Коллектор электрической машины

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 01 R 39/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4148640/24-07 (22) 28.07.86 (46) 23.04. 89. Бкл. Р 15 (71) Томский политехнический инсти тут им. С.М.Кирова (72) С.И.Качин (53) 621.313,2.047.2(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 897003, кл. 21 и 59, 1954.

Патент ФРГ N 925661, кл. 21 d 59, 1954. (54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить надежность контактирования ламелей со щеткой и увеличить ресурс работы коллек-. тора. Корпус коллектора выполнен в виде втулки 1 с фланцем 2, на которой

„„SU„„1474771 A 1

s размещена шайба 3. Во фланце 2 равномерно по окружности выполнены аксиальные сквозные отверстия 4, а также залрессованы 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 свободные концы элементов токоподвода 5, размещенных против сквозных отверстий 4 во фланце 2. Конструкция коллектора,обеспечивает воэможность перемещения ламелей.7 в заданных допустимых пределах относительно корпуса под действием а ф центробежных сил и сил упругости эле" ментов токоподвода 5. 3 ил.

1474771

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструированию электрических машин.

Целью изобретения является IIQBbltBe ние надежности контактирования ламелей с щеткой и увеличение ресурса работы коллектора.

На фиг. представлен коллектор, совмещенный с его вертикальным разрезом, вид спереди; на фиг,2 — разрез

А"А на фиг.1; на фиг.3 — вид Б на фиг. 1.

Коллектор состоит иэ втулки 1 с фпанцем 2. На втулке 1 размещена шайба 3. Во фпанце 2 равномерно по окружности выполнены акбиальные сквозные отверстия 4, а также запрессованы средние части элементов 5 токоподвода. В шайбе 3 выполнены пазы 6 соосно со сквозными отверстиями 4. В указанных 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 фпанце 2;

Подвижность свободных концевых частей 9 элементов 5 токоподвода обеспечивается за счет,их упругого изги— ба при приложении усилий со стороны ламелей 7. При этом поверхности, в которые упираются противоположные концы ламелей 7, наклонены под углом (d) друг к другу. Минимальная величина угла (обеспечивает превышение радиальных составляющих сил реакции опор над радиальными составляющими сил. трения концов ламелей 7 об опорные поверхности (8 и 9) при перемещении ламелей 7 к периферии коллектора.

Связь минимальной величины угла

d с максимальным коэффициентом трения (К =0,58) ламелей 7 с поверхности 8 или 9 определяется выражением

2 ння (К =0,58) ламелей 7 о поверхнос ти 8 или 9 определяется выражением

2 arctg (1/К, „„) (2) Любое уменьшение угла а(по сравнению с а „„„ïðèâîäèò к заклиниванию ламелей 7 между поверхностями 8 и 9 при их перемещении к периферии коллектора, При этом ламели 7 не будут выталкиваться на периферию коллектора под действием упругих подвижных частей 9 элементов 5 токоподвода.

Увеличение угла d по сравнению с исключает аксиапьное смещение подвижных частей 9 элементов 5 токоподвода при нажатии щеток на ла" мели 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.3 изображены выступ 12 на втулке 1 и паэ 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 иэ латунных или стальных прутков. Концы ламелей 7 скруглены, что уменьшает силы трения о поверхности 8 и 9 при их перемещении относительно корпуса. Элементы 5 токоподвода выполнены из металлических пру-. жинящих пластин. Запорный элемент 10 изготовлен иэ стальной упругой проволоки.

55 а(мин 2 arctg К - макс (1) Максимальная величина угла d обеспечивает превышение аксиальных составляющих сил, с которыми действуют концы ламелей 7 на поверхности 8 и 9, над аксиальными составляющими сил трения концов ламелей 7 о поверхности 8 и 9 при перемещении ламелей 7 к оси вращения коллектора.

Связь максимальной величины угла с максималыым коэффициентом треТаким образом, ламели 7 в статическом положении коллектора находятся на периферии. и упираются s верхние стенки отверстий 4 и пазов 6 во фпанце 2 и шайбе 3, и могут переме" щаться, при приложении к ним усилий, в пределах величины, определяемой р аз но ст ью диаметров отв ер стий 4, пазов 6 и ламелей 7. При этом сохраняется электрический контакт между ламелями 7 и подвижными частями 9 элементов 5 токоподвода.

1474771

Коллектор работает следующим образом.

Под действием центробежных сил ламели 7 прижимаются к контактной поверхности щетки, что обеспечивает

5 устойчивое контактирование каждой из ламелей 7 со щеткой. При этом профиль коллектора под щеткой выравнивается в соответствии с профилем кон- 10 тактной 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 концы ламелей 7 (дно глухого отверстия и свободный конец элемента

5 токоподвода относительно друг друга, как это показано на чертеже.

Устойчивое контактирование ламе, лей 7 со щеткой позволяет выравнять величины контактных сопротивлений ,между отдельными ламелями 7 и щеткой, 25 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 конст35 рукции коллектора меньше, чем в известной, поскольку необходимое для беэотрывного контактирования щеток с ламеля ми 7 контактно е давление зде сь 4р снижено и имеет место частичная saмена трения скольжения щетки о ламе/ ли 7 на трение качения, так как последние могут проворачиваться в отверстиях 4 и пазах 6. Это обеспечи- 45 вает увеличение ресурса работы коллектора щеточного узла.

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 узл а то ко съ ема .

Фор мул а из о бр ет ения

Коллектор электрической машины, содержащий втулку с фланцем и шайбой на ее торцах, токопроводящие ламели и элементы токоподвода, о т л ич ающий с я 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 фпанце 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 sa его внешнюю поверхность и электрически соединен с пружинящим-концом соответствующего токоподвода, 1474771

Со ст авит ель В . Чер нов а

Техред Л.Олийнык Корректор Н.Король

Редактор Г.Гербер

3 аказ 190 4/5 3 Тираж 615 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101