КОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

КОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2334343 (13) C1

(51) МПК
H02K 23/02 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2007124986/09 
(22) Дата подачи заявки: 2007.07.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2007.07.02 
(45) Опубликовано: 2008.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Электротехника и электроника. /Под ред. В.В.Кононенко. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2004, с.151-160. RU 21689835 C1, 10.06.2001. RU 2249904 C2, 10.04.2005. US 47663037 A, 09.08.1988. US 4190779 A, 26.02.1980. 
(72) Автор(ы): Пархоменко Георгий Анатольевич (RU); Тихонов Николай Козьмич (RU); Вегера Владимир Алексеевич (RU); Крук Александр Тимофеевич (RU); Писаревский Александр Валентинович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью НПФ "ИнноТех" (ООО НПФ "ИнноТех") (RU) 
Адрес для переписки: 394019, г.Воронеж, ул. Гайдара, 19, комн.18, Н.К. Тихонову 

(54) КОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коллекторным двигателям постоянного тока, работающим преимущественно при низких напряжениях, которые могут быть использованы для вспомогательных приводов оборудования транспортных средств. Электродвигатель включает статор с полюсными наконечниками в виде сегментов и якорь с секционированной обмоткой, подключенной к коллектору с диаметральными щетками. Последние размещены под углом к геометрической нейтрали равным половинному углу , заключенному между смежными краями сегментов полюсных наконечников. Для обеспечения реверса щеточный узел может быть выполнен с возможностью поворота против направления вращения якоря на угол . Конструкция позволяет отказаться от применения обмотки возбуждения для создания основного магнитного поля, что обеспечивает снижение расхода дорогостоящего обмоточного материала, трудоемкости изготовления, повышение удельной мощности машины и улучшение эксплутационных характеристик, например уменьшение габаритов и/или повышение крутящего момента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике, а именно к коллекторным двигателям постоянного тока, работающим преимущественно при низких напряжениях, которые могут быть использованы для вспомогательных приводов оборудования транспортных средств.

Известен коллекторный электродвигатель постоянного тока, включающий статор с главными полюсами для создания постоянного магнитного поля в виде сердечников с катушкой обмотки возбуждения и полюсными наконечниками и якорь с секционированной обмоткой, подключенной к коллектору, и щетки, размещенные в плоскости геометрической нейтрали и имеющие с коллектором скользящий контакт, обеспечивающий соединение обмотки якоря с внешней цепью («Электротехника и электроника» под ред. В.В.Кононенко. - Ростов н/Д: Феникс, 2004, с.151-160).

Недостатком известного коллекторного электродвигателя является высокая себестоимость, обусловленная использованием дорогостоящего материала для выполнения обмотки возбуждения, в частности для главных полюсов статора. Кроме того, в работающем под нагрузкой двигателе возникает реакция якоря, выражающаяся в наложении основного магнитного поля главных полюсов и магнитного поля якоря. Реакция якоря оказывает негативное влияние на качество работы. Повышается искрение под щетками, возможно обгорание коллекторных пластин и появление продольного размагничивающего магнитного поля, снижающего эффективность работы двигателя. Дополнительно КПД известного электродвигателя снижается за счет наличия пассивных зон в витках обмотки возбуждения якоря.

Задача изобретения - упрощение конструкции коллекторного электродвигателя постоянного тока, снижение стоимости его изготовления и потребляемой мощности, улучшение эксплутационных характеристик.

Технический результат от использования изобретения - исключение обмотки возбуждения в главных полюсах статора, уменьшение габаритов и/или увеличение вращающего момента.

Технический результат достигается тем, что в коллекторном электродвигателе постоянного тока, включающем статор с полюсными наконечниками и якорь с секционированной обмоткой, подключенной к коллектору с диаметральными щетками, для соединения обмотки якоря с внешней сетью, полюсные наконечники выполнены в виде сегментов, а щетки коллектора размещены под углом к геометрической нейтрали равным половинному углу , заключенному между смежными краями сегментов полюсных наконечников.

Для обеспечения реверса двигателя щетки коллектора могут быть установлены с возможностью поворота против направления вращения якоря на угол .

Сущность изобретения заключается в том, что при выбранном размещении коллекторных щеток обеспечивается исключение пассивных зон в витках обмотки якоря, т.к. составляющие возникающего вектора магнитной индукции в контурах обмоток осуществляют намагничивание полюсных наконечников, придавая им свойства главных магнитов статора.

На чертеже схематично изображено поперечное сечение коллекторного электродвигателя.

Электродвигатель состоит из соосных статора, образованного трубчатым магнитопроводом 1 с полюсными наконечниками в виде сегментов 2, 3, и якоря в виде цилиндрического сердечника 4 с продольными пазами на внешней поверхности, в которых уложены проводники 5 обмотки. Концы секций обмотки соединены с пластинами коллектора, насажанного на вал (не показаны) рядом с сердечником 4. К пластинам коллектора с возможностью скользящего контакта прижата пара диаметрально расположенных щеток 6, 7, подключенных к выводам внешней сети. Щетки 6, 7 закреплены неподвижно относительно друг друга в щеточном узле (не показан) и размещены под углом к геометрической нейтрали 8 равным половинному углу , заключенному между смежными краями сегментов 2, 3 полюсных наконечников.

Для обеспечения реверса щеточный узел выполняется с возможностью поворота против направления вращения якоря на угол .

Работа электродвигателя осуществляется при подаче напряжения на щетки 6, 7. Ток протекает в витке обмотки якоря, вертикальные проекции поверхности которого совпадают с областью рабочей поверхности сегментов 2, 3, охватывающих через воздушный зазор сердечник 4 якоря. Составляющие возникающего вектора магнитной индукции в контуре витка обмотки осуществляют намагничивание магнитомягкого материала сегментов 2, 3 полюсных наконечников, придавая им свойства главных магнитов статора. Создается основное магнитное поле между полюсными наконечниками, и под действием возникающих электромагнитных сил якорь с валом начинает вращаться.

Для осуществления реверса меняют положение щеток 6, 7 (показано пунктиром), размещая под углом (- /2) к геометрической нейтрали 8.

Конструкция электродвигателя позволяет отказаться от применения обмотки возбуждения для создания основного магнитного поля, что по сравнению с прототипом позволяет не только снизить расход дорогостоящего обмоточного материала и трудоемкость изготовления, но и повысить удельную мощность машины за счет исключения потерь, имеющих место в обмотке возбуждения. Кроме того, исключение катушки с обмоткой возбуждения, обладающей пониженной надежностью позволяет не только повысить надежность электродвигателя в целом, но и уменьшить наружный диаметр статора на 15-20% или увеличить диаметр якоря, что приводит к увеличению вращающего момента в 1,6-2 раза.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Коллекторный электродвигатель постоянного тока, включающий статор с полюсными наконечниками и якорь с секционированной обмоткой, подключенной к коллектору с диаметральными щетками для соединения обмотки якоря с внешней сетью, отличающийся тем, что полюсные наконечники выполнены в виде сегментов, а щетки коллектора размещены под углом к геометрической нейтрали, равным половинному углу , заключенному между смежными краями сегментов полюсных наконечников.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что щетки коллектора установлены с возможностью поворота против направления вращения якоря на угол .