Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: электротехника, электромашиностроение, коллекторная электрическая машина постоянного тока. Сущность изобретения: коллектор электрической машины содержит основные 2 и дополнительные 3 пластины, межпластинчатую изоляцию 4, перемычки и нелинейно-резистивные элементы 5 потенциально-ограниченного типа. На одну основную пластину приходятся две дополнительные пластины. Дополнительные пластины расположены по обе стороны от основной пластины и соединены между собой перемычкой. Перемычки подсоединены к основной пластине через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограниченного типа. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2026596
Класс(ы) патента: H02K13/14
Номер заявки: 5035158/07
Дата подачи заявки: 31.03.1992
Дата публикации: 09.01.1995
Заявитель(и): Лотоцкий Владимир Леонтьевич; Лотоцкий Сергей Владимирович
Автор(ы): Лотоцкий Владимир Леонтьевич; Лотоцкий Сергей Владимирович
Патентообладатель(и): Лотоцкий Владимир Леонтьевич; Лотоцкий Сергей Владимирович
Описание изобретения: Изобретение относится к коллекторным электрическим машинам постоянного тока и универсального питания, имеющим дополнительные устройства для улучшения коммутации.
Известен коллектор электрической машины [1], к смежным пластинам которого подключены нелинейно-резистивные элементы потенциально-ограничивающего типа (стабилитроны, варисторы и т.п.). В процессе работы машины при покидании щеткой коллекторной пластины нелинейный элемент пробивается и его напряжение пробоя Uo вводится в контур коммутируемой секции, вызывая ее коммутацию, и одновременно прикладывается к раздвигающимся компонентам скользящего контакта "щетка - коллекторная пластина". Для предотвращения зажигания дуги между сбегающим краем щетки и пластиной необходимо, чтобы пробивное напряжение не превосходило определенный предельный уровень Uпр (при нормальных атмосферных условиях - не более 10 В; в тяжелых условиях эксплуатации - снижается до 3-4 В). С другой стороны, при постоянном подключении нелинейного элемента к секции, максимально возможная ЭДС вращения секции Ucmax в свою очередь не должна превосходить Uo. Таким образом, при проектировании машины должно реализовываться соотношение
Ucmax<U>o<U>пр, которое ограничивает область применения данного типа коллектора машинами малой мощности низкого напряжения, что является основным недостатком решения [1], использующего нелинейно-резистивные элементы потенциально-ограничивающего типа.
Известен коллектор электрической машины [2], состоящий из основных и дополнительных пластин равной длины, причем на одну основную пластину приходится две дополнительные пластины, которые расположены по обе стороны основной пластины и соединены между собой перемычкой, которая в свою очередь подсоединена к основной пластине через линейный резистор. В каждой паре дополнительных пластин, приходящихся на одну основную, активно работает только одна пластина, расположенная при заданном направлении вращения со стороны сбегающего края основной пластины, а другая пластина, расположенная со стороны набегающего края, является в полном смысле холостой пластиной. При смене направления вращения на противоположное (реверс) дополнительные пластины каждой пары меняются ролями (активная становится холостой, а холостая - активной). В процессе работы машины при покидании щеткой основной пластины в коммутируемую секцию через контакт щетки с активной дополнительной пластиной вводится линейное сопротивление, падение напряжения в котором от тока параллельной ветви обмотки якоря является коммутирующим для данной секции. Это же напряжение прикладывается к раздвигающимся компонентам скользящего контакта "щетка - основная пластина". При использовании в конструкции коллектора линейного резистора указанное напряжение может быть достаточно большим, что создает условия для зажигания дуги в перегрузочном и пусковом режимах. Таким образом, описанный в [2] коллектор обладает невысокой надежностью в коммутационном отношении.
Техническое решение по [2] является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и может рассматриваться в качестве прототипа.
Целью изобретения является улучшение коммутации.
Указанная цель достигается за счет того, что в коллекторе электрической машины, состоящем из основных и дополнительных пластин равной длины, причем на одну основную пластину приходится две дополнительные пластины, которые расположены по обе стороны основной пластины и соединены между собой перемычкой, перемычка подсоединена к основной пластине через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа (фиг.1).
Согласно п. 2 формулы изобретения, количество дополнительных пластин k, приходящихся на одну основную пластину, выбирается равным k>2, где k - четное число, причем смежные дополнительные пластины, относящиеся к одной основной, соединены между собой через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа (фиг.2).
Согласно п. 3 формулы изобретения, с целью упрощения конструкции в случае нереверсивной электрической машины, количество дополнительных пластин, приходящихся на одну основную, выбирается равным n ≥ 1, где n - целое число, причем дополнительные пластины, относящиеся к основной, расположены со стороны сбегающего края указанной основной пластины, а все смежные пластины данной группы, включая основную, соединены между собой через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа (фиг.3).
Согласно п.4 формулы изобретения, с целью упрощения конструкции, дополнительные пластины в количестве n, где n - целое число, располагаемые между двумя смежными основными пластинами, подсоединяются к отпайкам последовательной цепочки из n+1 нелинейно-резистивных элементов потенциально-ограничивающего типа, причем крайние выводы этой цепочки подсоединены к смежным основным пластинам (фиг.4).
Предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна", так как его сущность в совокупности заявляемых признаков не раскрыта ни в одном из патентных источников, ни в научно-технической литературе, а также отсутствует открытое применение решения.
Предложенное техническое решение обладает существенными отличиями по сравнению с известными решениями по улучшению коммутации коллекторных электрических машин, так как оно характеризуется новой совокупностью признаков, позволяющей получить положительный эффект. Новое свойство, реализуемое предложенным техническим решением, заключается в том, что путем подключения между смежными дополнительной и основной пластинами (или между смежными дополнительными пластинами) нелинейно-резистивного элемента потенциально-ограничивающего типа напряжение на раздвигающихся компонентах скользящего контакта ограничивается практически на уровне величины пробивного напряжения Uo нелинейного элемента, которое выбирается ниже уровня, необходимого для возникновения дуги.
На фиг.1 изображена схема коллектора реверсивной электрической машины с одной парой дополнительных пластин, приходящихся на одну основную пластину; на фиг.2 - схема коллектора реверсивной электрической машины с k (k>2, k - четное число) дополнительных пластин, приходящихся на одну основную пластину; на фиг.3 - схема коллектора нереверсивной электрической машины с n (n ≥ 1, n - целое число) дополнительных пластин, приходящихся на одну основную пластину; на фиг.4 - схема коллектора электрической машины с n (n - целое число) дополнительных пластин, располагаемых между основными пластинами.
На фиг.1 - 4 обозначены цифрами: 1 - щетка, 2 - основная пластина, 3 - дополнительная пластина, 4 - межпластинчатая изоляция, 5 - нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа, 6 - секция обмотки якоря. Стрелкой Vк обозначено направление движения коллектора.
В качестве нелинейно-резистивного элемента 5 может использоваться варистор, стабилитрон или какой-либо схемотехнический вариант интегральной микроэлектроники. Особенность вольтамперной характеристики указанного элемента заключается в том, что она должна быть однозначной, обладать пренебрежимо малым током утечки при напряжениях, меньших пробивного напряжения Uo, а при напряжениях, больших Uo - достаточно малым положительным дифференциальным сопротивлением элемента.
Принцип действия изображенных на фиг.1-4 устройств заключается в фиксации падения напряжения на раздвигающихся компонентах скользящих контактов: "щетка 1 - основная пластина 2" или "щетка 1 - дополнительная пластина 3" - практически на уровне величины пробивного напряжения Uo нелинейно-резистивного элемента, которое выбирается ниже уровня, необходимого для возникновения дуги. Пробивное напряжение нелинейно-резистивного элемента 5 при протекании по нему тока параллельной ветви обмотки якоря вводится в контур коммутируемой секции и является для этой секции коммутирующим (см. фиг.1). Если в структуре коллектора на одну основную пластину приходится несколько работающих дополнительных пластин (фиг.2-4), то в контур коммутируемой секции вводится последовательно вся цепочка нелинейно-резистивных элементов и, следовательно, в процессе размыкания скользящих контактов в контур коммутации скачкообразно вводится ступенчатое напряжение, где величина одной ступени равна пробивному напряжению Uo одного элемента. Диаграммы вводимых напряжений показаны на фиг.1-4. При этом при любой схеме коллектора (фиг. 1-4) на размыкающихся компонентах скользящего контакта всегда будет иметь место напряжение, равное Uo, независимо от количества задействованных нелинейных элементов. В схеме коллектора, приведенной на фиг.4, число нелинейных элементов выбирается таким, чтобы Ucmax>(n+1)Uo.
По сравнению с известными из литературы устройствами для улучшения коммутации предложенное изобретение позволяет:
снизить тепловую нагрузку скользящего контакта, отводя коммутационные потери за его пределы;
снизить потери в скользящем контакте, применив металлокерамические щетки с антифрикционными добавками;
повысить ресурс щеток и коллектора;
ликвидировать дополнительные полюсы в магнитной системе машины.
Существенно улучшатся и экономические показатели производства новых машин в связи с сокращением расхода меди и электротехнической стали.
Формула изобретения: 1. КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, состоящий из основных и дополнительных пластин равной длины, причем на одну основную пластину приходится две дополнительные пластины, которые расположены по обе стороны основной пластины и соединены между собой перемычкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения коммутации, перемычка подсоединена к основной пластине через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа.
2. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что количество дополнительных пластин, приходящееся на одну основную, выбирается равным K > 2, где K - четное число, причем смежные дополнительные пластины, относящиеся к одной основной, соединены между собой через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа.
3. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции в случае нереверсивной электрической машины, количество дополнительных пластин, приходящееся на одну основную, выбирается равным n≥1, где n - целое число, причем дополнительные пластины, относящиеся к основной, расположены со стороны сбегающего края указанной пластины, а все смежные пластины данной группы, включая основную, соединены между собой через нелинейно-резистивный элемент потенциально-ограничивающего типа.
4. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, дополнительные пластины в количестве n, где n - целое число, располагаемые между двумя смежными основными пластинами, подсоединены к отпайкам последовательной цепочки из n+1 нелинейно-резистивных элементов потенциально-ограничивающего типа, причем крайние выводы этой цепочки подсоединены к смежным основным пластинам.