КОЛЛЕКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК H02K13/00 H01R39/04 H02K11/02 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации.

Известна коллекторная электрическая машина [1], содержащая вал, на котором размещен коллектор с укрепленными в его пластмассовом корпусе ламелями и установленными между ними посредством изоляционных прокладок, выполненных из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, металлическими пластинами, примыкающими неизолированными ребрами к валу машины.

Данная конструкция машины хорошо применима для машин малой мощности, а в машинах средней мощности с большим количеством витков секции якоря, где существенно увеличиваются собственные емкости машины и за счет последовательного их включения по параллельным ветвям машины становится затруднительно обеспечивать оптимальное и равномерное распределение емкости по коллектору из-за небольших боковых поверхностей ламелей, от которых прямо пропорционально зависят полученные емкости коллектора.

Задачей изобретения является снижение уровня радиопомех и искрения путем обеспечения оптимального и равномерного распределения емкости по коллектору при многовитковых секциях якоря электрических машин повышенной мощности.

Коллекторная электрическая машина, содержащая вал, на котором размещен коллектор с укрепленными в его пластмассовом корпусе ламелями и установленными между ними посредством изоляции, выполненной из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, металлическими пластинами, примыкающими неизолированными ребрами к валу, согласно изобретению в каждом промежутке между боковыми поверхностями ламелей установлен плоский рулон, который выполнен из трех параллельно сложенных полос металлической фольги, разделенных изоляцией с высокой диэлектрической проницаемостью и многократно свернутых в плоский рулон, причем одна крайняя полоса металлической фольги своей концевой неизолированной частью контактирует с одной боковой поверхностью ламели, а другая крайняя полоса металлической фольги своей концевой неизолированной и удлиненной частью, огибающей плоский рулон, контактирует с боковой поверхностью другой соседней ламели, при этом средняя полоса металлической фольги внутри плоского рулона своей начальной неизолированной частью контактирует с верхней частью установленной П-образной металлической пластиной, концевые части которой контактируют с валом.

Этим достигается образование: по две параллельных емкости с каждой ламели на заземленный вал машины, обеспечивающих оптимальное и равномерное распределение емкости по коллектору, что позволило в свою очередь обеспечить замыкание высокочастотных пульсаций, противоположных по знаку от разнополярных щеток, в местах их возникновения, а также отвод высокочастотных паразитных зарядов на "землю". Оптимальное и равномерное распределение емкости по коллектору значительно повышает суммарную емкость, шунтирующую секцию. На завершающем этапе коммутации, в момент разрыва щетки с ламелью, электромагнитная энергия, запасенная в секции электрической машины, расходуется в активном сопротивлении, в дуге и на электромагнитное излучение. При наличии увеличенной емкости, шунтирующей секцию на завершающем этапе коммутации, ток, разрываемый щеткой, замыкается через созданные емкости, стремясь поддержать напряжение на секции постоянным, что облегчает работу сбегающего края щеточного контакта в момент разрыва, благодаря чему в совокупности уменьшаются искрообразование и энергия электромагнитного излучения.

На фиг. 1 - показан увеличенный разрез вырыва межламельного промежутка коллектора в поперечном сечении; на фиг. 2 - схема замещения предлагаемой коллекторной электрической машины, где I₁, I₂ - высокочастотные токи.

Коллекторная электрическая машина содержит ламели 1, полосы металлической фольги 2, 3 и 4, межполосную изоляцию 5 с высокой диэлектрической проницаемостью. Полосы металлической фольги 2, 3 и 4, изолированные между собой изоляцией 5, многократно свернутые образуют плоский рулон. Коллекторная электрическая машина содержит также П-образную металлическую пластину 7 с концевыми частями 6, пластмассовый корпус 9 коллектора, установленного на валу 10.

На фиг. 2 в представленной схеме замещения коллекторной машины позициями 11 и 12 обозначены щетки разной полярности, 13 - секции обмотки якоря электрической машины, 14 - эквивалентная схема замещения межламельного промежутка коллектора, 15 - емкости равномерно распределенные по коллектору, 16 - обозначены точки контактирования средней полосы металлической фольги 3 плоского рулона с верхней частью П-образной металлической пластиной 7, позицией 17 - обозначены точки контактирования концевых частей 6 П-образных металлических пластин 7 с валом 10; I₁ - высокочастотный ток, протекающий по наикратчайшему пути через емкости 15 соседних одновременно коммутируемых ламелей в процессе коммутации, I₂ - высокочастотный ток, протекающий по наикратчайшему пути через емкости 15, концевые части 8 П-образных металлических пластин 7 и вал 10 от одновременно коммутируемых ламелей разнополярных щеток 11 и 12.

