Коллектор электрической машины постоянного тока
Изобретение относится к электрическим машинам. Цель изобретения - повышение электроэрозионной стойкости коллектора при сохранении стабильности электромеханических характеристик. На рабочую поверхность коллекторных пластин 1, опрессованных пластмассой 2, наносится защитное покрытие из карбида хрома в виде регулярного рельефа 3. Электроэрозионная стойкость покрытия обеспечивается за счет более высокого критерия Палатника. Исключение образования трещин в защитном покрытии обеспечивается за счет того, что покрытие нанесено не сплошным слоем, а в виде регулярного рельефа. Износостойкость покрытия обеспечивается за счет высокой твердости карбида хрома. Длительная стабильность контакта между щетками и коллектором в процессе работы и хранения обеспечивается высокой коррозионной стойкостью материала покрытия и его электрофизическими свойствами. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
2 А1 (19) (11) 1) 4 Н 01 R 39/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2 1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4192263/24-07 (22) 10.02.88 (46) 15.05.89. Бюл. ¹ 18 (71) Московский авиационный технологический институт им, К.Э. Циолковского (72) Л.А. Хворостухин, И.С. Демидович, B.Н. Хахин и Т.В. Москалева (53) 621.3.047.3(088.8) (56) Золотых Б.Н, Физические основы электрофизических и электрохимических методов обработки. Ч. 1. M.: Издво МГУ, 1975, с. 18, 53.
Авторское свидетельство СССР № 767879, кл, FI 01 R 39/04, 1980 °
Авторское свидетельство СССР № 1129678, кл. Н 01 R 39/04, 1985. (54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МА1ЦИНЫ
ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электрическим машинам. IIeazz изобретения— повышение электроэрозионной стойкости коллектора при сохранении стабильности электромеханических характеристик
На рабочую поверхность коллекторных пластин 1, опрессованных пластмассой
2, наносится защитное покрытие из карбида хрома в виде регулярного рельефа 3. Электроэрозионная стойкость покрытия обеспечивается за счет более высокого критерия Палатника. Исключение образования трещин в защитном покрытии обеспечивается за счет того, что покрытие нанесено не сплошным слоем, а в виде регулярного рельефа. Износостойкость покрытия обеспечивается за счет высокой твердости карбида хрома. Длительная стабильность контакта между щетками и коллектором в процессе работы и хранения обеспечивается высокой коррозионной стойкостью материала покрытия и его электрофизическими свойствами. 1 ил.
1479992
Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно к низковольтным машинам постоянного така с длительным ресурсом эксплуата5 ции и повышенными требованиями к сохраняемости и стабильности электромеханических параметров.
Цель изобретения — повышение электроэрозионной стойкости коллектора при сохранении стабильности его электромеханических характеристик.
На чертеже представлена развертка коллектора электрической машины постоянного тока. 15
Коллектор содержит медные коллекторные пластины 1 шириной 1, оп= рессованные пластмассой 2, на рабочие поверхности которых нанесен регулярный рельеф 3 из карбида хрома 20
Сгз 0 со следующими параметрами: Ь— ширина дорожки рельефа; t — - шаг рельефа; — угол наклона дорожки рельефа к ребру между рабочей и боковои поверхностями коллекторной пластины; ,/З вЂ” угол вхождения.
Из условия оптимальной износостойкости, электроэрозионной стойкости для выполнения условия решения электрической дуги (в данном случае кру- З0 гового огня) должно выполняться следующее соотношение между параметрами рельефа: шаг рельефа t = 1/4-1/81, где 1 - ширина коллекторной пластины; (1) 35 ширина дорожки рельефа Ь
Ч где q " коэффициент скважности, = 2-5.
Из условий максимальной изно40 состойкости и оптимальной работы регулярной .работы микрорельефа угол вхождения,/5 должен быть,Я = 1/21/67, а так как угол наклона дорожки рельефа к ребру между рабочей и боковой поверхностями колле Форной пла45 р-„ 5 стины о(--, то (. = 1/4 - —,— .
Работу коллектора можно рассматривать только в совокупности со щеткой, Во время прикатки машины постоянного тока на рабочей поверхности коллектора и щеток формируется равновесный микрорельеф за счет наличия мягкой медной составляющей 4 рабочей поверхности коллектора. Износоустойчивость коллекторных пластин 6беспечивается за счет высокой твердости материала дорожек рельефа.
При скольжении щетки по коллектору нередко возникает искрение, переходящее в круговой огонь, приводящий к электроэрозионному износу. В предлагаемом коллекторе этого не происходит, так как в параметрах релье фа учтен коэффициент скважности q, определяющий условия гашения электрической дуги.
Щетка при ее скольжении по коллектору периодически контактирует с защищенными и незащищенными участками поверхности коллекторной пластины. К6эффициент скважности q является отношением протяженности незащищенного участка к mary рельефа t (т.е. длина незащищенного участка равна t/q).
Электрическая дуга возникает на незащищенной медной поверхности коллекторной пластины, вызывая электроэрозионное разрушение последней. Возникновение электрической дуги на поверхности, защищенной карбидом хрома, происходит значительно реже, так как карбид хрома имеет более высокое, чем медь, электросопротивление и менее подвержен электроэрозионному разрушению вследствие более высокого значения критерия Палатника, чем у меди.
Иирина защищенного участка соответствует ширине дорожки рельефа b и составляет оставшуюся часть шага рельефа t, т.е.
b = t
Из технологических соображений задается ширина дорожки рельефа, поэтому полученная формула преобразуется для удобства пользования к виду
t(a-1)
С(Из условия эффективного гашения электрической дуги интервал между электрическими разрядами должен быть не менее длительности самого разряда для восстановления начального состояния межэлектродного промежутка, т.е. коэффициент скважности и ?.
Обычно q выбирают s интервале 2-15.
Однако при больших значениях коэффициента скважности (q ) 5) поверхность, защищенная покрытием, составляет значительную часть общей поверхности коллекторной пластины (более
807). Это отрицательно сказывается
1479992 на переходном сопротивлении из-за более высокого удельного электросопротинления карбида хрома, чем у меди, что, в свою очередь, ведет к снижению КПД машины постоянного тока. Поэтому коэффициент скнажности выбирают н интервале 2-5.
Пример . На рабочую поверхность медных коллекторных пластин, 1ð опрессованных пластмассой, нанесен методом электроискрового легирования регулярный рельеф из карбида хрома
Cr С толщиной 5-10 мкм со следующими параметрами: шаг рельефа < 1/4, 15 где 1 — ширина коллекторной пластины; ширина дорожки рельефа Ъ = 1/Я; угол вхождениями = 90 .
В экспериментах исследовалось влияние на эксплуатационные свойства 2р двигателя следующих параметров защитного покрытия: угол вхождения дорсекек регулярного рельефа, э в диапазоне 0-180 ; шаг дорожек регулярного рельефа t н диапазоне 1/10- 25
1/ 21, где 1 — ширина колле кт орн ой пластины.
В результате испытаний установлено, что при значении угла,/3 < 1/6 и увеличивается эроэионный износ кол- 30 лекторных пластин, при значении угла /Зь 1/2 а увеличивается:механический износ щеток.
При величине шага t g 1/81 унеличивается нремя нанесения рельефа без улучшения электроэрозионных и электромеханических характеристик коллектора, а при величине шага 1/41 снижаются электромеханические характеристики двигателя, так как увеличивается площадь сплошного покрытия Сг С что приводит к увеличению переходного сопротивления.
Таким образом, параметры защитного покрытия выбирают в следующей оптимальной области: угол вхождения „Ь =
1/6-1/2Г; шаг регулярного рельефа — 1/8-1/41.
Выполнение ламелей с предлагаемым защитным покрытием из карбида хрома
Cr С. исключает применение драгоценного материала — паллалия. Злектроэрозионная стойкость предлагаемого покрытия обеспечивается эа счет более высокого критерия Паиатника у карбида хрома Cr>C<, чем у палладия. Образование трещин н защитном покрытии исключается за счет того, что покрытие наносят не сплошным слоем, а н ниде регулярного рельефа. Износостойкость предлагаемого покрытия обеспечивается эа счет высокой твердости карбида хрома. Длительная стабильность контакта между щетками и коллектором в процессе работы и хранения обусловлена высокой коррозионной стойкостью материала покрытия и его электрофизическими свойствами.
Расход карбида хрома Cr>C< на предлагаемый коллектор минимальный; толщина контактирующего слоя не превышает 15 мкм.
Формула и з обре тения при q = 2 5;
Ь = где t — шаг рельефа;
1 — ширина коллекторной пластины;
Ь - ширина дорожки рельефа;
q — - коэффициент скнажности; . ,/3 — угол вхождения.
Коллектор электрической машины постоянного тока, содержащий медные коллекторные пластины, на рабочие поверхности которых нанесено защитное покрытие, отличающийся тем, что, с целью поньппения электроэрозионной стойкости коллектора при сохранении стабильности его электромеханических характеристик, в качестве материала защитного покрытия выбран карбид хрома, нанесенный н виде регулярного рельефа со следующими параметрами:
