Статор (индуктор) машины постоянного тока состоит из цилиндрической станины 8 (корпуса), полюсов с обмоткой возбуждения (главных 6 и дополнительных, на рис. 6 не показаны), одшипниковых щитов (позиции 2 и 9 на рис. 6) и щеточной траверсы (рассмотрена ниже) со щетками 4. Главное назначение индуктора — создание магнитного потока (рис. 5).
Рисунок 5. Основные компоненты машины постоянного тока и создание главного магнитного потока
Станина имеет кольцевую форму и либо отливается, либо выполняется сварной из прокатной листовой стали с большой магнитной проницаемостью. В машинах малой мощности станина изготавливается из стальных труб. Она составляет основу всей машины и, кроме того, выполняет функцию магнитопровода. К станине болтами крепятся главные и добавочные полюса, а также подшипниковые щиты. Сверху на станине имеются кольца для транспортирования, снизу — лапы для крепления машины к фундаменту. Иногда станину называют ярмом.
На внутренней стороне станины располагаются симметрично полюсы
Рисунок 6. Устройство электрической машины постоянного тока: 1 - вал якоря; 2, 9 - подшипниковые щиты; 3 - коллектор; 4 - щеточный аппарат; 5 - якорь; 6 - главный полюс; 7 - катушка возбуждения; 8 - станина; 10 - вентилятор; 11 - бандажи; 12 - лапы; 13 - подшипник.
Главные полюсы
Главные полюсы служат для создания постоянного во времени и неподвижного в пространстве магнитного поля. С этой целью по обмотке полюсов пропускается постоянный ток, называемый током возбуждения (в маши- нах малой мощности в качестве полюсов могут использоваться постоянные магниты).
Главные полюсы предназначены для создания в машине магнитного потока необходимой величины. Главный полюс (рис. 7) состоит из сердечника 1 и катушек обмоток возбуждения 2,3. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник заканчивается полюсным наконечником 4, с помощью которого обеспечивается требуемое распределение магнитной индукции в воздушном зазоре.
Сердечники главных полюсов для уменьшения вихревых токов изготовляют шихтованными — из отдельных стальных листов толщиной 0,5—1,5 мм. По краям полюсов устанавливают более толстые торцовые боковины, которые посредством заклепок удерживают полюсные листы в спрессованном состоянии.
Рисунок 7. Главный полюс: 1 – сердечник главного полюса; 2,3 – катушка главного полюса; 4 – полюсный наконечник, 5-изолирующий каркас, 6-болт с помощью которого полюс крепится к станине.
Электрические машины могут иметь два, четыре, шесть и в общем случае 2р главных полюсов. Главные полюсы укрепляют на остове болтами. Соседние (разноименные) полюсы в четырехполюсной машине расположены под углом 90°, а двухполюсной — под углом 180°. Линия, делящая эти углы пополам, называется геометрической нейтралью. Магнитный поток Ф, проходящий через полюсы и поступающий в якорь и остов, разделяется по оси симметрии полюсов на две симметричные и равные части. У всех современных машин с симметричными магнитными системами число полюсов 2р всегда четное, все полюсы совершенно одинаковы и углы между осями соседних полюсов равны.
Сердечники главных полюсов небольших размеров скрепляются несколькими заклепками. Но такого крепления для пакетов сердечников большой длины оказывается недостаточно, так как пакет получается нежестким, вследствие чего поверхность полюса получается не прямолинейной, а винтовой. Для придания сердечнику главного полюса необходимой жесткости, исключающей образование спирали, в пакет сердечника запрессовывается металлический стержень. В стержне предусмотрены отверстия с резьбой для крепления полюса к остову.
Обмотки возбуждения большинства машин общего назначения выполняются многовитковыми катушками, насаженными на сердечники полюсов. В машинах малой и средней мощности катушки наматывают изолированным круглым проводом, в машинах большой мощности — прямоугольным изолированным проводом. И те, и другие катушки наматывают в несколько рядов с учетом размеров междуполюсного пространства.
Обмотки главных полюсов обычно разделяют на несколько катушек (секций) для улучшения их охлаждения. Катушки изготавливаются из изолированного медного провода круглого сечения. Между секциями обмотки устанавливаются дистанционные шайбы, посредством которых образуются вентиляционные каналы.
В подшипниковых щитах (позиции 2 и 9 на рис. 6), прикрепленных с торцевых сторон к корпусу, расположены подшипники (позиция 13 на рис. 6), несущие вал (позиция 1 на рис. 6) вращающейся части машины, называемый якорем (позиция 3 на рис. 6). Также в подшипниковых щитах укрепляется щеточная траверса (рис. 8), которая с целью регулирования может поворачиваться. На щеточной траверсе закреплены пальцы, которые электрически изолированы от траверсы. На пальцах установлены щеткодержатели с щетками, изготовленными из графита или смеси графита с медью.
Рисунок 8. Щеточная траверса: 1 – палец, 2 - щеткодержатели, 3 — отверстие под вал.
Якорь
Якорь – подвижная часть машины, состоящая из сердечника и обмотки. Общий вид якоря без обмотки показан на рис. 9. На валу 1 располагается сердечник с пазами для обмотки. Обмотка будет зафиксирована на специальных держателях (позиция 2 на рис. 9) специальным бандажом.
Сердечник якоря набирается из штампованных дисков (рисунок 10, а) электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Диски насаживаются либо непосредственно на вал (при диаметре якоря Dа ≤ 75 см), либо набираются на якорную втулку (Dа ≥ 40 см), которая надевается на вал. Сердечники якоря диаметром 100 см и выше составляют из штампованных сегментов (рисунок 6, б) электротехнической стали. Сегменты набираются на корпус якоря, который изготовляется обычно из листового стального проката и с помощью втулки соединяется с валом. Подробнее штамп якоря представлен на рис. 11.
Рисунок 9. Якорь машины постоянного тока без обмотки: 1 — вал, 2 — обмоткодержатель, 3 — выточки для наложения бандажа, 4 — место посадки коллектора на валу
Рисунок 10. Диск (а) и сегмент (б) стали якоря
Рисунок 11. Штамп сердечника якоря: 1 — зубец листа, 2 — изоляция, 3 — паз, 4 – вентиляционные отверстия; 5 – отверстие под вал; 6 - паз под шпонку.
 |
В пазы на внешней поверхности якоря укладываются катушки обмотки якоря (рис. 12). Выступающие с каждой стороны из сердечника якоря (рис. 13) лобовые части обмотки 3 имеют вид цилиндрического кольца и своими внутренними поверхностями опираются на обмоткодержатели 5, а по внешней поверхности крепятся проволочными бандажами 7. Обмотка соединяется с коллектором 4.
Рисунок 12. Расположение одного витка простой петлевой обмотки в пазах сердечника якоря: 1 - верхняя активная сторона; 2 - нижняя активная сторона; 3, 4 - лобовые части
Рисунок 13. Продольный разрез машины постоянного тока: 1- пакеты штампов якоря шириной 40-70 мм; 2-каналы шириной около 5-10мм; 3-лобовые части обмотки; 4-коллектор; 5-обмоткодержатели; 6-нажимные плиты или фланцы; 7-проволочные бандажи
Коллектор
Наиболее сложным и ответственным узлом машины постоянного тока является коллектор. Коллектор (рис.14,а) состоит из набора медных пластин ттрапецеидального сечения, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. Пластины 2 имеют толщину до 5—8 мм, изготовлены из твердотянутой меди или кадмиевой бронзы клинообразного сечения. Пластины (рис.14,б) изолируют одну от другой миканитовыми прокладками 4. Пластины изолируют от нажимных шайб 3 и вала якоря миканитовыми манжетами 1 и цилиндрами. Для посадки коллектора на вал служит стальная втулка 6, которую вставляют в пресс-форму перед запрессовкой пластин в пластмассу.
 |
Рис. 14. Общий вид коллектора машины постоянного тока (а); расположение коллекторных пластин и изоляционных прокладок (б) и коллектор в пластмассовом корпусе (в).