Бесконтактный электродвигатель постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к бесконтактному электродвигателю постоянного тока, и может быть использовано в составе агрегатов терморегулирования и приводов изделий космической техники. Технический результат – снижение массы, повышение технологичности и надежности. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока содержит корпус с установленными в нем статором и ротором, цилиндрический коммутатор с клеммной колодкой на его свободном торце, закрытом электроизолирующей крышкой, а также электрический фильтр в виде втулки из электроизоляционного материала с глухой полостью и пластины из электроизоляционного материала и установленного внутри глухой полости устройства подавления электромагнитных помех, соединенного электропроводами с клеммами клеммной колодки. Электроизолирующая крышка выполнена как единое целое с втулкой с глухой полостью, размещенной с торца, противоположного клеммной колодке. Дно этой полости образует электроизолирующую крышку. В дне глухой полости выполнены отверстия для прохода электропроводов от клеммной колодки к устройству подавления электромагнитных помех. 3 ил.

 

Известен бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий цилиндрический корпус с установленным в нем статором и ротором, установленный на корпусе соосно цилиндрический коммутатор с клеммной колодкой на его свободном торце, закрытом электроизолирующей крышкой (Е.М. Михайлов, "Особенности конструирования и технологии изготовления бесконтактных электродвигателей постоянного тока для космической техники", диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., типография НЛП ВНИИЭМ, 1999, стр. 15, 16 и рис. 2).

Недостатком такого бесконтактного электродвигателя постоянного тока является значительный уровень создаваемых им коидуктивных и излучаемых электромагнитных помех, обусловленных непрерывным преобразованием постоянного тока в подводящей цепи питания в импульсы, подаваемые в те или иные обмотки статора электродвигателя, что осуществляется транзисторными ключами коммутатора. Уровень таких помех меньше, чем в электродвигателях с коллекторно-щеточным узлом, но достаточен для влияния на другие устройства и системы космических кораблей и орбитальных станций, как находящихся в непосредственной близости от агрегата, в котором установлен бесконтактный электродвигатель постояы-ного тока, так и объединенных с ними по общим электрическим цепям питания.

Этого недостатка лишен бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий цилиндрический корпус с установленным в нем статором и ротором, установленный на корпусе соосно цилиндрический коммутатор с клеммной колодкой на его свободном торце, закрытом электроизолирующей крышкой, а также электрический фильтр в виде втулки из электроизоляционного материала с глухой полостью и пластины из электроизоляционного материала, закрывающей глухую полость, и установленного внутри глухой полости устройства подавления электромагнитных помех, соединенного электропроводами с клеммами клеммной колодки, и каналы для выхода электропроводов из клеммной колодки и втулки, выбранный в качестве прототипа (патент Российской федерации №2426213 по кл. Н02K 29/08, 2011 г.). Электрический фильтр установлен в стакане, который крепится стяжным хомутом к цилиндрическому коммутатору.

Недостатком такого бесконтактного электродвигателя постоянного тока является значительная масса, вызванная наличием в конструкции стакана и стяжного хомута. Другим недостатком является низкие технологичность и надежность электромонтажа электропроводов в клеммной колодке электродвигателя, так как все провода как от клеммной колодки к наружному электрическому соединителю (провода шин питания, цепей тахообмоток электродвигателя), так и провода, идущие от клеммной колодки к устройству подавления электромагнитных помех вынуждены прокладываться через канал для выхода электропроводов из клеммной колодки, что затруднено большим количеством электропроводов и может привести к нарушению электроизоляции последних за счет пережимания проводов друг другом.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение массы и повышение технологичности и надежности электромонтажа электропроводов.

Этот результат достигается за счет того, что известном бесконтактном электродвигателе постоянного тока, содержащем цилиндрический корпус с установленным в нем статором и ротором, установленный на корпусе соосно цилиндрический коммутатор с клеммной колодкой на его свободном торце, закрытом электроизолирующей крышкой, а также электрический фильтр в виде втулки из электроизоляционного материала с глухой полостью и пластины из электроизоляционного материала, закрывающей глухую полость, и установленного внутри глухой полости устройства подавления электромагнитных помех, соединенного электропроводами с клеммами клеммной колодки, и канал для выхода электропроводов из клеммной колодки, согласно изобретению, электроизолирующая крышка выполнена за одно целое с втулкой с глухой полостью, выполненной с торца, противоположного клеммной колодке, при этом дно этой полости образует электроизолирующую крышку, и в дне глухой полости выполнены отверстия для прохода электропроводов от клеммной колодки к устройству подавления электромагнитных помех.

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения бесконтактного электродвигателя постоянного тока, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, поперечное сечение по А-А, на фиг. 3 приведена принципиальная электрическая схема устройства подавления электромагнитных помех.

