ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ СТРЕЛОЧНЫЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к железнодорожному машиностроению, в частности, к электродвигателям стрелочным постоянного тока, и может быть использована в железнодорожном транспорте, например, для установки в стрелочных приводах для перевода железнодорожных стрелок тяжелых и обычных типов и на сортировочных горках.
Известен электродвигатель постоянного тока, содержащий корпус со станиной, закрытый крышками, через отверстие одной из которых пропущен вал, клеммную коробку, закрепленную на корпусе, при этом ротор выполнен в форме цилиндрического тела, изготовленного заодно с валом и имеющего три симметричные радиальные прорези, внутрь которых вставлены пластины-лопасти, имеющие штыри, входящие в криволинейный профилированный паз, выполненный на внутренней поверхности задней крышки корпуса, имеющего в нижней части отверстие, в котором размещен генератор водорода, представляющий собой трубу, закрытую с обеих сторон крышками с решетками и наполненную кристаллами палладия или другого металла, способного поглощать и выделять водород при охлаждении и нагревании, на изолированную наружную поверхность которой надеты нагреватели-охладители, каждый из которых представляет собой два кольца, посредством одной из боковых поверхностей каждого из которых соединен между собой в одно целое, одно из которых выполнено из полупроводника, а другое из металла, причем все нагреватели-охладители соединены между собой проводниками последовательно таким образом, что при любом направлении движения электрического тока одна половина из них является нагревателями, а другая охладителями и они подключены к выводам клеммной коробки, кроме того, генератор водорода пневматически соединен с впускной и выпускной полостями электродвигателя, причем кристаллы палладия насыщены, а внутренние полости электродвигателя заполнены водородом, который является рабочим телом (см. патент РФ на изобретение №2158465, МПК Н 02 K 57/00, F 01В 29/00, опубл. 27.10.2000 г.).
Однако недостатком известной конструкции является ее дороговизна, сложность изготовления, что приводит к снижению надежности, вследствие наличия большого количества дорогостоящих конструктивных узлов, например, труб с кристаллами палладия, необходимости наличия генератора водорода, контроля заполнения внутренних полостей водородом.
Известен двигатель постоянного тока, содержащий якорь в виде пакета магнитомягкого железа и обмотки, закрепленных на валу, а также
шарикоподшипниковые опоры, установленные в подшипниковых щитах, при этом якорь размещен в поле закрепленного на корпусе статора в виде пакета магнитомягкого железа с обмоткой возбуждения радиального направления, при этом якорь и статор помещены в герметичный корпус с вакуумплотными подшипниковыми щитами, заполненный инертными газами, в состав двигателя постоянного тока введены катоды, аноды и нити накала, причем на электроизоляционной втулке, укрепленной на подшипниковом щите, размещен неподвижный катод и на ней укреплена нить накала данного катода, против него по радиусу к оси вращения на валу якоря с помощью электроизоляционного электрододержателя закреплены пластинчатые аноды, образующие цилиндрическую поверхность, в количестве 2n штук, где n≥3, на этом же электрододержателе по концентрической цилиндрической поверхности меньшего радиуса укреплены 2n пластин подвижных катодов, расположенных против соответствующих пластин подвижных анодов, на электроизоляционной втулке, укрепленной на подшипниковом щите, размещены также нити накалов подвижных катодов, а также неподвижный анод, противолежащий по отношению к неподвижному катоду и обращенный рабочей поверхностью в сторону подвижных катодов от оси вращения вала, при этом к диаметрально противоположным пластинам подвижных анодов и катодов подсоединены начала и концы соответствующих секций обмотки якоря, при этом неподвижный катод соединен с отрицательным, а неподвижный анод с положительным гермовыводами, предназначенными для подключения источника питания якоря (см. патент РФ на изобретение №2206955, МПК Н 02 Р 6/14, Н 02 К 29/00, опубл. 20.06.2003 г.).
Известной конструкции двигателя постоянного тока также присущи сложность, и как следствие недостаточная надежность. Это обусловлено большим количеством деталей двигателя, связанных с электричеством, в частности, нити накала катода, самого катода, анода, из-за выхода из строя которых двигатель постоянного тока станет не пригодным к эксплуатации.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является стрелочный электродвигатель постоянного тока типа МПС-0,25, содержащий корпус, статор с двумя полюсами и обмотками, якорь, набранный из листов электротехнической стали, соединенных с пластинами коллектора, и щеточный узел для подведения напряжения к якорю, расположенному жестко на валу через компенсационные шайбы в подшипниках, две алюминиевые крышки по обе стороны вала, стянутые между собой и корпусом стягивающими винтами, при этом один из концов вала имеет цилиндрическую форму со шпоночным пазом, а второй конец вала имеет форму многоугольника, между крышками и стягивающими винтами расположены контрящие шайбы, выполненные из листового металлического материала толщиной 0,3-0,5 мм в
виде равностороннего треугольника с отверстием в центральной части. При этом линейный размер двигателя вдоль продольной оси составляет 320 мм, а подшипники якоря открыты с одной стороны с целью необходимости их обслуживания (см. патент РФ на полезную модель №35178, МПК Н 02 К 1/32, Н 02 К 11/00, опубл. 27.12.2003 г.).
Однако известная конструкция двигателя имеет недостаточную надежность из-за наличия контрящей шайбы характерной конструкции, вследствие чего в процессе работы двигателя от вибрации стопор шайбы может выйти из шлица винта и в дальнейшем винт может несанкционированно начать отвинчиваться. В результате этого в открытую часть подшипника якоря со стороны внешней среды будут проникать грязь и пыль, что приведет к выходу подшипников из строя, и вследствие чего возникает необходимость периодического обслуживания подшипников известного двигателя (например, путем обновления смазки), что снижает потребительские качества двигателя.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности двигателя и улучшение его потребительских свойств.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является повышение надежности соединения стягивающихся элементов двигателя, а также герметизация подшипника якоря.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном электродвигателе стрелочном постоянного тока, содержащем корпус, статор с двумя полюсами и обмотками, якорь, набранный из листов электротехнической стали, соединенных с пластинами коллектора, и щеточный узел для подведения напряжения к якорю, расположенному жестко на валу через компенсационные шайбы в подшипниках, две крышки по обе стороны вала, стянутые между собой и корпусом стягивающими винтами, при этом один из концов вала имеет цилиндрическую форму со шпоночным пазом, а второй конец вала имеет форму многоугольника, согласно полезной модели, каждый подшипник выполнен закрытым двумя шайбами, а между крышками и стягивающими винтами расположены шайбы с переменной толщиной поперечного сечения и ребрами жесткости в виде прямых, расположенных по радиусам шайбы, и начинающихся у отверстия для размещения винта.
Герметизация подшипников от окружающей среды, посредством шайб, приводит к возможности закладывания при сборке внутрь подшипника количества смазки, необходимого на весь срок его службы, что упрощает его обслуживание в процессе эксплуатации и повышает его надежность из-за уменьшения влияния агрессивных факторов внешней среды.
Шайбы между крышками и стягивающими винтами представляют собой антивибрационные шайбы, и они позволяют по сравнению с контрящими шайбами
предотвратить самоотвинчивание стягивающих винтов. Это обусловлено следующим. В прототипе контрящая шайба представляла собой элемент, фиксирующий винт посредством контакта своей частью со шлицом винта. Однако, часть контрящей шайбы, контактирующей с винтом могла в процессе эксплуатации, например, от вибрации, разогнуться, тем самым, позволяя винту начать процесс самоотвинчивания.
Шайба предложенной конструкции с переменной толщиной поперечного сечения и ребрами жесткости в виде прямых, расположенных по радиусам шайбы, и начинающихся у отверстия для размещения винта, ребрами жесткости удерживает винт, посредством контакта с головкой винта, предотвращая от самоотвинчивания.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг.1 схематично изображен пример выполнения электродвигателя стрелочного постоянного тока, общий вид, в разрезе; на фиг.2 схематично изображен пример выполнения крепления винта при помощи контрящей шайбы, вид сбоку; на фиг.3 - узел 1 на фиг.1 (в увеличенном масштабе), пример выполнения крепления винта при помощи антивибрационной шайбы с ребрами жесткости, вид сбоку; на фиг.4 показан пример выполнения антивибрационной шайбы с ребрами жесткости, вид сверху.
