RU2125758C1

RU2125758C1 - Commutator machines

Info

Publication number: RU2125758C1
Application number: RU97113972A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Селяев; О.П. Муравлев; Р.В. Григорьев
Original assignee: Селяев Александр Николаевич; Муравлев Олег Павлович; Григорьев Роман Валерьевич
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-01-27

Abstract

FIELD: electromechanical engineering. SUBSTANCE: machine shaft carries commutator placed in plastic case accommodating segments and metal plates made of thin foil of high dielectric constant fitted between shaft and segments; plates are coiled up around shaft; one insulated metal plate is shifted from other one through half the commutator pitch. On outer surface of coil, stripped ends of every other insulated metal plate is connected to pin whose projection beyond coil is radially bent out towards ends of laminations and connected to the latter. On inner surface of coil, , intermediate insulated metal plates are connected through their stripped ends to pins whose projections are radially bent out towards shaft and connected to metal hub fitted onto shaft. Capacitances set up between each lamination and grounded shaft are uniformly distributed over commutator and facilitate operation of running edge of brush contact thereby reducing arcing and electromagnetic radiation energy. EFFECT: reduced noise of machine in operation and improved electromagnetic compatibility with miscellaneous radio electronic systems. 4 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации. The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of collector electrical machines with increased requirements for the level of radio interference during operation.

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). Known collector of an electric machine, which reduces the level of radio interference, which is equipped with conductive and contacting plates located respectively between the bearing part of the collector and collector plates (AS USSR N 696564, MKI H 01 R 39/04, BI 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. However, in this design it is impossible to create significant capacities for the effective suppression of radio interference and sparking due to the small surfaces of the conductive and contacting plates, which are plates of the created capacities.

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). A known collector machine, selected as a prototype, containing a shaft on which a collector is installed, containing lamellas mounted in a plastic case and installed between them, metal plates insulated by a material with high dielectric constant, adjoining uninsulated ribs to the grounded shaft of the machine (a.c USSR N 1332433, MKI H 01 R 39/04, H 02 K 13/14, BI 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. The disadvantage of this design is the limited area of the lateral surfaces of the lamellas, on which the capacitance created between the lamella and the grounded shaft of the machine directly depends, which limits the variation of capacities for the effective suppression of radio interference and arcing between the collector and brushes during switching.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня радиопомех и искрения, возникающих между коллектором и щетками при коммутации, путем равномерного распределения емкостей по коллектору. The objective of the invention is to reduce the level of radio interference and sparking arising between the collector and brushes during switching, by uniform distribution of capacities across the collector.

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. A uniform distribution of capacities is achieved by the formation of an additional capacitance from each lamella to the grounded shaft of the machine by performing a collector electric machine containing a shaft on which a collector is installed, containing lamellas mounted in a plastic case and separated by insulating material with high dielectric constant, insulated metal plates into the opening a plastic case, made from the end opposite the cockerels of the lamellas, insulated between the lamellas and the shaft metal plates shifted relative to each other by half the collector division, rolled into a spiral roll, from the outer surface of the spiral roll, the metal plates are connected through one to metal pins, the protruding parts of which beyond the end of the spiral roll are radially bent to the ends of the lamellas and connected to those opposite with the ends of the lamellas, from the inner surface of the spiral roll, intermediate metal plates are connected to metal pins, protruding parts of the cat ryh for spiralievogo roll end bent radially towards the shaft of the machine and connected to the metal sleeve, the planting machine on the shaft.

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. The capacitance of the capacitor formed by insulated metal plates between each lamella and the grounded shaft of the machine is selected from the condition of ensuring uniform distribution of the capacitance across the collector. Moreover, the creation of the necessary capacities varies by the number of turns of the spiral coil, providing the necessary area of the plates of the created capacitors.

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. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a collector; figure 2 is a view from the end of the collector along the transverse section aa; figure 3 - pullout 1 (see figure 2); figure 4 - equivalent circuit of the proposed collector electric machine.

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. Shown in figures 1-3, the collector electric machine contains lamellas 1, metal plates 2, coated with insulation 3 from a material with high dielectric constant (Fig. 3). The dots in pos. 4 (Fig. 2) symbolically indicate insulated metal plates 2 not shown. The metal plates 2 are made in the form of strips of thin metal foil with insulation 3, rolled up into a spiral roll 5 around the shaft 6 of the machine. The metal plates 2 are connected through one with stripped ends to metal pins 7, which have radially bent parts 8 connected to the ends of the lamellas 1. Intermediate insulated metal plates 2 are connected by stripped ends with metal pins 9 from the inner surface of the spiral roll 5, which have bent parts 10 connected to a metal sleeve 11, 12 is a plastic manifold body.

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.In figure 4, in the presented equivalent circuit of the collector electric machine, the positions 13 and 14 indicate brushes of different polarity — the equivalent circuit of the spiral coil 5, where the insulated metal plates 2 form containers 15 between each lamella 1 and the metal sleeve 11, mounted on the grounded shaft 6 of the machine . Capacities 15 are evenly distributed across the collector, J ₁ is the high-frequency current, closed along the shortest path through the capacitance 15 of adjacent simultaneously switched lamellas during switching, J ₂ is the high-frequency current flowing along the shortest path through the capacitance 15, a metal sleeve 11, simultaneously switched lamellas of opposite polarity brushes.

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. In the manufacture of the proposed collector electric machine, the metal plates 2 are made in the form of cut strips of metal foil, between which the insulation 3 is installed in the form of a thin film with high dielectric constant, the metal plates 2 being shifted relative to each other by half of the collector division and wound into a coil 5 of a spiral shape . From the outer surface of the spiral roll, the pins 7 are inserted through the single ends of the metal plates 2 through one and fastened to the metal plates 2, for example, by soldering or welding. The pins 7 are installed so that they protrude beyond the end of the spiral roll 5 by parts 8. On the stripped ends of the intermediate insulated metal plates 2, the pins 9 are also installed by soldering or welding, which have protruding parts 10 beyond the end of the spiral roll 5. The resulting spiral roll 5 is installed in the opening of the plastic housing 12 from the end opposite the cockerels of the collector lamellas. A metal sleeve 11 is pressed into the housing 12 of the collector by an inner diameter.

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. The protruding parts 8 of the pins 7 for the end of the spiral roll 5 are bent towards the ends of the lamellas 1 and soldered to them. The protruding parts 10 of the pins 9 for the end of the spiral roll 5, located on the inside of the spiral roll 5, are bent towards the shaft of the machine and soldered to the metal sleeve 11.

Для защиты от механических повреждений спиралиевого рулона 5 с торца коллектора устанавливают изоляционную шайбу, например приклеивают эпоксидным клеем. To protect against mechanical damage to the spiral roll 5, an insulating washer is installed from the end of the collector, for example, glued with epoxy glue.

Готовый коллектор устанавливают на обмотанный якорь машины, обмотки которого распаивают к петушкам коллектора. The finished collector is installed on the wrapped armature of the machine, the windings of which are soldered to the headers of the collector.

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. The capacitance of the capacitor formed between each lamella and the grounded shaft of the machine is selected from the condition of ensuring uniform distribution of the capacitance across the collector for the necessary suppression of radio interference and sparking, and the intrinsic capacities of the machine become insignificant, therefore, they can be neglected. The creation of the necessary capacities varies by the number of turns of the spiral coil, providing the necessary area of the plates of the created capacitors.

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. The created uniform distribution of capacitance across the collector makes it possible to short-circuit high-frequency ripple voltages and currents of radio noise on the collector, opposite in law, from bipolar brushes in the places of their occurrence and ensures the removal of high-frequency parasitic charges to the ground. The uniform distribution of capacity across the collector significantly increases the total capacity of the shunting section. At the final stage of switching, at the time of breaking the brush with the lamella, the electromagnetic energy stored in the section of the electric machine is spent in active resistance, in the arc and on electromagnetic radiation. In the presence of a significantly increased capacity, shunting the section at the final stage of switching, the current disrupted by the brush closes through the created capacities, trying to maintain the voltage on the sections constant, which facilitates the operation of the runaway edge of the brush contact at the time of rupture, which in turn reduces spark formation and electromagnetic energy radiation.

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. Thus, the implementation of the proposed design of a collector electric machine can significantly improve the quality of electromagnetic compatibility of this class of machines with electronic systems for various purposes, the number of which is sharply increasing in our computer age, and the variety of functional tasks performed by them is constantly expanding.

Claims

An electric collector machine containing a shaft on which a collector is mounted, containing lamellas, mounted in a plastic case and separated by an insulating material with high dielectric constant, insulated metal plates, characterized in that in the opening of the plastic case, made from the end face of the opposite lamella cocks, between the lamellas and the shaft is installed insulated metal plates, shifted relative to each other by the value of half of the collector division, rolled into spir a lithium roll, from the outer surface of the spiral roll, the metal plates are connected through one to metal pins, the protruding parts of which beyond the end of the spiral roll are radially bent to the ends of the lamellas and connected to the ends of the lamellas opposite them, from the inner surface of the spiral roll, the intermediate metal plates are connected to metal pins the protruding parts of which beyond the end of the spiral roll are radially bent towards the machine shaft and connected to a metal sleeve, planted th on the shaft of the machine.