ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к железнодорожному машиностроению, в частности, к электродвигателям стрелочным, и может быть использована в железнодорожном транспорте, например, для установки в электроприводах для перевода подвижных сердечников стрелочных переводов электрической централизации, а также для перевода железнодорожных стрелок тяжелых и обычных типов и на сортировочных горках.
Известен стрелочный электродвигатель постоянного тока, 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 (см. патент РФ на полезную модель №35178, МПК Н 02 К 1/32, Н 02 К 11/00, опубл. 27.12.2003 г.).
Конструкции известного двигателя присущи низкие потребительские свойства, проявляющиеся, например, при проведении ремонтных работ по замене щеток и щеточного узла, когда при отрицательных температурах в силу затруднения доступа к щеточному узлу через ремонтный инструмент возможно электрическое замыкание ряда узлов двигателя, что приводит к выходу его из строя и указывает на его недостаточную надежность.
Известен также электродвигатель стрелочный постоянного тока, 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 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, 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. На корпусе расположена клеммная колодка для подведения напряжения питания электродвигателя. Провода от клеммной колодки идут внутрь двигателя к соответствующим контактам полюсных обмоток и щеточного узла через отверстие в корпусе. Монтаж проводов при сборке и обслуживании (например, ремонте) щеток щеточного узла осуществляется через окна в корпусе электродвигателя, закрывающиеся крышками (см. патент РФ на полезную модель №51304, МПК Н 02 К 5/24, Н 02 К 5/15, приоритет от 07.10.2005 г.).
Однако, известному электродвигателю присущи низкие потребительские свойства и недостаточная надежность. Это связано с затруднением доступа к щеточному узлу при его замене, а также размещением на корпусе клеммной колодки, которая может быть повреждена, например, при транспортировке двигателя к месту установки вследствие выступа за габариты корпуса. Затруднения доступа к щеточному узлу и проводам, подходящим от внутренних контактов к клеммным колодкам, обусловлены узкими окнами, что усложняет их обслуживание (на улице, в любую погоду). Двигатель, как правило, располагается внутри корпуса привода в тесном пространстве, что еще более затрудняет доступ к щеточному узлу и проводам. При этом провода могут повредиться при соприкосновении с вращающимися частями двигателя.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является известный электродвигатель постоянного тока стрелочный (ДПС), содержащий корпус, в котором расположены статор (полюс) со статарными (полюсными) катушками, размещенный на валу якорь с обмотками, соединенный с коллектором и два щеточных узла для подведения напряжения к якорю, содержащий две пары щеток со щеткодержателями, на корпусе расположены клеммная колодка и окно для обслуживания щеточных узлов, при этом в него введена крышка в виде хомута для герметизации окон, контакт для контроля электрического состояния щеточных узлов и, по крайней мере, одна дополнительная пара щеток, при этом щеткодержатели выполнены из композиционного материала (см. патент РФ на полезную модель №37282, МПК Н 02 К 11/00, опубл. 10.04.2004 г.). У известного двигателя повышена надежность за счет увеличения количества щеток (две пары вместо одной). Клеммная колодка для подведения напряжения питания в известном двигателе также
расположена на корпусе электродвигателя. При этом провода от клеммной колодки идут внутрь двигателя к соответствующим контактам полюсных обмоток и щеточных узлов через отверстие в корпусе, а монтаж проводов при сборке и обслуживании (например, ремонте) щеток щеточного узла осуществляется через окна в корпусе электродвигателя, закрывающиеся крышкой в виде хомута.
Известному техническому решению также присущи недостаточная надежность, что снижает его потребительские свойства. Это также связано с тем, что щеточный узел размещается внутри корпуса, что затрудняет доступ к нему, а также размещением клеммной колодки на корпусе двигателя, что затрудняет транспортировку двигателя. При этом доступ к щеточному узлу и проводам, подходящим от внутренних контактов к клеммным колодкам, также затруднен вследствие малого размера окон, что негативно влияет на обслуживание двигателя в процессе эксплуатации.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции электродвигателя постоянного тока повышенной надежности и улучшенными потребительскими свойствами.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является создание свободного пространства и отсутствие массивных конструктивных элементов электродвигателя вокруг щеточного узла, сокращение расстояния между токоведущими элементами электродвигателя - клеммной колодки и щеточного узла, а также размещение токоведущих элементов в рамках корпусных габаритов электродвигателя.
