Способ изготовления коллекторного узла электрической машины

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно технологии изготовления коллекторов электрических машин. Изобретением достигается технический результат, состоящий в уменьшении количества технологических операций при изготовлении неразъемного коллекторного узла с прочной посадкой коллектора на валу и в упрощении дальнейшей обработки коллектора за счет равномерной опрессовки заготовки коллектора пластическим материалом непосредственно на валу, обеспечении соосности элементов узла, точных размеров коллектора и точной установки коллектора на валу относительно концов последнего за счет центрирования всех рабочих элементов пресс-формы относительно ее продольной оси и использования вала коллекторного узла в качестве центрирующего стержня пресс-формы. Для достижения данного технического результата при изготовлении коллекторного узла электрической машины, согласно которому в конце матрицы пресс-формы размещают сборные элементы: заготовку из пластического материала, центрирующий стержень пресс-формы и заготовку коллектора, кольцо матрицы устанавливают между замыкающими пуансонами пресс- формы и опрессовывают сборные элементы, согласно изобретению перед размещением сборных элементов в кольце матрицы заготовку из пластического материала устанавливают на центрирующем стержне и размещают ее внутри заготовки коллектора, кольцо матрицы устанавливают в посадочные глухие отверстия замыкающих пуансонов, а центрирующий стержень устанавливают внутри прессующего элемента с возможностью перемещения вдоль продольной оси прессующего элемента, причем в качестве центрирующего стержня используют вал коллекторного узла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии изготовления коллекторов электрических машин.

Известен "Способ изготовления коллекторов электрических машин" /пат. РФ N 2041539, H 01 R 43/06, 1992 г./, согласно которому заготовку коллектора с крепежными элементами запрессовывают в матрице. Из пластического материала формируют кольцевые заготовки, в которых длинноволокнистый наполнитель ориентирован по окружности. Внешний диаметр кольцевых заготовок делают не более наружного диаметра крепежного элемента заготовки коллектора, а внутренний диаметр - на 1-2 мм больше диаметра его посадочного отверстия. По стержню центрирующего пуансона устанавливают на формирующую поверхность его основания первую кольцевую заготовку, затем последовательно устанавливают матрицу с запрессовкой в ней заготовки коллектора, вторую кольцевую заготовку, на которую основанием устанавливают замыкающий пуансон с дозатором давления. Матрицу устанавливают на кольцевую заготовку меньшим отверстием. Опрессовку ведут поэтапно с использованием упругих элементов пресс-формы, которые при начальном прессовании деформируют, фиксируют в неподвижном положении, затем заготовку коллектора вместе с пресс-формой нагревают при заданной температуре с обеспечением допрессовки заготовки силами деформации упругих элементов пресс-форм. По окончании прессования пресс-форму извлекают из печи и распрессовывают. При этом прикладывают усилие к основанию центрирующего пуансона и выпрессовывают коллектор, находящийся на стрежне центрирующего паунсона вместе с замывающим пуансоном с дозатором давления. Коллектор извлекают, используя в качестве опорной поверхности его торец и прикладывая усилие к торцу стержня.

Данный способ имеет ряд недостатков.

Посредством данного способа невозможно изготовление неразъемного коллекторного узла с опрессовкой коллектора на валу, что обуславливает наличие дополнительных операций: извлечение стержня центрирующего пуансона из коллектора и установку коллектора на валу электрической машины, причем последняя операция не обеспечивает соосность при установке вала в коллекторе и, при точности размеров посадочного отверстия коллектора, требует большой точности диаметра вала для достижения необходимого натяга и прочности в соединении.

Изготовленный данным способом коллектор имеет точную базу, но при дальнейшей технологической обработке коллектора /фрезеровке, проточке, сварке концов проводов с пластинами коллектора/ не исключена погрешность за счет его базирования.

