Электрическая машина Советский патент 1987 года по МПК H01R39/04 H02K13/14 

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

Цель изобретения - снижение уров - ня радиопомех и искрения, возникающих между коллектором и щетками при коммутации, путем равномерного распределения емкости по коллектору, обеспечение монолитности машины и увеличение прочности.

За счет образования емкостей, по две параллельных емкости с каждой ламели на заземленный вал машины, создано равномерное распределение емкости по коллектору, что обеспечило замыкание высокочастотных пульсаций, противоположных по знаку от разнопо- лярных щеток,в местах их возникновения а также отвод высокочастотных паразитных зарядов на земле,чем и достигается снижение уровня радиопомех и искрени

На фиг. 1 изображен предлагаемый коллектор электрической машины, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - схема

замещения коммутируемой секции, кото- ЗО ламелями 1. В боковые пазы 7 изолирорую шунтируют несколько емкостей машины, образуя суммарную емкость; на фиг. 4 - диаграммы распределения емкости относительно ламелей коллектора; на фиг. 5 - схема замещения предлагаемого коллектора.

Электрическая машина содержит ламель коллектора, металлическую пластину 2, диэлектрический материал 3, пластмассу 4, заземленный вал 5, отверстия 6 и пазы 7j размещенные в металлической пластине 2 и заполненные пластмассой 4, бандаж 8,установленный в пазах 7.

Кроме того, обозначены собственная емкость секции 9, емкость 10 секции относительно корпуса машины, емкости 11 между коллекторными пластинами, образованные установленными между ламелями изолированными метйл- лическими пластинами, примыкающими не изолированными ребрами к заземленному валу 5 электрической машины, щетка 12, щетки 13 и 14 разной полярности, эквивалентная схема 15 замещения металлической пластины 2 с диэлектрическим слоем 3, секции 16 обмотки электрической машины, точки

5

17 соприкосновения металлических пластин 2 с валом 5.

На диаграммах (фиг. 4) приведены: а - график распределения суммарной емкости относительно пластин известного коллектора (аналогичные диаграммы у всех промьшшенных машин), , - суммарная емкость между соседними 0 ламелями, С,„ - суммарная емкость между диаметрально-противоположными ламелями коллектора; б - график распределения суммарной емкости относительно ламелей в предлагаемой конструкции коллектора.

На схеме (фиг. 5) обозначены высокочастотный ток 1,, замыкающийся по наикратчайшему пути через емкости 11 одновременно коммутируемых коллекторных пластин, в процессе коммутации., 1 - высокочастотный ток, протекающий по наикратчайшему пути через емкости 11 и заземленный вал 5, одновременно коммутируемых пластин разно- полярных щеток.

На металлические пластины 2 наносят диэлектрический материал 3 с высокой диэлектрической проницаемостью с обеих сторон и устанавливают между

5

0

ванных металлических пластин 2 закладывают бандаж 8 и собранный пакет кол- лектора опрессовывают пластмассой 4, которая заполняет отверстия 6 и пазы

g 7 металлических пластин 2, что обеспечивает монолитность коллектора.Отверстие под вал машины разворачивают разверткой, тем самым защищают внутренние контактирующие ребра металли0 ческих пластин 2. Собранный коллектор устанавливают на вал 5 электрической машины по прессовой посадке, чем обеспечивают надежный контакт между металлическими пластинами 2 и зазем5 ленным валом 5.

Следовательно, между каждой ламелью 1 и заземленным валом 5 получены по две параллельные емкости,сумма которых равна удвоенной величине

0

5

(2С), Шунтирование каждой секции осуществляется четырьмя емкостями 11, которые включены по6ледовательно-па- раллельным соединением, поэтому численно эквивалентная емкость указанного соединения равна единичной емкости Сд, а общая суммарная емкость, шунтирующая секцию машины (фиг. 3), определяется выражением

С С

Со

с up 2

(1)

где Сд - емкость между каждой боковой поверхностью ламели и заземленным валом; собственная емкость секции; емкость секции относительно корпуса машины.

Созданное равномерное распределение емкости по коллектору описывается выражением

Сс

С

кр

С kp 2

6 (5-10)%Сд .

(2)

Из выражения (2) и из графика (фиг.Ю видно, что собственные емкости составляют (5-10)% от созданных

емкостей С.

I

Емкость конденсатора, образованного между каждой ламелью и заземленным валом машины, выбирается из усло- вия обеспечения равномерного распределения емкости по коллектору.

Таким образом, установка изолированных металлических пластин, покрытых материалом с высокой диэлектрической проницаемостью, между ламеля- ми, и примыкающих не изолированными ребрами к заземленному валу электрической машины, создает равномерное распределение емкости по коллектору. Это обеспечивает замыкание на самом

коллекторе по наикратчайшему пути вы- 35 системах электроснабжения на лета- сокочастотных пульсаций, противопо- тельных аппаратах, судах, а также в

и

ложных по знаку, от разнополярных щеток, а также отвод высокочастотных паразитных зарядов на землю, что снижает существенно уровень напряжений 40 радиопомех на зажимах электрической машины. Равномерное распределение емкости значительно увеличивает суммарную емкость, шунтирующую секцию. На

наземных условиях и в быту в качестве тяговых и.приводных электродвигателей, можно существенно повысить качество электромагнитной совместимости перечисленных электрических ма шин с радиоэлектронной аппаратурой и значительно улучшить качество радиосвязи.

