Коллектор электрической машины

 

(F11752574

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

++x (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.78 (21) 2621326/24-07 с присоединением заявки Ме (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень Ке 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М, К..

H 01R 39/04

Государственный комитет (53) УДК 621.318.3, .047.2 (08.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Р. Ф. Бекишев, В. А. Данекер, С. И. Лебедев, С. А. Ситников и А. H. Шуршаков (71) Заявитель (54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к коллекторам электрических машин, выполненным из углеродных материалов, преимущественно микромашин и машин малой мощности.

Известны коллекторы электрических машин из порошковых углеродных материалов на основе естественных или искусственных графитов (11. Существенным недостатком указанных коллекторов из порошковых углеродных материалов является недостаточная механическая прочность, низкая твердость и повышенная хрупкость. Кроме того, такие коллекторы сложны и трудоемки в изготовлении.

Известен коллектор электрической машины с токоведущими ламелями, выполненными из омедненной углеродной ткани, покрытой полимерным связующим, служащим в качестве межламельной изоляции, и образующими полый цилиндр с гладкой рабочей поверхностью (2).

При этом выбранное соотношение толщины слоев медь †углеродн ткань 1: 3 обеспечивает достаточно низкое электрическое сопротивление как в аксиальном, так и радиальном направлении коллектора. В данной конструкции коллектора слои меди толщиной 0,3 — 0,4 мм, нанесенные на каждую пластину углеродной ткани, выступают на поверхность скольжения коллектора и при контактировании со щетками токопрохождение осуществляется в основном через слои меди, имеющей более высокую электропроводность, нежели углеродная ткань.

В результате существенно изменяется период и характер коммутации, что приводит к резкому увеличению плотности тока в отдельных областях контакта, и, как следст1Р впе, к искрообразованию и электроэрознонному износу слоев меди. Таким образом, имеет место неравномерный износ по ширине ламели коллектора. Кроме того, при наличии меди на дорожке скольжения кол15 лектора исчезают основные преимущества коллекторов из углеродных материалов, а именно: широкая зона безыскровой коммутации, инертность к влиянию внешней окружающей среды, стабильность электриче2р ского контактированпя коллектора со щетками. Поэтому коллекторы из углеродпой ткани с медным покрытием, выступающим на дорожку скольжения, способны обеспечивать требуемую износоустойчивость эле25 ментов контакта лишь в электрических машинах с низкими токовыми нагрузками.

Целью изобретения является расширение области применения и уменьшения износа коллектора путем равномерного распредеЗр ления тока по ширине углеродной ламели.

752574

Эта цель достигается тем, что ламели из углеродной ткани выполнены омедпенными на половину их высоты со стороны противоположной дорожке скольжения коллектора.

При таком выполнении коллектора омедненные участки углеродной ткани служат токопроводом к контактной зоне ламели коллектора, что обеспечивает снижение электрических потерь мощности по длине коллекторной пластины и способствует надежному соединению выводов обмотки с отдельными ламелями. В то же время на поверхности скольжения коллектора отсутствуют включения меди, поэтому электропроводность по ширине ламели в зоне рабочей поверхности коллектора постоянная и распределение тока по ширине углеродной ламели равномерно.

На чертеже представлен коллектор в разрезе.

Пластины 1, образующие токоведущие ламели коллектора, выполнены из углеродной графитированной ткани, например, марки ТГН-2М, на которую плазменным способом с обеих сторон нанесено медное покрытие 2 на половину ширины ткани.

Коллектор собирают из нарезанных полос углеродной ткани, покрытой медью на половину ширины с обеих сторон, и изоляционной ткани 3 пропитанной полимерным связующим 4. После опрессовки заготовки коллектора представляют собой полые полуцилиндры с гладкой наружной поверхностью, которые затем склеивают для образования коллектора.

Радиальное расположение слоев и равномерная плотность полуцилиндров обеспечиваются утолщением по внешнему диаметру полос углеродной ткани, которое может быть выполнено загибанием полосы материала или применением полос меньшей ширины. Однако загибание полосы производится таким образом, чтобы углеродная ткань в области наружной поверхности коллектора была без медного покрытия, а в дополнительных полосах меньшей ширины медное покрытие в нижней их части должно перекрывать омедненную часть основной полосы.

Использование слоев углеродной ткани с данным расположением медного покрытия обеспечивает низкое электрическое сопротивление 0,001 — 0,01 Ом/мм как в аксиаль5 ом аправлени о лектора, так в радиальном направлении на омедненных участках. Электрическое сопротивление ламелей коллектора на участках неомеднепной углеродной ткани составляет порядка 0,05—

0,1 Ом/мм, что соответствует удельному электрическому сопротивлению углеродной ткани 60 — 100 Ом/мм. Учитывая, что длина линий тока на участках неомедненной углеродной ткани не превышает 3 — 5 мм, указанные величины сопротивлений не приводят к недопустимому увеличению активных потерь на коллекторе при протекании тока до 15 — 20 Л.

В то же время равномерное распределение тока по ширине пластины из углеродной ткани в сочетании с высокой электроэрозионной стойкостью последней обеспечивает существенное уменьшение износа ламелей коллектора, что значительно повышает срок службы электрических машин с коллекторами из углеродных волокнистых материалов.

Формула изобретения

50 Коллектор электрической машины с токоведущими ламелями, выполненными из омедненной углеродпой ткани, покрытой полимерным связующим, служащим в качестве межламельной изоляции, и образую35 щими полый цилиндр с гладкой рабочей поверхностью, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и уменьшения износа, путем равномерного распределения тока по ширине ламели, ука40 занные ламели из углеродной ткани выполнены омедненными на половину их высоты со стороны противоположной дорожке скольжения коллектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 12701б1, кл. 21d" 59, 19б9.

2. Авторское свидетельство СССР № 557449, кл. Н 01R 39/04, 1977.

752574

Составитель В. Чернова

Техред А. Камышникова

Корректор О. Иоанесян

Редактор В. Левитов

Типограф я, ир. Сапунова, 2

Заказ 1224/18 Изд. М 405 Тираж 857 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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