EA009632B1

EA009632B1 - Коллекторная электрическая машина

Info

Publication number: EA009632B1
Application number: EA200602071A
Authority: EA
Inventors: Сергей Анатольевич Гривин; Виктор Григорьевич Гавриш; Александр Дмитриевич Макареев; Геннадий Иванович Курочкин; Галина Вячеславна Шевченко
Original assignee: Сергей Анатольевич Гривин; Виктор Григорьевич Гавриш; Александр Дмитриевич Макареев; Геннадий Иванович Курочкин; Галина Вячеславна Шевченко
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-02-28
Also published as: EA200602071A1

Abstract

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к машинам постоянного тока, и может быть использовано для приведения в движение колесных пар локомотива. Коллекторная электрическая машина, содержит корпус с торцевыми стенками, в котором установлены главные и дополнительные полюса, поворотная траверса, вал якоря с сердечником, опирающийся через роликовые подшипники на подшипниковые щиты, установленные в торцевых стенках, вентиляционную систему, содержащую входной и выходной каналы, а также щеткодержатели, закрепленные на кронштейнах к поворотной траверсе, включающие корпус с установленными в нем щетками и места крепления соединительных проводов. Каждый кронштейн выполнен в виде планки, в центре которой посредством соединительных элементов установлены щеткодержатели, места крепления соединительных проводов расположены на концах планки, при этом, планка соединена с траверсой через изоляторы. Выходной канал вентиляционной системы выполнен кольцевым, расположен в подшипниковом щите и представляет собой интегральное устройство, состоящее из закрепленных на подшипниковом щите ребер, на которых установлена кольцевая диафрагма, которая также содержит ребра, на которых закреплен козырек.

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к машинам постоянного тока, и может быть использовано для приведения в движение колесных пар локомотива.

Известна коллекторная машина постоянного тока НБ-406 (С. А. Алябьев, Е.В. Горчаков, С.И. Осипов, Э.Э. Ридель, В.Н. Хлебников. Устройство и ремонт электровозов постоянного тока. Учебник для техн. Школ ж.-д. трансп. М., «Транспорт», 1977,с. 92), содержащая корпус с торцевыми стенками, в котором установлены главные и дополнительные полюса, вал якоря с сердечником, опирающийся через роликовые подшипники на подшипниковые щиты, установленные в торцевых стенках, а также щеткодержатели, вентиляционную систему, содержащую входной канал и выходной канал.

Недостатком данной машины является неудобство обслуживания щеткодержателей и коллекторного узла. Щеткодержатель содержит корпус щеткодержателя и кронштейн, последний имеет два круглых отверстия, в которых закреплены пальцы, которые изолированы от кронштейна и имеют резьбовые отверстия для ввертывания соединительных элементов. К кронштейну закреплен корпус щеткодержателя со щетками. Данная конструкция щеткодержателя является массивной, с большими продольными габаритами и материалоемкой, что препятствует доступу к коллекторному узлу через смотровой люк.

Кроме того данная электрическая машина имеет неэффективную систему охлаждения, так как охлаждающий коллекторную машину воздух выходит через отверстия в задней нажимной шайбе, что связано с большим аэродинамическим сопротивлением выходящего воздуха. Кроме того, данная машина не защищена от попадания во внутрь прямых струй воды при механизированной мойке электровоза.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности, назначению, достигаемому техническому результату и выбранной в качестве прототипа является коллекторная машина (патент ВИ 2171525, МПК Н 02 К 5/14, Н 02 К 23/00, опубл. 27.07.2001), которая содержит корпус с торцевыми стенками, в котором установлены главные и дополнительные полюса, поворотная траверса, вал якоря с сердечником, опирающийся через роликовые подшипники на подшипниковые щиты, установленные в торцевых стенках, вентиляционную систему, содержащую входной и выходной каналы, а также щеткодержатели, закрепленные на кронштейнах к поворотной траверсе, включающие корпус с установленными в нем щетками и места крепления соединительных проводов. В данном изобретении кронштейн представляет собой цельную пластмассовую конструкцию трапециевидной формы, с центральным отверстием под корпус щеткодержателя, который выполнен в виде металлического пальца с установленными в нем щетками и элементами крепления соединительных проводов. Кронштейн установлен на траверсе посредством болтового соединения. Корпус щеткодержателя выполнен прямоугольной формы и закреплен в соответствующем отверстии кронштейна посредством болтового соединения.

