CZ302531B6 - Delený komutátor umístený u obou stran elektrického tocivého stroje - Google Patents

Abstract

Delený komutátor umístený u obou stran elektrického tocivého stroje - urcený zejména pro dynamicky vyvážené elektromotory a dynama s nejvyšším elektroizolacním odporem - který je tvoren dvema základními cástmi/telesy (1A a 1B) komutátoru, na nichž jsou upevneny kovové lamely (2A a 2B), a následné elektroizolacní lamely (3A a 3B), pricemž liché kovové lamely (2A) jsou umísteny a elektricky pripojeny z první strany (A) k rotoru (8), a sudé kovové lamely (2B) jsou umísteny a elektricky pripojeny z druhé strany (B) k rotoru (8), kde je dále tento rotor (8) spojený s hrídelem (7), na kterém jsou také pripevneny základní cásti/telesa (1A a 1B), jež jsou elektricky nevodivé; pritom k tomuto delenému komutátoru priléhají ctyri sberací kartáce (4) umístené u obou stran (A a B) rotoru (8).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká děleného komutátoru umístěného u obou stran elektrického točivého stroje ci u obou stran (nejméně jednoho) rotoru, který je tvořen alespoň dvěma základními Částmi/tělesy komutátoru, s nimiž jsou spojeny alespoň kovové lamely, jež jsou vůči sobě navzájem prostřídány (ke svému elektrickému zapojení), právě u obou zmíněných stran příslušného stroje, při souio časném vytvoření následně větších elektroizolačních mezer anebo s vložením elektroizolačních lamel vedle a opačně následně prostřídaných a upevněných nebo uložených také v těchto dvou částech/tě lesech komutátoru - a to pro dosažení vyššího elektroizolačního odporu mezi zmíněnými kovovými lamelami, a nově pro již tímto umožněné dynamické vyvážení tohoto příslušného stroje i pro možnost minimalizace zmenšení uvedeného děleného komutátoru atd.

Dosavadní stav techniky

Dosud se nejprve používalo pouze jednoho neděleného tělesa komutátoru umístěného u jedné strany elektrického točivého stroje ci u jedné strany rotoru s menším elektroizolačním elektric2o kým odporem mezi kovovými lamelami - který byl proto vhodný spíše jen pro suché prostředí a menší elektrické napětí přiváděné nebo odváděné z tohoto neděleného komutátoru u elektrického točivého stroje - což bylo nevýhodou u jediného tělesa neděleného komutátoru, a to spolu i s horším dynamickým vyvážením u takového stroje vzhledem, právě, k jednostrannému umístění tohoto původního komutátoru.

- Naproti tomu byly výhodné u (jediného) neděleného komutátoru - jeho menší celková osová délka (- tedy nejenom komutátoru) nebo pouze jeden celek komutátoru (pro postačující dva sběrací kartáče) a menší hmotnost tohoto původního komutátoru atd.

Dále se používalo pouze jediné větší základní těleso děleného komutátoru (- byť sestavené z více prvků/znaků - které galvanicky oddělovaly, při již poměrně velkém elektroizolačním odporu, kovové prvky/znaky upevněných lamel, jakož i hřídel elektrického točivého stroje), kteréžto je také umístěno dynamicky nevyváženě u jedné strany rotoru elektrického točivého stroje, přičemž jsou u tohoto komutátoru uloženy zesílené a nadbytečně složitě konstruované lamely pro upevněné elektroizolační destičky, jež jsou rozmístěné svou polohou následně a postupně střídavě, a to u obou stran v těchto lamelách - po obvodu a u povrchu tohoto typu komutátoru - popsaném a znázorněném v ochranném dokumentu NL 7512071 A - což nevíc nadbytečně zvětšovalo průměr i hmotnost celého komutátoru, a s tím přirozeně, i obvodovou rychlost jeho rotace, při provozu u točivého stroje, která tak zákonitě vedla i k rychlejšímu opotřebení komutátoru a příslušejících sběracích kartáčů atd.

