Устройство для коммутации электрических машин Советский патент 1987 года по МПК H01R39/28 

Изобретение относится к электромашиностроению в части создания устройств для коммутации электрических машин и может быть использовано, например, в автомобильных генераторах переменного тока.

Целью изобретения является увеличение -ресурса работы за счет оптимизации условий токопередачи путем обеспечения прохождения тока заданной плотности и уменьшения износа трущихся поверхностей.

На фиг.1 представлено устройство для коммутации электрических машин, продольный разрез (вариант использования в автомобильном генераторе переменного на фиг.2 - разрез Л-А на фиг.1,

Устройство содержит корпус 1, в котором вдоль вала 2 расположены пары подвижных 3 и 4 и неподвижных 5 и 6 контактных элементов. Каждая из пар выполнена в виде наружного и внутреннего колец подшипника скольжения. Внутренние кольца 3 и 4 связаны с валом 2 устройства, являющегося в описываемом варианте валом электрической махиины, они насажены на изолирующую втулку 7, закрепленную на валу 2. Наружнь е кольца 5 и закреплены с помощью изоляционной втулки 8 в центральной части корпуса 1 ,

Кольца 3 и 5, 4 и & подшипника установлены со взаимным эксцентриси .тетом, величина которого е(0,0015. 0,005)d, где d - наружный диаметр внутреннего кольца 3 и 4, при этом

поверхность непосредственного контак- 40 торый компенсирует температурное тирования элементов контактйой парырасширение колец, возникающее при

работе электрической машины на высоких оборотах ,от трения колец друг о друга, и служит для размещения смаз- 45 ки 9. Действие смазки основано на эффекте Крагельского (явление микропереноса), характеризующемся низким, близким к жидкостному, коэффициентом трения при высоком классе чисторасположена в угловой зоне d. 100- 135 (фиг,2), В образовавшемся между кольцами 3 и 5 (с наружным диамет- f)OM d), 4 и 6 (внутренним диаметр ом D) зазоре помещена смазка 9, в ка- честве которой могут быть использованы глицерин, спирто-глицериновая смесь или металлоплакирующие смазки

дня компенсации температурного расши- 50 ты поверхности и почти полным отсутрения. В корпусе и втулке 8 выпол- пены отверстия для фетровых фитилей 10, с помощью которых осуществляется подача смазки в зону колец 3 и 5, 4 и 6, Для возможности возобновления смазки отверстия снабжены пробками 1 I,

Устройство дпя коммутации подклю чено в электрическую машины следующим образом. Кольцо 6 выводом 12

соединено с корпусом 1, т.е. с массой электрической машины, а кольцо 5 - выводом 13 с винтом 14, служащим

для подключения электрической машины во внешнюю цепь и изолированным от корпуса 1 втулкой 15. На валу 2 закреплена обмотка 16 возбуждения, соединенная выводами 17 и 18с внутренними кольцами 3 и 4 коммутирующего устройства. Между втулкой 8 и корпусом 1 расп.оложены кольца 19, выполненные из упругого материала.

Устройство для коммутации работает следующим образом.

При вращении вала 2 электрической машины кольца 3 и 4 вращаются вместе с ним, и ток для питания обмотки возбуждения 16 подается выводом 13

от винта 14 через неподвижное кольцо 5, скользя шкй контакт между кольцами 5 и 3 и вывод 17 на обмотку 16. Цепь замыкается через вывод 18, кольцо 4, скользяш;ий контакт между кольцами 4 и 6 и вывод 12 на массу электрической машины. Плотное прилегание колец 3 и 5, 4 и 6 осуществляется за счет сил тяжести и центробежных сил, возникающих при вращении

ротора. Возможные перекосы, возникающие при установке узла, -компенсируются кольцами 19 из упругого материала, которые обеспечивают самоцентр ацию узла.

Благодаря тому, что пары колец

3 и 5, 4 и 6 установлены с эксцентри- ситетом е, между наружными и внутренними кольцами в верхней части устройства существует зазор L 2е5 коствием износа контактируемых поверхностей.

Оптимальная величина зазора L О,003-0,Old. Величины эксцентрисите- 55 та е и угловой зоны оС выбраны по конструктивным соображениям, исходя из необходимости обеспечения токо- прохождения и работоспособности узла (компенсации температурных расшире3

НИИ и размещения смазки) и подтверждены экспериментально.

