Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Коллектор динамоэлектрической машины

 

ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СОЕДИНЁННЫХ ШТАТОВ

НИКОЛА ТЕСЛА, ПРОЖИВАЮЩИЙ В НЬЮ-ЙОРКЕ, ШТАТ НЬЮ-ЙОРК, ПЕРЕУСТУПАЮЩИЙ ПОЛОВИНУ ПРАВ НА ДАННОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ ЧАРЛЬЗУ Ф. ПЕКУ, ЭНГЛЬВУД, НЬЮ-ДЖЕРСИ

КОЛЛЕКТОР ДИНАМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

ОПИСАНИЕ, ЯВЛЯЮЩЕЕСЯ ЧАСТЬЮ ПАТЕНТА № 382845 ОТ 15 МАЯ 1888 Г. ЗАЯВКА ОТ 30 АПРЕЛЯ 1887 Г., НОМЕР ЗАЯВКИ 236711 (МОДЕЛЬ НЕ ПРИЛАГАЕТСЯ)

Всем заинтересованным лицам:

Я, Никола Тесла из Смилян Лики (провинция Австро-Венгрии), в настоящее время проживающий в городе и штате Нью-Йорк, изобрел некоторые новые и полезные усовершенствования для коллекторов динамо-машин и двигателей, описание которых со ссылками на прилагающиеся чертежи приводится ниже.

Данное изобретение касается динамо-машин или двигателей и представляет собой усовершенствование устройств для выпрямления и сбора токов.

Цели изобретения: во-первых, избежать искрения и, как следствие, постепенного износа и разрушения сегментов коллектора, щеток или токосъёмников; во-вторых, устранить необходимость дополнительных юстировок коллектора, щеток или токосъёмников и прочие последствия износа названных деталей; в-третьих, обеспечить практичность конструкции очень больших динамо-машин и двигателей с минимальным числом сегментов коллектора; в-четвертых, увеличить эффективность и безопасность машины и уменьшить ее стоимость.

Чтобы реализовать эти цели, я конструирую коллектор и токосъемники из двух подогнанных друг к другу частей схожей конструкции. В качестве иллюстрации приводится описание коллектора из двух сегментов, адаптированного к работе с якорем, обмотки которого имеют только два свободных конца, соединенных соответственно с названными сегментами, несущей поверхности [коллектора] — лицевая сторона диска. Коллектор состоит из двух металлических сегментов-квадрантов и двух сегментов-квадрантов из изоляционного материала, а его рабочая поверхность должна быть отшлифована, чтобы металлические и изоляционные сегменты находились на одном уровне. Элемент, располагающийся на месте обычных щеток, то есть то, что я именую токосъёмником, представляет собой схожий с коллектором диск, поверхность которого также состоит из двух изолирующих и двух металлических сегментов. Две эти части контактируют своими рабочими поверхностями таким образом, что вращение якоря заставляет коллектор поворачиваться к токосъёмнику, в результате чего индуцируемые в обмотке токи снимаются сегментами токосъёмника, откуда отводятся посредством соответствующих проводников. Такова общая схема изобретенной мной конструкции. Не считая некоторых случайных свойств, природа и действие которых будут разобраны ниже, эти устройства токосъёма обладают многими важными преимуществами. Во-первых, закорачивание и размыкание обмотки якоря, подсоединенной к сегментам коллектора, происходят одновременно, и в силу самого характера конструкции это происходит с большой точностью; во-вторых, длительность и размыкания, и закорачивания сводится к минимуму. Первое позволяет уменьшить искру почти до полного ее подавления, поскольку размыкание и короткое замыкание производят на обмотку противоположное действие. Второе снижает вредоносные последствия искры, размеры которого пропорциональны длительности искры, а сокращение длительности короткого замыкания очевидно повышает эффективность машины.

Механические преимущества легко понять, если использовать прилагаемые чертежи.