В процессе приложения усилия к внешней поверхности основания центрирующего пуансона происходит износ последнего по посадочным местам в пресс-форме и по месту формовки им отверстия в коллекторе, что в конечном итоге приводит к смещению оси матрицы, а соответственно, коллектора и нарушению его размеров.

Изобретением решается задача: уменьшение количества технологических операций при изготовлении неразъемного коллекторного узла с прочной посадкой коллектора на валу и упрощение дальнейшей обработки коллектора за счет равномерной опрессовки заготовки коллектора пластическим материалом непосредственно на валу, обеспечение соосности элементов узла, точных размеров коллектора и точной установки коллектора на валу относительно концов последнего за счет центрирования всех рабочих элементов пресс-формы относительно ее продольной оси и использования вала коллекторного узла в качестве центрирующего стрежня пресс-формы.

Для достижения данного технического результата в способе изготовления коллекторного узла электрической машины, согласно которому в кольце матрицы пресс-формы размещают сборные элементы: заготовку из пластического материала, центрирующий стержень пресс-формы и заготовку коллектора, кольцо матрицы устанавливают между замыкающим пуансоном пресс-формы и опрессовывают сборные элементы, перед размещением сборных элементов в кольце матрицы заготовку из пластического материала устанавливают на центрирующем стержне и размещают ее внутри заготовки коллектора, а кольцо матрицы устанавливают в посадочные глухие отверстия замыкающих пуансонов, при этом центрирующий стержень устанавливают внутри прессующего элемента с возможностью перемещения стержня вдоль продольной оси элемента, причем в качестве центрирующего стержня используют вал заготовки из пластического материала, в месте установки, выполняют углубления.

Перед размещением сборных элементов в кольце матрицы заготовку из пластического материала устанавливают на центрирующем стержне и размещают ее внутри заготовок коллектора с целью предварительной ориентации сборных элементов коллекторного узла относительно его оси и друг относительно друга.

Кольцо матрицы устанавливают в посадочные глухие отверстия замыкающих паунсонов для совпадения оси кольца матрицы и соответственно размещенной в нем заготовки коллектора с продольной осью пресс-формы.

Центрирующий стержень устанавливают внутри прессующего элемента для совпадения продольной оси стержня с продольной осью пресс-формы и осью кольца матрицы, а соответственно и осью размещенной в кольце заготовки коллектора. В процессе работы ось прессующего элемента, подвергаемого износу по посадочным местам в замыкающем пуансоне, не смещается относительно продольной оси пресс-формы, что обуславливает соблюдение неизменной точности размеров запрессованного коллектора.

Центрирующий стержень имеет возможность перемещаться вдоль продольной оси прессующего элемента с целью обеспечения точности установки коллектора относительно концов вала в готовом узле.

В качестве центрирующего стержня используют вал коллекторного узла с целью изготовления неразъемного соединения посредством минимального количества технологических операций и с дальнейшей упрощенной обработкой коллектора за счет выставления базы на валу узла.

На центрирующем стержне перед установкой заготовки из пластического материала в месте установки выполняют углубления с целью придания повышенной прочности соединению элементов коллекторного узла.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где на фиг. 1 - пресс-форма для изготовления коллекторного узла электрической машины до начала прессования; на фиг. 2 - то же, начало прессования; на фиг. 3 - то же, окончание прессования.

Пресс-форма включает: кольцо матрицы 1 с выступом 2, сборные элементы коллекторного узла: заготовку 3 из пластического материала, центрирующий стержень 4 пресс-формы с углублениями 5, заготовку коллектора 6. Верхний замыкающий пуансон 7 с глухим посадочным отверстием 8 и опорной поверхностью 9, нижний замыкающий пуансон 10 с глухим посадочным отверстием 11 и формующей поверхностью 12, прессующий элемент 13 с пружиной 14 и установленными в верхнем замыкающем пуансоне 7 штифтами 15. Пресс-форма установлена на базирующей поверхности 16.

