Войти
Биполярный игрушечный двигатель 1948 года. Обратите внимание на трехполюсный ротор с биполярным field A биполярный электродвигатель - это электродвигатель, имеющий только два (следовательно, двух-) полюса относительно его стационарного поля. Это пример простого щеточного двигателя постоянного тока с коммутатором . Это поле может создаваться либо постоянным магнитом, либо катушкой возбуждения.
Термин «биполярный» относится к стационарному полю двигателя, а не ротору. Роторы часто имеют более двух полюсов, три для простого двигателя и потенциально больше для мощного двигателя. Недостаток двухполюсного ротора состоит в том, что он не запускается автоматически во всех положениях, и поэтому для запуска требуется щелчок.
Ранние и поздние биполярные двигатели и четырехполюсный двигатель 
Ранний биполярный двигатель с внутренними катушками возбуждения, около 1900 г. Первые электродвигатели постоянного тока, начиная с двигателя Грамма 1870-х годов, использовали биполярные поля. Эти ранние машины использовали грубо сконструированные полюсные наконечники с длинными магнитными цепями, широкими зазорами и узкими полюсными наконечниками, которые давали только ограниченный магнитный поток через якорь. Эти поля обычно имели форму подковы, либо с постоянными подковообразными магнитами, либо с одной или двумя катушками возбуждения на некотором расстоянии от полюсов.
Ранний изолированный провод был изолирован, если вообще был, обмоткой из хлопковой нити. Эти катушки могли выдержать только небольшое повышение температуры до перегрева и сгорания в результате короткого замыкания. Таким образом, катушки были длинными и неглубокими, иногда из одного слоя проволоки, для чего требовался длинный сердечник просто для того, чтобы удерживать их размер. Одиночные маленькие катушки могут быть установлены горизонтально, но в наиболее распространенном варианте используются две высокие катушки, расположенные рядом.
Для повышения эффективности магнитной цепи было решено, что через один и тот же якорь можно обеспечить несколько магнитных путей. Две катушки теперь были разделены и размещены по бокам двигателя, их железный сердечник представляет собой боковую схему в виде восьмерки, а якорь - в центральном зазоре полюсов. Через этот зазор проходил поток от обеих катушек. Это дало магнитную цепь, которая была в целом короче и, следовательно, имела меньше магнитных потерь. Более компактные обмотки катушек стали возможны благодаря использованию шеллака для пропитки обмоток и повышения надежности их изоляции.
Более поздние конструкции, примерно с 1900 года, стали более компактными с более короткими и более эффективными магнитными цепями. Катушки возбуждения теперь превратились в короткие приземистые внутренние катушки вокруг самих полюсов. Остальная часть магнитной цепи представляла собой двусторонний круговой путь вокруг корпуса двигателя. Несмотря на то, что в первую очередь он был разработан для большей эффективности, он также обеспечил гораздо более компактную компоновку с точки зрения пространства.
Эта круглая схема также представляет конец биполярного двигателя как промышленного источника питания. Можно было разместить второй набор катушек возбуждения и полюсных наконечников в корпусе того же размера, что дало четырехполюсную схему. Благодаря более эффективному обеспечению магнитного поля по всей окружности якоря, это дает двигатель почти вдвое большей мощности при том же токе якоря. Ток якоря, а также связанный с ним коммутатор и щеточный редуктор представляли собой одну из самых дорогих частей двигателя в производстве.
Milwaukee Road EP-2 «Биполярный» локомотив Одним из последних промышленных применений больших биполярных двигателей было для Milwaukee Road класса ЭП-2 электровозы 1917 года. Линия решила электрифицировать свой маршрут Береговой дивизии, используя напряжение 3000 В постоянного тока. Это не первые электровозы, произведенные с учетом уроков, извлеченных из предыдущей практики. Многие ранние локомотивы использовали один или два больших двигателя, установленных на раме локомотива, с приводом на колеса в соответствии с традиционной практикой паровозов с помощью соединительных тяг . Там, где использовались двигатели переменного тока, для которых требовалось много полюсов и, следовательно, большого диаметра, эти смонтированные на раме двигатели казались неизбежными, даже несмотря на то, что они требовали механического привода колес, требующего интенсивного обслуживания. Альтернативная система подвесных тяговых двигателей использовала небольшие высокоскоростные двигатели рядом с каждой осью, ведущие через понижающую коробку передач. Эта система в конечном итоге будет преобладать как в электрических, так и в дизельных локомотивах, но в то время было трудно создать надежную коробку передач большой мощности.
