коллекторная электрическая машина

Формула изобретения

Коллекторная электрическая машина, содержащая вал, на котором установлен коллектор, содержащий ламели, укрепленные в пластмассовом корпусе и разделенные изоляционным материалом с высокой диэлектрической проницаемостью, изолированные металлические пластины, отличающаяся тем, что в проем пластмассового корпуса, выполненного с торца противоположного петушкам ламелей, между ламелями и валом установлены изолированные металлические пластины, сдвинутые друг относительно друга на величину половины коллекторного деления, свернутые в спиралиевый рулон, с наружной поверхности спиралиевого рулона металлические пластины через одну соединены с металлическими штырями, выступающие части которых за торец спиралиевого рулона радиально отогнуты к торцам ламелей и соединены с находящимися напротив них торцами ламелей, с внутренней поверхности спиралиевого рулона промежуточные металлические пластины соединены с металлическими штырями, выступающие части которых за торец спиралиевого рулона радиально отогнуты в сторону вала машины и соединены с металлической втулкой, насаженной на вал машины.

Описание изобретения к патенту

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

Известен коллектор электрической машины, снижающий уровень радиопомех, которой снабжен проводящей и контактирующей пластинами, расположенными соответственно между несущей частью коллектора и коллекторными пластинами (а.с. СССР N 696564, МКИ H 01 R 39/04, БИ N 31, 1979).

Однако в данной конструкции невозможно создать значительных емкостей для эффективного подавления радиопомех и искрения из-за малых поверхностей проводящей и контактирующей пластин, которые являются обкладками создаваемых емкостей.

Известна коллекторная машина, выбранная в качестве прототипа, содержащая вал, на котором установлен коллектор, содержащий ламели, укрепленные в пластмассовом корпусе, и установленные между ними, изолированные материалом с высокой диэлектрической проницаемостью металлические пластины, примыкающие неизолированными ребрами к заземленному валу машины (а.с. СССР N 1332433, МКИ H 01 R 39/04, H 02 K 13/14, БИ N 31, 1987).

Недостатком этой конструкции является ограниченная площадь боковых поверхностей ламелей, от которых прямо пропорционально зависят создаваемые емкости между ламелью и заземленным валом машины, что ограничивает варьирование емкостей для эффективного подавления радиопомех и искрения, возникающих между коллектором и щетками при коммутации.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня радиопомех и искрения, возникающих между коллектором и щетками при коммутации, путем равномерного распределения емкостей по коллектору.

Равномерное распределение емкостей достигается образованием дополнительной емкости с каждой ламели на заземленный вал машины путем выполнения коллекторной электрической машины, содержащей вал, на котором установлен коллектор, содержащий ламели, укрепленные в пластмассовом корпусе и разделенные изоляционным материалом с высокой диэлектрической проницаемостью, изолированные металлические пластины, в проем пластмассового корпуса, выполненный с торца, противоположного петушкам ламелей, между ламелями и валом установлены изолированные металлические пластины, сдвинутые относительно друг друга на величину половины коллекторного деления, свернутые в спиралевый рулон, с наружной поверхности спирального рулона металлические пластины через одну соединены с металлическими штырями, выступающие части которых за торец спиралиевого рулона радиально отогнуты к торцам ламелей и соединены с находящимися напротив них торцами ламелей, с внутренней поверхности спиралиевого рулона промежуточные металлические пластины соединены с металлическими штырями, выступающие части которых за торец спиралиевого рулона радиально отогнуты в сторону вала машины и соединены с металлической втулкой, насажденной на вал машины.

Емкость конденсатора, образованного изолированными металлическими пластинами между каждой ламелью и заземленным валом машины, выбирают из условия обеспечения равномерного распределения емкости по коллектору. Причем создание необходимых емкостей варьируется количеством витков спиралиевого рулона, обеспечивая необходимую площадь обкладок создаваемых конденсаторов.

На фиг. 1 показан продольный разрез коллектора; на фиг.2 - вид с торца коллектора по поперечному разрезу А-А; на фиг.3 - вырыв 1 (см. фиг.2); на фиг.4 - схема замещения предлагаемой коллекторной электрической машины.

