Коллектор электрической машины Советский патент 1989 года по МПК H01R39/04 

Фиг f

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструированию электрических машин

Целью изобретения является повышение надежности контактирования ламе- лей с щеткой и увеличение ресурса работы коллектора.

На фиг.1 представлен коллектор, совмещенный с его вертикальным разрезом, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг. 1.

1 Коллектор состоит из втулки 1 с фланцем 2. На втулке 1 размещена шайба 3. Во фланце 2 равномерно по ок- ружности выполнены аксиальные сквозные отверстия 4, а также запрессованы средние части элементов 5 токопод- вода. В шайбе 3 выполнены пазы 6 соос- но со сквозными отверстиями 4. В ука- занных отверстиях 4 и пазах 6 размещены цилиндрические ламели 7. Причем диаметр отверстий 4 и 6 пазов больше диаметра ламелей 7 на 100-200 мкм. Одни концы ламелей 7 упираются в дно 8 пазов 6 шайбы 3. Другие концы ламелей 7 упираются в части 9 элементов 5 токоподвода, размещенных против сквозных отверстий 4 во фланце 2; Подвижность свободных концевых час- тей 9 элементов 5 токоподвода обеспечивается за счет,их упругого изгиба при приложении усилий со стороны ламелей 7. При этом поверхности, в которые упираются противоположные

концы ламелей 7, наклонены под углом (О ДРУГ к другу Минимальная величина угла Л обеспечивает превышение радиальных составляющих сил реакции опор над радиальными составляющими сил трения концов дамелей 7 об опорные поверхности (8 и 9) при перемещении ламелей 7 к периферии коллектора.

Связь минимальной величины угла о с максимальным коэффициентом тре- ния (,58) ламелей 7 с поверхности 8 или 9 определяется выражением

4Мцк 2 arctg KT MQKC(1)

Максимальная величина угла d обес- печивает превышение аксиальных составляющих сил, с которыми действуют концы ламелей 7 на поверхности 8 и 9, над аксиальными составляющими сил трения концов ламелей 7 о поверхнос- ти 8 и 9 при перемещении ламелей 7 к оси вращения коллектора.

Связь максимальной величины угла d с максимальным коэффициентом тре1474771

ния (,58) ламелей 7 о поверхнос ти 8 или 9 определяется выражением

«« 2 arCt8 /Кт. м«кс) (2)

Любое уменьшение угла i по сравнению с приводит к заклиниванию ламелей 7 между поверхностями 8 и 9 при их перемещении к периферии коллектора. При этом ламели 7 не будут выталкиваться на периферию коллекто ра под действием упругих подвижных частей 9 элементов 5 токоподвода.

Увеличение угла d по сравнению с /микс исключает аксиальное смещение подвижных частей 9 элементов 5 токоподвода при нажатии щеток на ламели 7, что в свою очередь делает невозможным смещение последних в направлении оси вращения коллектора и нарушает работоспособность коллектора.

Шайба 3 фиксируется на втулке 1 с помощью запорного элемента 10 в виде разрезного кольца, размещенного в кольцевом пазу 11 на втулке 1.

На фиг.2 показано расположение . элементов 5 токоподвода и их подвижных частей 9 по окружности коллектора, а также размещение концов ламелей 7 в пазах 6 шайбы 3.

На фиг.З изображены выступ 12 на втулке 1 и паз 13 на шайбе 3, служащие для фиксирования соосного расположения отверстий 4 и пазов 6.

Втулка 1 и шайба 3 выполнены из пластмассы или другого подобного изоляционного материала. Ламели 7 изготовлены из латунных или стальных прутков. Концы ламелей 7 скруглены, что уменьшает силы трения о поверхности 8 и 9 при их перемещении относительно корпуса. Элементы 5 гокопод вода выполнены из металлических пружинящих пластин. Запорный элемент 10 изготовлен из стальной упругой проволоки.

Таким образом, ламели 7 в стати - ческом положении коллектора находятся на периферии, и упираются в верхние стенки отверстий 4 и пазов 6 во фланце 2 и шайбе 3, и могут перемещаться , при приложении к ним усилий, в пределах величины, определяемой разностью диаметров отверстий 4, пазов 6 и ламелей 7. При этом сохраняется электрический контакт между ла- мелями 7 и подвижными частями 9 элементов 5 токоподвода.

