Способ обработки коллекторов электрических машин Советский патент 1989 года по МПК H01R43/06 

1 (61) 1462А44

(21)4101484/24-07

(22)05.06.86

(46) 15.10.89. Бюл. № 38

(72) Н.В. Ермохин, П.П. Кулик,

В.В. Иванов, О.В. Синягнн и И.М. Токмулин

(53)621.315 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1462444, кл. Н 01 R 43/06, 1985.

(54)СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОЛЛЕКТОРОВ ЭЛЕЮТИЧЕСКИХ МАШИН

(57)Изобретение относится к электромашиностроению. Целью является увеличение производительности труда и повышение качества обработки. Обработку коллекторов осуществляют совместным воздействием плазменной струи и электрической дуги. Для повышения производительности и воспроизводимости обработки на электрическую дугу налагают внешнее переменное магнитное поле. Величину liH- дукции, частоту магнитного поля и разность фаз метаду частотой магнитно поля и частотой вращения коллектора устанавливают обеспечивающими отклонение электрической дуги от контактных пластин коллектора. 1 з.п. ф-лы, 2 шт.

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью является увеличение производительности труда и повышение качества обработки. Обработку коллекторов осуществляют совместным воздействием плазменной струи и электрической дуги. Для повышения производительности и воспроизводимости обработки на электрическую дугу налагают внешнее переменное магнитное поле. Величину индукции, частоту магнитного поля и разность фаз между частотой магнитного поля и частотой вращения коллектора устанавливают обеспечивающими отклонение электрической дуги от контактных пластин коллектора. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к плазменной технологии обработки деталей машин, в частности к способам изготовления коллекторов электрических машин.

Цель изобретения - увеличение производительности и повышение качества обработки.

На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая положение электрической дуги относительно поверхности коллектора при минимальном мгновенном значении индукции внешнего магнитного поля; на фиг.2:- тб же, при максимальном мгновенном значении индукции.

Способ обработки коллекторов электрических машин осуществляют следующим образом.

Коллектор 1 вращают с постоянной скоростью (фиг.1). Между электродными уэлами 2 возбуждают электрическую дугу 3, создагацую плазменные струи

На электрическую дугу 3 налагают переменное магнитное поле В, создаваемое, например, индуктором 4 с соленоидом 5, питаемым от источника 6 переменного тока или другим известным способом. Индуктор 4 ориентируют относительно электродных узлов 2 с обеспечением ортогональности вектора 1ШДУКЦИИ В и оси симметрии электродных узлов 2. Магнитное поле В действует на электрическую дугу 3 с силами F, причем за положительное направление вектора В выбирают направ

14)

3,5

ление, обеспечивающее действие сил F к оси симметрии электродных узлов, что определяется по известному правилу.

При минимальном мгновенном значении внешнего магнитного поля В например нулевом, электрическая дуга 3 касается поверхности коллектора 1 и уровень их теплового потока в поверхность максимален. При увеличении индукции В возрастают силы F, которые отклоняют электрическую дугу 3 от поверхности коллектора 1, в результате чего уровень теплового потока в поверхность коллектора значительно уменьшается и минимален при максимальном мгновенном значении индукции В (фиг.2).

Для того, чтобы электрическая дуга 3 воздействовала на изоляционные прокладки 7 и не воздействовала на контактные пластины 8, частоту внешнего магнитного поля В устанавливают равной

f, - f.K,

где f - частота внешнего магнитно- поля В;1

f - частота вращения коллектора;

К - число контактньк пластин, а сдвиг фаз между частотами f и д, устанавливают обеспечивающим минимальное мгновенное значение индукции В в моменты расположения изоляционных прокладок 7 на оси симметрии электродных узлов 2 (фиг,1). Синхронизацию частот f, и f; производят, например, оптическим датчиком 9, который расположен вне зоны обработки и управляет источником 6 переменного тока, вырабатьшая синхроимпульсы в моментм прохождения мимо него изоляционных прокладок 7, имеющих меньший коэффициент отражения света, чем контактные пластины 8.

Уменьшение уровня теплового потока в контактные пластины 8 за счет отклонения от них электрической дуги 3 позволяет уменьшать скорость вращения коллектора 1 при обеспечении сохранности их материала, что наряду с сохранением высокого уровня теплового потока от электрической . дуги 3 в изоляционные прокладки 7 увеличивает скорость удаления изоляционного материала, а следовательно, производительность обработки.

0

2384

Скорость удаления изоляционного материала при фиксированном уровне теплового потока возрастает при с уменьшении частоты вращения коллектора потому, что уменьшается количество циклов нагрев поверхности изоляционной прокладки - охлаждение в единицу времени, соответственно, уменьшается доля мощности, затрачиваемой на нагрев поверхности изоляционной прокладки до температуры абляции, и возрастает доля мощности, идущей на абляцию материала изоляционных прокладок.

