Способ обработки коллекторов электрических машин

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью является увеличение производительности труда и повышение качества обработки. Обработку коллекторов осуществляют совместным воздействием плазменной струи и электрической дуги. Для повышения производительности и воспроизводимости обработки на электрическую дугу налагают внешнее переменное магнитное поле. Величину индукции, частоту магнитного поля и разность фаз между частотой магнитного поля и частотой вращения коллектора устанавливают обеспечивающими отклонение электрической дуги от контактных пластин коллектора. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

0% (И) (5D 4 Н 01 К 43/06

ii " (" Г Д" U II q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1462444 (21) 4101484/24-07 (22) 05.06.86 (46) 15.10.89. Бюл. У 38 (72) Н.В. Ермохин, П.П. Кулик, В,В. Иванов, О.В. Синягин и И,М. Токмулин (53) 621. 315 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1462444, кл. Н 01 К 43/06, 1985. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОЛЛЕКТОРОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Целью является увеличение производительности труИзобретение относится к плазменной технологии обработки деталей машин, в частности к способам изготовления коллекторов электрических машин.

Цель изобретения — увеличение производительности и повышение качества обработки.

На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая положение электрической дуги относительно поверхности коллектора при минимальном мгновенном значении индукции внешнего магнитного поля; на фиг,2. — то же, при максимальном мгновенном значении индукции, Способ обработки коллекторов электрических машин осуцествляют следующим образом, Коллектор 1 вращают с постоянной скоростью (фиг,1). Между электродными узлами 2 возбуждают электрическую дугу 3, создакцую плазменные струи

2 да и повышение качества обработки.

Обработку коллекторов осуществляют совместным воздействием плазменной струи и электрической дуги. Для повышения производительности и воспроизводимости обработки на электрическую дугу напагают внешнее переменное магнитное поле. Величину индукции, частоту магнитного поля и разность фаз между частотой магнитно поля и частотой вращения коллектора устанавливают обеспечивающими отклонение электрической дуги от контактных пластин коллектора. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

4. Расстояние между поверхностью коллектора 1 и электродными узлами

2 устанавливают обес1 ечиваюцим касание поверхности коллектора 1 электрической дугой 3. Электродные узлы

2 перемещают вдоль оси вращения коллектора за каждый его оборот на величину, не превышающую поперечный размер электрической дуги 3.

На электрическую дугу 3 налагают переменное магнитное поле В, создаваемое, например, индуктором 4 с соленоидом 5, питаемым от источника 6 переменного тока нли другим известным способом. Индуктор 4 ориентируют относительно электродных узлов 2 с обеспечением ортогональности вектора индукции В и оси симметрии электродных узлов 2. Магнитное поле В действует на электрическую дугу 3 с силами F, причем за положительное направление вектора В выбирают направ3 151 ление, обеспечивающее действие сил

F к оси симметрии электродных узлов, что определяется по известному правилу.

При минимальном мгновенном значении внешнего магнитного поля В например нулевом, электрическая дуга 3 касается поверхности коллектора 1 и уровень их теплового потока в поверхность максимален, При увеличении индукции В возрастают силы У, которые отклоняют электрическую дугу 3 от поверхности коллектора 1, в результате чего уровень теплового потока в поверхность коллектора значительно уменьшается и минимален при максимальном мгновенном значении индукции В (фиг.2).

Для того, чтобы электрическая дуга 3 воздействовала на изоляционные прокладки 7 и не воздействовала на контактные пластины 8, частоту внешнего магнитного поля В устанавливают равной м к

5238 4

Скорость удаления изоляционного материала при фиксированном уровне теплового потока возрастает при уменьшении частоты вращения коллектора потому, что уменьшается количество циклов "нагрев поверхности изоляционной прокладки — охлаждение" в единицу времени, соответственно, 10 уменьшается доля мощности, затрачиваемой на нагрев поверхности изоляционной прокладки до температуры абляции, и возрастает доля мощности, идущей на абляцию материала изо15 ляционных прокладок.

Минимальное время воздействия электрической дуги 3 на контактные пластины 8, минимальная скорость вращения коллектора и максимальная

20 производительность обеспечиваются йри выборе длительности импульсов с максимапьным и минимальным значениями индукции в пределах периода изме нения магнитного поля из следующего соотношения:

Тт аи где f — частота внешнего магнитноН поля В; (f — частота вращения коллекто- 30 к ра;

К - число контактных пластин, а сдвиг фаз между частотами f u f

\ устанавливают обеспечивающим мннимальное мгновенное значение индукции В в моменты расположения изоляционных прокладок 7 на оси симметрии электродных узлов 2 (фиг.1). Синхронизацию частот f„ a f производят, например, оптическим датчиком 9, 40 который расположен вне зоны обработ" ки и управляет источником 6 переменного тока, вырабатывая синхроимпульсы в моменты прохождения мимо него изОляциОнных прОкладОк 7э,имемцих 45 меньший коэффициент отражения света, чем контактные пластины 8.

