Щеточный узел электрической машины

 

1.ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий разрезную щетку, установленную в обойме наклон .ного щеткодержателя и имеющую скос верхней торцовой поверхности, на которой размещена накладка, закрепленная на одной половине щетки и контатирукядая с другой половиной через упругий элемент, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения условий токосъема и коммутаций путем повышения Стабильности скользящего контакта, накладка закреплена на половине щетки, контактирующей с обоймой щеткодержателя, . а упругий элемент размещен между наклаДкой и другой половиной щетки, 2. Щеточный узел по п.1, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен из эластичного материала в виде по крайней мере двух цилиндрических пальцев, концы которых имеют сферическую форму и контактируют с накладкой, а основания закреплены в гнездах на скосе верхней торцевой поверхности щетки. 3.Щеточный узел по п.1, о т О ) л и. чающийся тем, что упругий, элемент выполненв виде прямоугольного параллелепипеда,верхняя грань которого, контактирующая с накладкой, имеет цили-ндрическую форму. со со ls3 О)

.СОЮЗ COSETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 01 R 39 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3599595/24-07 (22) 06.06.83 (46) 23.12.84. Бюл. В 47 (72) А.A.Êîçëîâ и N.И.Гроссман (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.В,В.Куйбышева (53) 621.3.047(088.8) (56) 1.Поспелов Л.И. Конструкция авиационных электрических машин.

М., Энергоиздат, 1982, с.253, рис.10.8.

2.Патент СССР Ф 348027, кл. Н 01 R 39/40,1968 (прототип) . (54)(57) 1.ЩЕТОЧНЫИ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЯ МАШИНЫ, содержащий разрезную щетку, установленную в обойме наклон.ного щеткодержателя и имеющую скос верхней .торцовой поверхности, на которой размещена накладка, закрепленная на одной половине щетки и контатирующая с другой половиной через упругий элемент, о т л и ч а ю шийся тем, что,.с целью

„.,SU„„1130926 А улучшения условий токосъема и коммутации путем .повышения стабильности скользящего контакта, накладка закреплена на половине щетки, контактирующей с обоймой щеткодержателя, .а упругий элемент размещен между накладкой и другой половиной щетки.

2. Щеточный узел по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен из эластичного материала в виде по крайней мере двух цилиндрических пальцев, концы которых имеют сферическую форму и контактируют с накладкой, а основания закреплены в гнездах на .скосе верхней торцевой поверхности щетки. Fg

З.Щеточный узел по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, верхняя грань которого, контактирующая с накладкой, имеет цилиндрическую форму.

1130926

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям щеточных узлов электрических машин со скользящим контактом, и может найти применение в авиационных и транспортных машинах постоянного тока с затрудненными условиями коммутации.

Известен щеточный узел электрической машины, содержащий разрезную щетку, установленную в обойме 10 наклонного щеткодержателя.и имеющую скос верхней торцовой поверхности, на которой размещена накладка, закрепленная на одной половине щетки и контактирующая с другой .полови- 15 ной 13.

Однако щеточный узел обеспечивает неодинаковую стабильность скользящего контакта для разных половин щетки, особенно при эксцентричном или овальном коллекторе, что ухудшает условия токосьема и снижает коммутационную устойчивость машины. Причина неодинаковой стабильности скользящего контакта для разных половин щетки заключается в том, что постоянное нажимное усилие в таком щеточном узле прикладывается только к одной половине щетки, на которой закреплена накладка. На вторую часть щетки нажимное усилие воздействует лишь при нахождении под нею зоны непосредственного механического контакта с коллектором.При вращении коллектора эта зона непрерывно перемещается под щетку между З5 ее краями и нажимное усилие имеет

-пульсирующий характер,. т.е. вторая половина щетки периодически теряет стабильность контакта с накладкой и коллектором. 40

Наиболее близким к изобретению является щеточный узел электрической машины, содержащий разрезную щетку, установленную в обойме наклонного щеткодержателя и имеющую скос верхней торцовой поверхности, на которой размещена накладка, закрепленная на одной половине щетки и контактирующая с другой половиной через упругий элемент. Введение

s этот щеточный узел упругого элемента обеспечивает, воздействие постоянного нажимного усилия на обе половины щетки. (2g;

