Устройство для коммутации электрических машин

 

Р1зобретение относится к элек-. троматиностроению и может быть-использовано в автомобильных генераторах переменного тока. Цель изобретения - увеличение ресурса работы за счет оптимизации условий токо- .передачи. Устройство содержит подв1-1жные и неподвижные контактные элементы . Каждая пара контактных элементов выполнена в виде наружного и внутреннего колец подшипника скольжения. Кольца подшипника установлены со взаимным эксцентриситетом, величина которого е (О,0015-0,005)d, где d - наружный диаметр внутреннего кольца. Поверхность непосредственного контактирования элементов контактной пары расположена в угловой зоне о/, 100-135 . В образовавшемся eждy кольцами с наружным диаметром d и кольцами с внутренним диаметром D зазоре помешена смазка 9, которая также служит для компенсации температурного расширения. 2 ил., 1 табл. Фие.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО(1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (5D 4 Н О1 В 39/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOf4V СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4056804/24-07 (22 ) 18.04.86 (46) 23.12.87, Бюл. М 47 (71) Куйбышевский завод автотракторного электрооборудования им. А.М. Та— расова (72 ) H.Н. Грушин (53) 621. 3, 047 (088. 8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

59/977, кл. Н 01 Б 39/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

1(8?712, кл, Н 01 B 39/28, 1948, (54) УСТРОЙСТВО ДТ1Я КО1 ° 1УТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИА(!1ИН (57) Изобретение относится к элек-. тромашинос ".роении и может быть использовано в автомобильных генераторах переменного тока. Цель изобретения — увеличение ресурса работы за счет оптимизации условий токо.передачи. Устройство содержит подвиж— ные и неподвижные контактные элемен— ты. Каждая пара контактных элементов выполнена в виде наружного и внутреннего колец подшипника скольжения, Кольца подшипника установлены со взаимным эксцентриситетом, величина которого е = (0,0015-0,005)й, где

d — наружный диаметр внутреннего кольца. Поверхность непосредственно, гo контактирования элементов контактной пары расположена в угловой зоне о

100-135 . В образовавшемся между кольцами с наружным диаметром Й и кольцами с внутренним диаме-.ром D зазоре помешена смазка 9, которая также служит для компенсации температурного расширения, 2 ил., ) табл.

Изобретение относится к электромашиностроению в части создания устройств для коммутации электрических машин и может быть использовано, например, в автомобильных генераторах переменного тока °

Целью изобретения является увеличение ресурса работы за счет оптимизации условий токопередачи путем 10 обе спечения прохождения тока з аданной плотности и уменьшения износа трущихся поверхностей.

На фиг.1 представлено устройство для коммутации электрических машин, 15 продольный разрез (вариант использования в автомобильном генераторе переменного тока); на фиг.2 — разрез

Л-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1, в 20 котором вдоль вала 2 расположены пары подвижных 3 и 4 и неподвижных

5 и 6 контактных элементов. Каждая из пар выполнена в виде наружного и гнутреннего колец подшипника скольжения. Внутренние кольца 3 и 4 связаны с валом 2 устройства, являющегося в описываемом варианте валом электрической машины, они насажены на изолирующую втулку 7, закрепленную на валу 2. Наружные кольца 5 и 6 закреплены с помощью изоляционной втулки 8 в центральной части корпу-.. са 1.

Кольца 3 и 5, 4 и 6 подшипника З5 установлены со взаимным эксцентриситетом, величина которого е=(0,0015. °0,005)й, где c1 — наружный диаметр внутреннего кольца 3 и 4, при этом поверхность непосредственного контак- 40 тирования элементов контактйой пары расположена в угловой зоне 1 100135 (фиг,2). В образовавшемся между кольцами 3 и 5 (с наружным диамет1 ом c1)> 4 и б (внутренним диаметром

D) зазоре помещена смазка 9, в качестве которой могут быть использованы глицерин, спирто-глицериновая смесь или металлоплакирующие смазки для компенсации температурного расши- 50 рения, В корпусе 1 и втулке 8 выполнены отверстия для фетровых фитилей

10, с помощью которых осуществляется подача смазки в зону колец 3 и 5, 4 и 6. Для возможности возобновления смазки отверстия снабжены пробками 11, Устройство для коммутации подключено в электрическую цепь малины следующим образом, Кольцо 6 выводом 12

1361 655 2 соединено с корпусом 1, т. е. с "массой электрической машины, а кольцо

5 — выводом 13 с винтом 14, служащим для подключения электрической машины во внешнюю цепь и изолированным от корпуса 1 втулкой 15. На валу 2 закреплена обмотка 16 возбуждения, соединенная выводами 17 и 18 с внутренними кольцами 3 и 4 коммутирующего устройства, Между втулкой 8 и корпусом 1 расположены кольца 19, выполненные из упругого материала.

Устройство для коммутации работает следующим образом.

При вращении вала 2 электрической машины кольца 3 и 4 вращаются вместе с ним, и ток для питания обмотки возбуждения 16 подается выводом 13 от винта 14 через неподвижное кольцо 5, скользящий контакт между кольцами 5 и 3 и вывод 17 на обмотку 16.

Цепь замыкается через вывод 18, кольцо 4, скользящий контакт между кольцами 4 и 6 и вывод 12 на "массу" электрической машины. Плотное прилегание колец 3 и 5, 4 и 6 осуществляется за счет сил тяжести и центробежных сил, возникающих при вращении ротора. Возможные перекосы, возникающие при установке узла, компенсируются кольцами 19 из упругого мате-, риала, которые обеспечивают самоцентрацию узла.