Поставленная задача решается тем, что в электродвигателе постоянного тока, содержащем корпус, в котором расположены статор с обмотками, размещенный на валу якорь с обмотками, соединенный с коллектором и два щеточных узла для подведения напряжения к якорю, каждый из которых содержит две пары щеток со щеткодержателями, клеммную колодку, при этом корпус двигателя закрыт торцевыми крышками, согласно полезной модели, клеммная колодка и щеточные узлы размещены на наружной поверхности торцевой крышки электродвигателя, при этом электродвигатель снабжен дополнительной цилиндрической крышкой, устанавливаемую на торцевую крышку электродвигателя и закрывающую клеммную колодку и щеточные узлы.
Подобное размещение конструктивных элементов двигателя способствует повышению надежности двигателя и улучшению его потребительских свойств благодаря следующим обстоятельствам.
Текущий ремонт и профилактика конструкций известных двигателей на месте без демонтажа его, например, из электроприводов, заключается в большинстве случаев в обслуживании токоподводящих элементов двигателя, а именно щеточных узлов двигателя (например, замене щеток), а также проверке контактов клеммной колодки.
Для обслуживания предложенной конструкции двигателя (его ремонта, профилактики) достаточно снять дополнительную цилиндрическую крышку, чтобы получить свободный доступ (с разных сторон) к вышеуказанным токоподводящим узлам двигателя, что обусловлено их размещением и монтажом с наружной стороны торцевой крышки двигателя (по отношению к якорю и статору). Таким образом, вокруг щеточных узлов создается свободное пространство благодаря отсутствию каких-либо массивных конструктивных элементов двигателя, например, статора, якоря, что упрощает ремонт и обслуживание двигателя, улучшая его потребительские свойства. При этом подобное расположение токоподводящих элементов двигателя позволяет осуществить их монтаж на корпусе двигателя без выступа за рамки корпусных габаритов, что упрощает транспортировку двигателя и снижает вероятность повреждения клеммной колодки. Кроме того, свободный доступ к токоподводящим элементам снижает вероятность повреждения проводов, подходящих от внутренних контактов к клеммной колодке и далее к щеточным узлам при их монтаже, замене или проверке. При этом возможно размещение клеммной колодки и щеточных узлов в непосредственной близости друг от друга. Таким образом, сокращается расстояние между ними, что приводит к уменьшению длины токоведущих проводов, снижая вероятность их повреждения, исключая выход двигателя из строя.
Наличие дополнительной цилиндрической крышки позволяет после ремонта или обслуживания электродвигателя закрыть токоподводящие элементы в частности, щеточные узлы и клеммную колодку, что предотвращает негативное влияние на них внешней среды, и дополнительно повышает надежность электродвигателя.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведен электродвигатель постоянного тока, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.2 - тоже, вид сверху, продольный разрез.
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - корпус; 2 - статор; 3 - обмотки статора 2; 4 - вал; 5 - якорь; 6 - обмотки якоря 5; 7 - коллектор; 8 - щеточный узел; 9 - щетки; 10 - клеммная колодка; 11 - торцевые крышки корпуса 1 электродвигателя; 12 - цилиндрическая крышка.
Электродвигатель постоянного тока содержит корпус 1, в котором расположены статор 2 с обмотками 3, размещенный на валу 4 якорь 5 с обмотками 6, соединенный с
коллектором 7 и два щеточных узла 8 для подведения напряжения к якорю 5, каждый из которых содержит две пары щеток 9 со щеткодержателями, клеммную колодку 10, при этом корпус 1 электродвигателя закрыт торцевыми крышками 11 (фиг.1 и 2).