Однако в известном щеточном узле под действием поперечных составляющих нажимного усилия и реакции коллектора первая половина " щетки оказывается сжатой между поверхностями обоймы щеткодержателя и второй половины щетки. Возникаю 60 щие при этом силы сухого трения препятствуют перемещению частей щетки относительно друг друга и нарушают стабильность скользящего контакта первой половины щетки 65 с коллектором. Поэтому известный щеточный узел имеет такие же недостатки, как и щеточный узел без упругого элемента. Причиной этих недостатков является то, что накладка закреплена на второй половине щетки, а упругий элемент размещен между накладкой и первой половиной щетки, контактирующей с обоймой щеткодержателя.

11ель изобретения — улучшение условий токосъема и коммутации путем повышения стабильности сколь" зящего контакта.

Поставленная цель достигается тем, что s щеточном узле электрической.машины, содержащем разрезную щетку, установленную в обойме наклонного щеткодержателя и имеющую скос верхней торцовой поверхности, на которой размещена накладка, закрепленная на одной половине щетки и контактирующая с другой половиной через упругий элемент, накладка закреплена на половине щетки, контактирующей с обоймой щеткодержателя, а упругий элемент размещен между накладкой и другой поло.виной щетки, Кроме того, упругий элемент выполнен из эластичного материала в виде по крайней мере двух цилиндрических пальцев, концы которых имеют сферическую форму и контактируют с накладкой, а основания закреплены в гнездах на скосе верхней торцевой поверхности щетки.;

Упругий элемент может быть выполнен в виде прямоугольного параллепипеда, верхняя грань которого, контактирующая с накладкой, имеет цилиндрическую форму.

На фиг.1 изображен щеточный узел электрической машины, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 (упругий элемент выполнен в виде цилиндрических пальцев); на фиг.3 — то же, упругий элемент выполнен в виде прямоугольного параллепипеда; на фиг.4 — схема сил, действующих на щетку в предлагаемом устройстве; на фиг.5 — схема сил, действующих на щетку в известном устройстве. клеточный узел содержит разрезную щетку, состоящую из двух частей 1 и 2, установленных в обойме 3 наклонного щеткодержателя и контатирующих с коллектором 4. Верхняя торцовая поверхность щетки имеет скос и на ней размещена накладка 5, закреплен- . ная на части 1 щетки и контактирующая с частью 2 через упругий эле.— мент б, закрепленный в гнезде на скосе верхней торцовой поверхности части 2 щетки. Накладка 5 контактирует также с нажимным устройством 7 щеткодержателя.

1130926

Упругий элемент 6 (фиг.2) может быть выполнен из эластичного материала, например твердой теплостойкой резины, в виде двух или более цилиндрических пальцев, концы которых имеют сферическую форму и контакти- 5 руют с накладкой 5, а основания закреплены в гнездах на скосе верхней торцовой поверхности. части 2 щетки.

Вариант упругого элемента 6 (фиг.3) выполнен в виде прямоугольного параллепипеда, верхняя грань которого, контактирующая с накладкой 5, имеет цилиндрическую форму.

Работа щеточного узла поясняется схемой на фиг.4 и происходит слецующим образом.

Нажимное усилие Р, создаваемое нажимным устройством 7, прикладывается к накладке 5 перпендикулярно ее плоскости и передается на обе части щетки 1 и 2, причем на часть

1, контактирующую с обоймой 3, непосредственно (сила Р„), а на часть

2 через упругий элемейт б (си- 25

I ла, Р ) . Упругий элемент 6 под действием силы Р деформируется. Силы

Р„и Р расклащжаются на продольные составляющие Р,, Р и поперечные составляюшие p«, P . Продольные 30 составляющие Р „ и Р прижимают части

1 и 2 щетки к коллектору 4, создавая силы реакции коллектора О„, 4 и обеспечивая стабильный электрический контакт между щеткой и кол- 35 лектором. Поперечные составляющие И И сил v, и й„прижимают часть щет- ки 1 к обойме З,а поперечные составляющие сил Р« и Q» прижимают часть щетки 2 к части 1, обеспечивая ста-. бильность контактировакия части 1 щетки с обоймой 3 и части 2 щетки с частью 1, т.е. механическую устойчивость работы щетки. При вращении коллектора 4 вследствие его. неизбежного эксцентриситета к отклонений профиля от идеального возникают продольные колебания щетки.