Способ реализуют следующим образом. Предварительно на центрирующем стержне 4 пресс-формы /валу коллекторного узла/ одним из известных способов выполняют углубления 5. Далее на стрежне 4 в месте углублений 5 устанавливают заготовку 3 из пластического материала /например, композиционного материала АГ-4НС или АГ-4С/ с длинноволокнистым наполнителем, ориентированным по окружности, и размещают заготовку 3 внутри заготовки коллектора 6. Сборные элементы 3, 4, 6 коллекторного узла размещают в кольце матрицы 1. Кольцо матрицы 1 устанавливают в глухое посадочное отверстие 11 нижнего замыкающего пуансона 10, при этом кольцо матрицы 1 опирается на формующую поверхность 12 нижнего замыкающего пуансона 10, выходящей за пределы кольца, нижней частью заготовки 3 из пластического материала. Далее кольцо матрицы 1 устанавливают в глухое посадочное отверстие 8 верхнего замыкающего паунсона 7, при этом опорная поверхность 9 этого пуансона располагается на торце кольца матрицы 1. Одновременно центрирующий стержень 4 устанавливают внутри прессующего элемента 13, расположенного в верхнем замыкающем пуансоне 7 /фиг. 1/.

Опрессовку осуществляют поэтапно: на первом этапе к прессующему элементу 13 установленной на базирующей поверхности 16 пресс-формы прикладывают усилие P₁, меньшее, чем, расчетное усилие пружины 14. Верхний замыкающий пуансон 7 опорной поверхностью 9 давит на кольцо матрицы 1, вследствие чего происходит запрессовывание нижней выступающей из кольца 1 части заготовки 3 из пластического материала формующей поверхностью 12 нижнего замыкающего пуансона 10. Зазор между приливом 2 кольца матрицы 1 и нижним замыкающим пуансоном 10 уменьшится /фиг. 2/.

На втором этапе увеличивают усилие P₂. Перемещаясь вдоль продольной оси центрирующего стержня 4 прессующий элемент 13 запрессовывает верхнюю, выступающую из кольца матрицы 1 часть заготовки 3 из пластического материала. Прессующий элемент 13 перемещают до смыкания пресс-формы, одновременно перемещая до упора с базирующей поверхностью 16 центрирующий стержень 4, при этом возрастает усилие смыкания элементов пресс-формы, что исключает образование облоя на готовом коллекторе. Штифты 15 служат для фиксации прессующего элемента 13 от выпадения под действием пружины /фиг. 3/.

Пресс-форму фиксируют в замкнутом состоянии и помещают в камерную печь закрытого типа. Для полимеризации связующего компонента композиционного материала /например, АГ-4НС/ необходима температура 160 - 180^oC. Время пребывания пресс-формы в печи определяется временем полимеризации материала и временем, необходимым для термостабилизации материала прессования.

По окончании прессования пресс-форму извлекают из печи, расфиксируют и извлекают из кольца матрицы 1 готовое изделие - неразъемный коллекторный узел.

Изготовление коллекторных узлов предлагаемым способом позволяет за счет устранения дефектов из сборки повысить надежность современных электрических машин.

Формула изобретения

1. Способ изготовления коллекторного узла электрической машины, согласно которому в кольце матрицы пресс-формы размещают сборные элементы: заготовку из пластического материала, центрирующий стержень пресс-формы и заготовку коллектора, кольцо матрицы устанавливают между замыкающими пуансонами пресс-формы и опрессовывают сборные элементы, отличающийся тем, что перед размещением сборных элементов в кольце матрицы заготовку из пластического материала устанавливают на центрирующем стержне и размещают ее внутри заготовки коллектора, а кольцо матрицы устанавливают в посадочные глухие отверстия замыкающих пуансонов, при этом центрирующий стержень устанавливают внутри прессующего элемента с возможностью перемещения стержня вдоль продольной оси элемента, причем в качестве центрирующего стержня используют вал коллекторного узла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на центрирующем стержне перед установкой заготовки из пластического материала в месте установки выполняют углубления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3