Komutátor pre elektrický stroj

Číslo patentu: E 335

Dátum: 08.02.2004

Autori: Kumar Ludvik, Potočnik Jože

Je ešte 13 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka komutátora pre elektrický stroj, zahrnujúceho nosné teleso, zhotovené z izolačnej lisovanej hmoty, množinu na ňom rovnomeme okolo osi komutátora usporiadaných kovových vodičových segmentov s na nich usporíadanými pripojovacími prvkami pre rotorove vinutie, a odrušovacie zariadenie, s ktorým sú vodičove segmenty elektricky vodivo spojené a ktoré zahrnuje množinu jednotlivých odrušovacích prvkov, zodpovedajúcu počtu vodičových segmentov, pričom vodičové segmenty majú kontaktné jazýčky, ktoré sú v odstupe od svojich pätných bodov spojené na priradených kontaktných bodoch s priľahlými kontaktnými pólmidvoch susedných odrušovacích prvkov.Komutátory rôznych konštrukcií (bubnové komutátory, ploché komutátory) sú známe v mnohých uskutočneniach. Stále viac sa pritom komutátory, hlavne v prípade uskutočnení bubnových komutátorov, vybavujú zariadeniami na potlačenie iskíer, aby sa zabránilo rušeniu elektronických konštrukčných skupín, umiestnených v priestorovej blízkosti pri príslušnomelektríckom stroji, vplyvom vytvárania iskíer na komutátore.Také odrušovacie zariadenia boli doposiaľ rozšírené ako prstencové odrušovacie kotúče,pozostávajúce z materiálu s odporom, závisiacim od napätia, ktoré sú elektricky vodivo spojené s vodičovými segmentmi. Príslušný odrušovací kotúč môže byt pritom usporiadaný jednak radiálne mimo stykovej plochy pre kefky (viď napríklad US 5895990 A, US 5717270 A, GB 2183933 A a US 5796203 A) alebo jednak radiálne vo vnútri stykovej plochy pre kefky (viď napriklad US 6285106 B 1 a DE 19953231 Al). Okrem toho sú známe zvláštne formy odrušených bubnových komutátorov, u ktorých sú vodičové segmenty usporiadané zvonka na valcovitých odrušovacích objímkach (viď DE 2055648 a DE 3614869 C 2). Spis EP 364292 B 1 opisuje bubnový komutátor s nosným telesom, pozostávajúcim z tennoplastíckého materiálu,pri ktorom je usporiadaný radiálne pod pripojovacími zástavkami tepelne odolný zosilňujúci prstenec, ktorý môže mat odrušujúcu vrstvu alebo môže byť vedľa neho umiestnený separátny odrušovací prstenec zosilňujúci prstenec je pritom tiež, tak ako poprípade doplnkovo usporiadaný separátny odrušovací prstenec, usporiadaný na sedle nosného telesa, kde jepridržovaný sponami, vyčnievajúcimi od vodičových segmentov.Nezávisle od príslušného špecifického usporiadania odrušovacieho kotúča sú u všetkýchkomutátorov, ktorých odrušovacie zariadenie zahrnuje prstencový odrušovací kotúč, nevýhodouznačne náklady na odrušovacie zariadenie. Lebo keramický materiál, z ktorého sa také odrušovacie kotúče obvykle vyrábajú, je veľmi drahý a pri výrobe odrušovacích kotúčovvyrezávaním z viacvrstvovej dosky kov - keramika pripadá veľké množstvo na odpad.Ostatne u známych bubnových komutátorov, odrušených odrušovacím kotúčom,prichádzajú do úvahy pre mnoho praktických použití vzhľadom na obmedzenie priestoru, ktorý je k dispozícii pre príslušný komutátor, len kompaktné bubnové komutátory s odrušovacími kotúčmi usporiadanými radiálne vo vnútri stykovej plochy pre keíky. Ďalší problém takýchto bubnových komutátorov sradiálne, vo vnútri stykovej plochy pre kefky, usporiadanými odrušovacími prstencami vyplýva z rozdielnych charakteristík tepelnej rozťažnosti odrušovacieho kotúča, pozostávajúceho obvykle z keramického materiálu, v porovnaní s obvyklými komponentmi dotyčných komutátorov. Príslušné tepelné napätia môžu totiž viesť,ak by sa neurobili zvláštne opatrenia, k predčasnému výpadku komutátorov v dôsledku zlomených odrušovacích kotúčov a/alebo zničeného spojenia vodičových segmentov s odrušovacími kotúčmi. Na riešenie tohto problému sa v spise DE 19953231 A 1 navrhuje odrušovací kotúč spojiť elastickým lepidlom s nosným telesom a vodičové segmenty napojiť na odrušovací kotúč pomocou tenkých drôtikov, ktoré sa jednak naletujú na pripojovacie zástavky priradeného vodíčového segmentu a jednak na priradenú pokovenú oblasť odrušovacieho kotúča. Podľa spisu US 6285106 B 1, ktorý zverejňuje bubnový komutátor daného druhu, sú naproti tomu pre elektricke kontaktovanie vodičových segmentov s odrušovacím kotúčom usporiadané plechové pružiny, ktoré sú usporiadané vo vnútri prstencovej dutiny, ktorá je vymedzená nosným telesom, vodičovými segmentmi a kruhovým vekom, a v ktorej je uchytený aj odrušovací kotúč. Plechové pružiny, ktoré pripúšťajú rôznu radiálnu tepelnú izoláciu odrušovacieho kotúča na jednej strane a ostatných konštrukčných dielov komutátora na stranedruhej, môžu byť pritom upevnené hlavne na kruhovom veku.Zvlášť nevýhodné u oboch známych, vyššie hodnotených bubnových komutátorov s odrušovacím kotúčom usporiadaným radiálne vo vnútri vodičových segmentov, sú hlavne vysoké, konkurencieschopnosť príslušných bubnových komutátorov obmedzujúce výrobné náklady, ktoré sú hlavne v prípade komutátora podľa spisu EP 364292 B 1 doplnkovo k vysokým výrobným nákladom za odrušovací kotúč (viď vyššie) hlavne zdôvodnene vysokým počtom spojovaných konštrukčných dielov. U bubnového komutátora podľa spisu EP 364292 B 1 je ďalej nevýhodné, že Všetko kontaktovanie, vyplývajúce z prítlačnej sily plechovýchpružín na vodičové segmenty a na odrušovací kotúč, nie je trvalo spoľahlivé, napríklad preto, žemôže byť obmedzené koróziou.Spis DE 4338345 A 1, na ktorý je možné pozerať ako na najbližší stav techniky,zverejňuje komutátor daného druhu, vyhotovcný ako bubnový komutátor, ktorý zahmuje jednotlivé, do nosného telesa zapustené odrušovacie prvky. Každý vodičový segment je pritom pomocou dvoch prídržných priečok, slúžiacich na zaistenie polohy príslušného vodičového segmentu, zapustených do nosného telesa, pripojený na dva vzájomne susediace odrušovacie prvky. U tohto komutátora síce nevznikajú značné náklady, ktoré sú u vyššie objasňovaných komutátorov spojené s použitím prstencového odrušovacieho kotúča. Avšak od komutátora podľa spisu DE 4338345 A 1 môže byť, na základe vyššie objasňovaných rozdielnych charakteristík tepelnej rozťažnosti rôznych materiálov, očakávanà len obmedzená životnostkontaktovania vodičových segmentov s odrušovacími prvkami.Úloha, ktorá má byt vyriešené predkladaným vynálezom, spočíva vo svetle vyššie objasňovaného stavu techniky v tom, poskytnúť trvanlivý, spoľahlivý, odrušený komutátor daného druhu, ktorý sa dá vyrábať s veľmi nízkymi výrobnýmí nákladmi, pričom hlavne má byť výhodne možné vyrábať odrušený komutátor s v podstate rovnakými rozmermi, ako uneodrušeného komutátora rovnakého typu.Táto úloha sa rieši predloženým vynálezom tak, že u komutátora daného druhu sú kontaktné jazýčky vyhotovené radiálne pružne, a v oblasti medzi ich pätným bodom a ich kontaktným bodom sú voči susedným tuhým konštrukčným dielom komutátora oddelené tak, že sa v tejto oblasti môže relatívna poloha kontaktných jazýčkov, spôsobovaná tepelnourozťažnosťou, meniť voči týmto susediacirn tuhým konštrukčným dielom komutátora.Prvým charakteristickým znakom pre komutátor podľa vynálezu teda je, že odrušovacie zariadenie nezahmuje prstencový odrušovací kotúč, ale skôr množínu jednotlivých odrušovacích prvkov, zodpovedajúcu počtu vodičových segmentov take jednotlivé odrušovacie prvky, ktoré môžu mať ako viacvrstvové kondenzátory hlavne kvádrovitý tvar, sa dajú vyrábať z viacvrstvovej dosky kov - keramika bez akéhokoľvek prierezu a teda hlavne lacno. Ďalej je pre komutátor podľa vynálezu charakteristické, že kontaktné jazýčky, ktoré sú integrálnou súčasťou vodičových segmentov, to znamená že sú vyrobené v jednom kuse s ďalšími oblasťarni vodičových segmentov, slúžia na priame kontaktovanie vodičových segmentov sodrušovacími prvkami zvláštne, doplnkové konštrukčné diely, ako sú pre kontaktovanievodičových segmentov s odrušovacím kotúčom uvažované podľa stavu techniky hlavne v tvare drôtikov a plechových pružín, komutátor podľa vynálezu teda nemá. Ako spojenie kontaktných jazýčkov s kontaktnými pólmi vždy dvoch susedných odmšovacích prvkov je pritom treba rozumieť akékoľvek elektricky vodivé kontaktovanie hlavne nie je nutne myslený zvláštny spojovací materiál, ako je napríklad spájka. Priame a nepriama kontaktovanie V jednom kuse na vodičových segmentoch natvarovaných kontaktných jazýčkov s odrušovacími prvkami, bez toho, aby to malo nevýhodné účinky na životnosť komutátora, sa pritom umožňuje tým, že sa kontaktné jazýčky môžu na vyrovnávanie rôznych charakteristík tepelnej rozťažnosti jednotlivých konštrukčných dielov komutátora deforrnovať. Defonnovateľnosť kontaktných jazýčkov vyplýva opäť jednak z ich pružného vyhotovenia, pričom kontaktné body, na ktorých sú kontaktné jazýčky spojené s odrušovacími prvkami, sú usporiadané v odstupe od pätných bodov kontaktných jazýčkov, na ktorých tieto v zmysle statického upnutia prechádzajú do priľahlej oblasti vodičových segmentov, a jednak z oddelenia kontaktných jazýčkov voči susedným konštrukčným dielom, takže týmto sa nebráni voľnému vyrovnávaniu rozťažnosti. Menovite sú u komutátora podľa vynálezu V tomto zmysle pružné kontaktné jazýčky na svojich radiálnych vnútorných plochách voči susednému, radiálne vo vnútri kontaktných jazýčkov usporiadanému konštrukčnému dielu oddelené tak, že sa ich vzdialenosť voči príslušnému konštrukčnému dielu môže tepelnou rozťažnosťou meniť. Uvedené oddelenie pružných kontaktných jazýčkov voči susedným ostatným konštrukčným dielom komutátora môže pritom zahmovat hlavne voľné usporiadanie kontaktných jazýčkov vo vnútri príslušných vybratí nosného telesa, takže kontaktné jazýčky, nehľadiac na ich pätný bod a ich kontaktný bod, sú obklopené vzduchom prichádza však do úvahy aj plné alebo čiastočné zapustenie pružných kontaktných jazýčkov do elasticky poddajného materiálu. Týmto oddelením pružných kontaktných jazýčkov voči radiálne vo vnútri susednému tuhému konštrukčnému dielu komutátora môžu kontaktné jazýčky v závislosti od príslušnej tepelnej rozťažnosti jednotlivých konštrukčných dielov dodržiavať viac alebo menej veľký radiálny odstup voči radiálne vo vnútri k nim priľahlým tuhým konštrukčným dielom, menovite nosnému telesu, vytvorenému z lisovacej lnnoty. Deformovateľnosťou kontaktných jazýčkov sa ostatne napätia, ktoré pôsobia v oblasti pevného spojenia kontaktných jazýčkov s odrušovacími prvkami, natoľko redukujú, že poškodenia sú u týchto spojení vylúčené. Kontaktné jazýčky môžu byť teda s odrušovacími prvkami v oblasti kontaktných bodov trvalo spojované hlavne pomocou jednoduchýchspájkovaných spojení alebo aj pomocou elektricky vodivých lepených spojení.

MPK / Značky

MPK: H01R 39/00, H02K 13/10, H02K 11/02

Značky: elektricky, stroj, komutátor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/21-e335-komutator-pre-elektricky-stroj.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Komutátor pre elektrický stroj</a>

Podobne patenty