Щеточно-коллекторный узел электрической машины

 

Использование: производство коллекторов электрических машин с повышенной стойкостью к круговым огням. Сущность изобретения: коллектор электрической машины содержит комплект коллекторных и изоляционных пластин, установленных на металлической втулке. Коллекторные пластины образованы из асимметричных полупластин , посредством дополнительных вставок из материала с высоким удельным электросопротивлением стыкованных между собой гранями, противолежащими наибольшим граням. В упомянутых гюлупластинах выполнены фасонные полости, сопрягаемые с аналогичными полостями дополнительных вставок. 3 з.п.-ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 01 И 39/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) иОфащ

HO- ИФ ЦМЦ

Б блО Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4931741/07 (22) 26.04.91 (46) 23.06.93. Бюл. ¹ 23 (71) Научно-производственное и внедренческое предприятие "Новинтех-Харьков" (72) А.К.Дука и В.Е.Пасько (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1136235, кл. Н 01 R 39/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 851659, кл. Н 02 К 13/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1065939, кл. Н Oi R 92/04. (54) ЩЕТОЧНО-КОЛЛЕКТОРНЫЙ УЗЕЛ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Использование: производство коллекПредлагаемое изобретение относит.ся к электромашиностроению, а именно к коллекторным электрическим машинам постоянного тока, в частности к изготовлению коллекторов.

Цель изобретения — уменьшение материалоемкости и повышение надежности путем увеличения стойкости к круговому огню, На фиг. 1 показано частичное поперечное сечение предлагаемого щеточно-коллекторного узла электрической машины; иа фиг. 2 — то же, продольное сечение; на фиг.

3 — дополнительная вставка; на фиг. 4— полупластина коллекторной пластины с продольными и наклонными полостями; на фиг. 5 — частичное поперечное сечение коллектора со вставкой в виде ласточкина хвост а.

„„Я „„1823051 А1 торов электрических машин с повышенной стойкостью к круговым огням. Сущность изобретения: коллектор электрической машины содержит комплект коллекторных и изоляционных пластин, установленных на металлической втулке, Коллекторные пластины образованы из асимметричных полупластин, посредством дополнительных вставок из материала с высоким удельным электросопротивлением стыкованных между собой гранями, противолежащими наибольшим граням. В упомянутых полупластинах выполнены фасонные полости, сопрягаемые с аналогичными полостями дополнительных вставок. 3 з.п:ф-лы, 5 ил, На представленных фиг. 1-5 обозначены: 1 — зона петушков с проводниками обмотки якоря; 2 — асимметричная полупластина; 3 — межпластинная изоляция; 4 — дополнительные вставки; 5 — фасонные полости; 6 — отверстия для облегчения веса полуламелей; 7 — щеткодержатели; 8— фасонные полости в дополнительных вставках; 9 — продольная фасонная полость в дополнительных вставках; l0 — окончание дополнительной вставки в виде ласточкина хвоста, Изготавливают фасонные полости 5 в полупластинах 2 предлагаемого коллектора при штамповке путем выдавливания за счет локальной пластической деформации пуансоном. Возможно также введение самостоятельной операции выдавливания фасонных полостей 5 после вырубки полу1923051 пластин 2. Фасонные полости 8 в дополнительных вставках 4 вырубаются при их штамповке, Собирают предложенный коллектор известным способом в специальных оправках арочного типа путем последовательного наращивания 0 тангенциальном направлении в следующей последовательности: полупластина 2 — дополнительная вставка 4 — полупластина 2 — межпластинная изоляция 3 и так далее, Дополнительные вставки 4 с различным расположением

f1pocE÷åê чередуются через каждую пластину.

Предложенный щеточно-коллекторный узел электрической машины работает следующим образом. Электрическое сопротивление току коммутации между сбегающим и набегающим краями щеток увеличено за счет того, что он должон замыкаться через зону петушков, где заложены проводники 20 обмотки якоря.

Контур замыкания коммутационных токов увеличился по длине в несколько раз, так как он располагается не в тангенциальном направлении поперек полупластин, а в продольном направлении к зоне петушков.