Уменьшение уровня теплового потока в контактные пластины 8 за счет отклонения от них электрической дуги

3 позволяет уменьшать скорость вращения коллектора 1 при обеспечении сохранности их материала, что наряду с сохранением высокого уровня теплового потока от электрической . дуги 3 в изоляционные прокладки 7 увеличивает скорость удаления изоляционного материала, а следовательНо, производительность обработки. при о„+ uz = 1/f где 3, — длительность импульса магнитного поля с максимальным мгновенным значением индукции; — длительность импульса мага

НИТНОГO IIOIIII C MHHHMBJIb ным мгновенным значением . индукции;

a — ширина контактной плас-, к тины на обрабатываемой индукции; а — ширина изоляционной прокМ ладки.

Диапазон частот внешнего магнитного поля ограничен сверху вследст-.вие инерционности плазменных струй

4, по которым протекает ток электрической дуги 3. Максимально допустимая частота внешнего магнитного поля, при которой электрическая дуга успевает изменить свое положение, может быть оценена из соотношения ч макс 1 где f — допустимая частота внешМакс него магнитного поля;

1 — расстояние от электродных узлов до поверхности коллектора, ч — скорость плазменной струи.

15238

55 ф \ о ак л C — - ) оа а„

5 15

Величина максимального значения магнитной индукции, при котором электрическая дуга отклоняется от поверхности, возрастает с уменьшением силы тока в электрической дуге, уменьшением длины дуги и увеличением скорости плазменных струй. Так, при токах 50-650 А, длине дуги 40-120 мм и скорости плазменных струй 30—

200 м/с величина индукции составляет

10 — 2 10 Тл, а максимальнач частота магнитного поля 5 10 — 2 "

>1О Гц.

При уменьшении индукции внешнего магнитного поля от нулевого значения в сторону отрицательных значений (т.е. возрастание вектора индукции ъ

В по абсолютной величине, но с противоположным направлением)силы F изменяют направление на противоположное. В результате их действия электрическая дуга 3 прижимается к поверхности изоляционных пластин в большей степени, чем только под действием газодинамического напора плазменных струй при нулевом значе— нии индукции. Вследствие этого возрастает скорость удаления изоляционного материала, так как происходит более эффективньп прогрев пограничного приповерхностного слоя газа, особенно в заглубленном пазу между контактными пластинами, и, соответственно, более интенсивная передача энергии электрической дуги 3 поверхности изоляционной прокладки 7, что повьппает КПД процесса. Кроме того, наличие внешней силы, прижимающей электрическую дугу к поверхности коллектора и определяющей их взаимное расположение, уменьшает возможность влияния случайных факторов на качество обработки.

Случайными факторами, которые могут влиять на расстояние между . электродными узлами и поверхностью коллектора могут быть биение поверхности коллектора при вращении, разброс величин диаметров коллекторов одного типоразмера в обрабатываемой партии коллекторов, пог решности механической системы относительного перемещения коллектора и электродных узлов.

Кроме того, существенное влияние на теплообмен между электрической дугой и изоляционным материалом оказывают условия обтекания поверхности коллектора плазменным потоком, которые изменяются по мере углубления паза между коллекторными пластинами, вследствие чего возрастает турбулентность потока, что также может затруднить качество обработки. Однако согласно предлагаемому способу во всех случаях электрическая дуга прижата к поверхности изоляционных прокладок силой магнитного поля, влияние указанных случайных факторов на качество обработки уменьшено, что повьппает качество обработки, Формула изобретения

1. Способ обработки коллекторов электрических машин по авт,св.

И - 1462444, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности труда и повышенггя качества обработки, на электрическую дугу воздействуют внешним переменным магнитным полем, причем направление вектора индукции магнитного поля выбирают перпендикулярным плоскости электрической дуги, частоту внешнего магнитного поля Г,д выбнрлют равной i = ft, К, где E„— частота вращения коллектора; К вЂ” число коллекторных пластин, з разность фаз между частотой внешнего магнитного поля и частотой вращения коллектора выбирают таким образом, чтобы минимальное мгновенное значение индукции обеспечивалось в момент совпадения оси симметрии электродов с осью изоляционных прокладок, а максимальное значение совпадало с тангенциальным размером коллекторной пластины, причем величину максимального мгновенного значения индукции внешнего магнитного поля выбирают таким образом,.чтобы усилия, возникающие при взаимодействии электрической дуги с внешним магнитным полем обеспечивали отклонение дуги от нов верхности коллекторных пластин.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что длительности максимального и минимального значений величины индукции внешнего магнитного поля выбирают из соотношения

1515238

Составитель В. Волков

Редактор И, Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор В. Гирняк

Заказ 6284/50 Тирам 616 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.уигород, ул. Гагарина,101

I где 3, — длительность максимального значения индукции; б е — длительноСть минимального значения индукции; тангенциальный размер коллекторной пластины; тангенциальный размер изоляционной прокладки.