КОЛЛЕКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК H02K5/14 H02K23/00 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к электрическим коллекторным машинам постоянного тока с механической коммутацией, конструктивными особенностями которых являются их компоновочные решения таких технических задач, как уменьшение габаритов коллекторных машин, их материалоемкости, упрощение конструкции, увеличение объема коллекторных камер для обеспечения нормальных тепловых режимов работы.

Существующий уровень электрических коллекторных машин на примере электродвигателей постоянного тока, применяемых в электропроводах трамваев, троллейбусов и электропоездов метро, указывает на необходимость уменьшения габаритов электродвигателя, упрощения его конструкции и повышения сроков службы путем устранения отрицательных факторов.

Известна электрическая коллекторная машина, содержащая корпус, расположенный в нем якорь, статор, вентилятор, коллектор в коллекторной камере, в которой расположены щеткодержатели со щетками, средства крепления щеткодержателей к подшипниковому щиту в виде двух соосно установленных по отношению к оси машины колец, связанных с поворотной траверсой [1].

Сложность соединения щеткодержателей с подшипниковым щитом увеличивает длину электромашины, усложняет конструкцию, уменьшает воздушное пространство коллекторной камеры. С увеличением длины электромашины повышается ее металлоемкость; габарит по длине требует соответствующего пространства в компоновке электропривода транспортного средства, а множество лабиринтных воздушных зон в коллекторной камере вследствие неудовлетворительной компоновки расположенных в ней элементов является причиной завихрения охлаждающего потока воздуха, накопления на поверхности камеры пыли, образующей теплоизолирующий слой, что приводит к нарушению нормального теплового режима работы из-за ухудшения теплопередачи в окружающую среду, а также к повышенному износу трущихся частей из-за скопления в камере образивной и токопроводящей пыли.

Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому эффекту является электрическая коллекторная машина, включающая расположенные в корпусе машины статор, якорь на валу в подшипниках подшипниковых щитов, щетки, расположенные в щеткодержателях и взаимодействующие с коллектором в коллекторной камере, кронштейны с элементами крепления к ним щеткодержателей, болты крепления кронштейнов к корпусу электромашины посредством подшипникового щита, а также болтовые соединения элементов крепления с кронштейнами, причем каждый элемент крепления щеткодержателя к кронштейну в поперечном сечении выполнен прямоугольной формы [2].

Элементы крепления щеткодержателей к кронштейнам выполнены в виде угольников, кронштейны имеют сложную изогнутую форму, взаимное расположение элементов крепления щеткодержателей в коллекторной камере занимает большой ее объем, что приводит к необходимости увеличения длины коллекторной машины, усложняет конструкцию соединений.

Решаемой технической задачей заявленной электрической коллекторной машины является повышение ее компактности, надежности и упрощения конструкции. Другой технической решаемой задачей является повышение срока службы электромашины.

Поставленная техническая задача решается тем, что электрическая коллекторная машина, включающая расположенные в ее корпусе статор, якорь на валу в подшипниках, подшипниковые щиты, щетки, расположенные в щеткодержателях и взаимодействующие с коллектором в коллекторной камере, кронштейны с элементами крепления к ним щеткодержателей, болты крепления кронштейнов к корпусу электромашины посредством подшипникового щита, а также болтовые соединения элементов крепления с кронштейнами, причем каждый элемент крепления щеткодержателя к кронштейну выполнен в сечении прямоугольным, а в каждом кронштейне выполнено центральное отверстие и соосно расположенное с ним прямоугольное гнездо, площадь поперечного сечения которого больше площади поперечного сечения центрального отверстия, образующего с прямоугольным гнездом упор под торец упомянутого элемента крепления щеткодержателя, каждый элемент крепления щеткодержателя выполнен в виде прямолинейного пальца с резьбовым отверстием в его торце, конец пальца расположен в прямоугольном гнезде кронштейна с возможностью взаимодействия поверхности гнезда с прямоугольной поверхностью конца пальца и его торцом, при этом в торце каждого пальца выполнено резьбовое отверстие, соосно расположенное с продольной осью пальца, при этом с противоположной стороны от гнезда кронштейна, на его привалочной поверхности, выполнено углубление, ось которого расположена на оси пальца и оси центрального отверстия кронштейна, головка болта болтового соединения пальца с кронштейном расположена в углублении кронштейна, резьбовая часть болта упомянутого соединения расположена в резьбовом отверстии пальца, продольная ось болта соединения пальца с кронштейном и продольная ось пальца расположены на прямой линии перпендикулярной плоскости подшипникового щита, с которым связаны кронштейны, продольная ось каждого щеткодержателя расположена перпендикулярно к продольной оси пальца, в каждом пальце выполнены сквозные пазы под элементы крепления к нему щеткодержателей и продольная ось каждого паза расположена перпендикулярно к продольной оси пальца.

