ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации.
Известна электрическая машина (А.с. СССР, № 1332433, МКИ Н 01 R 39/04, Б.И.,  31, 1967), 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.
Однако, в данной конструкции хоть и созданы по две дополнительных параллельных емкости с каждой ламели на заземленный вал машины и обеспечивается равномерное распределение емкости по коллектору, но за счет включения в параллель двух емкостей у которых одни и теже критические точки в частотном диапазоне, где эффективность их работы существенно понижается.
Задачей предложенной полезной модели является обеспечение равномерности подавления радиопомех в защищаемом диапазоне частот.
Поставленная задача выполняется тем, что электрическая машина, содержащая вал на котором размещен коллектор с укреп- ленными 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, согласно полезной модели у всех
МПК б Н 01 R 39/04
металлических пластин изоляционные прокладки, установленные у ламелей со сбегающей стороны относительно щеток, выполнены из материала с большей диэлектрической проницаемостью.
За счет образования двух разных емкостей, но включенных параллельно с каждой ламели на заземленный вал машины, суммарная емкость каждой ламели относительно вала имеет равномерный характер распределенной емкости по коллектору. Причем у двух параллельных емкостей за счет использования разных диэлектрических материалов разнесены собственные критические и резонансные частоты полученных конденсаторов, что обеспечивает расширение рабочей полосы частот созданного фильтра.
Созданное равномерное распределение емкости по коллектору обеспечило замыкание высокочастотных пульсаций, противоположных по знаку от разнополярных щеток, в местах их возникновения, а также отвод высокочастотных паразитных зарядов на землю в более широкой полосе частот, чем достигается снижение уровня радиопомех и искрения коллекторных электрических машин.
На фигЛ изображен фрагмент поперечного сечения коллекторно - щеточного узла электрической машины, где стрелкой К показано направление вращения коллектора; на фиг.2 показана схема замещения электрической машины; на фиг.З - схема замещения коммутируемой секции, которую шунтируют несколько емкостей машины, образуя суммарную емкость; на фиг.4 - диаграммы распределенной емкости относительно ламелей коллектора.
Электрическая машина содержит ламели I, металлические пластины 2, диэлектрический материал 3, размещенный с набегающей стороны ламелей I, диэлектрический материал 4, размещенный со сбегающей стороны ламелей I, щетку 5 в щеткодержателе 6, пластмассу 7, заземленный вал 8. Кроме того позициями 9 и
10 обозначены щетки разной полярности, II - секции обмотки якоря электрической машины, 12 - точки контактирования металлических пластин 2 с заземленным валом 8,
На схеме (фиг.2) обозначены высокочастотный ток J/ , замыкающийся по наикратчайшему пути через емкости С и С одновременно коммутируемых ламелей I в процессе коммутации, 2 высокочастотный ток, протекающий по наикратчайшему пути через емкости С и С и заземленный вал 8, одновременно коммутируемых ламелей I разнополярных щеток 9 и 10.
На металлические пластины 2 с одной стороны устанавливают диэлектрический материал 3 с диэлектрической проницаемостью б./ , а с другой стороны устанавливают диэлектрический материал 4 с диэлектрической проницаемостью , причем диэлектрическая проницаемость fig больше диэлектрической проницаемости S, , например, в пропорции 4:1, Изолированные металлические пластины 2 устанавливают между ламелями I, таким образом, чтобы диэлектрический материал 3 с меньшей диэлектрической проницаемостью 6 всегда был с набегающей стороны ламели I, а диэлектрический материал 4, с большей диэлектрической проницаемостью бр, всегда был со сбегающей стороны ламели I. Собранный пакет коллектора опрессовывают пластмассой 7, которая заполняет отверстия и пазы металлических пластин 2, которые выполнены в нижней части металлических пластин 2 неконтактирующих с боковыми поверхностями ламелей I, что обеспечивает монолитность коллектора. Отверстие под вал машины разворачивают разверткой, тем самым зачищают внутренние контактирующие с валом ребра металлических пластин 2. Изготовленный коллектор устанавливают на вал 8 электрической машины по прессовой посадке, чем обеспечивают надежный контакт между металлическими
- 3 пластинами 2 и заземленным валом 6.
Следовательно между каждой ламелью I и заземленным валом 6 включена суммарная емкость ламели численно равная Cjj , где С - емкость между боковой поверхностью ламели, с набегающей стороны и валом машины; С - емкость между боковой поверхностью ламели, со сбегающей стороны щетки и валом машины; С суммарная емкость между каждой ламелью и валом машины.
Шунтирование любой секции машины осуществляется последовательным включением двух суммарных емкостей С, поэтому численно эквивалентная емкость указанного соединения равна половинной сумме емкостей ламели -, а общая суммарная емкость шунтирующая секцию с учетом собственных емкостей секций (фиг.З) определяется выражением:
Z с  А. с,  -    Со  -Т .  I
где С- - собственная емкость секции;
с.,-- емкость секции относительно корпуса машины, кр
Созданное равномерное распределение емкости по коллектору описывается выражением:
С   ( 5  10 ) -|2 . ( 2 ) Из выражения (2) и из графика (фиг.46) видно, что собственные емкости машины составляют (5-j-IO) от вводимой половинной емкости ламели относительно вала машины, поэтому собственными емкостями машины можно пренебречь.
Равномерное распределение емкости по коллектору значительно увеличивает суммарную емкость, шунтирующую секцию, причем суммарная емкость складывается из емкостей, выполненных с разными диэлектрическими проницаемостями, что обусловливает разные частотные свойства, веледствии которых собственные резо- 4 С,+ Со
нансные частоты полученных конденсаторов разнесены по частотному диапазону, что расширяет рабочую полосу частот встроенного фильтра и обеспечивает более равномерную эффективность его работы.
На завершающем этапе коммутации, в момент разрыва щетки с коллекторной пластиной, 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 емкости соседних ламелей стремясь поддержать напряжение на секции постоянным, что облегчает работу сбегающего края щеточного контакта в момент разрыва, в результате чего уменьшается искрообразование и энергия электромагнитного излучения.
Уменьшая таким образом уровень электромагнитного излучения и радиопомех от коллекторных электрических машин, которые нашли широкое применение в следящих приводах, как исполнительные двигатели, генераторы для питания бортовой аппаратуры в системах электроснабжения на летательных аппаратах, судах, а также в наземных условиях и в быту в качестве тяговых и приводных электродвигателей, можно сушественно повысить качество электромагнитной совместимости данного класса машин с радиоэлектронными системами различного назначения количество которых непрерывно возрастает и расширяется разнообразие выполняемых ими задач.