SU1479992A1 - Коллектор электрической машины посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрическим машинам. Цель изобретени  - повышение электроэрозионной стойкости коллектора при сохранении стабильности электромеханических характеристик. На рабочую поверхность коллекторных пластин 1, опрессованных пластмассой 2, наноситс  защитное покрытие из карбида хрома в виде регул рного рельефа 3. Электроэрозионна  стойкость покрыти  обеспечиваетс  за счет более высокого критери  Палатника. Исключение образовани  трещин в защитном покрытии обеспечиваетс  за счет того, что покрытие нанесено не сплошным слоем, а в виде регул рного рельефа. Износостойкость покрыти  обеспечиваетс  за счет высокой твердости карбида хрома. Длительна  стабильность контакта между щетками и коллектором в процессе работы и хранени  обеспечиваетс  высокой коррозионной стойкостью материала покрыти  и его электрофизическими свойствами. 1 ил.

Description

Изобретение относится к электриПри скольжении щетки но коллекточеским машинам, преимущественно к низковольтным машинам постоянного тока с длительным ресурсом эксплуата- $ « ции и повышенными требованиями к сохраняемости и стабильности электромеханических параметров.

Цель изобретения - повышение электроэрозионной стойкости коллектора ю при сохранении стабильности его электромеханических характеристик.

На чертеже представлена развертка коллектора электрической машины постоянного тока. 15

Коллектор содержит медные коллекторные пластины 1 шириной 1, опрессованные пластмассой 2, на рабочие поверхности которых нанесен регулярный рельеф 3 из карбида хрома 20 Сг₃С₂ со следующими параметрами: b ширина дорожки рельефа; t - шаг рельефа; - угол наклона дорожки рельефа к ребру между рабочей и боковой поверхностями коллекторной пластины; 25 Ji - угол вхождения.

Из условия оптимальной износостойкости, электроэрозионной стойкости для выполнения условия решения электрической дуги (в данном случае кру- 30 гового огня) должно выполняться сле дующее соотношение между параметрами рельефа: шаг рельефа t = 1/4-1/81, где 1 - ширина коллекторной пластины;

ширина дорожки рельефа b = —----, где q - коэффициент скважности, q = = ^2-5 ·

Из условий максимальной износостойкости и оптимальной работы регулярной .работы микрорельефа угол вхождения^ должен быть 'Jb = 1/21/6?, а так как угол наклона дорожки рельефа к ребру между рабочей и боковой поверхностями коллекторной пла, Л-Л ... ... 5 СГ стины ¢( = ^то *' ⁼ ' * ~ Ϊ2 *

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 обеспечивается за счет высокой твердости материала дорожек рельефа.

ру 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. Коэффициент скважности q явля* ется отношением протяженности незащищенного участка к шагу 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.

Ширина защищенного участка соответствует ширине дорожки рельефа b и составляет оставшуюся часть шага рельефа t, т.е.

Из технологических соображений задается ширина дорожки рельефа, поэтому полученная формула преобразуется для удобства пользования’ к виду ь = iiszli. .

q

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 q?-2. Обычно q выбирают в интервале 2-15. Однако при больших значениях коэффициента скважности (q > 5) поверхность, защищенная покрытием, составляет йначительную часть общей поверхности коллекторной пластины (более 80%). Это отрицательно сказывается ’ 1479992 на переходном сопротивлении из-за более высокого удельного электросопротивления карбида хрома, чем у меди, что, в свою очередь, ведет к сниже- ₄ нию КПД машины постоянного тока. Поэтому коэффициент скважности выбирают в интервале 2-5.

П р и м е р . На рабочую поверхность медных коллекторных пластин, ю опрессованных пластмассой, нанесен методом электроискрового легирования регулярный рельеф из карбида хрома Cr^Cg толщиной 5-10 мкм со следующими параметрами: шаг рельефа t = 1/4, 15

Где 1 - ширина коллекторной пластины; ширина дорожки рельефа b = 1/8; угол вхождения ,/S = 90^й .

В экспериментах исследовалось влияние на эксплуатационные свойства 20 двигателя следующих параметров защитного покрытия: угол вхождения дорожек регулярного рельефа в диапазоне 0-180'; шаг дорожек регулярного рельефа t в диапазоне 1/10— 25

1/21, где 1 - ширина коллекторной пластины.

В результате испытаний установлено, что при значении угла < 1/6 л увеличивается эрозионный износ кол- 30 лекторных пластин, при значении угла />^1/2«* увеличивается , механический износ щеток.

При величине шага t 1/81 увеличивается время нанесения рельефа без jj улучшения электроэрозионных и электромеханических характеристик коллектора, а при величине шага t>> 1/41 снижаются электромеханические характеристики двигателя, так как увеличива- до ется площадь сплошного покрытия , что приводит к увеличению переходного сопротивления.

Таким образом, параметры защитного покрытия выбирают в следующей оп- д§ тимальной области: угол вхождения Jb = = 1/6-1/27; шаг регулярного рельефа t = 1/8-1/41.

Выполнение ламелей с предлагаемым защитным покрытием из карбида хрома

Сг₃С,₂ исключает применение драгоценного материала - палладия. Электроэрозионная стойкость предлагаемого покрытия обеспечивается за счет более высокого критерия Палатника у карбида хрома Сг^С₂, чем у палладия. Образование трещин в защитном покрытии исключается за счет того, что покрытие наносят не сплошным слоем, а в виде регулярного рельефа. Износостойкость предлагаемого покрытия обеспечивается за 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 Сг₃С₂ на предлагаемый коллектор минимальный; толщина контактирующего слоя не превышает 15 мкм.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Коллектор электрической машины постоянного тока, содержащий медные коллекторные пластины, на рабочие поверхности которых нанесено защитное покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения электроэрозионной стойкости коллектора при сохранении стабильности его электромеханических характеристик, в качестве материала защитного покрытия выбран карбид хрома, нанесенный в виде регулярного рельефа со следующими параметрами:

   t = 1/4-1/81; b = --^--- при 9 = 2-5;

   Л= 1/2-1/6/7, где t - шаг рельефа;

   1 - ширина.коллекторной пластины; Ь - ширина дорожки рельефа; q - коэффициент скважности; Ji - угол вхождения.