RU2171525C1

RU2171525C1 - Commutator machine

Info

Publication number: RU2171525C1
Application number: RU2000105356A
Authority: RU
Inventors: А.А. Тананов; Ю.В. Алексеев; Г.И. Тимофеев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Кросна-Мотор"
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; dc commutator machines. SUBSTANCE: commutator machine has frame, stator, armature, and end shields of which one carries brushes secured by means of brackets and brush holders. Brush holders are coupled to brackets by means of rectangular-section studs that enter rectangular seats of brackets; the latter are bolted to brush-holder studs. Bolt head at each joint is located in depression provided in bracket and its threaded portion is driven in threaded hole at butt end of respective stud. EFFECT: simplified design, reduced space requirement, enlarged service life of machine. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к электрическим коллекторным машинам постоянного тока с механической коммутацией, конструктивными особенностями которых являются их компоновочные решения таких технических задач, как уменьшение габаритов коллекторных машин, их материалоемкости, упрощение конструкции, увеличение объема коллекторных камер для обеспечения нормальных тепловых режимов работы. The invention relates to the field of the electrical industry, in particular to DC electric collector machines with mechanical switching, the design features of which are their layout solutions to such technical problems as reducing the size of collector machines, their material consumption, simplifying the design, increasing the volume of collector chambers to ensure normal thermal operating modes.

Существующий уровень электрических коллекторных машин на примере электродвигателей постоянного тока, применяемых в электропроводах трамваев, троллейбусов и электропоездов метро, указывает на необходимость уменьшения габаритов электродвигателя, упрощения его конструкции и повышения сроков службы путем устранения отрицательных факторов. The current level of electric collector machines, using DC electric motors as examples in tram, trolleybus and subway electric wires, indicates the need to reduce the size of the electric motor, simplify its design and increase service life by eliminating negative factors.

Известна электрическая коллекторная машина, содержащая корпус, расположенный в нем якорь, статор, вентилятор, коллектор в коллекторной камере, в которой расположены щеткодержатели со щетками, средства крепления щеткодержателей к подшипниковому щиту в виде двух соосно установленных по отношению к оси машины колец, связанных с поворотной траверсой [1]. Known electric collector machine, comprising a housing, an anchor, a stator, a fan, a collector in the collector chamber, in which brush holders with brushes are located, means for fastening the brush holders to the bearing shield in the form of two rings coaxially mounted with respect to the axis of the machine and connected with a rotary traverse [1].

Сложность соединения щеткодержателей с подшипниковым щитом увеличивает длину электромашины, усложняет конструкцию, уменьшает воздушное пространство коллекторной камеры. С увеличением длины электромашины повышается ее металлоемкость; габарит по длине требует соответствующего пространства в компоновке электропривода транспортного средства, а множество лабиринтных воздушных зон в коллекторной камере вследствие неудовлетворительной компоновки расположенных в ней элементов является причиной завихрения охлаждающего потока воздуха, накопления на поверхности камеры пыли, образующей теплоизолирующий слой, что приводит к нарушению нормального теплового режима работы из-за ухудшения теплопередачи в окружающую среду, а также к повышенному износу трущихся частей из-за скопления в камере образивной и токопроводящей пыли. The complexity of connecting the brush holders with the bearing shield increases the length of the electric machine, complicates the design, reduces the airspace of the collector chamber. With an increase in the length of the electric machine, its metal consumption increases; the length dimension requires an appropriate space in the layout of the vehicle’s electric drive, and the many labyrinth air zones in the collector chamber due to the poor layout of the elements located in it cause swirling of the cooling air flow and the accumulation of dust on the surface of the chamber, forming a heat-insulating layer, which leads to a violation of normal thermal operating mode due to deterioration of heat transfer to the environment, as well as to increased wear of the rubbing parts due to opleniya chamber obrazivnoy and conductive dust.

Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому эффекту является электрическая коллекторная машина, включающая расположенные в корпусе машины статор, якорь на валу в подшипниках подшипниковых щитов, щетки, расположенные в щеткодержателях и взаимодействующие с коллектором в коллекторной камере, кронштейны с элементами крепления к ним щеткодержателей, болты крепления кронштейнов к корпусу электромашины посредством подшипникового щита, а также болтовые соединения элементов крепления с кронштейнами, причем каждый элемент крепления щеткодержателя к кронштейну в поперечном сечении выполнен прямоугольной формы [2]. The closest technical solution in essence and the achieved effect is an electric collector machine, including a stator located in the machine body, an armature on the shaft in bearings of bearing shields, brushes located in brush holders and interacting with the collector in the collector chamber, brackets with elements for attaching brush holders to them, bolts for fastening the brackets to the body of the electric machine by means of a bearing shield, as well as bolt connections of fastening elements with brackets, each ent fastening the brush holder to the bracket in a cross section of rectangular shape made [2].

