Коллектор электрической машины

Коллектор электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В. Н. Сидоров, Б. М. Сойкин, А. С Рогалев..и В. Н; Ушак6в

« «««

Ленинградский ордена Красного Знамени механический институт

-(72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ. 1

"Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к узлам скользящего токосъема электрических машин.

Повьппение частоты вращения и ужесточение эксплуатационных требований к электрическим мапппим приводит к необходимости повыпю1ая надежности узлов скользящего токо съема.

Известен коллектор, содержащий пакет . пластин с плоскими торцами, установленные на корпусе и размещенные на нем нажимные шайбы с зазором относительно па.-кета, .зазоры заполняют пластмассой (1 j ..

Пластмасса образует механический замок и изолирует пакет пластин от нажнмных шайб, которйе выполняются иэ металла.

Для того, чтобы пластмасса (диэлектрик) .образовала более надежный механический замок, иа торцах пакета и нажимных шайб выполняют кольцевые или спиральные выемки. Форма поперечного сечения этих -выемок может быть самая разнообразная.

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

2 технологической операцией и для своего осуществления требует приспособления, которое обеспечивает прокачку диэлектрика в жидком состоянии под давлением через зазор. В связи со сложной конфигурацией зазора в качестве диэлектрика возможно использование только чистых полимеров или нолимеров с мелкодисперсным нанолнителем.

Основными недостатками данной конструкции являются следующие. йо торцам пакета пластин необходимо выполнять кольцевые или спиральные выемки.

Образование выемок возможно только за счет механической обработки, но качественную обработку углеродных материалов возможно обеспечить только за счет использования алмазного инструмента Однако и при этом такие виды дефектов, как сколы, выкрашивания и микротрещины, неизбежны.

Наличие, с одной стороны, указанных дего фектов, а с другой — того, что прочность на срез чистых полимеров или полимеров с мелкодисперсным наполнителем является небольшим, то использование этого техничес997152

3 кого решения становится нецелесообразным для быстроходных электрических машин; Это объясняется тем, что при эксплуатации быстроходных электрических машин на пакет, пластин действуют значительные центробежные . силы, которые вызывают в каждой пластине дополнительные растягивающие напряжения, Дополнительные растягивающие напряжения, воздействие которых усугубляется указанными дефектами (выступающими в роли кон- 1Î центраторов напряжений), приводят к разруI шению пластин. Кроме того, центробежные силы, возДействующие на весь пакет пластин, воспринимаются только теми участками диэлектрика, которые заполняют канавки HR самом пакете и нажимных шайбах. Следует учитывать, что сам диэлектрик работает на срез. Таким образом, из-за указанных причин резко снижается эксплуатационная надежность известного конструктивного решения.

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 f 2l .

Однако данное устройство характеризуется недостаточной надежностью закрепления коллекторных пластин.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности коллектора быстроходной электрической машины за

35 счет повышения прочности самого крепления и обеспечения 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 поверх45 костями паза корпуса и пакета пластин, выполнен в виде однонаправленного волокнистого материала, пропитанного связующим и намотанного последовательными слоями.

На чертеже изображен коллектор, продольный разрез.

Предлагаемый коллектор электрической машины содержит корпус 1, имеющий по наружной поверхности кольцевой паз с поднутренными выточками. В пазу размещен пакет пластин, состоящий из токопроводящих

2 и изолирующих 3 пластин, при этом все. пластины уложены радиально по отношению к корпусу 1 и имеют трапецеидальную фор4 му, причем углы при большем основании пластин по величине больше, чем углы при основании паза корпуса 1. 3а 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 использован однонаправленный 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 армированный диэлектрик 4 прочно удерживает пакет, состоящий из токолроводящих 2 и изолирующих 3 пластин, в пазу корпуса 1.

В процессе эксплуатации на коллектор о 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 вЂ” 8Д и эпоксидный компаунд К вЂ” 153.

На основе указанных ингредиентов получен диэлектрик е плотностью в пределах 1,1—

1,2 г/см . Если в качестве армирующего

-997152

Составитель В. Чернова

Тсхред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак

Редактор М. Яылын

Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 949/73

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 волокна использовать стеклянные нити, то получаются диэлектрики с плотностью в пре делах 1,8 — 1,9 г/см, т.е. в таком диэлектрике под воздействием центробежных сил возникают напряжения, которые на 60% выше, 5 чем напряжения в диэлектрике на основе органических волокон.

Кроме указанного, за счет равномерного поджатия пластин к основанию паза корпуса, т.е. к базовым поверхностям, а также за счет высокой надежности их крепления в самом корпусе в предложенной конструкции становится возможным использование широкой номенклатуры углеродных либо друтих электропроводных хрупких материалов как 1з изотропного, так и анизотропного строения. 3a счет предлагаемого конструктивного решения созданы коллектора быстроходных электрических машин, использующие в качестве электропроводных пластин углеродные материалы и обладающие высокой эксплуатационной надежностью.

Формула изобретения

1. Коллектор электрической машины, содержащий корпус с наружным кольцевым

6 пазом трапецеидальной формы, в котором с зазорами между его боковыми поверхностями размещены контактные пластины трапецеидальной формы, собранные в пакет и уложенные радиально, а зазоры заполнены диэлектриком,от лича ющийс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, углы при большем основании каждой из пластин выполнены больше, чем углы при большем основании паза.

2. Коллектор по п. 1, о т л и ч а юшийся .тем, что диэлектрик, размещенный в кольцевых зазорах между боковыми поверхностями паза корпуса и пакета пластин, выполнен в виде, однонаправленного волокнистого материала, пропитанного связующим и намотанного последовательными слоями;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ и "" 890985, кл. 21 4 59, 1953.

2. Патент ГДР У 1305, кл. 21 d 59, 1953.