Конструкция машин постоянного тока

Ста-тор машины по-стоянного тока состоит из станины и прикрепленных к ней главных и дополнительных полюсов. Станину машин относительно небольшой мощности изготовляют из отрезков цельнотянутых труб, а у более крупных машин выполняют сварной из толстолистового стального проката. Для закрепления ма-шины на фундаменте или исполнительном механизме к ниж-ней части станины приваривают лапы, а для возможности транспортировки в станину ввертывают рым-болты.

Сердечники главных полюсов собирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1 мм. Листы спрессовывают в пакет и скрепляют стальными заклепками, число которых принимают не менее четырех. Крайние листы полюса выполняют из более толстой ста-ли (4 - 10 мм) во избежание распушения листов.

Для того чтобы получить необходимый характер распре-деления магнитного поля в воздушном зазоре, полюс за-канчивают полюсным наконечником определенной формы. Воздушный зазор между полюсами и якорем или выполня-ют одинаковым по всей ширине полюсного наконечника, или под краями наконечника вследствие его скоса делают больше. Иногда выполняют эксцентричный воздушный за-зор, при котором центры радиусов якоря и наконечника полюса не совпадают. Зазор при этом постепенно увеличива-ется от середины к краю полюса.

На сердечнике полюса размещают обмотку возбужде-ния. Обмотку возбуждения изготовляют в виде катушек из медных изолированных проводников круглого или прямоугольного сечения. Катушки изолируют лентой, после пропитки и сушки насаживают на сердечник полюса и закрепляют стальными пружинящими рамками. Иногда для увеличения поверхности охлаждения катушку делят на две части. Полюс с надетой на него катушкой прикрепляют к станине болтами. Болты ввертывают в полюс, в теле которого предусматривают от-верстия с резьбой. Для более надежного крепления полюса у крупных машин и машин, работающих в условиях тряс-ки, болты вворачивают в специальный стержень, встав-ленный в полюс.

Якорь состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник якоря выполняют из одного или нескольких пакетов, которые собирают из листов, вы-рубаемых из электротехнической стали. После штамповки листы лакируют. При длине сердечника менее 25 см его изготовляют из одного пакета (рис. 3), а при большей дли-не - из нескольких. Между пакетами с помощью специальных распорок образуются вентиляционные кана-лы, предназначенные для лучшего охлаждения якоря. В листах якоря вырубают пазы, в которые укладывают об-мотку якоря. Собранный сердечник якоря спрессовывают между двумя нажимными шайбами и закрепляют на валу втулкой либо пружинным разрезным кольцом.

Рис. 3. Якорь машины постоянного тока:

1 - сердечник (состоитизодного пакета); 2 - банда-жи; 3 - коллектор

Укладка обмотки в пазы обеспечивает надежное ее за-крепление на вращающемся якоре и уменьшает воздушный зазор. Форму пазов выбирают овальной полузакрытой для машин небольшой мощности и прямоугольной открытой для машин средней и большой мощности. Между стенками паза и проводниками обмотки укладывают изоля-цию (пазовая изоляция). Обмотку в пазу закрепляют кли-ном из стеклотекстолита или бандажами, рас-полагаемыми в кольцевых канавках сердечника якоря (по-зиция 13 на рис. 3 и позиция 2 на рис. 3). Вне пазов (в лобовых частях) обмотку закрепляют бандажами из проволоки или стеклоленты.

Станина, сердечники полюса и якоря являются участка-ми магнитопровода, по которым замыкается магнитный поток, созданный обмотками возбуждения. Для уменьшения магнитного сопротивления по пути этого потока все указан-ные участки выполняют из стали, имеющей улучшенные маг-нитные характеристики. Для уменьшения магнитного сопро-тивления воздушный зазор между якорем и полюсами ста-раются брать меньше. Обычно он составляет доли миллиметра у небольших машин и несколько миллиметров у машин большей мощности. При вращении якоря его сер-дечник будет перемагничиваться, в нем будут индуцироваться переменные (вихревые) токи, которые будут вызы-вать потери. Для снижения потерь от вихревых токов сер-дечник, как указывалось, собирают из отдельных листов. Из-за зубчатого строения якоря поток в зазоре будет пуль-сировать, в результате чего в полюсном наконечнике также будут наводиться вихревые токи, для уменьшения которых наконечник и весь полюс собирают из отдельных листов.

Коллектор состоит из большого числа электрически изолированных друг от друга пластин, которые штампуют из профильной меди. Изоляцию осуществляют тонкими прокладками, вырубленными из миканита (прес-сованной слюды), которые закладывают между медными пластинами. Прокладки имеют форму пластин. Набор кол-лекторных пластин с прокладками должен быть прочно за-креплен и иметь строго цилиндрическую форму. По способу крепления пластин существует большое многообразие кон-струкций коллекторов, две из которых показаны на рис. 4. На рис. 4, а коллекторные пластины зажимают между корпусом и нажимным фланцем. Корпус и нажимной фланец выполняют из стали, а для изоляции на них надевают миканитовые манжеты. На рис. 4, б показано креп-ление пластин с помощью пластмассы. В настоящее время для машин небольшой и средней мощности наибольшее при-менение находят коллекторы на пластмассе.

Рис. 4. Коллектор машины постоянного тока с металлическим (а) и пластмассовым (б) корпусами:

1 - корпус; 2 - нажимной фланец; 3 - изоляционные манжеты; 4 - коллекторные пластины;

5 - пластмасса; 6 - запирающее кольцо; 7 - бандаж

Собранный коллектор насаживают на вал и закрепляют от проворачивания шпонкой. К каждой коллекторной пластине подсоединяют проводники от секций, из которых со-стоит обмотка якоря. Для возможности подсоединения про-водников у коллекторных пластин со стороны, обращенной к якорю, выполняют выступы, называемые петушками, в ко-торых фрезеруют шлицы. В эти шлицы закладывают и затем запаивают проводники обмоток.

По коллектору скользят щетки, которые размещаются в щеткодержателях. Щеткодержатели выпол-нены с радиальным или наклонным по отношению к поверх-ности коллектора перемещением щетки. Наиболее распро-страненными являются щеткодержатели с радиальным перемещением щетки. Наклонные (реактивные) щеткодер-жатели применяют для машин с односторонним направле-нием вращения. Щетки прижимаются к коллектору пружи-нами. Щеткодержатели закрепляют на цилиндрических или призматических пальцах, которые в свою очередь закрепляют на траверсе. Пальцы выпол-няют из гетинакса либо из стали, опрессованной пластмас-сой в месте сочленения с траверсой. Обычно число пальцев выбирают равным числу полюсов.

При работе машины может наблюдаться искрение ще-ток. Для улучшения работы щеточного узла в машинах постоянного тока применяют дополнительные полюсы. Сер-дечники дополнительных полюсов выполняют цельными из толстолистовой стали или собранными из листов электротехнической стали толщиной 1 мм. На сер-дечниках размещают катушки обмотки дополнительных полюсов. Дополнительные полюсы рас-полагают между главными полюсами и прикрепляют к ста-нине болтами.

Якорь вращается в подшипниках, ко-торые размещаются в подшипниковых щитах.

В последнее время наметилась тенденция собирать ста-тор двигателей постоянного тока из отдельных листов элек-тротехнической стали. Штамп в листе одновременно выру-бает ярмо, пазы, главные и дополнительные полюсы.