Элементы крепления щеткодержателей к кронштейнам выполнены в виде угольников, кронштейны имеют сложную изогнутую форму, взаимное расположение элементов крепления щеткодержателей в коллекторной камере занимает большой ее объем, что приводит к необходимости увеличения длины коллекторной машины, усложняет конструкцию соединений. The fastening elements of the brush holders to the brackets are made in the form of squares, the brackets have a complex curved shape, the relative position of the fastening elements of the brush holders in the collector chamber occupies a large volume, which leads to the need to increase the length of the collector machine, complicates the design of the joints.

Решаемой технической задачей заявленной электрической коллекторной машины является повышение ее компактности, надежности и упрощения конструкции. Другой технической решаемой задачей является повышение срока службы электромашины. The technical task of the claimed electric collector machine is to increase its compactness, reliability and simplify the design. Another technical problem to be solved is to increase the service life of the electric machine.

Поставленная техническая задача решается тем, что электрическая коллекторная машина, включающая расположенные в ее корпусе статор, якорь на валу в подшипниках, подшипниковые щиты, щетки, расположенные в щеткодержателях и взаимодействующие с коллектором в коллекторной камере, кронштейны с элементами крепления к ним щеткодержателей, болты крепления кронштейнов к корпусу электромашины посредством подшипникового щита, а также болтовые соединения элементов крепления с кронштейнами, причем каждый элемент крепления щеткодержателя к кронштейну выполнен в сечении прямоугольным, а в каждом кронштейне выполнено центральное отверстие и соосно расположенное с ним прямоугольное гнездо, площадь поперечного сечения которого больше площади поперечного сечения центрального отверстия, образующего с прямоугольным гнездом упор под торец упомянутого элемента крепления щеткодержателя, каждый элемент крепления щеткодержателя выполнен в виде прямолинейного пальца с резьбовым отверстием в его торце, конец пальца расположен в прямоугольном гнезде кронштейна с возможностью взаимодействия поверхности гнезда с прямоугольной поверхностью конца пальца и его торцом, при этом в торце каждого пальца выполнено резьбовое отверстие, соосно расположенное с продольной осью пальца, при этом с противоположной стороны от гнезда кронштейна, на его привалочной поверхности, выполнено углубление, ось которого расположена на оси пальца и оси центрального отверстия кронштейна, головка болта болтового соединения пальца с кронштейном расположена в углублении кронштейна, резьбовая часть болта упомянутого соединения расположена в резьбовом отверстии пальца, продольная ось болта соединения пальца с кронштейном и продольная ось пальца расположены на прямой линии перпендикулярной плоскости подшипникового щита, с которым связаны кронштейны, продольная ось каждого щеткодержателя расположена перпендикулярно к продольной оси пальца, в каждом пальце выполнены сквозные пазы под элементы крепления к нему щеткодержателей и продольная ось каждого паза расположена перпендикулярно к продольной оси пальца. The stated technical problem is solved in that the electric collector machine, including the stator located in its body, the armature on the shaft in the bearings, bearing shields, brushes located in the brush holders and interacting with the collector in the collector chamber, brackets with attachment elements for brush holders to them, mounting bolts brackets to the body of the machine by means of a bearing shield, as well as bolted connections of the fastening elements to the brackets, each fastening element of the brush holder to the bracket it is made rectangular in cross section, and in each bracket there is a central hole and a rectangular socket coaxially located with it, the cross-sectional area of which is larger than the cross-sectional area of the central hole, which forms an emphasis with the rectangular socket on the end of the mentioned brush holder fastener, each brush holder fastener is made in a rectilinear finger with a threaded hole in its end, the end of the finger is located in a rectangular bracket socket with the possibility of interaction the surface of the nest with the rectangular surface of the end of the finger and its end, while in the end of each finger a threaded hole is made coaxially located with the longitudinal axis of the finger, while on the opposite side of the nest of the bracket, on its mating surface, a recess is made, the axis of which is located on the axis of the finger and the axis of the central hole of the bracket, the bolt head of the bolt connection of the finger to the bracket is located in the recess of the bracket, the threaded part of the bolt of the said connection is located in the thread the finger’s hole, the longitudinal axis of the bolt connecting the finger to the bracket and the longitudinal axis of the finger are located on a straight line perpendicular to the plane of the bearing shield, to which the brackets are connected, the longitudinal axis of each brush holder is located perpendicular to the longitudinal axis of the finger, through fingers are made through holes for fastening to brush holders and the longitudinal axis of each groove is perpendicular to the longitudinal axis of the finger.

