Коллектор электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H01R39/04 

Изобретение относится к электрюмашиностроению, в частности к конст рукциям коллектора, и может быть использовано в электрических машина Известен коллектор, в котором коллекторные пластины закреплены на жимными конусами, состоящий из медных пластин трапецеидального сечения, разделенных изоляционными прок ладками и собранных в круговую арку в специальном приспособлении. В тор цах круговой арки проточены конусны выточки с центральным углом ЗО-ЗЗ ; посредством которых соответствующие конусные выступы на втулке и нажимном конусе удерживают круговую арку коллектора. Втулка и нажимной конус изолированы от коллекторных пластин миканитовыми манжетами и изоляционнь1М цилиндром ij . Благодаря сопряжению втулки и на жимного конуса с круговой аркой коллектора по конусной поверхности с углом наклона в 30° аксиальное усилие стяжных болтов или расположенной на втулке гайки создает радиальную составляющую, направленную к центру. Это давление порождает арочный распор, спрессовывающий мед ные и миканитовые пластины в моноли ную круговую арку коллектора. При работе электрической- машины на коллекторные пластины действуют силы арочного распора, центробежные |силы и силы температурного расширения. Суммарное усилие прилагается пос редине опорной поверхности конуса и втулки. При механическом расчете коллектора ласточкин хвост пластины рассматривают как консольную балку 1, нагруженную реактивной силой R либо силой Я-2 и защемленную Вся пластина рассматривается при этом как балка, упирающаяся в точках М и N и нагруженная посредине резуль тирующей реактивных сйл 1, и R., взятой с обратным знаком (т.е. суммарным усилие-м, приходящимся на одну пластину, - сила Р ). Прочность ласточкиных хвостов коллекторных пластин ограничивает предельно допустимую окружную скорость коротких коллекторов, а прочность самой пластины на изгиб ограничивает как окружную скорость, так и допустимую длину пролета между точками опоры на нажимные конусы. Для высокооборотных высокоисполь зованных электрических машин необхо димо обеспечить механическую прочность коллекторов. Известен коллектор электрической ма111ины, содержащий комплект медных и изоляционных пластин, установленных на металлической втулке посредством бандажных колец, расположенных в кольцевых пазах 2) . Указанный коллектор характеризуется недостаточной механической прочностью. Цель изобретения - повьюение механической прочности коллектора. Поставленная цель достигается тем, что со стороны рабочей поверхности коллекторных пластин выполнены радиальные каналы, поперечные разрезы которых выполнены меньше толщины пластины, причем радиальные каналы соединены с кольцевыми пазами. Кроме того, в изоляционных пластииах могут быть выполнены радиальные каналы и кольцевые пазы, сообщающиеся между собой. На фиг. 1 изображен предлагаемый коллектор; на фиг. 2 - вид А на фиг. i на фиг. 3 - то же, с широкими пластинами. В результате устрюйства дополнительных опор с реакциями 1 и Z уменьшаются реакции R и Rj, а следовательно, уменьшаются напряжения в ласточкиных хвостах. Исключается прогиб пластины посредине, а значит повыиается монолитность коллектора. Уменьшение реакций R и R Разгружает элементы корпуса коллектора, снижая в них и в корпусной изоляции механические напряжения. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при минимальном изменении конструкции и технологии изготовления значительно повысить механическую прочность. Покажем достоверность достижения цели предлагаемого изобретения. Определим реакции Z и Т, Для этого запишем уравнение статики I, Ri,-R,x 0)R«--R : - 7..yf 0. t7l Так как пластина симметрична, itj Rjii то R --и иТ:,,. 2Й1)2г-Р 0-, . Задача один раз статически неопределима, за лишние неизвестные npHHtrMaeM реакции Z, и Z . Уравнение перемещений точки С г УС О, Уравнение справедливо, когда прогиб в точке С от силы Р равен прогибу в точке С от реакций Z я 2, . Прогиб в точке С от силы Р

Прогиб в точке С от 2, и 21 .21

у 4 . 24Приравниваем

2-5 0, Ry-O.SP-0,196P--0,04P.

Коллектор состоит из медньи пластин 1 и изоляционных прокладок 2 между ними, собранных в круговую арку и удерживаемых вместе посредством коллекторной втулки 3, нажимного конуса 4 и гайки 5, изоляционных манжет 6, 7 и изоляционного цилиндра 8. Внутри медных пластин и изоляционных прокладок имеются отверстия 9. Замкнутые кольцевые пазы, имеющиеся внутри арки, в результате сборки медных пластин 1 и изоляционных прокладок 2 с отверстиями 9 после сборки и опрессовки коллектора, заполнены через сообщающиеся с ними радиальные каналы 10 в одной или двух рядом лежащих пластинах терморёактивной высокопрочной пластической массой 11.

В предлагаемом коллекторе термореактивная пластмасса 11 после полимеризации образует жесткие армирующие кольца, служащие дополнительными опорами для пластины с реакциями 2 и 2. В результате уменьшаются реакции R, и Rg вызывает значительное снижение механических напряжений в ласточкиных хвостах коллекторной пластины и в деталях корпуса коллектора. Исключается прогиб в средней части коллектора пла0стины за счет введения дополнительных промежуточных опор.

В качестве базового ббъекта взят коллектор двигателей постоянною тока серии 2П.

5

Устройство дополнительных опор в виде жестких армирующих колец снижает в 1,65 раза величину реакции и, соответственно, напряжения в ласточкиных хвостах и в элементах корпуса предлагаемого коллектора по

0 сравнению с базовым. Одновременно с этим значительно снижается напряжение изгиба в средней части пластины, повышается жесткость и монолитность коллектора.

5

Использование предлагаемого каплектора позволяет создать высокоско ростные электрические машины, в кото|рых базовый коллектор не применим |По условиям прочности.

0 i

Фи,.2

.5

1. КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий комплект коллекторных и изоляционных пластин, установленных на металлической втулке посредством бандажных колец, расположенных В кольцевых пазах, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности, со стороны рабочей поверхности коллекторных пластин выполнены радиальные каналы, поперечные разрезы которых выполнены меньше толщины пластины, радиальные каналы соединены с кольцевыми пазами. 2. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что В изоляционных пластинах выполнены радиальные и кольцевые пазы, сообщающиеся между- собой. (Л ел :о :о :о