A nakonec se používaly i další podobné typy komutátorů jako např. podle ochranných dokumentů GB 467570 A, a GB 433277 A - ale ani tyto komutátory nebyly uvedeny pro dynamicky vyvážené umístění u obou stran elektrického točivého stroje či u obou stran rotoru - kde (opět) pokud byla užita jen dvě ložiska u elektrického točivého stroje, ke kterému přísluší takovéto komutátory respektive každý jeden komutátor umístěný anebo umístěné jen u jedné strany stroje či jen u jedné strany rotoru, tak nevýhodně zatěžovaly jedno ze zmíněných ložisek, hřídel i další příslušné prvky/znaky tohoto stroje více, nežli na straně druhé (popřípadě musela být hmota alespoň jednoho prvku/znaku tohoto stroje nebo u tohoto stroje větší a jinak rozložena anebo musel být užit další prvek/znak stroje či příslušenství atp.) - což vždy výsledně vedlo k nadbytečnému nebo so většímu užití hmoty u takového stroje atd. - a sice pro dosažení žádaných odpovídajících mechanických a elektrický vlastností (nejenom vlastního) elektrického točivého stroje u něhož byl doposud (obecně jakýkoli) nejméně jeden dosavadní komutátor umístěn.

- 1 CZ 302531 B6

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje dělený komutátor umístěný u obou stran elektrického točivého stroje či umístěný u obou stran (nejméně jednoho) rotoru, tvořený alespoň dvěma základními častmi/tělesy komutátoru, na nichž jsou upevněny nebo uloženy alespoň kovové lamely, jehož podstata spočívá v tom, že jsou u obou stran elektrického točivého stroje či u obou stran (nejméně jednoho) rotoru umístěny alespoň dvě základní částί/tělesa komutátoru, ve kterých jsou uloženy, nebo na kterých jsou upevněny alespoň stranově odpovídající kovové lamely, jež jsou přitom vzájemně, a právě u obou stran, vůči sobě prostřídané elektricky a mechanicky připojeny k příslušnému a výše uvedenému rotoru (- a to následně k elektrickým vinutím rotoru pro a při provozním otáčení rotoru elektromotoru nebo ek generátoru -) tohoto elektrického točivého stroje, kde je dále již zmíněný rotor spojený s (nejméně jedním) příslušným hřídelem, na kterém jsou také připevněny, u obou odpovídajících stran, právě tyto základní části/tělesa komutátoru, jež jsou elektricky nevodivé přinejmenším u zmíněných kovových lamel pro vzájemné galvanické oddělení všech těchto lamel - avšak při užití minima prvků/znaků - pak s celými elektroizolačními cástmi/tělesy tohoto komutátoru - což při velkých mezerách, přinejmenším, zachová velký elektroizolační odpor (nejenom) mezi jednotlivými elektricky vodivými kovovými lamelami - kde je každá lichá stranově odpovídající kovová lamela umístěna u první strany tohoto stroje či rotoru, a kde je každá sudá stranově odpovídající kovová lamela umístěna u druhé strany tohoto stroje či rotoru - a proto nově, a zároveň v kombinaci umožní přinejmenším (relativní) dynamické vyvážení celé této točivé soustavy prvků/znaků u příslušného stroje, dále - při soucasnějiž umožněném zmenšení (respektive pro minimalizaci) průměru děleného komutátoru a snížení hmotnosti, a to i celého elektrického točivého stroje, a s tím se přirozeně sníží i obvodová rychlost rotace při provozu tohoto děleného komutátoru - pro menší opotřebení i přilehlých příslušejících sběracích kartáčů, jež jsou užity alespoň čtyři - respektive dvě dvojice. (- Shora uvedené dynamické vyvážení celé této točivé soustavy prvků/znaků vynálezu určených k elektrickému točivému stroji, se týká především rovnoměrného zatížení příslušného hřídele, ale dále i ložisek, určených pro uložení tohoto hřídele, spočívajících v ložiskových vících u statoru, také pospolu i kostry statoru a patek točivého stroje apod. - a přirozeně i jejich uložení a vzájemného spojení - a to právě zejména při rotaci, pohybu a i při vibracích vzniklých u takového stroje v důsledku provozu atd.).

Dále mohou být výhodně u děleného komutátoru podle vynálezu vytvořeny drážky v základních ěástech/tělesech komutátoru pro lepší spojení, zajištění a uložení alespoň kovových lamel - které jsou tedy rozmístěny po obvodech u vnějších povrchů stranově odpovídajících ěástí/těles komutátoru, popřípadě mohou být výhodně vytvořeny drážky v těchto základních částech/tělesech komutátoru, jež jsou určeny pro lepší spojení a zajištění na příslušném (nejméně jednom) hřídeli tohoto elektrického točivého stroje (- který je eventuálně proto opatřen také vytvořenými drážkami).

Vzhledem k postupnému opotřebení během provozu děleného komutátoru umístěného u obou stran elektrického točivého stroje je výhodné (pro zmenšení hmoty odpadního materiálu), aby byly vedle již zmíněných kovových lamel použity i elektroizolační lamely - pro (snadné) vyrovnání povrchů obvodů děleného komutátoru, pokud nebudou vytvořeny drážky v základních částech/tělesech komutátoru k těmto lamelám určené - jež by bylo poté a po opotřebení eventuálně možné vyměnit za nové lamely - což usnadní právě výše uvedené drážky určené pro tyto (popřípadě výměnné) lamely, z čehož je tedy (potažmo a dle předně uvedeného) každá následná lichá elektroizolační lamela umístěna u první strany tohoto stroje či rotoru, a každá následná sudá elektroizolační lamela je umístěna u druhé strany tohoto stroje Či rotoru - a kde jsou tyto elektroizolační lamely (tzv. falešné lamely) umístěny, upevněny nebo uloženy právě mezi shora uvedené kovové lamely po obvodech děleného komutátoru (- přičemž pro výrobu těchto lamel atd. je nutno brát i v úvahu, že elektroizolační lamely jsou při provozu u točivého stroje namáhány respektive opotřebovávány mechanicky, tepelně a případně i chemicky, ale kovové lamely jsou opotřebovávány ještě navíc elektroerozivně). Dále lamely (shodných, nebo i různých konstrukčních rozměrů, tvarů nebo provedení k základním částem/tě lesům - a sice také podle provedení,

- 7 _ složení a konstrukce) jsou upevněny a zajištěny proti posuvu či odtržení - přilepením, přišroubováním, přinýtováním, nebo vtavením apod. (- tedy spíše natrvalo - jako nevýměnné lamely -), anebo popřípadě mohou být výhodně zajištěny za pomoci šroubů či vrutů nebo mohou být připájeny či jinak zajištěny např. za pomoci výstupků nebo dolíčků v lamelách a v základních částech/tělesech komutátoru apod. (- tedy přijatelněji pro možnost výměny - jako výměnné lamely) - a to právě na základních částech/tělesech tohoto děleného komutátoru (- buďto bez vytvoření drážek, nebo naopak s vytvořenými drážkami pro tyto lamely) po vnějších obvodech nebo z boků či čel. - Kde zajišťující šrouby či vruty apod. mohou být v případě potřeby překryty vhodným elektroizolačním materiálem atd.

Dále základní části/tělesa děleného komutátoru mohou mít i kovový skelet nebo mohou být i z podílu kovové či mohou být vytvořeny z kompozitního materiálu anebo z nehomogenního materiálu (- ale vždy musí být elektricky nevodivé přinejmenším u kovových lamel - jak již bylo uvedeno) - a to předně a dle potřeby, pro vyšší mechanickou pevnost, přitom mohou být duté pro odlehčení a úsporu užitého výrobního materiálu, anebo naopak plné atd.

