Коллектор электрической машины

 

КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержаш.ий коллекторные пластины с крепежными выступами в виде ласточкиного хвоста, установленные на металлической втулке с помощью конуса и изолированные от последних с помощью изоля .ционных манжет, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при повышенных скоростях, он снабжен фланцем, жестко установленным на валу со стороны конуса посредством упора, рабочая опорная поверхность фланца выполнена конусной и опирается на конусные поверхности, выполненные с торцовой стороны коллекторных пластин, причем полость между втулкой, конусом и коллекторными пластинами заполнена термореактивной пластмассой. (Л ас со 1чЭ О5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1083269

ЪЮО Н 01 R 39/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;

t

3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3443174/24-07 (22) 24.05.82 (46) 30.03.84. Бюл. № 12 (72) А. П. Колесник, В. А. Желнин, И. Г. Климов и Л. В. Кузьменко (71) Специализированное конструкторское. бюро Харьковского завода «Электромашина». (53) 621.313.3.047.2 (088.8) (56) 1. Виноградов Н. В. Производство электрических машин. М., «Энергия», 1970, с. 138;

2. Алексеев А. Е. Конструкция электрических машин. М.-Л., ГЭИ, 1958, с. 195. (54) (57) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ, содержащий коллекторные пластины с крепежными выступами в виде ласточкиного хвоста, установленные на металлической втулке с помощью конуса и изолированные от последних с помощью изоля.ционных манжет, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при повышенных скоростях, он снабжен фланцем, жестко установленным на валу со стороны конуса посредством упора, рабочая опорная поверхность фланца выполнена конусной и опирается на конусные поверхности, выполненные с торцовой стороны коллекторных пластин, причем полость между втулкой, конусом и коллекторными пластинами заполнена термореактивной пластмассой.

1083269

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности, к конструкции коллектора, и может быть использовано в электрических машинах постоянного тока.

Известна конструкция коллектора для быстроходных машин с винтообразным кор5 пусом, в котором зазор между пластинами и корпусом заполнен пластмассой (1).

Однако технологическая сложность изготовления таких коллекторов ограничивает область их применения. 1О

Наиболее близким к предлагаемому является коллектор, содержащий коллекторные пластины с крепежными выступами в виде ласточкиного хвоста, установленные на металлической втулке с помощью конуса и изолированные от последних с помощью изоляционных манжет (2) .

Благодаря сопряжению втулки и нажимного конуса с круговой аркой коллектора по конусной поверхности с углом наклона в 30 аксиальное усилие стяжных болтов или расположенной на втулке гайки создает радиальную составляющую, направленную к центру, которая порождает литную круговую арку коллектора.

При работе электрической машины на коллекторные пластины действуют силы ароч- 25 ного распора, центробежные силы и сила температурного расширения (реакция от воздействия суммарных усилий на пластину R и R показана на чертеже). Предполагается, что суммарное усилие прилатается посредине опорной поверхности конуса и втулки. При механическом расчете коллектора «ласточкин хвост» пластины рассматривают как консольную балку, нагруженную реактивной силой R» и защемленную в сечении Д вЂ” Д, либо силой R и защемленную в сечении А — А (1). з

Вся пластина при этом рассматривается как балка, опертая в точках М и N, нагруженная посредине результирующей реактивных сил R и R>, взятой с обратным знаком (т. е. суммарным усилием, приходя- 40 щи мс я н а одну пл асти ну) .

Прочность ласточкиных хвостов коллекторных пластин ограничивает предельно до- . пустимую окружную скорость коротких коллекторов, а прочность самой пластины на изгиб — как окружную скорость, так и до- 45 пустимую длину пролета между точками опоры на нажимные конусы. В результате базовый коллектор не может применяться для высокоскоростных электрических машин.

Теплоотдача от коллектора к охлаждающему воздуху в известной конструкции осуществляется только с наружной цилиндрической поверхности. Выполнение вентиляционных каналов во втулке и нажимном конусе не позволяет в полной мере повысить теплоотдачу с коллектора в силу большого теплового сопротивления потоку тепла от пластин к корпусу. Это сопротивление определяется воздушным зазором и слоистой изоляцией между медными пластинами и корпусом.

Для высокооборотных, высокоиспользованных электрических машин необходимо обеспечить механическую прочность и эффективность охлаждения коллекторов.