Рисунок 1 представляет собой центральное продольное сечение конца вала с насаженным на него усовершенствованным коллектором. Рисунок 2 - вид внутренней или несущей поверхности токосъемника. Рисунок 3 - вид модифицированного коллектора с торца, со стороны якоря. Рисунки 4 и 5 - виды деталей, представленных на рисунке 3. Рисунок 6 - продольное центральное сечение другой модификации, а рисунок 7 - ее поперечное сечение.

А - конец вала якоря динамо-машины или двигателя. А' - муфта из изоляционного материала вокруг оси, крепящаяся при помощи винта а' или иным удобным способом.

Сам коллектор имеет форму диска, состоящего из четырех сегментов D£),GG,, схожих с представленными на рисунке 3. Два этих сегмента, например ИО’, сделаны из металла и соединены с концами обмотки якоря. Два других сегмента состоят из изоляционного материала. Эти сегменты удерживаются на своем месте бандажом В из изоляционного материала. Диск удерживается в своем положении силой трения или винтами, например д'д' на рисунке 3, которые накрепко соединяют диск с муфтой А'.

Токосъёмник имеет ту же форму, что и коллектор. Он также состоит из двух металлических сегментов ЕЕ' и двух изоляционных сегментов ЕЕ', соединенных бандажом С. Металлические сегменты ЕЕ’ имеют ту же или схожую ширину и объем, что и изолирующие сегменты или участки коллектора. Токосъёмник скреплен с муфтой В1 винтами дд', а муфта способна свободно вращаться на валу А. Конец муфты В' заглушен при помощи пластины р, которую прижимает конусообразный винт к, регулируемый пружиной Н, что поддерживает токосъёмник в тесном контакте с коллектором и компенсирует люфт вала. Для удержания токосъёмника и недопущения его вращения вместе с валом применяется любое подходящее средство. В качестве примера демонстрирую пластину с разрезом К, предназначенную для прикрепления к стационарной опоре, и рычаг, идущий от токосъемника и оснащенный зажимным винтом Ь, при помощи которого токосъемник может быть отрегулирован и приведен в желаемое положение.

В схеме на рисунках 1 и 2 предпочтение отдаю свободной подгонке изолирующих сегментов коллектора и токосъемника, обеспечивая определенными средствами, к примеру, легкими пружинами ес, скрепленными соответственно бандажами А' и В' и прижимающими сегменты, для оказания легкого давления на эти сегменты, сохранения между ними тесного контакта и компенсации износа. Металлические сегменты коллектора можно двигать вперед, ослабляя винт а'.

Цепь или линейный проводник отводится от металлических сегментов токосъемника, будучи прикрепленным к нему любым удобным способом; схема соединений показана в виде приложения к модифицированной форме коллектора на рисунке 6. Коллектор и токосъемник на рисунке представлены в виде двух ровных несущих поверхностей, механическим воздействием предотвращая появление искр, что наиболее эффективно достигается предложенной конструкцией, то есть помещением изолятора между разделительными пластинами или сегментами коллектора и токосъемника, чем каким-либо иным механическим устройством из известных мне.

Изолирующие сегменты изготовлены из любого твердого материала, пригодного для шлифовки, и с острыми гранями. Предпочтение можно отдать стеклу, мрамору или стеатиту, если их снабдить фаской или гранью из твердого материала, типа платины или подобного, где вероятно искрение.

На рисунке 3 представлена несколько модифицированная схема моего изобретения, предназначенная для облегчения конструкции и замены частей. Здесь коллектор и токосъемник изготовлены в целом так же, как описано ранее, за исключением того, что бандажи ВС могут отсутствовать. Далее: четыре сегмента каждого элемента соединены с соответствующими муфтами винтами д'д', а один край каждого сегмента отклонен в сторону, что позволяет вставить в образовавшееся пространство небольшие пластины а и 6. Пластины аа — из металла и контактируют с металлическими сегментами О иО' соответственно. Две другие пластины ЬЬ — из стекла или мрамора, они предпочтительно квадратные, как показано на рисунках 4 и 5, чтобы их можно было повернуть на другую сторону, если первоначальная грань износится. На этих пластинах расположены легкие пружины ёс1, прижимающие пластины на коллекторе к пластинам на токосъемнике, а к краям дисков прикреплены изолирующие полоски сс как препятствие выбросу пластин под действием центробежной силы. Эти пластины, разумеется, нужны по краям сегментов только там, где вероятно возникновение искр, а поскольку их легко заменить, они дают большое преимущество. Я предпочитаю покрывать их платиной или серебром.