A také s ohledem na toto nové prostorové uspořádání a užití všech (anebo alespoň hlavních) prvků/znaků tohoto vynálezu, a přitom i příslušejících alespoň dvou dvojic sběracích kartáčů, a to právě určeného, a určených, k oběma stranám a čelům elektrického točivého stroje či právě pro užití k oběma stranám a čelům rotoru - tedy z čel, respektive umístěných pri obou čelech nebo u obou čel tohoto stroje či rotoru, kde je proto (nejlépe) nyní možné dosáhnout i menší pravděpodobnosti nebo míry vzniku nežádoucího elektrického svodu, elektrických oblouků (vzniklých v okolním prostředí) anebo dokonce elektrického zkratu - při zejména vyšším napájecím nebo generovaném elektrickém napětí a ve vlhkém okolním prostředí (- tedy kde jsou uvedené elektricky vodivé prvky/znaky vzájemně od sebe více vzdáleny), a to navíc pospolu v nežádoucí kombinaci s nepříznivým otěrem těchto (především elektricky vodivých) prvků/znaků umístěných uvnitř v točivém stroji nebo u točivého stroje - během provozu tohoto stroje - což vždy přinejmenším a „v nejlepším případě“ zhoršilo účinnost tohoto elektrického točivého stroje anebo je v nejhorším případě, znemožněn provoz tohoto stroje v důsledku zkratu atd. - Mimochodem elektrická napájení tohoto děleného komutátoru anebo z tohoto děleného komutátoru mohou být prostřednictvím příslušných sběracích kartáčů - příčná, či podélná, nebo úhlopříčná - u obou stran a čel elektrického točivého stroje atd. (- samozřejmě dle potřebných elektrických zapojení všech prvků v soustavě a v el. obvodu - tedy včetně el. vinutí rotoru - která jsou upevněna na pólových nástavcích rotoru, anebo v drážkách vytvořených v rotoru pro navinutí a upevnění těchto el. vinutí rotoru - kde jsou pólové nástavce rotoru, či obdobně drážky v rotoru vytvořeny buďto k celé délce rotoru, anebo jinak ke stranově odpovídajícím částem rotoru - tedy tyto pólové nástavce, nebo drážky mají být vytvořeny v příslušných polovinách rotoru, a to k polovině délky celého rotoru atp.).

Na závěr, samozřejmě vedle, i u tohoto nového typu děleného komutátoru pro umístění, lze užít mimo uvedené i další známé prvky/znaky příslušející k elektrickému točivému stroji - jako např. lopatkové ventilátory pro chlazení atd.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů (z více možných provedení vynálezu), kde je na obr. 1 znázorněn - při pohledu shora - dělený komutátor umístěný u obou stran rotoru elektrického točivého stroje, jenž má být zároveň příslušně umístěn a otočně uložen právě i u obou stran uvnitř tohoto stroje.

Dále je na obr. 2 znázorněn - při pohledu částečně z čela - dělený komutátor (s výměnnými lamelami), který má být umístěn na otočně uloženém hřídeli, a to rovněž u obou stran elektrického točivého stroje či u obou stran rotoru.

-3 CZ 302531 B6

A nakonec je na obr. 3a - pří pohledu z boku - a na obr. 3b - při pohledu z čel - znázorněn dělený komutátor (s nevýměnnými kovovými lamelami), jenž má být umístěn na příslušném hřídeli, a to opět u obou stran elektrického točivého stroje či u obou stran rotoru.

Příklady provedení vynálezu

Dělený komutátor umístěný u obou stran elektrického točivého stroje podle obr. 1 sestává ze dvou základních částí/těles 1A a IB komutátoru, na nichž jsou upevněny stranově odpovídající io kovové lamely 2A a 2B, a následné elektroizolační lamely 3A a 3B - které jsou např. přilepeny na obou povrchách po válcových obvodech těchto základních částí/těles 1A a IB, přičemž jsou liché kovové lamely 2A a následné liché elektroizolační lamely 3A umístěny a připojeny u první strany elektrického točivého stroje, ke kterému přísluší, a z první strany A k příslušnému rotoru

8, a sudé kovové lamely 2B a následné sudé elektroizolační lamely 3B jsou umístěny a připojeny is u druhé strany tohoto stroje a z druhé strany B k rotoru 8, kde je dále tento rotor 8 spojený s příslušným hřídelem 7, na kterém jsou také připevněny shora uvedené základní části/tělesa 1A a

