Автомобільний електродвигун постійного струму

Пропонована корисна модель відноситься до електричних машин постійного струму з збудженням від постійних магнітів, що використовуються, зокрема, як електродвигуни для приводу різних електроагрегатів (вентилятори, склоочисники тощо) автомобілів. Зменшення вартості електродвигуна за рахунок виключення необхідності балансування ротора, а також підвищення його ресурсної надійності досягається за рахунок того, що в автомобільному електродвигуні постійного струму, що містить статор з постійними магнітами, ротор з секційною багатовитковою обмоткою за хвильовою схемою, щітково-колекторний вузол, що включає в собі колекторні пластини ротора, до яких підключені висновки секцій котушок обмотки ротора, щітково-колекторний вузол виконаний із загальною кількістю колекторних пластин ротора вдвічі перевищує число полюсів ротора, і містить перший і другий ряд колекторних пластин, кількість яких у кожному ряду дорівнює кількості полюс , причому кожна колекторна пластина одного ряду чергується з колекторною пластиною іншого ряду, секційна багатовиткова загальна обмотка ротора виконана з кроком розведення рівним одиниці за складною здвоєною хвильовою схемою, в якій перша обмотка послідовно з'єднана з другою обмоткою під виключення колекторних пластин, а висновки секцій котушок другої обмотки, розміщеної в тих же секціях, що перша обмотка, підключені до суміжних колекторних пластин другого ряду.

Відомийавтомобільний електродвигун постійного струму, що містить статор з постійними магнітами, ротор з секційною багатовитковою обмоткою за петльовою схемою, щітково-колекторний вузол, що включає колекторні пластини ротора, до яких підключені висновки секцій котушок обмотки ротора5 см5 модель. МПК Н02К 23/00, 2000). До недоліків відомого електродвигуна можна віднести необхідність балансування ротора через те, що в його лобових частинах утворюється несиметричність укладання дроту при накладенні витків різних секцій один на одного. Це призводить до підвищення вартості електродвигуна і, до того ж, навіть балансування ротора не завжди забезпечує достатню ресурсну надійність роботи щітково-колекторного вузла та опорних підшипників, а, відповідно, електродвигуна в цілому.

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого є автомобільний електродвигун постійного струму, що містить статор з постійними магнітами, ротор з секційною багатовитковою обмоткою за хвильовою схемою, щітково-колекторний вузол, що включає в себе колекторні пластини ротора, до яких підключені висновки секцій див. патент Україна на винахід 2044387, МПК Н02К 23/04, 1995). До недоліків відомого електродвигуна можна віднести необхідність балансування ротора через те, що в його лобових частинах утворюється несиметричність укладання проводу при накладенні витків різних секцій один на одного. Це призводить до підвищення вартості електродвигуна і, до того ж, навіть балансування ротора не завжди забезпечує достатню ресурсну надійність роботи щітково-колекторного вузла та опорних підшипників, а, відповідно, електродвигуна в цілому.

Пропонована корисна модель спрямована на рішеннязавдання, що полягає у зменшенні вартості електродвигуна за рахунок виключення необхідності балансування ротора, а також підвищення його ресурсної надійності.

Дана задача вирішується тим, що в автомобільному електродвигуні постійного струму, що містить статор з постійними магнітами, ротор з секційною багатовитковою обмоткою за хвильовою схемою, щітково-колекторний вузол, що включає в себе колекторні пластини ротора, до яких підключені висновки секцій котушок колекторний вузол виконаний із загальною кількістю колекторних пластин ротора вдвічі перевищує число полюсів ротора, і містить перший і другий ряд колекторних пластин, кількість яких у кожному ряду дорівнює кількості полюсів ротора, причому кожна колекторна пластина одного ряду чергується з колекторною пластиною іншого ряду, обмотка ротора виконана з кроком розведення рівним одиниці за складною здвоєною хвильовою схемою, в якій перша обмотка послідовно з'єднана з другою обмоткою, висновки секцій котушок першої обмотки підключені до першого ряду колекторних пластин, а висновки секцій котушок другої обмотки, розміщеної в тих же і перша обмотка, підключені до суміжних колекторних пластин другого ряду.

При цьому в автомобільному електродвигуні постійного струму ротор може бути виконаний з пазами для розміщення багатовиткової секційної обмотки, скошеними відносно поздовжньої осі ротора.

Для забезпечення котушкової обмотки ротора необхідно, щоб крок розведення, наприклад, по пазах ротора дорівнював одиниці, а саме, виконувалася умова:

t - крок розведення по пазах ротора;

Z – число пазів (зубців) заліза ротора;

(2р) – число полюсів статора.

З цієї залежності знаходять Z. Наприклад, при(2р)=4, Z=5 або 3. Для кращої комутації струму зазвичай набувають більшого значення Z.

Іншою умовою застосування котушкової обмотки ротора є те, що вона повинна мати пускову систему для забезпечення безперервного обертання ротора, інакше ротор з обмоткою котушки обертатися не буде.