На рисунках 6 и 7 показана применяемая мной конструкция, когда вместо твердых сегментов используется жидкость. В этом случае коллектор и токосъемник состоят из двух изолирующих дисков 5Т, а вместо металлических сегментов с каждой стороны из каждого диска вырезан участок, подобный /?/?', по форме и размеру соответствующий металлическому сегменту. Оба элемента хорошо пригнаны друг к другу, а токосъёмник Т прижимается винтом /г и пружиной Я к коллектору 5. Как и в других случаях, коллектор вращается, в то время как токосъёмник остается стационарным. Концы обмотки соединены с клеммами 55, которые соединены с металлическими пластинами И, располагающимися в пазах обоих элементов БТ. Эти полости или выемки наполнены ртутью, а в элементах токосъёмника располагаются трубки ]¥\¥ с винтами гютю, на которых находятся пружины X и поршни X', компенсирующие расширение и сжатие ртути при меняющихся температурах, но достаточно сильные, чтобы не уступать давлению жидкости, обусловленному центробежными силами, и которые одновременно служат зажимами.

Во всех этих случаях я описал коллекторы, приспособленные для одиночной обмотки, и данное устройство более всего адаптировано для подобных целей. Но, как легко понять, можно увеличить число сегментов или использовать больше одного коллектора с единственным якорем.

Хотя я представил несущие поверхности в виде плоскостей под прямым углом к оси или валу, очевидно, что в этой части конструкция может быть значительно модифицирована без отклонения от сути изобретения. Поэтому, не ограничиваясь деталями конструкции, представленными на иллюстрациях, формулой изобретения считаю:

  1. Сочетание в динамо-машине коллектора й, имеющего проводящие выводы или сегменты и промежуточные изолирующие участки, с токосъёмником, адаптированным для контакта с поверхностью коллектора и оснащенного проводящими выводами или сегментами, равными по размеру изолирующему промежутку между сегментами коллектора.
  2. Сочетание коллектора, изготовленного или составленного из чередующихся участков или сегментов проводника и изолятора, с токосъёмником, адаптированным для контакта с поверхностью коллектора и состоящим из проводящих участков или сегментов такой же ширины или размера, как и изолирующие сегменты коллектора, и отделенных друг от друга промежуточными участками или изолирующими сегментами.
  3. Сочетание коллектора в форме диска, имеющего попеременные выводы или сегменты проводника и изолирующего материала, с токосъёмником схожей конструкции, рабочая поверхность которого контактирует с рабочей поверхностью коллектора.
  4. Сочетание коллектора, несущая поверхность которого состоит из попеременных сегментов проводника и изолятора, с токосъёмником со схожей и симметричной поверхностью и механизмом, позволяющим использовать давление пружины для прижатия друг к другу обеих несущих поверхностей.
  5. Сочетание коллектора и токосъёмника, несущие поверхности которых одинаковы по параметру расположения проводящих и изолирующих сегментов, с механизмом, позволяющим использовать давление пружины для поддержания контакта обеих несущих поверхностей, а также средствами для удержания токосъёмника от вращения.

Никола Тесла.

Свидетели: Р.Ф. Гейлорд, Ф.Э. Хартли.

Н.ТЕСЛА

КОЛЛЕКТОР ДИНАМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ № 382845   15 МАЯ 1888 Г.

 
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика