Коллектор электрической машины

(19) 0 51)5 Н 01 В 39/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследователский институт электромеханики и Призводственное электромашиностроителное объединение "Динамо"(54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) 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 собо в их средней части подвижным соединение в виде крючков 3, 4, направленных навстречу друг другу с плоскими опорами, которые образуют механическое зацепление, Зацепляющие части крючков вкаждой соседней пластине направлены в противоположные стороны, Остальные поверхности 6 соединения могут быть выполнены произвольной конфигурации со свободными допусками, 2 з,.п,ф-лы,15345 б 9 Изобретение относится к электротехнике,.а более точно к коллекторам,и может быть использовано в электрических машинах средней и большой5мощности.Цель изобретения - повышение надеж,ности, ресурса и технологичности коллектора,На фиг1 показана часть коллекто Ора с зацеплением частей пластин вовзаимно противоположных направлениях,"на фиг. 2 - верхняя, контактная частьпластины; на фиг, 3 - нижняя, несущая часть пластины в сборе; на фиг.4 -15две соседние пластины коллектора; нафиг. 5 - коллекторные пластины в сборе с коллекторными втулками..Коллектор электрических машин сос -тоит из набора коллекторных пластин, 2 Окаждая из которых выполняется трапецеидального профиля и состоит из верх -ней контактной части 1 и нижней части 2 сочлененных между собою в ихсредней части подвижными соединением 25в виде крючков 3 и 4, направленныхнавстречу друг другу с плоскими опорами 5, образующими по их поверхностимеханическое зацепление, плоскостькоторого ориентирована перпендикуляр Оно ( тангенциально) относительно ради уса коллектора, а зацепляющие частикрючков в каждой средней пластине направлены в противоположные стороны,Остальные поверхности 6 предлагаемогосоединения могут быть выполнены произвольной конфигурации со свободными 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 технопогично,При износе контактные части плас-,; тин легко заменяются па новые без раздопусками.При сборке коллектора нижние, несущие части пластины своими ласточкижО ми хвостами" 7 закрепляются в коллекторных конусных втулках 8 и при опрессовке коллектора, под воздействием.возникающих между их боковыми сторонами сил арочного распора, располагаются по минимально возможному диаметру, образуя нижнюю арку коллектора,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 меж- ду их боковыми поверхнбстями, образуют верхнюю контактную арку коллектора,Таким образом, предлагаемый коллектор в отличие от известной арочной конструкции, благодаря наличию тангенциального соединения 5 составных коллекторных пластин, представляет иэ себя двухарочную конструкцию.Контактная часть 1 пластины вместо графита может быть выполнена из металлокерамических композиций, меди, алюминия, из сплавов или из чугуна, износоустойчивость которого примерно в 5 раэ 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 ,взаимно противоположно.В результате возникающие при вращении коллектора под воздействием центробежных сил 1, моменты М и М в контактных частях 1 направлены в противоположные стороны и взаимно уравновешиваются, Это существенное отличие полностью исключает возмож- ностЬ нарушения в динамике контактного профиля коллектора и позволяет заметно уменьшить высоту соединения между несущей и контактной частями пластин, что сокращая общую высоту пластин дополнительно уменьшает расход меди на изготовление коллекторных ппастин.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 34569 Предлагаемый коллектор прост и технологичен в изготовлении, так как формирование контактного профиля легко достигается путем проведения пред варительной 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 стабильности предлагаемои конструкции коллектора контактная часть пластины изготавливается по плюсовым допускам, а несущая часть - по минусовым допускам,вов.3. Коллектор по п. о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что контактная часть пластины выполнена из серого чугуна. борки коллектора с сохранением всех остальных его деталей.Существенное преимущество тангенциального соединения пластин коллектора состоит в том, что оно допуска 5 ет изготовление деталей коллектора с меньшей точностью, что облегчает производство. Так если в известном конусном арочном или клиновом соединениях магейшие нарушения в размерах приводят к радиальгым перемещениям контактных частей пластин с нарушением рельефа контактной поверхности коллектора, то при тангенциальном расположении поверхностей зацепления контактной и несущей частей пластин их относительные перемещения могут происходить лишь в тангенциальном направлении без нарушения контактного профи ля коллектора.При нагревании верхняя и нижняя части составных коллекторных пластин, изготовленных из разнородных материалов изменяют свои размеры по раз ному, 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 пластии в аксвальном направлении по плоскости зацепления между контактной и несущей частями пластин, что не нарушает контактного профиля коллектора,Это ценное свойство тангенциального соединения позволяет изготавливать коллектор с составньии пластинами .практически любой длины. 40 1 Одним из современных направленийповышения коммутирующей способностискользящего контакта коллекторныхмашин являетсяв частности, применение бесполитурных контактных пар,обладающих вольт-амперными характеристиками, приближакщимися к прямолинейным. Такими, как известно, являются графитовые коллекторы, удельноесопротивление которых существенновыше меди.Чугун, в частности, имеет в своемсоставе графит в свободном состояниии может рассматриваться как дальнейшее развитие идей графитовых коллекторов, сочетающих в себе высокую прочность, износоустойчивость и низкийкоэффициент трения,Серый чугун нашел например, широкое применение для изготовления контактных колец асинхронных двигателей.Проведенные испытания показали,что серый чугун в паре с различнымимарками щеток обеспечивает снижениене менее чем на 257 коэффициента трения в сравнегии с медью. формула из обр ете ния. Коллектор электрической машины, содержащий пластины, состоящие из контактной и несущей частей, выполненных в местах сочленейия между собой в виде крючков, и закрепленные в металлических коллекторных втулках или пластмассовом корпусе, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, ресурса и технологичности, контактная и несущая части пластины в местах их сочленения соединены с возможностью тангенциального перемещения относительно друг друга, а сопрягающиеся поверхности имеют плоскости, расположенные перцендикулярно радиусу коллектора, направление зацепления контактной и несущей частей в двух соседних пластинах ориентировано взаимно противоположно.2. Коллектор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью облегчения конструкции коллекторные втулки и несущие части коллекторных пластин выполнены из титана или его спла 15345 б 91534569 У/700 актор В,Данко Т В омите сква,оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О аказ 47 НИИПИ Государственного 113035, Составитель В, Чернова Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар ж 43 Подписное по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР -35, Раушская наб., д. 4/5