Электродвигатель с устройством защиты от перегрузок Советский патент 1982 года по МПК H02K11/00 H02H7/85 

t

Изобретение относится к электрическим машинам преимущественно постоянного тока, а именно к электродвигателям постоянного тока с устройством защиты от предельных механических перегрузок, и может найти применение в электроприводе постоянного тока для ограничения предельных моментов, передаваемых от электродвигателя к механизму.

Известно применение в качестве предохранителейот механических перегрузок фрикционных и электромагнитных муфт сцепления, соединяющих вал электродвигателя с механизмом 1.

При превышении моментом нагрузки допустимой величины ведущий и ведомый диски муфты проскальзывают друг относительно друга, ограничивая момент на валу электродвигателя.

Известны также электродвигателя постоянного тока, защищенные от механических перегрузок встроенными в их корпус фриюшонными муфтами, что позволяет снизить осевой размер и массу электродвигателя 2.

Однако встроенная предохранительная муфта увеличивает массу и удлиняет электродвигатель. Кроме того, порог буксования фрикционной пары нестабилен, так как коэффициент трения фрикционной пары существенно изменяется как следствие i:. изменения температуры окружающей среды, так ив результате попадания в зону трения паров масла.

Наиболее близким к предлагаемому является электродвигатель с устройством защиты

to от перегрузок, содержащий корпус, статор, установленный в корпусе с возможностью провОрота, устройство защты в виде плоских пружин, укрепленных одним концом на корпусе, а другим концом контактирующих с

ts поводком, закрепленным на статоре {3.

При превыщении электромагнитного момента, действующего на статор, предельнЬ1х значений, статор проворачивается в корпусе, что ограничивает момент, передаваемый на не подвижные элементы машины, а также на механизм, связанный с ротором.

