Коллектор электрической машины Советский патент 1983 года по МПК H01R39/04 

(54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

.1

11ж}бретение относится к электротехнике, а боле$ конкретно к узлам скользящего токосъема электрических машин.

Повышение частоты вращения и ужесточение эксплуатационных требований к электрическим машинам приводит к необходимости повышения надежности узлов скользящего токосъема.

Швестен коллектор, содержащий пакет пластин с Ш1ОСКЮЛИ торцами, установленные на корпусе и размещенные на нем нажимные шайбы с зазором относительно пакета, зазоры заполняют гтастмассой 1.

Пластмасса образует механический замок и нзсшфует пакет пластин от нажимных 1Шйб; которые выполняются из металла. Для того, чтобы пластмасса (диэлектрик) .образовала более надежный механический замок, на торцах пакета в нажимных шайб выполняют кольцевые нлн спиральные выемки. Форма поперечного сечения этих выемок может быть самая разнообразная.

Процесс заполнения зазора, т.е. образование механического замка, является сложной

технологической операищей и для своего осуществления требует приспособления, кото-/ рое обеспечивает прокачку диэлектрика в жидком состоянии под давлением через зазор. В связи со сложной конфигурацией зазора в качестве диэлектрика возможно использование только чистых полимеров полимеров с мелкодисперсным наполннтелем.

Основными недостатками данной конструкции являются следующие.

10

По торцам пакета пластин необходимо выполнять кольцевые или спиральные выемки. Образование выемок возможно только за счет механической обработки, но качественную обработку углеродных материалов воз15можно обеспечить только за счет использования алмазного инструмента Однако и при этом такие виды дефектов, как сколы, выкращивания и микротрещины, неизбежны.

Наличие, с одной стороны, указанных де20фектов, а с другой - того, что прочность на срез чистых полимеров или полимеров с мелкодисперсным наполнителем является небольщим, то использование этого техничесКОГО решения становится нецелесообразным для быстроходных электрнческих машин. Э объясняется тем, что нри эксплуатации быс роходных электрнческих машин на пакет . пластин действуют значительные центробежны силы, которые вызывают в каждой пластин дополнительные растягивающие напряжения. Дополнительные растягивающие напряже1шя, воздействие которых усугубляется указанны ми дефектами (выступающими в роли концентраторов напряжений), приводят к разру шению пластин. Кроме того, центробежные силы, воздействующие на весь пакет пласти воспринимаются только теми участками диэлектрика, которые заполняют канавки на самом пакете и нажимных шайбах. Следует учитьшать, что сам диэлектрик работает на срез. Таким образом, из-за указанных причин резко снижается эксплуатационная надежность известного конструктивного реш ния. Наиболее близким техническим решением к изобретению является коллектор, содержащий корпус с наружным кольцевым пазом трапецеидальной формы, в котором с зазором между его боковыми поверхностями размещены контактные пластины трапецеидальной формы, собранные в пакет, а зазоры заполнены диэлектриком 2. Однако данное устройство характеризуется недостаточной надежностью закрепления коллекторных пластин. Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности коллектора быстроходной электрической машины за счет повышения прочности самого крепления и обеотечения равномерного поджатия каждой пластины к базовым поверхностям корпуса коллектора. Поставленная цель достигается тем, что углы при большем основании каждой из пластин выполнены больше, чем углы при большем основании паза. Кроме того, диэлектрик, размещенный в кольцевых зазорах между боковыми поверх ностями паза корпуса и пакета пластин, вы полнен в виде однонаправленного волокнист го материала, пропитанного связующим и н мотанного последовательными слоями. На чертеже изображен коллектор, продол ный разрез. Предлагаемый коллектор электрической машины содержит корпус 1, имеющий по наружной поверхности кольцевой паз с под нутренными выточками. В пазу размешен пакет пластин, состоящий из токопроводящи 2 и изолирующих 3 пластин, при этом все шгастины уложены радиально по отношению к корпусу 1 и имеют трапецеидальную фор му, причем углы при большем основании пластин по величине больше, чем углы при основании паза корпуса 1. За счет указанной геометрии паза корпуса 1 и пакета пластин между их боковыми поверхностями образованы клинообразные кольцевые зазоры, в каждый из которых заформован диэлектрик 4. Корпус 1 может изготовляться из диэлектрика, например стеклотекстолита, или же из металла. При изготовлении корпуса 1 из металла под пакет пластин необходимо ввести прокладку из диэлектрика (на чертеже не показана). В качестве диэлектрика 4 использованоднонаправленный волокнистый материал, предварительно пропитанный связующим, например органо- или стеклонити, пропитанные эпоксидным компаундом, т.е. материалы, обладающие высокими механическими и диэлектрическими свойствами. Заполнение зазоров производится замоткой, в процессе которой нитям придается определенное натяжение, и за счет того, что зазоры имеют клинообразную форму, расширяющуюся к оси коллектора, последовательно получаемые слои обеспечивают равномерное поджатие каждой пластины пакета к основанию паза корпуса 1. После отверждения связующего армированиый диэлектрик 4 прочно удерживает пакет, состоящий из токопроводяших 2 и изолирующих 3 пластин, в пазу корпуса 1. В процессе эксплуатации на коллектор воздействуют центробежные силы и их величина тем больше, -чем выше частота вращения коллектора и чем больше плотность материала элементов коллектора. В связи с тем, что диэлектрик выполнен в виде клинообразного кольца, то центробежные силы, воздействующие на пакет пластин, воспринимаются диэлектриком и передаются на корпус,- точнее на наклонные стороны паза. При такой схеме расположения диэлектрика он воспринимает сжимающие усилия, а как известно, практически все материалы работают лучше на сжатие, чем на срез. В настоящее время разработаны рабочие чертежи предлагаемого коллектора, изготовлены опытные образцы и проведено их испытание. При изготовлении опытных образцов в качестве диэлектрика используется однонаправленный органопластик, в качестве исходных компонентов которого выбраны высокомодульные поливинилспиртовые волокна МВМ-8Д и эпоксидный компаунд К-153. Па основе указанных ингредиентов получен диэлектрик с плотностью в пределах 1,1 - 1,2 г/см. Если в качестве армируюшего