Цель изобретения — обеспечение механической прочности коллектора высокооборотной машины при одновременной интенсификации его охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что коллектор электрической машины, содержащий коллекторные пластины с крепежными выступами в виде ласточкиного хвоста, установленные на металлической втулке с помощью конуса и изолированные от последних с помощью изоляционных манжет, снабжен фланцем, жестко установленным на валу со стороны конуса посредством упора, рабочая опорная поверхность фланца выполнена конусной и опирается на конусные поверхности, выполненные с торцовой стороны коллекторных пластин, причем полость между втулкой, конусом и коллекторными пластинами заполнена термореактивной пластмассой.

Заполнение полости между коллекторными пластинами и элементами корпуса термореактивной высокопрочной теплопроводящей пластмассой образует упругое основание для коллекторной пластины. В результате, пластина как балка на упругом основании) испытывает значительно меньшие напряжения от изгиба в средней части и в ласточкинах хвостах. Это позволяет повысить окружную скорость коллектора, которая ограничивается механической прочностью пластины и элементов корпуса.

Для снижения механических напряжений в элементах корпуса коллектора (втул ке и нажимном конусе) выполнено дополнительное закрепление концов коллекторных пластин с реакцией К, позволяющее уменьшить реакции R и R>, т. е. разгрузить втулку и нажимной конус коллектора, а также саму пластину.

Одновременно с образованием упругого основания термореактивная теплопроводящая пластмасса значительно снижает сопротивление теплопередачи от пластин к обдуваемому корпусу, т. е. улучшается охлаждение коллектора. Этому способствуют и каналы, размещенные в элементах корпуса. 45

На чертеже, изображен предлагаемый коллектор, продольный разрез.

Коллектор состоит из медных пластин 1 и изоляционных прокладок между ними, собранных в круговую арку и удерживаемых вместе посредством коллекторной втулки

2, нажимного конуса 3 и гайки 4, изоляционных манжет 5 и 6.

1083269

Составитель В. Чернова

Редактор А. Лежнина Техред И. Beðeñ Корректор О. Билак

Заказ 1765/47 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

После сборки и опрессовки коллектора полость между пластинами 1, втулкой 2 и конусом 3 через отверстие в гайке 4 заполняется термореактивной высокопрочной теплопроводящей пластической массой 7.

Для уменьшения механических напряжений в коллекторной втулке, нажим ном конусЕ и в средней части пластины концы коллекторных пластин со стороны нажимного конуса 3 проточены на конус и на образованную в результате проточки коническую по- 10 верхность опирается своим выступом нажимной фланец 8, насаженный на вал электрической. машины и зафиксированный на нем посредством запорного кольца 9. От пластин 1 нажимной фланец 8 изолирован изоляционной манжетой 10.

Таким образом осуществлено дополнительное закрепление концов коллекторных пластин со стороны нажимного конуса.

В нажимном фланце 8 выполнены отверстия, образующие с внутренней поверхностью полой втулки 2 и наружной поверхностью вала 11 вентиляционные каналы для прохождения охлаждающей среды.

В предлагаемой конструкции коллектора термореактивная пластмасса 7 после полимеризации образует упругое основание 25 для коллекторных пластин, «висевших» до этого на двух опорах.

Балка на упругом основании, т. е, балка, опирающаяся по всей своей длине на упругое основание, значительно прочнее и жестче балки «висящей» на двух опорах, так как сосредоточенная реакция опор заменяется распределенной, пропорциональной прогибу балки в каждой рассматриваемой точке.

Устройство дополнительного закрепления концов пластин с реакцией R со стороны нажимного конуса 3 позволяет снизить механические напряжения во втулке

2, конусе 3 и в средней части пластины 1.

Выполнение дополнительного закрепления с реакцией R концов коллекторных пластин посредством фланца 8 позволяет кроме уменьшения реакций Ка и R3 за счет появления реакции R регулировать расстояние между серединами опорных поверхностей конуса и втулки (M), т. е. варьировать размерами «ласточкиных хвостов», и длиной концов пластин (распределять суммарные усилия таким образом, чтобы механическая прочность и жесткость деталей коллектора удовлетворяли требованиям).

Таким образом, в предлагаемом коллекторе устраняются ограничения на допустимую окружную скорость и длину коллектора, обусловленные прочностью коллекторных пластин.

Выполнение вентиляционных каналов в полом корпусе коллектора при одновременном значительном повышении теплопередачи от пластин к корпусу позволяет интенсифицировать охлаждение коллектора.

Использование предлагаемого коллектора позволяет создать высокоскоростные, высокоиспользованные машины постоянного тока, частота вращения и удельная мощность которых в два с лишним раза выше, чем у базового объекта.