Минимальное время воздействия электрической дуги 3 на контактные пластины 8, минимальная скорость вращения коллектора и максимальная производительность обеспечиваются при выборе длительности импульсов с максимальным и минимальным значениями индукции в пределах периода изме- Т1ения магнитного поля из следующего

соотношения:

5

0

5

с -- г а„

0

5

5

при

где

+ г l/f«,

0

а,

5

0

-длительность импульса магнитного поля с максимальным мгновенным значением индукции;

-длительность импульса магнитного поля с минимальным мгновенным значением индукции;

ширина контактной пластины на обрабатываемой индукции;

-ширина изоляционной прокладки.

Диапазон частот внешнего магнитного поля ограничен сверху вследствие инерционности плазменных струй А, по которым протекает ток электрической дуги 3. Максимально допустимая частота внешнего магнитного поля, при которой электрическая дуга успевает изменить свое положение, может быть оценена из соотношения

Y

макс J

допустимая частота внешнего магнитного пoляJ расстояние от электррдных узлов до поверхности коллектора;скорость плазменной струи.

где f,

Макс

V54

Величина максимального значения магнитной индукции, при котором электрическая дуга отклоняется от поверхности, возрастает с уменьшением силы тока в электрической дуге, уменьшением длины дуги и увеличение скорости плазменных струй. Так, при токах 50-650 А, длине дуги 40-120 м и скорости плазменных струй 30 - 200 м/с величина индукции составляе 210 Тл, -а максимальная частота магнитного поля 510 -2 «10 Гц.

При уменьшении индукции внешнего магнитного поля от нулевого значени в сторону отрицательных значений (т.е. возрастание вектора индукции В по абсолютной величине, но с противоположным направлением)силы F изменяют направление на противоположное. В результате их действия электрическая дуга 3 приживается к поверхности изоляционных пластин в большей степени, чем только под действием газодинамического напора плазменных струй при нулевом значении индукции. Вследствие этого возрастает скорость удаления изоляционного материала, так как происходи более эффективньй прогрев пограничного приповерхностного слоя газа, особенно в заглубленном пазу между контактными пластинами, и, соответственно, более интенсивная передача энергии электрической дуги 3 поверхности изоляционной прокладки 7, что повышает КПД процесса. Кроме того, наличие внешней силы, прижимающей электрическую дугу к поверхности коллектора и определяющей их взаимное расположение, уменьшает возможность влияния случайных факторов на качество обработки.

Случайными факторами, которые могут влиять на расстояние между , электродными узлами и поверхностью коллектора могут быть биение поверхности коллектора при вращении, разброс величии диаметров коллекторов одного типоразмера в обрабатываемой партии коллекторов, погрешности механической системы относительного перемещения коллектора и электродных узлов.

Кроме того, существенное влияние на теплообмен между электрической дугой и изоляционнЕям материалом оказывают условия обтекания поверхнос386

ти коллектора плазменным потоком, которые изменяются по мере углубления паза между коллекторными пластинами, вследствие чего возрастает турбулентность потока, что также может затруднить качество обработки. Однако согласно предлагаемому способу во всех случаях электрическая дуга прижата к поверхности изоляционных прокладок силой магнитного Поля, влияние указанньтх случайных факторов на качество обработки уменьшено, что повьшает качестве обработки.

Формула изобретения

электрических машин по авт. св.

№ 14624А4, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью увеличения производительности труда и повышения качества обработки, на электрическую

дугу воздействуют внешним переменным магнитным полем, причем направление вектора индукции магнитного поля выбирают перпендикулярным плоскости электрической дуги, частоту

внешнего магнитного поля f, выбирают равной f А, f)- К, где f - частота вращения коллектора; К - число коллекторных пластин, а разность фаз между частотой внешнего магнитного поля и частотой вращения коллектора выбирают таким образом, чтобы минимальное мгновенное значение индукции обеспечивалось в момент совпадения оси симметрии электродов с

осью изоляционных прокладок, а максимальное значение совпадало с тангенциальным размером коллекторной пластины, причем величину максимального мгновенного значения индукции

внешнего магнитного поля выбирают

таким образом,, чтобы усилия, возникающие при взаимодействии электрической дуги с внешним магнитным полем обеспечивали отклонение дуги от поверхности коллекторных пластин.

tJi .ак ЗУ

1515238

, длительность максимального значения индукции; длительность минимального значения индукции;

о„

+ 0

-в

8

тангенциальный размер коллекторной пластины; тангенциальный размер изоляционной прокладки.

ФигЛ

Фм.г