Такий пусковий системою, за пропонованим технічним рішенням, є друга котушкова обмотка ротора, укладена в ті ж пази, що і перша, і послідовно з'єднана з нею, причому висновки котушок секцій другої обмотки, підключені до суміжних колекторних пластин другого ряду. Так як виведення кожної секції котушки однієї обмотки повинен підключатися до своєї колекторної пластини, кількість яких дорівнює кількості полюсів ротора, наявність додатково другої обмотки, яка аналогічним чином вимагає приєднання до своїх колекторних пластин, обумовлює необхідність додаткового свого другого ряду колекторних пластин. Звідси випливає необхідність виконання щітково-колекторного вузла із загальною кількістю колекторних пластин ротора, що вдвічі перевищує число полюсів ротора і містить перший і другий ряд колекторних пластин, кількість яких у кожному ряду дорівнює кількості полюсів ротора. Очевидно, що для зручності намотування доцільно, щоб кожна колекторна пластина одного ряду чергувалася з колекторною пластиною іншого ряду.

Для поліпшення умов потоку зчеплення обмотки котушкової ротора з полюсами статора, ротор може бути виконаний з пазами для розміщення секційної багатовиткової обмотки, скошеними відносно поздовжньої осі ротора.

На фіг.1 представлений загальний вигляд автомобільного електродвигуна постійного струму; на фіг.2 - загальна схема хвильової обмотки ротора при Z=5 та 2р=4; на фіг.3 - схема загальної обмотки по кожномуколу розкладки дроту; на фіг.4 - схема розкладки дроту першої котушкової обмотки ротора; на фіг.5 - схема розкладки дроту другої котушкової обмотки ротора.

Автомобільний електродвигун постійного струму містить статор 1 з постійними магнітами 2, щітково-колекторний вузол 3, що включає колекторні пластини 4 першого і другого рядів, загальна кількість яких вдвічі перевищує число полюсів ротора. Причому є перший та другий ряд колекторних пластин, кількість яких у кожному ряду дорівнює кількості полюсів ротора, причому кожна колекторна пластина одного ряду чергується з колекторною пластиною іншого ряду. Електродвигун також містить ротор 5, секційна багатовиткова загальна обмотка якого виконана з кроком розведення рівним одиниці за складною здвоєною хвильовою схемою, в якій перша обмотка послідовно з'єднана з другою обмоткою, висновки секцій котушок першої обмотки підключені до першого ряду колекторних пластин, обмотки, розміщеної в тих же секціях, що і перша обмотка, підключені до суміжних колекторних пластин другого ряду.

Наведена на фіг.2-5 як приклад здвоєна котушкова обмотка ротора відноситься до складних обмоток, яка здійснюється за хвильовою схемою наступним чином.

Перша обмотка (фіг.4), початок якої (H1) підключається до першої колекторної пластини, потім намотується в пази (1)-(2) ротора, а в кінці намотування провід приєднується до третьої колекторної пластини. Потім провід намотується в пази (3)-(4) ротора і приєднується п'ятої колекторної пластини. Далі провід намотується в пази (5)-(1) ротора з наступним приєднанням до другої колекторної пластини і так далі здійснюється перша обмотка ротора до приєднання дроту наколекторної пластини (1.1), яка визначає початок другої обмотки ротора. Як показано вище, висновки секцій котушок першої обмотки підключені до першого ряду колекторних пластин, а саме згідно зі схемою розведення ----.

Друга обмотка ротора (фіг.5) здійснюється аналогічно першої обмотки з тією різницею, що висновки секцій котушок обмотки підключаються до суміжних колекторних пластин другого ряду ----.

Таким чином, наведена в якості прикладу, здвоєна обмотка ротора автомобільного електродвигуна постійного струму виконана за схемою хвильової з розкладкою проводу на роторі 5 в чотири обороти. При цьому має місце симетричність укладання дроту без накладання витків різних секцій у лобових частинах одна на одну.

Пропонований автомобільний електродвигун постійного струму працює в такий спосіб.

Напруга живлення від джерела постійного струму, наприклад, акумулятора автомобіля (не показаний) подається на щітково-колекторний вузол 3 і ланцюга щітки (не показані) - колекторні пластини 4 - обмотка ротора 5 протікає струм, що взаємодіє з магнітним потоком постійних магнітів 2. цьому в результаті такої взаємодії з обома обмотками ротора 5, одна з яких виконує функції пускової системи, виникає момент, що обертає, що впливає на ротор 5. Ротор 5 починає обертатися.

Пропонований електродвигун постійного струму має невелику вартість за рахунок унеможливлення балансування ротора, а також високу ресурсну надійність за рахунок виключення іскріння на колекторних пластинах під щітками, при тому, що витки котушок суміжних секцій не накладаються один на одного, забезпечуючи симетричність обмотки в цілому.

1. Автомобільний електродвигун постійного струму, що містить статор зпостійними магнітами, ротор з секційною багатовитковою обмоткою за хвильовою схемою, щітково-колекторний вузол виконаний з загальним кількість перевищує число полюсів ротора, і містить перший і другий ряди колекторних пластин, кількість яких у кожному ряду дорівнює кількості полюсів ротора, причому кожна колекторна пластина одного ряду чергується з колекторною пластиною іншого ряду, секційна багатовіткова загальна обмотка ротора виконана з кроком розведення, за складною здвоєною хвильовою схемою, в якій перша обмотка послідовно з'єднана з другою обмоткою, висновки секцій котушок першої обмотки підключені до першого ряду колекторних пластин, а висновки секцій котушок другої обмотки, розміщеної в тих же секціях, що і перша обмотка, підключені до суміжних пластин другого ряду.

2. Автомобільний електродвигун постійного струму по п.1, який відрізняється тим, що ротор виконаний з пазами для розміщення секційної багатовиткової обмотки, скошеними щодо поздовжньої осі ротора.