Область применения этогб элсктродаигателя ограничена в основном машинами перемен390кого тока. Объясняется это тем, что использование данного техготческого решения в ма, шинах постоянного тока приводит при развороте статора (индуктора) и при неподвижных щетках к уменьшению потока возбужде1шя и, как следствие, к увеличению скорости двигателя, что может привести к выходу из строя рабочего механизма. Цель изобретего1я - расширение области применения путем использования в машинах постоянного тока с индуктором, установленном в корнусе, и якорем. Для реализации поставленной цели электродвигатель снабжен датчиком крайнего положения статора, вьшолне1шого в виде переменного резистора с корпусом и движком, .вклю ченного в депь якоря, корпус резистора укреплен на Корпусе двигателя,- а движок резистора связан со статором, при этом в корпусе двигателя вьшолнен поперечный паз, в котором размещен поводок. На фиг, 1 дан общий вид нереверсивного, а на фиг. 2 - реверсивного электродвигателя на фиг. 3 - вариант установки датчиков предельного положения индуктора; на фиг. 4 - вариант установки в электродвигателе перемен ного резистора; на фиг. 5 - электрическая схема включения резистора. Электродвигатель {фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с закрепленными на нем щетками (не показаны) и статор (индуктбр) 2, который может поворачиваться относительно корпу са 1. Индуктор 2 снабжен поводком 3, входящим в поперечный паз корпуса 1. Длина паза определяет допустимый угол поворота индуктора 2 относительно корпуса 1. На корпусе 1 нереверсивного э лектродвигателя (фиг. 1 закрегшен предварительно нагруженный упруги элемент 4, свободный конед которого прижимает поводок 3 к краю паза. На корпусе реверсивного электродвигателя (фиг. 2) закреплены два упругих элементах 5 и 6 предварительно нагруженные упорами 7 так, что поводок зажат между упругими элементами. Для обоих типов электродвигателей в исходном состоя}ши обеспечивается такое положение индуктора 2 в корпусе 1, при котором щетки находятся на нейтрали. На корнусе электродвигателя установлены датчики 8 и 9 предельного положе шя индуктора (фиг. 3). В положении индуктора в кор пусе электродвигателя, когда щетки находятся на нейтрали датчики, например контактные датчики Холла, установлены под углами Дь 132 относительно поводка 3, закрепленного в индукторе 2. Корпус резистора 10 установлен на корпусе 1 электродвигателя, а движок резистора механически соединен с поводком 3 (фиг. 4) ьшодами 11 и 12 резистор введен в якорную епь электродвигателя (фиг. 5). Предлагаемое устройство работает следующим образом. Известно, тто в электродвигателе vji постоянного тока электромагнитный момент, приложенный как к якорю, так и к индуктору, определяется выражением М Сц1Ф, где Cfa - конструктивный показатель электродвигателя;I - ток якоря электродвигателя; Ф - магнитный поток индуктора. Пока электромагнитный момент М, приложенный к индуктору 2, меньше момента, создаваемого предварительно нагруженным упругим элементом 4 Му ,и момента трения индуктора 2 относительно корпуса 1 М-рр , индуктор 2 остается неподвижным, и электродвигатель работает в обычном режиме. Если же электромагнитный момент превысит значение Mug + Мтр , то индуктор 2 начинает поворачиваться, преодолевая сопротивление упругого элемента 4. При этом полезный магнитный поток, т.е. поток, используемый в якоре для создания ЭДС уменьшается, так как поворот индуктора 2 относительно корпуса 1 со щетками на угол / равносилен сдвигу щеток с нейтрали Ф Фосозр)3, в где Фо - магнитный поток при 0; р - число пар полюсов индуктора. Снижение полезного магнитного потока вызывает снижение момента по валу и остановку движения. Частота враи1ения электродвигателя при этом увеличиваете из-за уменьшения потока ., - и - IR ш - - СеФоСозрД где и - напряжение питания электродвигателя;R - сопротивление якорной цепи; Се - конструктивный параметр электродвигателя. В качестве датчика положения индуктора использован переменный резистор, корпус 10 которого закрегшен на корпусе 1 электродвигателя, а движок резистора жестко связан с индуктором 2 (фиг. 4). Указанные датчики могут бьггь использованы для отключения электродвигателя при перегрузке как при остановке электродвигателя, так и несколько ранее. Момент отключения электродвигателя определяется при этом углом, под которым установлен датчик относительноисходного положения индуктора 2, когда щетки находятся на нейтрали. Отключение электродвигатепя при его остановке в результате поворота индуктора на угол ft это отключение тока короткого замыкания электродвигателя, опасного как для изоляции якорной обмотки, так и для щеточно-коллекторного узла. Установка датчика положения индуктора под углом (в |3ц5 позволяет ограничить то якоря заданным значением Т Переменный резистор используется для ог раничения тока якоря электродвигателя при предельном моменте на его валу. Для этого резистор необходимо включить в якорную цепь электродвигателя. Включение резистора в якорную цепь электродвигателя позволяет существенно умен шить предельный угол поворота индуктора и, следовательно, вызывает минимальное снижение полезного магнитного потока, А это приводит к тому, что ток электродвигателя при предельном моменте на его валу мало отличается от тока, соответствующего искусственной механической характеристике, построенной для полного полезного магнитного потока и введенного в якорную цепь резистора. Механические характеристики предлагаемого электродвигателя в рабочих режимах нагрузок не отличаются от характеристик известных электродвигателей, если упомянутый резистор включен в якор1гую цепь электродви гателя так, что при отсутствии нагрузки на его валу R О, а при перегрузке (фиг. 5). Установка на электродвигателе датчика крайнего положения статора, выполненного в виде переменного резистора, включенного в f цепь якоря, позволяет расширить область применения на электродвигатели постоянного тока. Формула изобретения Электродвигатель с устройством защиты от перегрузок, содержащий кортус, статор, установленный в корпусе с возможностью проворота, и устройство защиты, выполненное в виде плоских пружин, укрепленных одним концом на корпусе, а другим концом контактирующих с поводком, закрепленным на статоре, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем использования в мащинах постоянного тока с индуктором, установленным в корпусе, и якорем, он снабжен датчиком крайнего положения статора, выполненным в виде переменного резистора с корпусом и движком, включенного в цепь якоря, корпус резистора укреплен на корпусе двигателя, движок резистора связан со статором, при этом в корпусе двигателя выполнен поперечный паз, в котором размещен паводок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кулебакин В. С. и Haropin ra В. Д. лектропривод самолётных агрегатов и мехаизмов. М., Оборонгиз, 1958, с. 53-56. 2.Авторское свидетельство СССР № 655032, л. Н 02 К 7/11, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР N 153745, кл. Н 02 К 5/24, 1961.