Коллекторы, щетки, щеткодержатели

В электростартерах применяют сборные цилиндрические коллекторы на металлической втулке, а также цилиндрические и торцовые коллекторы с пластмассовым корпусом. Сборные цилиндрические коллекторы (рис. 3.4, а), применяемые на стартерах большой мощности, составляют из медных пластин и изолирующих прокладок из миканита, слюдинита или слюдопласта.

Рисунок 3.4 Коллекторы электростартеров: а – цилиндрический на металлической втулке; б – цилиндрический с пластмассовым корпусом; в – торцовый; 1 – металлическая втулка; 2 – нажимное кольцо; 3 – изоляционный материал втулки; 4 – изоляционный корпус; 5 – гайка; 6 – пластмассовый корпус; 7 – армировочное кольцо.

Токопроводящие пластины (ламели) в коллекторе закрепляются с помощью металлических нажимных колец 2 и изоляционных корпусов 4 по боковым опорным поверхностям. От металлической втулки 1, которую напрессовывают на вал якоря, медные пластины изолируют цилиндрической втулкой из миканита. Рабочая поверхность коллектора должна иметь строго цилиндрическую форму. Монолитность конструкции и биение рабочей поверхности сборных цилиндрических коллекторов зависят от точности изготовления сопрягаемых деталей. Вследствие податливости изоляционных прокладок между пластинами первоначальная форма сборного цилиндрического коллектора в процессе эксплуатации может измениться, что приводит к усилению искрения под щетками. В цилиндрических коллекторах с пластмассовым корпусом (рис. 3.4, б) пластмасса является формирующим элементом коллектора. Она плотно охватывает сопрягаемые поверхности независимо от конфигурации и точности изготовления коллекторных пластин, изолирует коллекторные пластины от вала и воспринимает нагрузки. Для повышения прочности коллектора применяют армировочные кольца из металла и пресс-материала. Торцовые коллекторы (рис. 3.4, в) по сравнению с цилиндрическими имеют меньшие размеры и металлоемкость. Рабочая поверхность торцового коллектора находится в плоскости, перпендикулярной к оси вращения якоря. При изготовлении торцового коллектора из медной втулки формируется пластина в виде диска с отверстием, прямоугольными пазами по числу требуемых коллекторных пластин (ламелей) и кольцевыми выступами. Диск со стороны выступов опрессовывается пластмассой.

В стартерах с цилиндрическими коллекторами щетки 4 (рис. 3.5, а) устанавливают в четырех коробчатых щеткодержателях 5 радиального типа, закрепленных на крышке 6 со стороны коллектора. Необходимое удельное давление щетки на коллектор обеспечивают спиральные пружины 10.

Рисунок 3.5 Щеточно-коллекторные узлы: а – стартера с цилиндрическим коллектором; б – стартера с торцевым коллектором; 1 – стяжной болт; 2 – коллектор; 3 – канатик щётки; 4 – щетка; 5 – щеткодержатель; 6 – крышка со стороны коллектора; 7 – винт крепления канатика; 8 – защитный кожух; 9 – вал якоря; 10 – пружина.

Щеткодержатели изолированных щеток отделены от крышки прокладками из текстолита или другого изоляционного материала. В стартерах большой мощности в каждом из радиальных щеткодержателей устанавливают по две щетки. В электростартерах с торцовыми коллекторами щетки 4 (рис. 3.5, б) размещают в пластмассовой или металлической траверсе и прижимают к рабочей поверхности коллектора витыми цилиндрическими пружинами. Щетки имеют канатики 3 и присоединяются к щеткодержателям 5 с помощью винтов 7. Обычно щетки устанавливают на геометрической нейтрали. На некоторых стартерах для улучшения коммутации щетки смещают с геометрической нейтрали на небольшой угол против направления вращения, что уменьшает нагрузку на коллектор. Щетки в щеткодержателях должны перемещаться свободно, но без сильного бокового люфта. В электростартерах применяют меднографитные щетки с добавками свинца и олова. Содержание графита выше в щетках для мощных стартеров и стартеров для тяжелых условий эксплуатации. Плотность тока j_щ в щетках электростартеров находится в пределах 40÷100 А/см². От допустимой плотности тока зависят размеры щеток и падение напряжения под щетками U_Щ.