Коллектор работает следующим образом.

Под действием центробежных сил ламели 7 прижимаются к контактной поверхности щетки, что обеспечивает устойчивое контактирование каждой из ламелей 7 со щеткой. При этом профиль коллектора под щеткой выравнивается в соответствии с профилем контактной поверхности щетки, поскольку ламели 7 перемещаются к периферии коллектора до тех пор, пока они не упрутся в контактную поверхность щетки. Перемещение ламелей 7 к периферии коллектора также обеспечивается наклоном поверхностей, в которые упираются ко.нцы ламелей 7 (дно глухого отверстия и свободный конец элемента 5 токоподвода относительно друг друга, как это показано на чертеже.

Устойчивое контактирование ламелей 7 со щеткой позволяет выравнять величины контактных сопротивлений ,между отдельными ламелями 7 и щеткой, что обеспечивает идентичность коммутационных циклов в механическом отношении. При этом ширина зоны безыскровой работы машины, определяющая ее коммутационную устойчивость, возрастает. Снижается уровень искрения под щеткой, повышаются срок службы и надежность работы электрической машины, уменьшаются радиопомехи. Интенсивность механического изнашивания щеток и ламелей 7 в предлагаемой конструкции коллектора меньше, чем в известной, поскольку необходимое для безотрывного контактирования щеток с ламелями 7 контактное давление здесь снижено и имеет место частичная замена трения сукольжения щетки о ламели 7 на трение качения, так как последние могут проворачиваться в отверстиях 4 и пазах 6. Это обеспечивает увеличение ресурса работы .коллектора щеточного узла.

0

5

0

5

0

5

0

5

Кроме того, предлагаемая конструкция коллектора позволяет производить замену ламелей 7 после их предельно возможного износа. Для этого извлекается ламель 7 из кольцевого паза 6. Снимается шайба 3 и вынимаются ламели 7. Сборка коллектора с новыми ламелями 7 осуществляется в обратном порядке. Возможность замены ламелей 7 в условиях ремонтных мастерских также значительно продлевает срок службы коллекторно-щеточного узла и машины в целом.

Таким образом, использование предложенной конструкции коллектора наиболее предпочтительно для высокоскоростных машин малой мощности с длительным сроком службы, где она обеспечивает существенное повышение надежности контактирования щетки с ламелями и увеличение ресурса работы узла токосъема.

Формула изобретения

Коллектор электрической машины, содержащий втулку с фланцем и шайбой на ее торцах, токопроводящие ламели и элементы токоподвода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контактирования ламелей со щеткой и увеличения ресурса его работы, ламели выполнены цилиндрической формы, токоподводы выполнены в виде пружинящих пластин, в шайбе выполнены пазы, во фланце соосно с пазом - сквозные отверстия, один конец каждой ламели установлен с зазором в соответствующем пазу шайбы, другой также с зазором размещен в соответствующем сквозном отверстии фланца, выступает за его внешнюю поверхность и электрически соединен с пружинящим-концом соответствующего токоподвода.

0t/2.2

Видб

Фиг.З

Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить надежность контактирования ламелей со щеткой и увеличить ресурс работы коллектора.Корпус коллектора выполнен в виде втулки 1 с фланцем 2, на которой размещена шайба 3. Во фланце 2 равномерно по окружности выполнены аксиальные сквозные отверстия 4, а также запрессованы средние части элементов токоподвода 5. В шайбе 3 выполнены пазы 6 соосно со сквозными отверстиями 4. В отверстиях 4 и пазах 6 размещены цилиндрические ламели 7. Одни концы ламелей 7 упираются в дно пазов 6, а другие-в свобобные концы элементов токоподвода 5, размещенных против сквозных отверстий 4 во фланце 2. Конструкция коллектора обеспечивает возможность перемещения ламелей 7 в заданных допустимых пределах относительно корпуса под действием центробежных сил и сил упругости элементов токоподвода 5. 3 ил.