Такое выполнение электрической коллекторной машины упрощает ее конструкцию за счет нового компоновочного взаимного расположения элементов соединения щеток с корпусом электромашины и усовершенствования конструкции соединения. This embodiment of the electric collector machine simplifies its design due to the new layout relative positioning of the elements for connecting the brushes with the body of the electric machine and the improvement of the design of the connection.

Данное изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана электрическая коллекторная машина в продольном разрезе. In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric collector machine.

На фиг. 2 - коллекторная камера электрической коллекторной машины в продольном разрезе. In FIG. 2 is a longitudinal section through the collector chamber of an electric collector machine.

На фиг. 3 - соединение кронштейна с траверсой и пальцем. In FIG. 3 - connection of the bracket with a traverse and a finger.

На фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3 (болтовое соединение не показано). In FIG. 4 is a section BB in FIG. 3 (bolt connection not shown).

На фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 3. In FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 3.

Электрическая коллекторная машина включает расположенные в ее корпусе 1 (фиг. 1) статор 2, якорь 3 на валу 4 в подшипниках 5, подшипниковые щиты 6, щетки 7, расположенные в щеткодержателях 8, взаимодействующие с коллектором 9 в коллекторной камере 10, кронштейны 11 с элементами крепления к ним щеткодержателей 8. Элементы крепления выполнены в виде прямолинейных пальцев 12. Болты 13 (фиг. 2) служат для крепления кронштейнов 11 к корпусу 1 электромашины посредством левого подшипникового щита 6. Болтовые соединения 14 (фиг. 3) служат для соединения пальцев 12 с кронштейнами 11. An electric collector machine includes a stator 2 located in its housing 1 (Fig. 1), an anchor 3 on the shaft 4 in bearings 5, bearing shields 6, brushes 7 located in brush holders 8, interacting with the collector 9 in the collector chamber 10, brackets 11 s fastening elements for brush holders 8. The fastening elements are made in the form of straight fingers 12. Bolts 13 (Fig. 2) are used to fasten the brackets 11 to the housing 1 of the electric machine through the left bearing shield 6. Bolted connections 14 (Fig. 3) are used to connect the fingers 12 s ronshteynami 11.

Каждый палец 12 крепления щеткодержателя 8 к кронштейну 11 выполнен в сечении прямоугольным (фиг. 5). В каждом кронштейне выполнено центральное отверстие 15 (фиг. 4) и соосно расположенное с ним прямоугольное гнездо 16 (фиг. 5), площадь поперечного сечения которого больше площади поперечного сечения центрального отверстия 15, образующего с прямоугольным гнездом упор 17 (фиг. 3) под торец 18 пальца 12 крепления щеткодержателя 8. Каждый палец 12 крепления щеткодержателя выполнен с резьбовым отверстием 19 в торце 18 пальца 12, конец которого расположен в прямоугольном гнезде 16 кронштейна 11 с возможностью взаимодействия поверхности 20 гнезда 16 с прямоугольной поверхностью 21 (фиг. 3) конца пальца 12 и его торцом. Ось резьбового отверстия 19 расположена на продольной оси 22 пальца 12. С противоположной стороны от гнезда 16 кронштейна 11, на его привалочной поверхности 23, выполнено углубление 24, ось 25 которого расположена на оси 22 пальца 12 и продольной оси 26 (фиг. 4) центрального отверстия 15 кронштейна 11. Головка 27 болта болтового соединения 14 пальца 12 с кронштейном 11 расположена в углублении 24 кронштейна 11, а резьбовая часть болта упомянутого болтового соединения 14 расположена в резьбовом отверстии 19 пальца 12. Продольная ось болта болтового соединения 14 расположена на продольной оси 22 пальца 12, которая перпендикулярна плоскости 28 левого подшипникового щита 6, с которым связаны кронштейны 11. Продольная ось 29 каждого щеткодержателя 8 расположена перпендикулярно к продольной оси 22 пальца 12. В пальце выполнены сквозные пазы 30 под элементы 31 (фиг. 2) крепления к нему щеткодержателей 8. Продольная ось каждого паза 30 пальца расположена на продольной оси 22 пальца 12. Each finger 12 of the attachment of the brush holder 8 to the bracket 11 is made in rectangular cross section (Fig. 5). Each bracket has a central hole 15 (Fig. 4) and a rectangular socket 16 coaxially located with it (Fig. 5), the cross-sectional area of which is larger than the cross-sectional area of the central hole 15, which forms a stop 17 (Fig. 3) with a rectangular socket under the end face 18 of the finger 12 of the brush holder 8. Each finger 12 of the brush holder is made with a threaded hole 19 in the end face 18 of the finger 12, the end of which is located in the rectangular socket 16 of the bracket 11 with the possibility of interaction of the surface 20 of the socket 16 with a rectangular second surface 21 (FIG. 3) end of finger 12 and its end face. The axis of the threaded hole 19 is located on the longitudinal axis 22 of the finger 12. On the opposite side of the socket 16 of the bracket 11, on its mating surface 23, a recess 24 is made, the axis 25 of which is located on the axis 22 of the finger 12 and the longitudinal axis 26 (Fig. 4) of the central the holes 15 of the bracket 11. The head 27 of the bolt bolt 14 of the finger 12 with the bracket 11 is located in the recess 24 of the bracket 11, and the threaded part of the bolt of the bolted connection 14 is located in the threaded hole 19 of the finger 12. The longitudinal axis of the bolt of the bolt connection 14 races laid on the longitudinal axis 22 of the finger 12, which is perpendicular to the plane 28 of the left bearing shield 6, to which the brackets are connected 11. The longitudinal axis 29 of each brush holder 8 is perpendicular to the longitudinal axis 22 of the finger 12. Through the finger there are through grooves 30 for the elements 31 (FIG. 2) attaching brush holders to it 8. The longitudinal axis of each groove 30 of the finger is located on the longitudinal axis 22 of the finger 12.

