Electric Motors and Drives This Page Intentionally Left Blank

a
b
N
S
Figure 3.3
Pattern of rotor (armature) currents in 2-pole d.c. motor
Conventional D.C. Motors
87

---

The alert reader might rightly challenge the claim made above – that
the torque will be constant regardless of rotor position. Looking at
Figure 3.3, it should be clear that if the rotor turned just a few degrees,
one of the
W
ve conductors shown as being under the pole will move out
into the region where there is no radial
X
ux, before the next one moves
under the pole. Instead of
W
ve conductors producing force, there will
then be only four, so won’t the torque be reduced accordingly?
The answer to this question is yes, and it is to limit this unwelcome
variation of torque that most motors have many more coils than shown
in Figure 3.3. Smooth torque is of course desirable in most applications
in order to avoid vibrations and resonances in the transmission and
load, and is essential in machine tool drives where the quality of
W
nish
can be marred by uneven cutting if the torque and speed are not steady.
Broadly speaking, the higher the number of coils (and commutator
segments) the better, because the ideal armature would be one in which
the pattern of current on the rotor corresponded to a ‘current sheet’,
rather than a series of discrete packets of current. If the number of coils
was in
W
nite, the rotor would look identical at every position, and the
torque would therefore be absolutely smooth. Obviously this is not
practicable, but it is closely approximated in most d.c. motors. For
practical and economic reasons the number of slots is higher in large
motors, which may well have a hundred or more coils, and hence very
little ripple in their output torque.
Operation of the commutator – interpoles
Returning now to the operation of the commutator, and focusing on a