Такое выполнение электрической коллекторной машины упрощает ее конструкцию за счет нового компоновочного взаимного расположения элементов соединения щеток с корпусом электромашины и усовершенствования конструкции соединения.

Данное изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана электрическая коллекторная машина в продольном разрезе.

На фиг. 2 - коллекторная камера электрической коллекторной машины в продольном разрезе.

На фиг. 3 - соединение кронштейна с траверсой и пальцем.

На фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3 (болтовое соединение не показано).

На фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 3.

Электрическая коллекторная машина включает расположенные в ее корпусе 1 (фиг. 1) статор 2, якорь 3 на валу 4 в подшипниках 5, подшипниковые щиты 6, щетки 7, расположенные в щеткодержателях 8, взаимодействующие с коллектором 9 в коллекторной камере 10, кронштейны 11 с элементами крепления к ним щеткодержателей 8. Элементы крепления выполнены в виде прямолинейных пальцев 12. Болты 13 (фиг. 2) служат для крепления кронштейнов 11 к корпусу 1 электромашины посредством левого подшипникового щита 6. Болтовые соединения 14 (фиг. 3) служат для соединения пальцев 12 с кронштейнами 11.

Каждый палец 12 крепления щеткодержателя 8 к кронштейну 11 выполнен в сечении прямоугольным (фиг. 5). В каждом кронштейне выполнено центральное отверстие 15 (фиг. 4) и соосно расположенное с ним прямоугольное гнездо 16 (фиг. 5), площадь поперечного сечения которого больше площади поперечного сечения центрального отверстия 15, образующего с прямоугольным гнездом упор 17 (фиг. 3) под торец 18 пальца 12 крепления щеткодержателя 8. Каждый палец 12 крепления щеткодержателя выполнен с резьбовым отверстием 19 в торце 18 пальца 12, конец которого расположен в прямоугольном гнезде 16 кронштейна 11 с возможностью взаимодействия поверхности 20 гнезда 16 с прямоугольной поверхностью 21 (фиг. 3) конца пальца 12 и его торцом. Ось резьбового отверстия 19 расположена на продольной оси 22 пальца 12. С противоположной стороны от гнезда 16 кронштейна 11, на его привалочной поверхности 23, выполнено углубление 24, ось 25 которого расположена на оси 22 пальца 12 и продольной оси 26 (фиг. 4) центрального отверстия 15 кронштейна 11. Головка 27 болта болтового соединения 14 пальца 12 с кронштейном 11 расположена в углублении 24 кронштейна 11, а резьбовая часть болта упомянутого болтового соединения 14 расположена в резьбовом отверстии 19 пальца 12. Продольная ось болта болтового соединения 14 расположена на продольной оси 22 пальца 12, которая перпендикулярна плоскости 28 левого подшипникового щита 6, с которым связаны кронштейны 11. Продольная ось 29 каждого щеткодержателя 8 расположена перпендикулярно к продольной оси 22 пальца 12. В пальце выполнены сквозные пазы 30 под элементы 31 (фиг. 2) крепления к нему щеткодержателей 8. Продольная ось каждого паза 30 пальца расположена на продольной оси 22 пальца 12.

В корпусе 1 (фиг. 1) выполнены окна 32 и 33, служащие для замены щеток и забора воздуха в коллекторную камеру 10 вентилятором 34, а также окна 35 для выброса нагретого воздуха из корпуса электромашины в атмосферу. Кроме вышеупомянутых элементов, связывающих щетки 7 с корпусом, эта связь осуществлена также посредством траверсы 36 (конструкция которой в данном описании не раскрывается). Траверса 36 расположена с возможностью взаимодействия с левым подшипниковым щитом 6 (фиг. 1), и в рабочем положении электромашина жестко связана с ним. В каждом пальце 12 (фиг. 2) выполнено отверстие 37 для присоединения к нему электропроводов посредством болтов 38. Подшипниковые щиты закреплены на корпусе 1 болтами 39.

При сборке электрической коллекторной машины траверсу 36 (фиг. 1) с закрепленными на ней кронштейнами 11, пальцами 12 и щеткодержателями 8, а также подшипниковый щит 6 с закрепленной на нем траверсой устанавливают в торцевом проеме корпуса 1 и болтами 39 подшипниковый щит 6 соединяют с корпусом 1. После этого с пальцами 12 (фиг. 2) соединяют посредством болтов 38 электропровода (не показаны). Далее закрепляют щеткодержатели 8 на пальцах 12 известным способом.