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - корпус; 2 - статор; 3 - якорь; 4 - коллектор; 5 - щеточный узел; 6 - компенсационные шайбы; 7 - подшипник; 8 - вал; 9 - крышки на валу 8; 10 - стягивающие винты; 11 - шайбы подшипника; 12 - шайбы с переменной толщиной поперечного сечения; 13 - ребра жесткости; 14 - отверстие для размещения винта 10.
Электродвигатель стрелочный постоянного тока содержит корпус 1, статор 2 с двумя полюсами и обмотками, якорь 3, набранный из листов электротехнической стали, соединенных с пластинами коллектора 4, и щеточный узел 5 для подведения напряжения к якорю 3. При этом якорь 3, через компенсационные шайбы 6 в подшипниках 7, расположен жестко на валу 8.
Электродвигатель содержит две крышки 9 по обе стороны вала 8, стянутые между собой и корпусом 1 стягивающими винтами 10, при этом один из концов вала 8 имеет цилиндрическую форму со шпоночным пазом, а второй конец вала 8 имеет форму многоугольника (фиг.1).
Каждый подшипник 7 якоря 3 выполнен закрытым двумя шайбами 11, при этом между крышками 9 и стягивающими винтами 10 расположены шайбы 12 с переменной толщиной поперечного сечения и ребрами жесткости 13 в виде прямых, расположенных по радиусам шайбы 12, и начинающихся у отверстия 14 для размещения винта 10 (фиг.3 и 4).
Электродвигатель стрелочный постоянного тока используется следующим образом.
При подключении электродвигателя к источнику питания постоянного тока, ток протекая по одной из обмоток статора 2, расположенной на одном из его полюсов, и по якорю 3, индуцирует в статоре 2 поток возбуждения, который пересекая якорь 3, приводит к возникновению вращающего момента. При этом частота вращения якоря 3 (вала 8 электродвигателя) определяется величиной противо-ЭДС, наводимой в якоре 3 при вращении в магнитном поле статора 2, а величина вращающего момента определяется током, протекающим через якорь 3. Коллектор 4, конструктивно объединенный с якорем 3, представляет собой совокупность медных пластин, к которым присоединены секции обмотки якоря 3. Пластины коллектора 4 скользят по неподвижным токосъемным медно-угольным щеткам (в щеточном узле 5), в результате чего осуществляется электрический контакт в цепи: обмотка якоря - источник питания. Реверсирование электродвигателя достигается за счет подключения последовательно с якорем 3 другой обмотки статора 2, расположенной на другом полюсе.
В целом электродвигатель устанавливается внутри стрелочного электропривода - негерметичного и работающего в условиях экстремальных сезонных температур на открытом воздухе в условиях высокой влажности, запыленности и вибрации. Наличие медно-угольных щеток в щеточном узле 5 электродвигателя создает воздушно-пылевую атмосферу внутри электродвигателя, приводящую к загрязнению смазки подшипников 7.
При этом изоляция подшипников 7, размещенных через компенсационные шайбы 6 на якоре 3, от окружающей среды посредством шайб 11 приводит к возможности закладывания при сборке двигателя внутрь подшипника 7 количества смазки, необходимого на весь срок его службы (фиг.1).
Шайбы 12 с переменной толщиной поперечного сечения и ребрами жесткости 13 в виде прямых, расположенных по радиусам шайбы, и начинающихся у отверстия 14 для размещения винта 10, размещенные в электродвигателе между крышками 9, которые находятся по обе стороны вала 8, и винтами 10, стягивающими крышки 9 и корпус 1, позволяют по сравнению с контрящими шайбами, фиксирующими винт посредством контакта своей частью со шлицом винта (фиг.2), предотвратить самоотвинчивание стягивающих винтов 10, поскольку благодаря наличию характерных ребер жесткости 13 она удерживает винт 10, посредством контакта с головкой винта 10, от самоотвинчивания (фиг.3 и 4).
Таким образом, предложенная конструкция электродвигателя обеспечивает повышение его надежности и улучшение потребительских свойств за счет повышения надежности крепления составных частей двигателя (крышки и корпуса), а также изоляции подшипника якоря, упрощающей обслуживание двигателя в целом.