Показанная на фиг.1-3 коллекторная электрическая машина содержит ламели 1, металлические пластины 2, покрытые изоляцией 3 из материала с высокой диэлектрической проницаемостью (фиг. 3). Многоточием поз.4 (фиг.2) условно обозначены непоказанные изолированные металлические пластины 2. Металлические пластины 2 выполнены в виде полос из тонкой металлической фольги с изоляцией 3, свернутые в спиралиевый рулон 5 вокруг вала 6 машины. Металлические пластины 2 через одну соединены зачищенными концами с металлическими штырями 7, которые имеют радиально отогнутые части 8, соединенные с торцами ламелей 1. Промежуточные изолированные металлические пластины 2 соединены зачищенными концами с металлическими штырями 9 с внутренней поверхности спирального рулона 5, которые имеют отогнутые части 10, соединенные с металлической втулкой 11, 12 - пластмассовый корпус коллектора.

На фиг.4 в представленной схеме замещения коллекторной электрической машины позициями 13 и 14 обозначены щетки разной полярности - эквивалентная схема замещения спиралиевого рулона 5, где изолированные металлические пластины 2 образуют емкости 15 между каждой ламелью 1 и металлической втулкой 11, насаженной на заземленный вал 6 машины. Емкости 15 равномерно распределены по коллектору, J₁ - высокочастотный ток, замыкающийся по наикратчайшему пути через емкости 15 соседних одновременно коммутируемых ламелей в процессе коммутации, J₂ - высокочастотный ток, протекающий по наикратчайшему пути через емкости 15, металлическую втулку 11, одновременно коммутируемых ламелей разнополярных щеток.

При изготовлении предлагаемой коллекторной электрической машины металлические пластины 2 выполняют в виде нарезанных полос металлической фольги, между которыми устанавливают изоляцию 3 в виде тонкой пленки с высокой диэлектрической проницаемостью, причем металлические пластины 2 сдвигают относительно друг друга на половину коллекторного деления и сматывают в рулон 5 спиралиевой формы. С наружной поверхности спиралиевого рулона на зачищенные концы металлических пластин 2 через одну устанавливают штыри 7 и скрепляют их с металлическими пластинами 2, например, пайкой или сваркой. Штыри 7 устанавливают таким образом, чтобы они выступали за торец спиралиевого рулона 5 частями 8. На зачищенные концы промежуточных изолированных металлических пластин 2 с внутренней поверхности спиралиевого рулона 5 устанавливают штыри 9 также пайкой или сваркой, которые имеют выступающие части 10 за торец спиралиевого рулона 5. Полученный спиралиевый рулон 5 устанавливают в проем пластмассового корпуса 12 с торца, противоположного петушкам ламелей коллектора. В корпус 12 коллектора по внутреннему диаметру запрессовывают металлическую втулку 11.

Выступающие части 8 штырей 7 за торец спиралиевого рулона 5 отгибают в сторону торцов ламелей 1 и припаивают к ним. Выступающие части 10 штырей 9 за торец спиралиевого рулона 5, расположенные с внутренней стороны спиралиевого рулона 5, отгибают в сторону вала машины и припаивают к металлической втулке 11.

Для защиты от механических повреждений спиралиевого рулона 5 с торца коллектора устанавливают изоляционную шайбу, например приклеивают эпоксидным клеем.

Готовый коллектор устанавливают на обмотанный якорь машины, обмотки которого распаивают к петушкам коллектора.

Емкость конденсатора, образованного между каждой ламелью и заземленным валом машины, выбирают из условия обеспечения равномерного распределения емкости по коллектору для необходимого подавления радиопомех и искрения, причем собственные емкости машины при этом становятся малосущественными, поэтому ими можно пренебречь. Создание необходимых емкостей варьируется количеством витков спиралиевого рулона, обеспечивая необходимую площадь обкладок создаваемых конденсаторов.

Созданное равномерное распределение емкости по коллектору позволяет замыкать на самом коллекторе высокочастотные пульсации напряжений и токов радиопомех, противоположные по закону, от разнополярных щеток в местах их возникновения и обеспечивает отвод высокочастотных паразитных зарядов на землю. 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 существенно 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.

Таким образом, выполнение предлагаемой конструкции коллекторной электрической машины позволяет существенно улучшить качество электромагнитной совместимости данного класса машин с радиоэлектронными системами различного назначения, количество которых в наш компьютерный век резко возрастает, а разнообразие выполняемых ими функциональных задач постоянно расширяется.