В «биполярной» конструкции использовались двигатели на осях, приводящие в движение каждое колесо напрямую. Ось образовывала шпиндель не только колес, но и самого якоря двигателя. Эта очевидно простая система использовалась раньше, но только для маломощных локомотивов с легкими двигателями. Поскольку колеса и ось, а в данном случае и двигатель, неподрессорены подвеской, любой дополнительный вес может привести к плохим ходовым качествам. Чтобы разрешить его использование для этих чрезвычайно мощных новых локомотивов, двигатель был разделен на две части. Якорь был сформирован как часть оси, но гораздо более тяжелые полюса и катушки находились на подвесной раме локомотива. Это дало приемлемую езду.
Сложность этой системы заключалась в том, что теперь якорь должен иметь возможность свободно перемещаться вверх и вниз относительно поля при движении подвески. В случае современного четырехполюсного двигателя зазор между полюсами на верхнем и нижнем полюсах будет изменяться, вероятно, до такой степени, что якорь ударяет по полюсным наконечникам (ход подвески намного больше, чем типичный зазор между полюсами). Решением было вернуться к относительно устаревшему биполярному двигателю. Поместив полюса сбоку от якоря и придав им плоские вертикальные поверхности, якорь мог свободно перемещаться между ними вверх и вниз. Конструкция двигателя была относительно неэффективной даже по стандартам того времени, но эти локомотивы были рассчитаны на их мощность и грузоподъемность с большим запасом дешевой гидроэлектроэнергии, а не на эффективность.
Ранние «биполярные» конструкции включали новаторский New York Central S-Motor 1904 года и позже T-Motor 1913 г., однако, Milwaukee Road класс EP-2 стал классом, наиболее ассоциируемым с биполярным двигателем, даже получив название «Биполярный» для этого класса.
Локомотивы ЭП-2 надежно и успешно проработали 35 лет. В конечном итоге они были отозваны из-за общего упадка железных дорог в США в конце 1950-х годов, появления дешевой дизельной энергии и, в частности, из-за перестройки класса, которая была плохо проведена и оставила восстановленные локомотивы с проблемами надежности.
Современные дешевые универсальные двигатели от пылесоса Биполярные двигатели все еще широко используются сегодня в недорогих устройствах средней мощности, таких как универсальные двигатели, используемые в бытовой технике, такой как миксеры, пылесосы и электродрели.
Эти двигатели в целом конструкция щеточного электродвигателя постоянного тока с последовательно соединенными обмотками возбуждения. Они также хорошо работают с блоками питания переменного тока и в настоящее время чаще всего встречаются с такими. Они обеспечивают больший крутящий момент и скорость, чем асинхронные двигатели, и поэтому используются во многих областях, где их капитальные затраты и малый вес важнее их электрического КПД.
Современный моторчик в разобранном виде. В поле используются два постоянных магнита в форме полумесяца и корпус двигателя. Простой биполярный двигатель широко использовался в электрических игрушках с первых дней игрушек из белой жести.
Первые такие двигатели использовали простые подковообразный постоянный магнит. Более современные двигатели для жестяных банок, начиная с 1960-х годов, оставались биполярными, но, как и в промышленных двигателях, использовали более эффективную пару С-образных магнитов внутри круглого стального корпуса.
Из-за их дополнительной стоимости и сложности двигатели с обмотками возбуждения редко использовались в моделях. Известным исключением из этого правила была линейка двигателей Taycol, предназначенная в первую очередь для более крупных лодок моделей. Их расцвет пришелся на 1950-е и 1960-е годы, когда они стали устаревшими и неконкурентоспособными по цене по мере появления более мощных материалов для постоянных магнитов, в частности, феррита.
Taycol начали с простых двигателей с подковообразным магнитом, но их настоящая специализация заключалась в работе с полями намотки. В большинстве из них использовалась одиночная катушка поперечного возбуждения, установленная над ротором. Их более крупные серии «Marine» и «Double Special» использовали схему с двумя катушками, с двумя вертикальными катушками возбуждения, установленными по бокам.
Аналогичным, хотя и меньшим по размеру и гораздо менее мощным двигателем, был Meccano Двигатель E15R.
Конструкция простого биполярного двигателя, обычно также с биполярным ротором, остается популярным фундаментальным научным проектом для детей.
 | Wikimedia Commons имеет носители, относящиеся к биполярным электродвигателям. |