1B, jež jsou elektricky nevodivé, a to pro galvanické oddělení všech kovových lamel 2A a 2B, jež jsou přitom připojeny k výše uvedenému rotoru 8 zároveň elektricky; přičemž k tomuto dělenému komutátoru přiléhají dvě dvojice sběracích kartáčů 4 umístěných, po jednotlivých (stranově a symetricky odpovídajících) dvojicích naproti sobě, u obou stran A a B rotoru 8 - kde se první ze sběracích kartáčů 4 elektricky vodivě dotýká první liché kovové lamely 2A u strany A rotoru 8, a druhý ze sběracích kartáčů 4 se elektricky vodivě dotýká první sudé kovové lamely 2B u strany B rotoru 8, a kde se třetí ze sběracích kartáčů 4 elektricky nevodivě dotýká protější sudé elektroizolační lamely 3B u strany B rotoru 8, a čtvrtý ze sběracích kartáčů 4 se elektricky nevo25 divě dotýká protější liché elektroizolační lamely 3A u strany A rotoru 8 (- pri těchto specifických podélných elektrických napájení elektrických vinutí rotoru 8 připojených z obou stran A a B k lamelám 2A a 2B, kde jsou tato vinutí připojena podélně následně paralelně - dle počtu lamel 2A a 2B - sedm vinutí, nebojsou vinutí připojena podélně následně sériově - čtrnáct vinutí, a to s ohledem na polarity elektrické a magnetické - pro rotor 8 či pro čtrnáct pólových nástavců roto3o ru 8 - a na postupný přechod jednotlivých lamel 2A a 2B po jednotlivých kartáčích 4 během provozu stroje).

(-A pro zajímavost, jsou zde symbolicky čárkovaně naznačeny neobvyklé směry pohybu proudění chladicího vzduchu apod. - pokud by byl stroj takto chlazen).

Dělený komutátor umístěný u obou stran elektrického točivého stroje podle obr. 2 sestává ze dvou základních částí/těles 1A a 1B komutátoru, v nichž jsou ve vytvořených drážkách 5A a 5B uloženy a upevněny stranově odpovídající kovové lamely 2A a 2B, a následné elektroizolační lamely 3A a 3B, přičemž k první straně A rotoru 8 stroje přísluší liché kovové lamely 2A a nás40 ledne liché elektroizolační lamely 3A pospolu se základní částí/tělesem 1 A, která je elektricky nevodivá, a v níž jsou navíc vytvořeny drážky 6A určené pro lepší upevnění a zajištění na příslušném (drážkovaném) hřídeli 7, a přitom k druhé straně B rotoru 8 stroje přísluší sudé kovové lamely 2B a následné sudé elektroizolační lamely 3B pospolu se základní částí/tělesem IB, která je též elektricky nevodivá, a i v níž jsou vytvořeny drážky 6B určené pro lepší upevnění a zajiš45 tění na zmíněném (drážkovaném) hřídeli 7 elektrického točivého stroje; přičemž k tomuto dělenému komutátoru přiléhají dvě dvojice sběracích kartáčů 4 (- které mají být umístěné, po jednotlivých stranově a symetricky odpovídajících dvojicích, a to naproti sobě, u obou stran Aa B rotoru 8) - kde se první ze sběracích kartáčů 4 elektricky vodivě dotýká první liché kovové lamely 2A, a druhý ze sběracích kartáčů 4 se elektricky vodivě dotýká protější druhé liché kovové lamely 2A, a kde se třetí ze sběracích kartáčů 4 elektricky nevodivě dotýká sudé elektroizolační lamely 3B, a čtvrtý ze sběracích kartáčů 4 se elektricky nevodivě dotýká protější sudé elektroizolační lamely 3B (- pro příčná elektrická napájení elektrických vinutí rotoru 8 připojených z obou stran A a B k lamelám 2A a 2B následně paralelně - šest vinutí, nebo následně sériově dvanáct vinutí - a to následně specificky příčně s ohledem na polarity elektrické a magnetické -4 CZ 302531 B6 pro rotor 8 čí pro dvanáct pólových nástavců rotoru 8 - a současně na postupný přechod jednotlivých lamel 2A a 2B po jednotlivých kartáčích 4 během provozu stroje).