При этом ее части 1 и 2, отслеживая профиль колллектора 4,, 4, совершают дза вида движений. Во- 50 первых, части 1 и 2 перемещаются вслед за поверхностью коллектора

4 как единое целое. Во- вторых, часть

2 за счет дополнительной деформации и раздеформации упругого элемента 6 перемещается относительно части 1. Перемещениям части 2 щетки относительно части 1 препятствует сила трения ю где f> — коэффициент трения между поверхностями частей 1 и 2 щетки.

Сравним величину этой силы с вели-. чиной силы трения в известном уст. 5

Ройстве.Как следует из фиг.5,.в известном устройстве часть 1 щетки оказывается сжатой между поверхностями обоймы 3 щеткодержателя и части 2 щетки, которые воздействуют на нее с усилиями р«»-Я» и P +а».

» соответственно. Поэтому продольным перемещениям части 1 щетки относительно части 2 препятствует сила трения тР тР Р (i) 2(2 2 J где Е, — коэффициент трения между поверхностями части 1 щетки и обоймы 3 щеткодержателя. Очевидно, что величина силы трения в предлагаемом щеточном узле в два раза меньше, чем в известном, .что обеспечивает более точное отслеживание частью 2 профиля коллектора 4 (Фиг.4) и более высокую стабильность скользящего контакта между щеткой и коллектором, а следовательно, лучшие условия токос%ема и коммутации.

Выполнение упругого элемента 6 из эластичного материала, например твердой теплостойкой резины, обеспечивает не только передачу нажимного усилия Р на часть 2 щетки, но и деформирование ее колебаний, что повышает стабильность сколь . зящего контакта при работе щеточного узла в условиях повышенных температур и вибраций. Выполнение упругого элемента в виде цилиндрических пальцев, концы которых имеют сферическую форму, а основания закреплены в гнездах на скосе верхней торцевой поверхности части 2 щетки, обеспечивает надежное контактирование пальцев с накладкой 5 независимо от их положения относительно своей продольной оси и надежное закрепление их на части 2 щетки.

Кроме того, при сферической форме концов пальцев сила P всегда,нап2 равлена перпендикулярно к плоскости накладки 5 . а следовательно, величина и направление сил Р и Р « оказываются более стабильными.

Таким образом, закрепление накладки на половине щетки, контактирующей.с обоймой щеткодержателя, и раз-. мещение упругого элемента между накладкой и другой половиной щетки, а также выполнение .упругого элемента из эластичного материала, например твердой .теплостойкой резины, в виде двух и более цилиндричес« ких .пальцев, концы которых немеют сферическую форму и контактируют с накладкой, а основания закреплены в гнездах на скосе верхней торцевой поверхности щетки, позволяет повысить стабильность скользящего контакта, а следовательно, улуч1130926

1 6

1 5 фиг. Х шить условия коммутации и токосъема.

Выполнение упругого элемента иэ двух или более одинаковых цилиндрических пальцев повыаает технологичность щеточного узла, поскольку позволяет набирать упругие элементы щеточных узлов различных типоразмеров иэ одинаковых элементов.

ВНИИПИ Заказ 9619/3 8

Тираж 590 . Подписное

Филиал ППП "Патент", r.ужгород,ул.Проектная,4

Выполнение варианта упругого элемента в виде прямоугольного параллепипеда, верхняя грань которого, контактирующая с накладкой, имеет цилиндрическую форму, повышает жест5 кость упругого элемен а, а следовательно, стабильность контактирования второй части щетки с коллектором.