Благодаря тому, что пары колец

3 и 5, 4 и 6 установлены с эксцентриситетом е, между наружными и внутренними кольцами в верхней части устройства существует зазор Ь = 2е, которьпl компенсирует температурное расширение колец, возникающее при работе электрической машины на высоких оборотах,от трения колец друг о друга, и служит для размещения смазки 9. Действие сиазки основано на эффекте Крагельского (явление микропереноса), характеризующемся низким, близким к жидкостному, коэффициентом трения при высоком классе чистоты поверхности и почти полным отсутствием износа контактируемых поверхностей.

Оптимальная величина зазора

0,003-0,01d., Величины эксцентриситета е и угловой зоны с(, выбраны по к он струк тивным соображениям, исходя из необходимости обеспечения токопрохождения и работоспособности узла (компенсации температурных расшире61655 лец.

Устройство для коммутации элек трических машин, содержащее расположенные вдоль вала пары подвижных и неЗ5 подвижных контактных элементов, каждая из пар выполнена в виде наружного и внутреннего, связанного с валом, колец подшипника Скольжения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

40 целью увеличения ресурса работы за счет оптимизации условий токопередачи путем обеспечения прохождения тока заданной плотности и уменьшения .износа трущихся поверхностей, кольца

45 подшипника установлены со взаимным эксцентриситетом, величина которого е = (0,0015...0,005 )d, где d. — наружный диаметр внутреннего кольца, при этом поверхность непосредственного

50 контактирования элементов пары расо положена в угловой зоне 100-135 а в образовавшемся между кольцами зазоре помещена смазка, з !3 ний и размещения смазки ) и подтверждены экспериментально.

Рассмотрим выбор интервала величины эксцентриситета на примере уст— ройства для автомобильньгх генераторов переменного тока.

Все автомобильные генераторы имеют контактные кольца диаметром 2535 мм, зазор между статором и ротором лежит впределах 0,5-0,6 мм, несоосность поверхности ротора отно— сительно посадочных мест подшипников

0,05 мм, несоосность посадочных по— верхностей статора и, следовательно, смещение внутренней поверхности ста— тора 0,05 мм. Тогда суммарное смещение статора и ротора относительно друг друга равно О, 05- 0, 05=0, мм, Зазоры между статором и ротором, несоосности статора и ротора измеряют— ся до покрытия указанных поверхностей. Однако, в целях предотвращения коррозии внутренняя поверхность статора покрывается грунтовкой ФЛ-03К и эмалью ХВ-125 в два слоя, а поверхность ротора — эмалью ГФ-92. Толщина покрытий находится в пределах 0,080,10 мм, следовательно, реальный зазор между статором и ротором меньше на суммарную величину покрытий, т.е.

0,16-0,20 мм; Так как ротор расположен посередине между подшипниками, то при зазоре L = 0,35 мм в коммутирующем устройстве смещение ротора равно 0,175 мм.

Следовательно, с учетом всех смещений и покрытий минимальный гарантированный зазор между статором и ротором равен 0,5 — (0,100 w 0,200 +

+ 0,175 ) = 0,025 мм.

Как видно из приведенных рассуждений, увеличение величины за,opa L более 0,35 мм может привести к задеванию ротора за статор, т,е. к выходу из строя электрической машины.

Таким образом, верхний предел величины зазора L ограничен величиной

0,01, Нижний предел величины зазора L=

= 0,003d обусловлен необходимостью размещения смазки и компенсации температурного расширения.

Результаты экспериментальной проверки предлагаемого устройства приведены в таблице.

Как видно из таблицы, контактна» зона, обеспечивающая работоспособ— ность устройства для коммуты;, «, IM ходится в угловом интервале. ОО10 135 при величине зазора (0,003

0,01 ) й, т. е. при величине эксцентрп— ситета (0,00!5 — 0,005)а, Таким образом, благодаря оптими)5 зации условий токопередачи — абеспечению прохождения тока заданной плотности и исключению износа трущихся поверхностей — достигается увеличение ресурса работы предлагаемого уст—

2р ройства по сравнению с известным, в котором из-за сухого трения между кольцами подшипника, расположенными концентрично, непрерывно увеличивается зазор между ними и, как следствие, 25 уменьшается эона электрического контакта и увиличивается биение Ko—

ЗО Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1361655

Угол конПлотность генератора такта, тока, град. А/мм

0,35 100 0,16

0,5

0,025

135 0,12

0,10

0,150

То же

90 0,18

0 35 (0,4) 0

145 0,11

0,1 (0,05) 0,18

0,25

100 0,2З О,З5

0,025

09113

0,075 135 0,27

То же

0,25 (0,3) 90 0,21

0,075 145 0,30, (0,05) О, 125 Заклинивание колец в нагретом состоянии

Диаметр Величина кольца, з аз ора, мм мм

Зазор между статором и ротором, мм

Зазор между статором и ротором в собранном виде, мм

Работоспособность

Обеспечивается нормальная работоспособно сть

Задевание ротора за статор

3 аклини ванне к олец в нагретом состоянии

Обеспечивается нормальная р абото способность

Задевание ротора за статор

136) 655

1 177

Со ст а вит ель М, Куз нецо ва

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор В.Бутяга

Заказ 6299/53 Тираж 625 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4