Недостатком данной машины является невысокая надежность щеткодержателя, заключающаяся в том, что нагрузка, создаваемая корпусом щеткодержателя, сосредоточена на краю кронштейна. В условиях сильных вибраций возникающих при эксплуатации таких щеткодержателей на тяговых двигателях электровоза, нагруженный кронштейн подвержен образованию микротрещин и последующему разрушению, что в конечном итоге приводит к выходу из строя двигателя в целом и соответственно возникает необходимость более часто проводить технический осмотр щеткодержателей для выявления их возможного разрушения. Кроме того, данный двигатель имеет неэффективную систему охлаждения, из-за того, что воздух поступает на выход через специальный желоб, что приводит к большому аэродинамическому сопротивлению движению воздуха, препятствует нормальному проходу воздуха в двигателе и соответственно процессу охлаждения. Недостаточное охлаждение якоря и полюсов двигателя приводит к уменьшению срока службы обмотки якоря и двигателя в целом.

В основу изобретения поставлена задача увеличения надежности и ресурса двигателя.

Поставленная задача решается тем, что коллекторная электрическая машина, содержащая корпус с торцевыми стенками, в котором установлены главные и дополнительные полюса, поворотная траверса, вал якоря с сердечником, опирающийся через роликовые подшипники на подшипниковые щиты, установленные в торцевых стенках, вентиляционную систему, содержащую входной и выходной каналы, а также щеткодержатели, закрепленные на кронштейнах к поворотной траверсе, включающие корпус с установленными в нем щетками и места крепления соединительных проводов. Согласно заявляемому изобретению каждый кронштейн выполнен в виде планки, в центре которой посредством соединительных элементов установлены щеткодержатели, места крепления соединительных проводов расположены на концах планки, при этом, планка соединена с траверсой через изоляторы. Кроме того, выходной канал вентиляционной системы выполнен кольцевым, расположен в подшипниковом щите и представляет собой интегральное устройство, состоящее из закрепленных на подшипниковом щите ребер, на которых установлена кольцевая диафрагма, которая также содержит ребра, на которых закреплен козырек.

В одном из вариантов выполнения коллекторной электрической машины соответствующие установочные поверхности щеткодержателя и планки выполнены в виде гребенки. Щеткодержатель содержит специальный паз, в который вставлен соединительный элемент, выполненный в виде болта с квадратной головкой, служащий для фиксации щеткодержателя на планке в заданном положении. Изоляторы представляют собой цилиндрические элементы бочкообразной формы с резьбовыми отверстиями, выполненные из диэлектрического материала, неподвижно установленные в точках крепления планки к траверсе. Планка крепится к изоляторам посредством болтовых соединений. Ребра на подшипниковых щитах и на

- 1 009632 кольцевой диафрагме закреплены посредством сварного соединения параллельно продольной оси двигателя и расположены в шахматном порядке по отношению к ребрам диафрагмы.

В заявляемом изобретении обеспечивается увеличение надежности коллекторной электрической машины благодаря тому, что кронштейн щеткодержателя выполнен в виде планки, места крепления соединительных проводов расположены на концах планки, а щеткодержатель установлен в центре планки. Такое конструктивное выполнение позволяет равномерно распределить нагрузку от корпуса щеткодержателя по всей длине планки и плотно закрепить планку к траверсе через изоляторы. Данная система крепления обеспечивает надежную фиксацию щеткодержателя в корпусе двигателя.

Увеличение ресурса коллекторной машины обеспечивается благодаря расположению выходного канала вентиляционной системы в подшипниковом щите кольцевым и состоящим из закрепленных на подшипниковом щите ребер, на которых установлена кольцевая диафрагма, которая также содержит ребра, на которых закреплен козырек. Данное конструктивное решение позволяет снизить аэродинамическое сопротивление внутри машины, увеличить объем проходящего через него воздуха, чтобы обеспечить необходимое охлаждение для якоря и полюсов машины. Кроме того, такое конструктивное решение позволяет избежать попадание влаги вовнутрь двигателя при обмывке электровоза и его составных частей.

Конструкция щеткодержателя данной коллекторной машины позволяет легко и быстро осуществлять монтаж и демонтаж данного узла машины, что уменьшает время на обслуживание двигателя в целом.

Выполнение установочных поверхностей щеткодержателя и планки в виде гребенки позволяет исключить сдвиг корпуса щеткодержателя относительно коллектора под действием динамических сил, возникающих при прохождении колесной парой электровоза неровностей пути.

Выполнение щеткодержателя со специальным пазом, в который вставлен соединительный элемент, выполненный в виде болта с квадратной головкой, служит для фиксации щеткодержателя на планке в заданном положении.

Выполнение изоляторов цилиндрическими, бочкообразной формы с резьбовыми отверстиями и их выполнение из диэлектрического материала, а также их неподвижная установка в точках крепления планки к траверсе обеспечивает плотную фиксацию щеткодержателя и предотвращает попадание разряда тока на корпус двигателя.

Закрепление планки к изоляторам посредством болтовых соединений обеспечивает надежное крепление планки к изоляторам.

Закрепление ребер на подшипниковых щитах и на кольцевой диафрагме посредством сварного соединения обеспечивает простоту сборки данных конструктивных частей машины.

Расположение ребер подшипникового щита и диафрагмы параллельно продольной оси двигателя обеспечивает жесткость конструкции в целом.