Сечение контура также уменьшено в несколько раз, так как оно определяется поперечной площадью полупластин 2, а не их продольной площадью при отсутствии вставок 4. Таким образом, введение в коллектор дополнительных вставок 4 из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением вплоть до изоляционного, приводит к эффекту в коммутационных свойствах коллектора аналогично тому, каким он обладал бы, имея. петушки с повышенным сопротивлением. Выполнение дополнительных вставок из материала, способствующего искрогашению, например фибры, в значитель- 40 ной мере уменьшает интенсивность процесса искрения под щетками, если оно возникает из-за выхода из режимов безыскровой работы в широкорегулируемых электрических машинах или в режимах 45 динамических перегрузок. Выполненные в полуламелях 2 фасон ные полости 5 прокачивают охлаждающий воздух через тело коллектора, существенно снижая его перегрев г0 и предоставляя тем самым возможность по- -> вышения электрических нагрузок на щеточно-коллекторный узел или уменьшение его массо-габаритных размеров. Расположение фасонных полостей 5 в дополнительных вставках 4 с наклоном к продольной оси 55 позволяет, с одной стороны, увеличить поверхность охлаждения внутри коллектора, а с другой — вывести охлаждающий воздух из-под щеток, а также охлаждать и отводить электрическу о дугу в случае ее возникновения. Наклсн фасонных полостей 5 обязателен в сторону, противоположную зоне петушков, для того, чтобы щеточная пыль сдувалась с поверхности коллектора. Невырубленные части дополнительных вставок 4 в зоне фасонных полостей 5 полупластин 2 выполняют роль минилопаток вентиляторов, усиливая естественную циркуляцию воздуха из внутренней полости коллектора к его наружной поверхности под воздействием центробежных сил. Для нереверсивных электрических машин глубину вдавливания фасонных полостей 5 можно принять переменной по ее длине для усиления эффекта направления вращения. Выполнение дополнительных BGTGBQK 4 с окончанием в форме ласточкина хвоста и сопряжением с фасонной полостью 5, выполненной в полупластинах параллельно продольной оси коллектора также увеличивает сопротивление контуру коммутационного тока. так как сечение эоны электроконтакта полупластин резко снижено по сравнению со случаем, когда подобная вставка отсутствует. Дополнительная вставка 4 с окончанием а форме ласточкина хвоста повышает устойчивость коллекторных пластин и их механическую прочность к центробежным силам, не уступая известным конструкциям биметаллических коллек- торов.

Все это обеспечивают снижение материалоемкости по сравнению с прототипом за счет следующих факторов; общее поперечное сечение полупластин 2 уменьшается на величину сечения дополнительной вставки 4 (что составляет н е менее 20-25%); улучшение охлаждения коллектора путем направления охлаждающего воздуха внутрь между полупластинами 2 позволяет снизить габариты коллектора не ме н ее чем на 10-15 ; выполнение продольных фасонных полостей параллельно горизонтальной оси коллектора уменьшает материалоемкость не менее чем на 5-7 ; дополнительные вставки с окончанием в форме ласточкина хвоста позволяют сократить материалоемкость дорогостоящей коллекторной меди не менее чем в 2-2,5 раза, Улучшение коммутационных свойств коллектора достигается за счет увеличения сопротивления контуров коммутационных токов, а также за счет применения специальных материалов для дополнительных вставок, активно воздействующих на процесс искрогашения, последний фактор в значительной степени повышает устойчивость коллекторов к круговым огням.

1823051

Формула изобретения

1. Щеточно-коллекторный узел электрической машины, содержащий щеткодержатели, комплект коллекторных и изоляционных пластин, установленных на металлической втулке, коллекторные пластины имеют паз для расположения обмоток якоря, отличающийся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости и повышения надежности путем уменьшения коммутационной стойкости к круговым огням, коллекторные пластины выполнены в виде двух равных полупластин, соединенных. между собой по оси симметрии паза, . между полупластинами расположены дополнительно введенные вставки, выполненные из дугогася щего материала, в полупластинах выполнены полости, сопряженные с аналогичными полостями, выполненными в указанных дополнительных вставках.

2. Узел по п.1. отличающийся тем, 5 что полости в коллекторных полупластинах выполнены с наклоном, угол которого к продольной оси коллектора определяется отношением шага щеткодержателей к высоте пластин, 10 3. Узел поп,1, отличаю щийся тем, что в коллекторных полупластинах полости выполнены параллельно продольной оси коллектора.

4. Узел по п.1, отличающийся тем, 15 что полости в коллекторных полупластинах имеют трапециевидную форму, сопрягаемую с дополнительной вставкой, выполненной в виде ласточкина хвоста.

1823051

1823051

Составитель А.Дука

Техред М. Моргентал

Корректор М,Петрова

Редактор Т.Куркова

Заказ 2182 Тираж Подписное

БНИИПИ Го . ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101