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока содержит цилиндрический корпус 1 и установленные в нем статор 2 и ротор 3 (в виде постоянного магнита) с валом 4. На корпусе 1 соосно ему установлен цилиндрический коммутатор 5 с клеммной колодкой 6 на его свободном торце 7, закрытой электроизолирующей крышкой 8. Крышка 8 крепится к клеммной колодке 6 винтом 9. Электродвигатель снабжен электрическим фильтром 10, выполненным в виде втулки 11 из электроизоляционного материала с глухой полостью 12 и пластины 13 из электроизоляционного материала, закрывающей глухую полость 12, и установленного внутри полости 12 устройства подавления электромагнитных помех 14. В данном примере это устройство выполнено в виде 4 конденсаторов 15, установленных и припаянных на лепестках 16, завальцованных в стенке втулки 11. Устройство подавления электромагнитных помех 14 соединено электропроводами 17 с клеммами 18 клеммной колодки 6. В стенке клеммной колодки 6 выполнен канал 19 для выхода электропроводов 20, осуществляющих управление электродвигателем (провода питания и обмоток тахогенератора). Электроизолирующая крышка 8 выполнена за одно целое с втулкой 11 с глухой полостью 12, которая выполнена с торца 21, противоположного клеммной колодке 6. Дно 22 этой полости 12 образует электроизолирующую крышку 8, и в дне глухой полости 12 выполнено отверстие 23 для прохода электропроводов 17 от клеммной колодки 6 к устройству подавления электромагнитных помех 14. В данном примере конкретного исполнения выполнено одно отверстие 23, однако, в зависимости от конструкции устройства подавления электрических помех, таких отверстий может быть несколько. Пластина 13 присоединена к втулке 11 винтами 24. Устройство подавления электромагнитных помех 14 в данном примере конкретного исполнения, схема которого представлена на фиг. 3, представляет из себя четыре конденсатора 15, подключенных параллельно-последовательно, чтобы любой отказ одного из них любого типа обрыв или короткое замыкание не приводил к потере работоспособности электродвигателя. Полость 12 заполнена герметиком (не показан).

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока работает следующим образом: при подаче питающего напряжения на коммутатор 5 последний вырабатывает последовательность сигналов, подаваемых на обмотки статора 2. Создаваемое этими сигналами магнитное поле взаимодействует с ротором 3 и вызывает его вращение вместе с валом 4. Электромагнитные помехи в виде пульсаций напряжения, неизбежно создаваемые электродвигателем при коммутации обмоток статора, существенно ослабляются за счет протекания тока через конденсаторы имеющие малое сопротивление переменному току и бесконечно большое постоянному току, которым запитывается электродвигатель. В результате происходит существенное снижение уровня кондуктивных и излучаемых электромагнитных помех, создаваемых электродвигателем при его работе, что позволяет удовлетворить требования по электромагнитной совместимости, предъявляемые к агрегатам ракетно-космической техники. При этом электрический фильтр, которым снабжен электродвигатель, не требует специального элемента крепления, поскольку крепится к электроизолирующей крышке 8, выполненной за одно целое с втулкой 11, т.е к видоизмененному элементу конструкции, уже входящему в состав прототипа. Устройство подавления электромагнитных помех может иметь и любую другую из известных в технике электрических схем, для реализации изобретения это несущественно. При сборке электродвигателя сначала производится распайка проводов 20 и 17 к клеммной колодке 6, закрытие ее крышкой 8 и установкой винта 9, при этом провода 17 пропускаются в отверстия 23, производится распайка проводов 17 и конденсаторов 15 к лепесткам 16, установку пластины 13 и винтов 24, после чего производят заливку полости 12.

В результате использования изобретения происходит существенное снижение массы электродвигателя за счет устранения специальных элементов крепления электрического фильтра. Также повышается технологичность и надежность электромонтажа электропроводов за счет снижения количества проводов, проходящих через канал клеммной колодки, т.к. провода между клеммной колодкой и устройством подавления электромагнитных помех проходят через отверстия 23. Снижение числа проводов, проходящих через канал клеммной колодки, снижает возможность их повреждения друг другом. Провода 17 не выходят на наружную поверхность электродвигателя, что также снижает возможность их случайного повреждения при изготовлении и эксплуатации электродвигателя. Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное техническое решение к использованию в агрегатах ракетно-космической техники.

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий цилиндрический корпус с установленным в нем статором и ротором, установленный на корпусе соосно цилиндрический коммутатор с клеммной колодкой на его свободном торце, закрытом электроизолирующей крышкой, а также электрический фильтр в виде втулки из электроизоляционного материала с глухой полостью и пластины из электроизоляционного материала, закрывающей глухую полость, и установленного внутри глухой полости устройства подавления электромагнитных помех, соединенного электропроводами с клеммами клеммной колодки, и канал для выхода электропроводов из клеммной колодки, отличающийся тем, что электроизолирующая крышка выполнена за одно целое с втулкой с глухой полостью, выполненной с торца, противоположного клеммной колодке, при этом дно этой полости образует электроизолирующую крышку и в дне глухой полости выполнены отверстия для прохода электропроводов от клеммной колодки к устройству подавления электромагнитных помех.