Коллектор электрической машины Советский патент 1990 года по МПК H01R39/04 

Изобретение относится к электротехнике, а более точно к коллекторам, и может быть использовано в электрических машинах средней и большой мощности.

Цель изобретения - повышение надеж .ности, ресурса и технологичности коллектора.

На фиг. 1 показана часть коллекто- pa с зацеплением частей пластин во взаимно противоположных направлениях; на фиг. 2 - верхняя, контактная часть пластины; на фиг, 3 - нижняя, несущая часть пластины в сборе; на фиг.4 две соседние пластины коллектора; на фиг. 5 - коллекторные пластины в сборе с коллекторными втулками.

Коллектор электрических машин состоит из набора коллекторных пластин, каждая из которых выполняется трапецеидального профиля и состоит из верхней контактной части I и нижней части 2, сочлененных между собою в их средней части подвижными соединением в виде крючков 3 и 4, направленных навстречу друг другу с плоскими опорами 5, образующими по их поверхности механическое зацепление, плоскость

Таким образом, предлагаемый коллектор в отличие от известной арочной конструкции, благодаря наличию тангенциального соединения 5 составных коллекторных пластин, представляет из себя двухарочную конструкцию.

Контактная часть 1 пластины вместо графита может быть выполнена из ме- таллокерамических композиций,..меди, алюминия, из сплавов или из чугуна, износоустойчивость которого примерно в 5 раз выше меди.

Несущая часть 2 для обеспечения монолитности всей конструкции коллектора изготавливается из материала, однородного с материалом коллекторных втулок 8. С целью облегчения всей конструкции коллектора они могут быть изготовлены из титана или его сплавов, что уменьшает общий вес всей конструкции примерно вдвое.

Как показано на фиг. 4, направление зацепления тангенциального соединения контактной части с несущей в каждой соседней пластине ориентировано заимно противоположно.

В результате возникающие при вращении коллектора под воздействием

Изобретение относится к электротехнике. Целью является повышение надежности, ресурса и технологичности коллектора. Коллектор содержит набор коллекторных пластин, каждая из которых выполнена трапецеидального профиля и состоит из верхней контактной 1 и нижней 2 частей, сочлененных между собой в их средней части подвижным соединением в виде крючков 3, 4, направленных навстречу друг другу с плоскими опорами, которые образуют механическое зацепление. Зацепляющие части крючков в каждой соседней пластине направлены в противоположные стороны. Остальные поверхности 6 соединения могут быть выполнены произвольной конфигурации со свободными допусками. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

которого ориентирована перпендикуляр- эд центробежных сил 1, моменты М, и М

но (тангенциально) относительно радиуса коллектора, а зацепляющие части крючков в каждой средней пластине направлены в противоположные стороны. Остальные поверхности 6 предлагаемого соединения могут быть выполнены произвольной конфигурации со свободными допусками.

При сборке коллектора нижние, несущие части пластины своими ласточкины- д ми хвостами 7 закрепляются в коллекторных конусных втулках 8 и при опрес- совке коллектора, под воздействием, возникающих между их боковыми сторонами сил арочного распора, располагаются по минимально возможному диаметру, образуя нижнюю арку коллектора.

в контактных частях 1 направлены в противоположные стороны и взаимно уравновешиваются. Это существенное отлииие полностью исключает возмож- 35 ность нарушения в динамике контактного профиля коллектор и позволяет заметно уменьшить высоту соединения ме ду несущей и контактной частями пластин что, сокращая общую высоту пластин, дополнительно уменьшает расход меди на изготовление коллекторных пластин.

Как показывают подобные расчеты, стабильность рельефа контактной поверхности коллектора при предложенном двустороннем расположении коллекторных пластин, в сравнении с известным рядным их расположением, при прочих равных условиях в 8 раз выше.

45

Верхние контактные части пластин при опрессовке коллектора, в результате возникающих в плоскостях крючкообразных соединений частей пластин центростремительных сил, стремятся расположиться также по минимально возможному диаметру, и под воздействием сил арочного распора, действующих между их боковыми поверхностями, образуют верхнюю контак гную арку коллекто ра.

д

в контактных частях 1 направлены в противоположные стороны и взаимно уравновешиваются. Это существенное отлииие полностью исключает возмож- 5 ность нарушения в динамике контактного профиля коллектор и позволяет заметно уменьшить высоту соединения между несущей и контактной частями пластин, что, сокращая общую высоту пластин, дополнительно уменьшает расход меди на изготовление коллекторных пластин.

Как показывают подобные расчеты, стабильность рельефа контактной поверхности коллектора при предложенном двустороннем расположении коллекторных пластин, в сравнении с известным рядным их расположением, при прочих равных условиях в 8 раз выше.

5

Металлические части составной пластины могут изготавливаться независимо друг от друга методами порошковой металлургии из металлокерамики или путем проката на существующих прокатных станах для черных и цветных металлов, что весьма технологично.

При износе контактные части гшас-п тин легко заменяются на новые без раз

борки коллектора с сохранешем всех остальных его детален.

Существенное преимущество тангенциального соединения пластин коллектора состоит в том, что оно допускает изготовление деталей коллектора с меньшей точностью, что облегчает производство. Так если в известном конусном арочном или клиновом соединениях малейшие нарушения в размерах приводят к радиальным перемещениям контактных частей пластин с нарушением рельефа контактной поверхности коллектора, то при тангенциальном расположе- нии поверхностей зацепления контактной и несущей частей пластин их относительные перемещения могут происходить лишь в тангенциальном направлении без нарушения контактного профиля коллектора.

При нагревании верхняя и нижняя части составных коллекторных пластин, изготовленных из разнородных материалов, изменяют свои размеры по разному, но в предложенной конструкции с подвижным тангенциальным соединением, в отличие от клинового, это не вызывает коробления, так как разность в изменении линейных размеров компенсируется за счет плавного скольжения контактной части пластин в аксиальном направлении по плоскости зацепления между контактной и несущей частями пластин, что не нарушает контактного профиля коллектора.

Это ценное свойство тангенциального соединения позволяет изготавливат коллектор с составными пластинами .практически любой длины.

Предлагаемый коллектор прост и технологичен в изготовлении, так как формирование контактного профиля легко достигается путем проведгния предварительной динамической формовки с неполной затяжкой стяжных болтов втулки коллектора. В результате вращения коллектора контактные части пластин автоматически устанавливаются по наибольшему возможному диаметру, после чего производится окончательная затяжка стяжных болтов втулки коллектора. Для обеспечения необходимой прочности и стабилыюсти предлагаемой конструкции коллектора контактная часть пластины из: отавливается по плюсовым допускам , а несущая часть - по минусовым допускам.

0

5

5

д

0

5

5

0

5

Одним из современных направлений повышения коммутирующей способности скользящего контакта коллекторных машин является,.в частности, применение бесполитурных контактных пар, обладающих вольт-амперными характеристиками, приближающимися к прямоли- нейным. Такими, как известно, являются графитовые коллекторы, удельное сопротивление которых существенно выше меди.

Чугун, в частности, имеет в своем составе графит в свободном состоянии и может рассматриваться как дальнейшее развитие идей графитовых коллекторов, сочетающих в себе высокую прочность, ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТЬ И НИЗКИЙ

коэффициент трения.

Серый чугун нашел, например, широкое применение для изготовления контактных колец асинхронных двигателей.

Проведенные испытания показали, что серый чугун в паре с различными марками щеток обеспечивает снижение не менее чем на 25% коэффициента тре- нил в сравнении с медью.

Формула изобретения

и несущей частей в двух соседних пластинах ориентировано взаимно противоположно .

Xх

N.

07///./

фг/г.2

Аксиально

налраВлёнив L - -Д--i -

I - L- - - - - - -г -

Фиг.З

г s

Аксиальное напро&ление

фиг.5