Расположение ребер подшипникового щита в шахматном порядке по отношению к ребрам диафрагмы необходимо для обеспечения прочности конструкции.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид коллекторной электрической машины;

на фиг 2 - общий вид щеткодержателя, закрепленного на траверсе;

на фиг. 3 - вид выходного канала коллекторной электрической машины;

на фиг. 4 - вид коллекторной машины со стороны выходного канала (схематично).

Коллекторная электрическая машина содержит корпус 1 с торцевыми стенками 2, где установлены главные полюса 3 и дополнительные полюса 4, а также поворотная траверса 5, вал 6 якоря с сердечником 7, который опирается через роликовые подшипники 8 на подшипниковые щиты 9, установленные в торцевых стенках 2. Кроме того, коллекторная электрическая машина содержит вентиляционную систему, которая состоит из входного канала 10 и выходного канала 11, а также закрепленные на поворотной траверсе 5 щеткодержатели 12. Каждый щеткодержатель 12 состоит из корпуса 13 с установленными в нем щетками 14. Щеткодержатель 12 закреплен на планке 15, которая содержит места крепления соединительных проводов 16. Планка 15 закреплена к поворотной траверсе 5 через изоляторы 17. Выходной канал 11 вентиляционной системы состоит из закрепленных на подшипниковом щите 9 ребер 18, на которых установлена кольцевая диафрагма 19, которая содержит ребра 20 на которых закреплен козырек 21.

При сборке электродвигателя к поворотной траверсе 5 закрепляют изоляторы 17, на которые закрепляют планку 15. На планке 15 устанавливают корпус щеткодержателя 13 со щетками 14, на краях планки 15 закрепляют соединительные провода. При использовании щеточного узла в двигателе электровоза, нагрузка, образованная корпусом щеткодержателя 13 распределяется по всей длине планки 15.

При работе двигателя охлаждающий воздушный поток поступает через входной канал вентиляционной системы 10, охлаждая внешнюю поверхность якоря с сердечником 7, а также сердечники главных полюсов 3 и сердечники дополнительных полюсов 4. Воздух выходит через выходной канал вентиляционной системы 11, как показано на фиг. 3. При обмывке локомотива, попаданию струям воды во внутрь двигателя препятствует козырек 21 и кольцевая диафрагма 19.

Использование заявляемого изобретения позволяет продлить срок службы двигателя и повысить

- 2 009632 его надежность в эксплуатации, кроме того, позволяет получить компактный щеточный узел, и таким образом снизить габаритные размеры двигателя.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Коллекторная электрическая машина, которая содержит корпус с торцевыми стенками, в котором установлены главные и дополнительные полюса, поворотная траверса, вал якоря с сердечником, опирающийся через роликовые подшипники на подшипниковые щиты, установленные в торцевых стенках, вентиляционную систему, содержащую входной и выходной каналы, а также щеткодержатели, закрепленные на кронштейнах к поворотной траверсе, включающие корпус с установленными в нем щетками и места крепления соединительных проводов, отличающаяся тем, что каждый кронштейн выполнен в виде планки, в центре которой посредством соединительных элементов установлен щеткодержатель, места крепления соединительных проводов расположены на концах планки, при этом планка соединена с траверсой через изоляторы, кроме того, выходной канал вентиляционной системы выполнен кольцевым, расположен в подшипниковом щите и представляет собой устройство, которое состоит из закрепленных на подшипниковом щите ребер, на которых установлена кольцевая диафрагма, которая также содержит ребра, на которых закреплен козырек.
2. Коллекторная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что соответствующие установочные поверхности щеткодержателя и планки выполнены в виде гребенки.
3. Коллекторная электрическая машина по пп.1, 2 отличающаяся тем, что щеткодержатель содержит специальный паз, в который вставлен соединительный элемент, выполненный в виде болта с квадратной головкой, служащий для фиксации щеткодержателя на планке в заданном положении.
4. Коллекторная электрическая машина по пп.1-3, отличающаяся тем, что изоляторы представляют собой цилиндрические элементы бочкообразной формы с резьбовыми отверстиями, выполненные из диэлектрического материала, неподвижно установленные в точках крепления планки к траверсе.
5. Коллекторная электрическая машина по пп.1-4, отличающаяся тем, что планка крепится к изоляторам посредством болтовых соединений.
6. Коллекторная электрическая машина по пп.1-5, отличающаяся тем, что ребра на подшипниковых щитах и на кольцевой диафрагме закреплены посредством сварного соединения.
7. Коллекторная электрическая машина по пп.1-6, отличающаяся тем, что ребра, закрепленные на подшипниковых щитах и на диафрагме, расположены параллельно продольной оси двигателя.
8. Коллекторная электрическая машина по пп.1-7, отличающаяся тем, что ребра подшипникового щита расположены в шахматном порядке по отношению к ребрам диафрагмы.

вход воздуха