Электромашинный генератор импульсов Советский патент 1983 года по МПК H02K29/02 H02K25/00 

I Изобретение относится к электрическим машинам и может быть преимущественно использовано для создания электрсилаишнных генераторов импульсной энергии.

Известны и широко применяются электрсмашинные усилители (ЭМУ) с поперечным полем, содержащие вращающийся якорь со щетками по поперечной и продольной оси .коллектора. При этом щетки lio поперечной оси замкнуты, а по продольной соединены с компенсационной обмоткой, обмоткой дополнительных полюсов, а затем подключены к нагрузке. На статоре расположены обмотки упргшленйя и обмотки дополнитель ных п6.пюсовС11.

Недаостатткакю этих усилителей являются наличие Коллектора и вращение обмоток якоря. Кодлектор усилителя не позволяет знаТчйтельно увеличивать скорость в связи с ухудшением коммутация, и поэтому нельзя снизить постоянную времени. Явления коммутации также снижают добротность всей машины. Наличие коллектора не позволяет значительно поднять напряжение ЭМУ и его мощность, так как энергия снимается со скользящего контакта. ЭМУ

не может быт|з использован в качестве усилителя ударной мощности. .

Наиболее близким к предлагаемому является электромашинный генератор импульсов, содержа11и1й индуктор, расположенный на роторе, расположенный на статоре якорь с обкюткой, выводы которой соединены с цепью на грузки, коммутирующие аппараты, уп10равляемие по положению ротора 2. .

Недостаток этого устройбтва заключается в невозможности регулирования параметров вьисодного импульса.

Цель изобретения - расщи ние функ15циональных возможностей генератора . и области применения.

Поставленная цель достигается xehf, что в элект рс(ашинном генераторе импуль сов, содержащем индуктор,:распо20ложенный на роторе, статор с расположенной на нем якорной обмоткой, выводы которой соединены с цепью нагрузки , коммутирукнцие аппараты, управляемые по положению ротора, обмотка

25 якоря выполнена замкнутой с несколькими диаметрально расположеины1Ш дополнительными выводами, смещенньми на фиксированный угол относительно поперечной оси якоря, соединейнымш