В корпусе 1 (фиг. 1) выполнены окна 32 и 33, служащие для замены щеток и забора воздуха в коллекторную камеру 10 вентилятором 34, а также окна 35 для выброса нагретого воздуха из корпуса электромашины в атмосферу. Кроме вышеупомянутых элементов, связывающих щетки 7 с корпусом, эта связь осуществлена также посредством траверсы 36 (конструкция которой в данном описании не раскрывается). Траверса 36 расположена с возможностью взаимодействия с левым подшипниковым щитом 6 (фиг. 1), и в рабочем положении электромашина жестко связана с ним. В каждом пальце 12 (фиг. 2) выполнено отверстие 37 для присоединения к нему электропроводов посредством болтов 38. Подшипниковые щиты закреплены на корпусе 1 болтами 39. Windows 32 and 33 are made in the housing 1 (Fig. 1), which serve to replace the brushes and take air into the collector chamber 10 by a fan 34, as well as windows 35 for discharging heated air from the electric machine body into the atmosphere. In addition to the aforementioned elements connecting the brushes 7 to the housing, this connection is also carried out by means of a crosshead 36 (the construction of which is not disclosed in this description). The traverse 36 is located with the possibility of interaction with the left bearing shield 6 (Fig. 1), and in the working position the electric machine is rigidly connected with it. In each finger 12 (Fig. 2), a hole 37 is made for connecting electrical wires to it by means of bolts 38. Bearing shields are fixed to the housing 1 by bolts 39.

При сборке электрической коллекторной машины траверсу 36 (фиг. 1) с закрепленными на ней кронштейнами 11, пальцами 12 и щеткодержателями 8, а также подшипниковый щит 6 с закрепленной на нем траверсой устанавливают в торцевом проеме корпуса 1 и болтами 39 подшипниковый щит 6 соединяют с корпусом 1. После этого с пальцами 12 (фиг. 2) соединяют посредством болтов 38 электропровода (не показаны). Далее закрепляют щеткодержатели 8 на пальцах 12 известным способом. When assembling an electric collector machine, the crosshead 36 (Fig. 1) with the brackets 11 fixed thereon, the fingers 12 and the brush holders 8, as well as the bearing shield 6 with the traverse mounted on it, are installed in the end opening of the housing 1 and the bolts 39 are connected to the housing with bolts 39 1. After that, the fingers 12 (Fig. 2) are connected by means of bolts 38 of the electric wire (not shown). Next, the brush holders 8 are fixed on the fingers 12 in a known manner.

Собранный таким образом компактный узел позволяет уменьшить его длину в осевом направлении машины, обеспечивает значительное сокращение элементов в коллекторной камере, увеличивает ее воздушное пространство, влияющее на процесс охлаждения щеточно-коллекторного аппарата и других частей электромашины. The compact assembly thus assembled makes it possible to reduce its length in the axial direction of the machine, provides a significant reduction in the elements in the collector chamber, and increases its air space, which affects the cooling process of the brush-collector apparatus and other parts of the electric machine.