Рассмотрим выбор интервала величи ны эксцентриситета на примере устройства для автомобильных генераторов переменного тока.

Все автомобильные, генераторы имеют контактные кольца диаметром 25- 35 мм, зазор между статором и ротором лежит в пределах 0,5-0,6 мм, несоосность поверхности ротора относительно посадочных мест подшипников 0,05 мм, несоосность посадочных поверхностей статора и, следовательно, смещение внутренней поверхности статора 0,05 мм. Тогда суммарное смещение статора и ротора относительно друг друга равно 0,05fO,,1 мм. Зазоры между статором и ротором, несоосности статора и ротора измеряются до покрытия указанных поверхностей. Однако, в целях предотвращения коррозии внутренняя поверхность статора покрывается грунтовкой ФЛ-ОЗК и эмалью ХВ-125 в два слоя, а поверхность ротора - эмалью ГФ-92, Толщина покрытий находится в пределах 0,08- 0,10 мм, следовательно, реальный зазор между статором и ротором меньше на суммарную величину покрытий, т.е. 0,16-0,20 ММ . Так как ротор расположен посередине между подшипниками, то при зазоре L 0,35 мм в коммутирующем устройстве смещение ротора равно О,175 мм.

Следовательно, с учетом всех смещений и покрытий минимальный гарантированный зазор между статором и ротором равен 0,5 - (0,100 f 0,200 + +0,175) 0,025 мм. .

. Как видно из приведенных рассуждений, увеличение величины заг.ора L более 0,35 мм может привести к задеванию ротора за статор, т.е. к выходу из строя электрической машины. Таким образом, верхний предел величины зазора L ограничен величиной 0,01.

Нижний предел величины зазора Ъ 0,003d обусловлен необходимостью размещения смазки и компенсации температурного расширения.

61655

Результаты экспериментальной проверки предлагаемого устройства приведены в таблице.

Как видно из табли1уы, контлктпля зона, обеспечивающая работоспособность устройства,для коммутации, находится в угловом интервале х 100- 10 135 при величине зазора (0,003 - 0,0)d., т.е. при величине эксцентриситета (0,0015 - 0,005)d.

TaKPiM образом, благодаря оптими- 15 зации условий токопередачи - обеспечению прох,ождения тока заданной плотности и исключению износа трущихся поверхностей - достигается увеличение ресурса- работы предлагаемого уст- 20 ройства по сравнению с изнестршм, в котором из-за сухого трения между кольцами подшипника, распаложенными концентрично, непрерывно увеличивается зазор между ними и, как следствие, 25 уменьшается зона электрического контакта и увиличивается биение колец.

Формула изобретения

Устройство для коммутации электрических машин, содержащее расположенные вдоль вала пары подвижных и неподвижных контактных элементов, каждая из пар выполнена в виде наружного и внутреннего, связанного с валом, колец подшипника скольжения, отличающееся тем, что, с

целью увеличения ресурса работы за счет оптимизации условий токопередачи путем обеспечения прохождения тока заданной плотности и уменьшения износа поверхностей, кольца

подшипника установлены со эксцентриситетом, величина которого е (0,0015,..0,005)d, где d - наружный диаметр внутреннего кольца, при этом поверхность непосредственного

контактирования элементов пары расположена в угловой зоне 100-135 , а в образовавшемся между кольцами зазоре помещена смазка.

35

0,35 100 0,160,5

0,025Обеспечивается

нормальная работоспособность

I 17 16

(тттЫ

16

Р1зобретение относится к элек-. троматиностроению и может быть-использовано в автомобильных генераторах переменного тока. Цель изобретения - увеличение ресурса работы за счет оптимизации условий токо- .передачи. Устройство содержит подв1-1ж- ные и неподвижные контактные элементы. Каждая пара контактных элементов выполнена в виде наружного и внутреннего колец подшипника скольжения. Кольца подшипника установлены со взаимным эксцентриситетом, величина которого е (О,0015-0,005)d, где d - наружный диаметр внутреннего кольца. Поверхность непосредственного контактирования элементов контактной пары расположена в угловой зоне о/, 100-135 . В образовавшемся eждy кольцами с наружным диаметром d и кольцами с внутренним диаметром D зазоре помешена смазка 9, которая также служит для компенсации температурного расширения. 2 ил., 1 табл. Фие.