завершающем этапе коммутации, в мо- мент разрыва щетки с коллекторной пластиной, электромагнитная энергия, запасенная в секции электрической машины, расходуется в активном сопротивлении, в дуге и на электромаг- нитное излучение. При наличии увеличенной емкости, шунтирующей секцию на завершающем этапе коммутации,ток, разрываемый щеткой, замыкается через емкости, стремясь поддержать напря- жение на секции постоянным, что облегчает работу сбегающего края щеточного контакта в момент разрыва, в результате чего уменьшается искрообра

332АЗЗ

зование и энергия электромагнитного излучения.

В исследуемых коллекторных машинах применяется диэлектрический материал конденсаторной керамики (G 200).который наносится на металлические пластины плазмохимическим способом. Толщина диэлектрического слоя, Q получаемого на металлических пластинах,

15

-

20

25

30

., расположенных между ламелями, 100 мкм. Таким образом, созданы по две параллельных емкости, с каждой ламели коллектора на заземленный вал машины, соответственно по 580 пФ. За счет образованных емкостей обеспечено равномерное распределение емкости по коллектору, чем достигнуто снижение уровня напряжений радиопомех на порядок, во всем защищаемом диапазоне частот от 0,15 до 300 МГц и уменьшение искрения с 1,5 до 1 балла. Снижение искрения между коллектором и щетками позволяет увеличить в 1,5 раза срок службы коллекторных электрических машин, так как искрение вызывает подгар и повышенный износ как

щеток, так и коллектора машины.

1

Уменьшая таким образом уровень радиопомех коллекторных электрических машин,которые нашли широкое применение в следящих приводах,как исполнительные двигатели, генераторы для питания борто- БОЙ аппаратуры и аппаратуры связи в

и

наземных условиях и в быту в качестве тяговых и.приводных электродвигателей, можно существенно повысить качество электромагнитной совместимости перечисленных электрических машин с радиоэлектронной аппаратурой и значительно улучшить качество радиосвязи.

Формула изобретения

1. Электрическая машина, включающая вал, на котором установлен коллектор, содержащий коллекторные пластины, укрепленные на пластмассовом корпусе и разделенные изоляционными прокладками, выполненными из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, отличающаяся тем, что, с целью снижения уровня радиопомех и искрения, возникающих между коллектором и щетками при коммутации, путем равномерного распределения емкости по коллектору, между коллекторными пластинами установлены изолированные металлические пластины, примыкающие неизолированными ребрами к валу.

2. Машина поп.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения монолитности машины на участках

металлических пластин, не соприкасаю- д тановлен бандаж.

щихся с коллекторными пластинами, выполнены отверстия и пазы, заполненные пластмассой. )

3. Машина попп. 1и2, отличающаяся тем, что, с целью увеличения прочности машины, в боковых пазах металлических пластин усФиг.2

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации. Целью изобретения является снижение уровня радиопомех и искрения, возникающих между коллектором и щетками при коммутации, путем равномерного распределения емкости по коллектору. Между ламелями коллектора 1 установлены металлические пластины 2, отделенные межламель- ной изоляцией 3, с высокой диэлектрической проницаемостью от ламелей и примыкающие неизолированными ребрами к заземленному валу 5 электрической машины. Для обеспечения монолитности коллектора металлические пластины 2 в части, не соприкасающейся с ламелями, имеют отверстия и пазы, заполненные пластмассой 4, а в боковые пазы изолированных металлических пластин 2 закладывают бандаж. Таким образом, уменьшение искрения и уровня радиопомех достигнуто при помощи шунтирования дуговых разрядов под сбегающим краем щетки, емкостями, равномерно распределенными по коллектору, а также за счет замыкания высокочастотных пульсаций, противоположных по знаку, образующихся в каждом сколь- зящем контакте между коллектором и разнополярными щетками, 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л

1Г 11

Фиг.З

нин.

/... ламем

Фuг.

16 16

п

1 ril

ГП

{

.UJ|l ll li lL Jl |ll l|ll JI JIlt |/a iiii iM iii| (ill liii liii ii4i li liii L

nJi iLji VLHttf V V V Vu V) V

T ч T I TirHiT ч

L LJ.J/.LlL : jTLij LJLJ LiJ LLt J tjtLi.JfLL

/5 4 J T L f

15

ь

г4

г-п

h

rf

1

-fl

l |ll l|ll JI JIlt |ii liii ii4i li liii L

ВНИИПИ Заказ 3842/50 Тираж 625Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

иг.5