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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к усовершенсттвованию коллектора электрической машины. Известен коллектор электрической машины, содержащий токоведующие пластины, пластмассовый корпус и стальную втулку ij . . Известен также коллектор, содерж щий токопроводящие пластины, корпус и опорную втулку, жестко закрепленную на валу якоря 2 . Однако известный коллектор имеет жесткое сочленение с .валом якоря. В результате механические воздействия со стороны вала якоря передаются на коллектор практически без ослабления, что часто приводит к ухудшению условий токосъема путем нарушения устойчивости щеточного контакта. Цель изобретения - улучшение условий токосъема путем уменьшения ме ханических воздействий на коллектор со стороны вала якоря. Поставленная цель достигается те что в коллекторе электрической машины, содержащем токопроводящие пластины, корпус и опорную втулку, жестко закрепленную на валу якоря, между корпусом коллектора и втулкой введены упругие демпфирующие элементы в виде двух одинаковых дополнительных демпфирукяцих втулок со тоящих из основания и консольных элементов, демпфирующие втулки свои основанием впрессованы в корпус коколлектора, консольными элементами внутрь, причем консоли одной демпфи рующей втулки проходят между консолями другой втулки и опираются на опорную втулку в углублениях, выпол ненных со стороны внешней ее поверх ности. Кроме того/ с целью понижения жесткости демпфирующего устройства и собственной частоты колебаний кол лектора опорная втулка выполнена в виде двух одинаковых демпфирующих, опорных втулок, состоящих из оснований и консольных элементов, выпол ненных симметрично консольным элементам демпфирующих втулок, причем демпфирующие опорные втулки своим основанием жестко соединены с валом якоря, а на концы их консолей в углублениях опираются консольные элементы демпфирующих втулок. На фиг. 1 показан предпагаемый коллектор-, на фйг. 2 - опорная втул ка; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. на фиг. 4 и 5 - демпфирующая втулка -две проекции; на фиг. 6 - коллектор другой вариант на фиг. 7 и 8 опорная втулка, две проекции. Коллектор содержит токопроводящи пластины 1, корпус 2 из изоляционно го материала, опорную втулку 3 и демпфирующие одинаковые втулки 4.1 4.2, а также вал якоря 5. Опорная . втулка 3 жестко связана с валом якоря 5. Демпфирующие втулки 4.1 и 4.2 своим основанием жестко связаны с корпусом 2 коллектора и имеют упругую сзязь с опорной втулкой 3 через консоли 6.1 и 6.2, концы которых опираются в углублениях 7.1 и ° 7.2 на опорную втулку 3. Углубления 7.1 и 7.2 опорной втулки 3 не позволяют перемещаться демпфирующим втулкам 4.1 и 4.2 и коллектору относительно вала якоря 5. На опорной втулке 3 (фиг. 2 и 3) выполнены углубления 7.1 и 7.2. Демпфирукшая (фиг. 4 и 5) втулка 4.1(4.2) имеет консольные элементы 6.1(6.2). Любая жесткость упругих консольных элементов выбрана такой, что собственная частота колебаний коллектора ниже спектра возбуждающих частот и собственных частот элементов машины, например ниже собственной частоты якоря. В результате при механических воздействиях на коллектор со стороны вала якоря колебания коллектора находятся в противофазе с колебаниями якоря и коллектор выполняет роль динамического демпфера. При необходимости дальнейшего понижения жесткости демпфирующих элементов применена конструкция коллектора (фиг. 6), у которого в отличие от коллектора (фиг. 1) вместо одной опорной втулки вводятся две одинаковые опорные втулки 8.1 и 8.2 с консолями 9.1 и 9.2. Концы консолей . 6.1 и 6.2 демпфирующих втулок 4.1 и 4.2 опираются на концы консолей 9.1 и 9.2 опорных втулок 8.1 и 8.2 (фиг. 7 и 8). Устройство испытывали на контактных кольцах якоря электрической машины малой мощности. На вал якоря насажено два контактных кольца: одно жесткой конструкции (известное) и одно с амортизирующими и опорными втулками (фиг. 6). При жесткости амортиэируннцего устройства 1000 Н/мм и массе контактного кольца 520 г собственная частота коллектора равна 70 Гц. Собственная частота якоря 250 Гц. Испытания якоря проводились на вибростенде при частотах 40 5000 Гц ускорениях 30 и 60 м/с. Испытания показали, что ускорение колебаний амортизированного коллектора меньше в два раза, чем ускорение коллектора жесткой конструкции., Например, при ускорении стола вибростенда 30 м/с на частоте 250 Гц ускорение кольца при жестком креплении к валу якоря равно 1000 м/с , а амортизированного кольца - 450 м/с. Известно, что с повышением ускорения механических воздействий на щетку со стороны коллектора пульсации

контактного давления увеличнваются и при определенном значении ускоре ния (допустимое ускорение) начинается отрыв щетки от коллектора и искрение. Для радиальных щеток при нажати цилиндрической пружиной допустимое ускорение колебаний коллектора

. : .а м - ц1- а r-. к;

где со - угловая частота воздействия на щетку, со стороны коллектора/0„и«„- угловые собственные частоты

колебаний и системы нажимная пружина-щетка-контактный слой и подсистемы нажимная пружинащетка.

Для щеток электрических машин малой мощности, например, массой m 2-10 HcVMM при нажатии Q 1 Н,

жесткости контактного слоя К«2000 Н/м жесткости нажимной пружины К 0,05 Н/мм и частоте колебаний коллектора (контактного кольца) 250 Гц допустимое ускорение 499 м/с . Следовательно, в данных условиях 1)аботы коллекторно-щеточного узла при жестком крегтлении контактного KOJibua к йапу якоря ускорения колебаний кольJua превышает допустимое в два раза « контактирование щетки неустойчиво. При амортизированном контактном кольце ускорение его колебаний не превышает допустимое и контактирование щетки устойчиво.

Предлагаемый коллектор возможйо и целесообразно использовать в вы сокоскоростных электрических магпинах, работающих при механических .перегрузках.

1. КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий токопроводящие пластины, корпус и опорную втулку, жестко закрепленную на валу якоря, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий токосъема путем уменьшения механических воздействий на коллектор со стороны вала якоря, между корпусом и опорной втулкой с обеих сторон введены упру- гие демпфирующие элементы в виде двух одинаковых дополнительных демпфирующих втулок, состоящих из основания и консольных элементов, демпфирующие втулки своим основанием впрессованы в корпус коллектора консольньами элементами внутрь, причем консоли одной демпфирузощей втулки проходят между консолями другой втулки и опираются на опорную втулку коллектора в углублениях, выполненных со стороны внешней ее поверхности . 2. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью понижения жесткости демпфирующего устройства и собственной частоты колебаний коллектора, опорная втулка § выполнена в виде двух одинаковых демпфирующих опорных втулок, состоящих из оснований и консольных элементов , выполненных симметрично консольным элементам демпфируквдих втулок, причем демпфирующие опорные -О втулки своим основанием жестко соеди иены с валом якоря, а на концы их консолей в углублениях опираются консольные элементы демпфирующих втулок. СП j; ;о

7.1

Фиг. 2

Фиг.З

-а

Фиг.Ч

у 41(4.2)

Фиг.5

Фиг.7

Фиг. 8