Клеммная колодка 10 и щеточные узлы 8 размещены на наружной поверхности (с наружной стороны) торцевой крышки 11 электродвигателя, при этом электродвигатель снабжен дополнительной цилиндрической крышкой 12, устанавливаемую на торцевую крышку 11 электродвигателя, например, при помощи винтов, и закрывающую клеммную колодку 10 и щеточные узлы 8 (фиг.1 и 2).
Вокруг щеточных узлов 8 создается свободное от массивных конструктивных элементов электродвигателя пространство, что обеспечивает свободный доступ к щеточным узлам 8. При этом размещение клеммной колодки 10 и щеточных узлов 8 в непосредственной близости друг от друга приводит к уменьшению длины токоведущих проводов, что также упрощает обслуживание электродвигателя и снижает вероятность повреждения токоведущих элементов электродвигателя.
Кроме того, клеммная колодка 10 и щеточные узлы 8 размещаются таким образом, что не выступают за габаритные размеры корпуса 1 электродвигателя, в частности, его торцевой части. Это упрощает транспортировку электродвигателя, так как снижается вероятность повреждения клеммной колодки, размещавшейся в прототипе на боковой стороне корпуса 1 электродвигателя, что приводило к ударам по ней в процессе транспортировки и выходу ее из строя.
Электродвигатель постоянного тока используется следующим образом.
При подключении электродвигателя к источнику питания постоянного тока, ток протекая по одной из обмоток 3 статора 2, и по обмотке 6 якоря 5, индуцирует в статоре 2 поток возбуждения, который пересекая якорь 5, приводит к возникновению вращающего момента. При этом частота вращения якоря 5 (вала 4 электродвигателя) определяется величиной противо-ЭДС, наводимой в якоре 5 при вращении в магнитном поле статора 2, а величина вращающего момента определяется током, протекающим через якорь 5. Коллектор 7, конструктивно объединенный с якорем 5, представляет собой совокупность медных пластин, к которым присоединены секции обмотки 6 якоря 5. Пластины коллектора 7 скользят по неподвижным токосъемным медно-угольным щеткам 9 (в каждом из щеточных узлов 8), в результате чего осуществляется электрический контакт в цепи: обмотка 6 якоря 5 - источник питания. Реверсирование электродвигателя достигается за счет подключения последовательно с якорем 5 другой обмотки статора 2.
Для обслуживания электродвигателя (например, при его профилактическом осмотре, ремонте) необходимо снять дополнительную цилиндрическую крышку 12. При этом обеспечивается свободный доступ (с разных сторон) ко всем токоподводящим узлам электродвигателя. Это обусловлено размещением токоподводящих узлов и их монтажом с наружной стороны торцевой крышки 11 электродвигателя (по отношению к якорю 5 и статору 2), что упрощает ремонт и обслуживание электродвигателя, улучшая его потребительские свойства. При этом подобное выполнение токоподводящих элементов электродвигателя позволяет их смонтировать на корпусе 1 электродвигателя без выступа за рамки корпусных габаритов, что также упрощает транспортировку электродвигателя и снижает вероятность повреждения клеммной колодки 10. Кроме того, свободный доступ к токоподводящим элементам снижает вероятность повреждения проводов, подходящих от внутренних контактов к клеммной колодке 10 и далее к щеточным узлам 8 при их монтаже, замене или проверке. Наличие дополнительной цилиндрической крышки 12 позволяет после ремонта или обслуживания электродвигателя закрыть щеточные узлы 8 и клеммную колодку 10, что предотвращает негативное влияние на них внешней среды, и дополнительно повышает надежность электродвигателя.
Таким образом, предложенная конструкция электродвигателя обладает повышенной надежностью и улучшенными потребительскими свойствами вследствие создания свободного пространства и отсутствия массивных конструктивных элементов электродвигателя вокруг щеточных узлов, сокращения расстояния между токоведущими элементами электродвигателя - клеммной колодки и щеточными узлами, а также размещения токоведущих элементов электродвигателя в рамках его корпусных габаритов.