Собранный таким образом компактный узел позволяет уменьшить его длину в осевом направлении машины, обеспечивает значительное сокращение элементов в коллекторной камере, увеличивает ее воздушное пространство, влияющее на процесс охлаждения щеточно-коллекторного аппарата и других частей электромашины.

При этом пальцы 12, выполненные из стальной полосы, в соединении с пластмассовыми кронштейнами 11 не требуют обработки, изоляции и выпечки последней, а кронштейны, благодаря выбору материала, не требуют механической обработки. Кронштейны и пальцы в последовательном соединении друг с другом позволили последовательно, вдоль оси 22 (фиг. 2) каждого пальца 12, расположить пару щеткодержателей 8, что обеспечило облегчение настройки коммутации и улучшения работы щеточно-коллекторного аппарата.

Работает электрическая коллекторная машина в обычном режиме и превращении коллектора 9, усилия, передающиеся от щеток на щеткодержатели 8, воспринимаются прямоугольными в сечении пальцами 12, закрепленными в прямоугольных гнездах 16 кронштейнов 11, что исключает поворот пальцев 12 вокруг их продольных осей. Поскольку торцы 18 (фиг. 3) пальцев 12 плотно прижаты к упорам 17 кронштейнов 11 болтовыми соединениями 14, то пальцы 12 вместе с кронштейнами 11 образуют единую, жесткую и прочную конструкцию, благодаря которой обеспечивается стабильное положение щеток 7 на коллекторе 9.

В сравнении с известным техническим решением данная электрическая коллекторная машина, кроме вышеизложенных преимуществ, позволяет также существенно уменьшить ее материалоемкость и трудоемкость изготовления.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1399854, кл. H 02 K 23/00, 1986 г.

2. Тяговый электродвигатель постоянного тока КР 251. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИРФШ. 527432. 017 ТО, Л. 18, ЗАО "Кросна-Мотор", 1995. (прототип).

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим коллекторным машинам постоянного тока. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции, повышении компактности и увеличении срока службы электрической машины. Технический результат достигается тем, что электрическая машина имеет корпус, статор, якорь, подшипниковые щиты, на одном из которых посредством кронштейнов и щеткодержателей закреплены щетки. Связь щеткодержателей с кронштейнами осуществляется посредством пальцев, которые в поперечном сечении выполнены прямоугольными и своими концами входят в прямоугольные гнезда кронштейнов, которые соединены с пальцами болтовыми соединениями. Головка болта каждого соединения расположена в углублении, которое выполнено в кронштейне, а резьбовая часть расположена в резьбовом отверстии, выполненном в торце каждого пальца. 5 ил.

Электрическая коллекторная машина, включающая расположенные в ее корпусе статор, якорь на валу в подшипниках, подшипниковые щиты, щетки, расположенные в щеткодержателях и взаимодействующие с коллектором в коллекторной камере, кронштейны с элементами крепления к ним щеткодержателей, болты крепления кронштейнов к корпусу электромашины посредством подшипникового щита, а также болтовые соединения элементов крепления с кронштейнами, причем каждый элемент крепления щеткодержателя к кронштейну выполнен прямоугольным, отличающаяся тем, что в каждом кронштейне выполнено центральное отверстие и соосно расположенное с ним прямоугольное гнездо, площадь поперечного сечения которого больше площади поперечного сечения центрального отверстия, образующего с прямоугольным гнездом упор под торец упомянутого элемента крепления щеткодержателя, каждый элемент крепления щеткодержателя выполнен в виде прямолинейного пальца с резьбовым отверстием в его торце, конец пальца расположен в прямоугольном гнезде кронштейна с возможностью взаимодействия поверхности гнезда с прямоугольной поверхностью конца пальца и его торцом, при этом резьбовое отверстие в торце пальца расположено на продольной оси пальца с противоположной стороны от гнезда кронштейна, на привалочной поверхности последнего выполнено углубление, ось углубления расположена на оси пальца и оси центрального отверстия кронштейна, головка болта болтового соединения пальца с кронштейном расположена в углублении кронштейна, резьбовая часть болта упомянутого соединения расположена в резьбовом отверстии пальца, при этом продольная ось болта соединения пальца с кронштейном и продольная ось пальца расположены на прямой линии, перпендикулярной плоскости подшипникового щита, с которым связаны кронштейны, причем продольная ось каждого щеткодержателя расположена перпендикулярно к продольной оси пальца, в пальце выполнены сквозные пазы под элементы крепления к нему щеткодержателей и продольная ось каждого паза расположена перпендикулярно по отношению к продольной оси пальца.