Dělený komutátor umístěný u obou stran elektrického točivého stroje podle obr. 3a, 3b sestává ze 5 dvou základních částí/těles 1A a ΐ B komutátoru, z nichž jsou ve vytvořených drážkách 5A. v části/tělese 1 A, uloženy a upevněny stranově odpovídající liché kovové lamely 2A, které přísluší k první straně A rotoru 8 stroje, pospolu s první základní částí/tělesem LA, jež je elektricky nevodivá; a z nichž jsou ve vytvořených drážkách 5B, v části/tělese 1B, uloženy a upevněny stranově odpovídající sudé kovové lamely 2B, které příslušné ke druhé straně B rotoru 8 stroje, ío pospolu s druhou základní částí/tělesem 1B, jež je taktéž elektricky nevodivá - (tento komutátor je určený pro specifická úhlopříčná připojení a napájení elektrických vinutí rotoru 8, a to připojených z obou stran Aa B k lamelám 2A a 2B následně paralelně nebo sériově atd.).

Průmyslová využitelnost

Dělený komutátor umístěný u obou stran elektrického točivého stroje podle vynálezu lze využít všude tam, kde je třeba dosažení nej vyššího elektroizolačního odporu a nejvyšši elektrické pevnosti mezi jednotlivými kovovými lamelami (v poměru k daným rozměrům komutátoru), pospolu v kombinaci s dynamickým vyvážením užitých prvků/znaků u elektrického točivého stroje, a to i při snížení (minimalizaci) hmotnosti tohoto stroje, či kde je třeba poměrného zmenšení opotřebení děleného komutátoru i přilehlých sběracích kartáčů, anebo kde je třeba snížení pravděpodobnosti či míry vzniku nežádoucího elektrického svodu, elektrických oblouků anebo dokonce elektrického zkratu mezi jednotlivými kovovými lamelami atd.

- Jako například lze tento vynález využít otočně uložený na hřídeli, umístěný u obou stran rotoru, uvnitř mezi víky ložisek upevněných z obou stran ke statoru - u stejnosměrného elektromotoru, univerzálního elektromotoru nebo u dynama atd. - a to užité při jednostranném pohonu anebo i při dynamicky plně vyváženém oboustranném pohonu a zatížení atd.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Dělený komutátor umístěný u obou stran elektrického točivého stroje, tvořený alespoň dvěma základními částmi/tělesy (1A a 1B) komutátoru, na nichž jsou upevněny kovové lamely (
2. 2A a 2B), vyznačující se tím, že jsou u obou stran (A a B) nejméně jednoho rotoru

   40 (8) umístěny alespoň dvě základní části/tělesa (1A a 1B) komutátoru, na kterých jsou upevněny stranově odpovídající kovové lamely (2A a 2B), jež jsou přitom u obou stran (A a B) elektricky a mechanicky připojeny k rotoru (8) elektrického točivého stroje, kde je dále rotor (8) spojený s nejméně jedním hřídelem (7), na kterém jsou připevněny základní části/tělesa (1Λ a 1B), jež jsou elektricky nevodivé přinejmenším u kovových lamel (2A a 2B); a kde dělenému komutátoru

   45 přiléhají alespoň dvě dvojice sběracích kartáčů (4), přičemž se nejméně jeden ze sběracích kartáčů (4) elektricky vodivě dotýká nejméně jedné kovové lamely (2A) u první strany (A) rotoru (8), a přitom se nejméně jeden ze sběracích kartáčů (4) elektricky nevodivě dotýká nejméně jedné základní části/tělesa (1B) u druhé strany (B) rotoru (8).

   50 2. Dělený komutátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že jsou na základních částech/tělesech (ΙΑ, 1B) upevněny elektroizolační lamely (3A, 3B), které jsou uloženy mezi kovové lamely (2A, 2B).

   -5 CZ 302531 B6
3. 3. Dělený komutátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující sc tím, že jsou v základních částech/tělesech (ΙΑ, IB) vytvořeny drážky (5A, 5B), ve kterých jsou upevněny lamely (2A, 2B), popřípadě lamely (3A, 3B).
4. 4. Dělený komutátor podle nároků I, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že jsou v základních Částech/tělesech (l A, 1B) vytvořeny drážky (6A, 6B).

   3 výkresy