При этом пальцы 12, выполненные из стальной полосы, в соединении с пластмассовыми кронштейнами 11 не требуют обработки, изоляции и выпечки последней, а кронштейны, благодаря выбору материала, не требуют механической обработки. Кронштейны и пальцы в последовательном соединении друг с другом позволили последовательно, вдоль оси 22 (фиг. 2) каждого пальца 12, расположить пару щеткодержателей 8, что обеспечило облегчение настройки коммутации и улучшения работы щеточно-коллекторного аппарата. In this case, the fingers 12, made of a steel strip, in conjunction with plastic brackets 11 do not require processing, insulation and baking of the latter, and the brackets, due to the choice of material, do not require machining. The brackets and fingers in series connection with each other made it possible to sequentially, along the axis 22 (Fig. 2) of each finger 12, arrange a pair of brush holders 8, which facilitated the adjustment of commutation and improved operation of the brush-collector apparatus.

Работает электрическая коллекторная машина в обычном режиме и превращении коллектора 9, усилия, передающиеся от щеток на щеткодержатели 8, воспринимаются прямоугольными в сечении пальцами 12, закрепленными в прямоугольных гнездах 16 кронштейнов 11, что исключает поворот пальцев 12 вокруг их продольных осей. Поскольку торцы 18 (фиг. 3) пальцев 12 плотно прижаты к упорам 17 кронштейнов 11 болтовыми соединениями 14, то пальцы 12 вместе с кронштейнами 11 образуют единую, жесткую и прочную конструкцию, благодаря которой обеспечивается стабильное положение щеток 7 на коллекторе 9. The electric collector machine operates in the normal mode and the collector 9 is transformed, the forces transmitted from the brushes to the brush holders 8 are perceived by rectangular fingers 12 secured in rectangular sockets 16 of the brackets 11, which eliminates the rotation of the fingers 12 around their longitudinal axes. Since the ends 18 (Fig. 3) of the fingers 12 are tightly pressed against the stops 17 of the brackets 11 with bolted joints 14, the fingers 12 together with the brackets 11 form a single, rigid and strong structure, which ensures a stable position of the brushes 7 on the collector 9.

В сравнении с известным техническим решением данная электрическая коллекторная машина, кроме вышеизложенных преимуществ, позволяет также существенно уменьшить ее материалоемкость и трудоемкость изготовления. In comparison with the known technical solution, this electric collector machine, in addition to the above advantages, can also significantly reduce its material consumption and the complexity of manufacturing.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1399854, кл. H 02 K 23/00, 1986 г.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR N 1399854, cl. H 02 K 23/00, 1986

2. Тяговый электродвигатель постоянного тока КР 251. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИРФШ. 527432. 017 ТО, Л. 18, ЗАО "Кросна-Мотор", 1995. (прототип). 2. Traction DC electric motor KR 251. Technical description and operating instructions for IRFS. 527432. 017 TO, L. 18, CJSC Krosna-Motor, 1995. (prototype).

Claims

An electric collector machine, including a stator located in its housing, an armature on the shaft in bearings, bearing shields, brushes located in the brush holders and interacting with the collector in the collector chamber, brackets with elements for attaching brush holders to them, bolts for attaching the brackets to the electric machine body by means of a bearing shield and also bolted connections of the fastening elements to the brackets, each fastening element of the brush holder to the bracket is made rectangular, characterized in that each bracket has a central hole and a rectangular socket coaxially located with it, the cross-sectional area of which is larger than the cross-sectional area of the central hole, which forms a stop under the end of the mentioned brush holder fastener with each rectangular socket, each brush holder fastener is made in the form of a straight finger with a threaded hole in its end, the end of the finger is located in the rectangular socket of the bracket with the possibility of interaction of the surface of the socket with a rectangular the surface of the end of the finger and its end, while the threaded hole in the end of the finger is located on the longitudinal axis of the finger on the opposite side from the bracket socket, a groove is made on the mounting surface of the latter, the axis of the groove is located on the axis of the finger and the axis of the central bracket hole, bolt head the finger with the bracket is located in the recess of the bracket, the threaded portion of the bolt of the said connection is located in the threaded hole of the finger, while the longitudinal axis of the bolt of the connection fell The bracket with the bracket and the longitudinal axis of the finger are located on a straight line perpendicular to the plane of the bearing shield, to which the brackets are connected, the longitudinal axis of each brush holder being perpendicular to the longitudinal axis of the finger, through the grooves are made grooves for fastening elements of the brush holders to it and the longitudinal axis of each groove located perpendicular to the longitudinal axis of the finger.