При изготовлении предлагаемой коллекторной машины между нарезанными полосами металлической фольги 2, 3 и 4 устанавливают изоляционный материал 5 с высокой диэлектрической проницаемостью, начальную неизолированную часть средней металлической фольги 3 соединяют с верхней частью П-образной металлической пластиной 7 любым известным способом, например, пайкой, затем плотно сложенные полосы 2, 3 и 4 с изоляцией 5 сворачивают в плоский рулон и концевые части полос 2 и 3 обрезают с одной боковой поверхности плоского рулона, а концевую удлиненную часть 6 металлической фольги 4 загибают на другую сторону плоского рулона и также обрезают. Количество сворачиваний металлических полос зависит от необходимости получения определенной величины емкости С_д.

Для сборки коллектора в оправке между ламелями 1 устанавливают полученные плоские рулоны так, чтобы все концевые части 8 П-образных металлических пластин 7 были радиально направлены к центру оправки, затем собранный пакет коллектора спрессовывают пластмассой, образующей корпус 9 коллектора. Отверстие под вал 10 машины разворачивают разверткой, тем самым зачищают ребра концевых частей 8 П-образных металлических пластин 7. Полученный коллектор устанавливают на вал 10 электрической машины по прессовой посадке, чем обеспечивают надежный контакт между концевыми частями 8 П-образных металлических пластин 7 и заземленным валом 10.

Емкость конденсатора, образованного между каждой ламелью и заземленным валом, выбирают из условия обеспечения оптимального и равномерного распределения емкости по коллектору, где собственные емкости машины составляют 5-7% от вводимом емкости С_д, поэтому собственными емкостями машины можно пренебречь.

Таким образом, выполнение предлагаемой коллекторной электрической машины при многовитковых секциях якоря машины повышенной мощности за счет снижения искрообразования и электромагнитного излучения позволяет повысить надежность и эксплуатационный ресурс работы данного класса машин, а также существенно улучшить качество их электромагнитной совместимости с радиоэлектронными системами различного назначения, количество которых непрерывно возрастает и постоянно расширяется разнообразие выполняемых ими функциональных задач.

Литература
1. Авт. св. 1332433 СССР, МКИ 4 H 01 R 39/04, БИ N 31, 1987.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации. На валу 10 машины размещен коллектор, в пластмассовом корпусе 9 которого укреплены ламели 1, а между ламелями 1 установлены плоские рулоны, которые выполнены из трех параллельно сложенных полос металлической фольги 2, 3 и 4, разделенных между собой изоляцией 5 с высокой диэлектрической проницаемостью и многократно свернутых в плоский рулон, причем одна крайняя полоса металлической фольги 2 своей концевой неизолированной частью контактирует с одной боковой поверхностью ламели 1, а другая крайняя полоса металлической фольги 4 своей концевой неизолированной и удлиненной частью 6, огибающей рулон, контактирует с боковой поверхностью соседней ламели 1. При этом средняя полоса металлической фольги 3, внутри плоского рулона, своей начальной неизолированной частью контактирует с верхней частью П-образной металлической пластиной 7, концевые части 8 которой контактируют с валом 10. Емкости, образованные между каждой ламелью 1 и заземленным валом 10, равномерно распределены по коллектору и облегчают работу сбегающего края щеточного контакта, благодаря чему уменьшаются искрообразование и энергия электромагнитного излучения, что обеспечивает повышение качества электромагнитной совместимости данного класса машин с радиоэлектронными системами различного назначения. Техническим результатом является снижение искрообразования и электромагнитного излучения, что позволяет повысить надежность и эксплуатационный ресурс работы машины. 2 ил.

Коллекторная электрическая машина, содержащая вал, на котором размещен коллектор с укрепленными в его пластмассовом корпусе ламелями и установленными между ними посредством изоляции, выполненной из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, металлическими пластинами, примыкающими неизолированными ребрами к валу, отличающаяся тем, что в каждом промежутке между боковыми поверхностями ламелей установлен плоский рулон, который выполнен из трех параллельно сложенных полос металлической фольги, разделенных изоляцией с высокой диэлектрической проницаемостью и многократно свернутых в плоский рулон, причем одна крайняя полоса металлической фольги своей концевой неизолированной частью контактирует с одной боковой поверхностью ламели, а другая крайняя полоса металлической фольги своей концевой неизолированной и удлиненной частью, огибающей плоский рулон, контактирует с боковой поверхностью другой соседней ламели, при этом средняя полоса металлической фольги внутри плоского рулона своей неизолированной начальной частью контактирует с верхней частью установленной П-образной металлической пластины, концевые части которой контактируют с валом.