30 с коммутирукшими аппаратами. Генератор обладает большой степе регулирования за счет обмоток управ ления и поэтому может быть использован как для малых машин, так и дл крупных. На фиг.1 изображена схема электр машинного усилителя импульсовJ на фиг.2 - схема соединения обмоток ротора. Генератор содержит статор, на ко тором расположена распределенная якорная обмотка 1, выполненная с от водами 2-3, 4-5, 6-7 по поперечной оси 8-9. Отводы 2-3 выполнены по по перечной оси, а остальные равномерно смещены относительно оси в сторо ну, противоположную вращению ротора Концы отводов подсоединены к коммутирующим аппаратам 10, 11 и 12. В общем случае, отводы могут быть выполнены в обе стороны от поперечной оси. По продольной оси 13-14 та же сделаны отводы 15-16. К отводу 1 подсоединена компенсационная обмотка 17 через щетки 18 к 19 и кольца 20 и 21 ротора. Параллельно щеткам подключен регулирующий резистор 22, за счет которого регулируется- степень компенсации якоря. Отводы 23 и 16 подключаются к нагрузке 24 через коммутирующий аппарат 25. Коммутирующие аппараты по продол ной и поперечной осям включаются и отключаются в функции положения ротора от датчика 26 управления. В зависимости от назначения ЭМУ ротор может быть выполнен неявнополосным или явнополосным. При больши скоростях ротор выполняется неявно полюсным. На роторе размещается ком лект обмоток 27 управления и компен сационная обмотка 17. Комплект обмо ток управления состоит из нескольких обмоток (на фиг.2 указано три .обмотки: 28, 29, 30). Все обмотки одним полюсом могут быть объединены и подсоединены к од ному общему токоподводящему кольцу 3 остальные концы обмоток подсоединяются к кольцам 32, 33, 34 и 20 (фиг.2). Обмотка 28 является задающей, оп ределяющей работу усилителя. Обмотка 29 имеет обратное направление витков по сравнению с обмоткой 28 и одним концом соединена с последней. Обмотка 29 через кольца 32 и 33 и ще ки соединена с коммутирующим аппаратом 35, который ее закорачивает и таким образом превращает в демпфер . ную обмотку. Ток к обмотке 28 подводится к зажимам 36 и 37, остгшьные обмотки ЭМУ служат для формирования необходимых характеристик. Они могут служить обратными связями по нагрузке или другим алгоритмам. Примененное соединение обмоток с кольцами обеспечивает уменьшение количества колец, а также способствует разгрузке щеток от токов. Ротор приводится во вращение от специального двигателя. К задающей обмотке подводится напряжение постоянного тока (концы 36-37). Коммутирующий аппарат 35 Ьключен, к обмотка 29 зашунтирована. Задающая обмотка 28 создает магнитное поле, которое наводит ЭДС в обмотке якоря, полярность которой, -находится . перпендикулярно обмотке возбуждения .и перемещается по окружности обмотки со скоростью СУ , где f - частота ; р - число пар полюсов. Ток в обмотке якоря отсутствует (при восстановлении) в режиме холостого хода. Когда продольная ось ротора переходит поперечную ось статора, включается коммутирукидий аппарат 10, и за счет возникаквдей и растущей реакции якоря быстро нарастает напряжение по оси 13-14 статора. При создании продольных осей статора и ротора ЭДС между точками 15-16 достигает максимума, и поэтому в этот момент включается коммутирукяций аппарат 25 и дает импульс электроэнергии на нагрузку 24. Одновременно, или несколько позже, срабатывает ксялмутирующий аппарат 35,, за счет которого уменьшается Toir возбуждения, так как подключается обмотка 29. того, обмотка 29 способствует размагничиванию, что в свою очередь, повышает импульс выданной энергии. Регулируя время включения катушки 29, а также ее параметры, можно изменять характер кривой импульса энергии, формируя его по необходимому характеру для нагрузки 24. При расположении продольной оси ротора по оси 8-9 статора отключается коммутирующий аппарат 10, а,затем 25 и включается коммутирукадий а ппарат 35. В ЭМУ восстанавливается режим холостого хода. . Через полоборота процесс повторяется. В этом случае нагрузка получает однополярные импульсы энергии. При необходимости импульсы энергии на нагрузку могут подаваться через каждые полуобороты ротора или другие промежутки. В этом случае нагрузка получает разнополярные импульсы энергии. Таким образом, генератор может питать нагрузку как однополярным, так и раз нополярнь1м током. Промежутки включения и отключения импульсов энергии регулируются настройкой датчика 26 управления. . Для упрощения управления коммутирующий аппарат 10 может быть включен постоянно, но в этом случае сниается КПД установки. При подключении вместо коммутирующего аппарата 10 аппараты 11 и 12 меняется соотношение действия реакции якоря по продольной и поперечной осям за счет этого изменяется величина им пульса электроэнергии потребителя. Обмотка 29 выполняет роль демпфера по продольной оси ротора, когда .на зак;кнута.Одновременно она спо.собствуёт росту импульса энергии при размыкании, а также гашению магнитно го поля, а затем его восстановлению при отключении. Соотношение параметров обмоток 28 и 29 принимается конкретно для каждой машины. В устройстве обеспечивается работа с перекомпенсацией из-за отсутствия коллектора, что ведет к росту ЭДС выхода, в результате чего повышается импульс электроэнергии по моед ности. Дополнительные полюса в усилителе отсутствуют. Формула изобретения I Электромсшинный генератор импульсов, содержащий индуктор, расположенный на роторе, установленный на статоре якорь с обмоткой, выводы которой соединены с цепью нагрузки, коммутирующие аппараты, управляемые по положению ротора, отлич ающийс я тем, что, с целью расширения области применения, обмотка якоря выполнена замкнутой с несколькими диаметрально расположенными дополнительными выводами, смещеннгти на ,фиксированной угол относительно поперечной оси якоря, соединенными с коммутирующими аппаратами. Источники инфо илации, принятые во внимание при экспертизе 1. Иванов-тСмоленский А.В. ЭлектМ., Энергия, 1980, рические машины, с.770-772. 2. Авторское свидетельство СССР. 4-00955, кл. Н 02 К 25/00, 1971.