, проходящими через крайние контактные точки ламелей р- минимальная величина разности углов целого числа полюсных делений и целого числа коллекторных делений, При вращении Коллектора -с ламелями 1-8 щетки 9 и 10, скользящие по его поверхности, поочередно переключают секции волновой обмотки, подсоединенные к ламелям 1-8, из одной параллельной ветви в другую.

Если ширина щетки и диаметр коллектора находятся в предлагаемом соотношении, то при размыкании меткой одной пары .ламелей, например щетка 9 и ламели 4,5;. происходит одновременное закорачивание щеткой 10. другой полярности ламелей 7 и 8, в результате чего число секций в параллельных ветвях обмотки остается все время постоянньом.

Постоянное число секций в параллелйных ветвях обмотки обеспечивает минимальные пульсации- ЭДС и электромагнитного момента, так как сопротивление якорной обмотки становится не зависящим от углового положения якоря.

Снижение коммутационных перенапряжений достигается за счет того, что всплески .перенапряжений при закорачивании и размыкании секций происходят в одно и то же время и находятся в противофазе по отношению друг к другу.

Целесообразность использования предлагаемой конструкции щеточноколлекторного узла рассматривается на примере конкретной машины, работающей в генераторном режиме. .; .

Если ширина щетки и диаметр коплектора удовлетворяют предложенному соотношению, то для машины с К-25 и (в случае, если ЭДС секции распределена по синусоидальному зако ну) расчетный уровень коллекторных пульсаций составляет 1,3%,

Если уменьшить оптимальную ширину щетки на 25%, то уровень пульсации составит 2,5%, а при увеличении на 25% уровень пульсации равен 3,2%.

Исследования, проведенные на опытных образцах машин, показали, что уровень коммутационных перенапряжений значительно снижается и машина работает с классом коммутации Т (темная коммутащ1я.

Формула изобретения

Щеточно-коллекторный узел электрической машины с волновой обмоткой, содержащий 2р щеток и коллектор с изол шрванными друг от друга ламелями отличающийся тем, что, с целью улучшения коммутации и снижения пульсации ЭДС и момента, ширина щетки и диаметр выбраны по соотношению

J2-.oiH-a±JLl, 51П 2

где Ъ - ширина щетки;

D - диаметр коллектора J

0 - угол межламельного промеа А2.:жутка,

-2рм К. минимальная величина разности углов целого чи«:У1а полюсных делений и целого числа коллекторных делений ,

причем А - дробная часть отнесения числа ламелей коллектора к числу полюсов; m - целая часть того же отношения/

К - число ламелей/ 2р - число полюсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 832905 кл. 35А, 1956.

2.Костенко М.П. и Пиотровский Л. Электрические малшны. М.-Л., Госэнергоиздат , 1957, ч. 1, с. 72-75.