Токосъемное устройство
Изобретение относится к конструктивным элементам электрических маш1Н и может быть испольэовано в коллекторных электродвигателях, генераторах . Целью изобретения является повьппение надежности работы за счет снижения искрения .на коллекторе . Токосъемное устройство содержит щетки 1 и коллектор 2, на рабочей поверхности которого выполнены -выступы треугольной формы 3. Повышение надежности работы токосъемногб устройства достигается за счет выполнения на рабочей поверхности щетки канавок 6, повторяющих форму выступов на коллекторе. Величина угла между одной из сторон профиля сечения выступай линией, проходящей через его с S основание, выбрана в пределах 90 95° , а величина угла между сторонаW ми, профиля сечения выступа в предел ах 40 - 45. 6 ил. 1 табл. / iNd |.;а fJJuf.f
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 Н 01 R 39 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3803864/24-07 (22) 23.10.84 (46) 30.1!.86. Бюл. Ф 44
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) А, В. Грибанов, И, В. Кольцов, Н. И. Королев и В. К. Соколова (53) 621;3,047(088.8) (56) Патент Великобритании
В 1271001, кл. Н 2А 1972.
Авторское свидетельство СССР
У 637052, кл. Н О! К 39/04, 1979.
Авторское свидетельство СССР
У 585569, кл. Н Ol R 39/18, 1978. (54) ТОКОСЬЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к конструктивным элементам электрических машин и может быть использовано в
„„SU„„1274040 А1 коллекторных электродвигателях, генераторах. Целью изобретения является повышение надежности работы за счет снижения искрения на коллекторе. Токосъемное устройство содержит щетки 1 и коллектор 2, на рабочей поверхности которого выполнены выступы треугольной формы 3. Повышение надежности работы токосъемного устройства достигается эа счет выполнения на рабочей поверхноСти щетки канавок 6, повторяющих форму выступов на коллекторе. Величина угла между одной из сторон профиля сечения выступа и линией, проходящей через его основание, выбрана в пределах 90—
95, а величина угла между сторонами профиля сечения выступа в пределах 40 — 45 . 6 ил. 1 табл.
1 12
Изобретение относится к конструк-", тивным элементам электрических машин и может быть использовано в коллекторных электродвигателях, генераторах и других электрических устройствах, Цель изобретения — повышение надежности работы токосъемноro устройства за счет снижения искрения на коллекторе, На фиг. 1 изображено токосъемное устройство с торцовым коллектором; . на фиг, 2 — узел I на фиг. 1; на фиг, 3 — токосъемное устройство с торцовым коллектором, вариант; на фиг, 4 — узел II на фиг, 3; на фиг. 5 — токосъемное устройство с цилиндрическим коллектором; на фиг. 6— узел III на фиг. 5, Токосъемное устройство содержит щетки 1 и коллектор 2, на рабочей поверхности которого выполнены выступы 3 треугольной формы со сторонами 4 и 5 ° На рабочих поверхностях щеток 1 выполнены канавки 6, повторяющие форму выступов 3 на коллекторе 2, Величина угла Р между стороной 4 профиля сечения выступа 3 и линией, проходящей через его основание (см, фиг, 2,4,6), лежит в пределах от 90 до 95, а величина угла e{ между сторонами 4 и 5 профиля сечения выступа 3 — в пределах от о
40 до 45 . Выбранные пределы величин углов Ч и ц обеспечивают суммарную площадь контакта коллектора 2 со щеткой 1 по сторонам 4 в пределах не менее необходимой площади контактирования для работы электродвигателя. Площадь контактирования щетки 1 с коллектором 2 является величиной, конструктивно определенной и выбираемой в зависимости от допустимой плотности тока в переходе "щеткаколлектор", что позволяет однозначно ограничить площадь сторон кольцевых выступов по поверхностям 4 в пределах площади контактирования для определенного типа электродвигателя.
При выбранных геометрических соотношениях углов Р и с в момент отскока щетки при проходе паза между коллекторными пластинами не нарушается контакт в переходе "щетка-коллектор" по поверхностям 4, что значительно снижает искрение на коллекторе.
Токосъемное устройство работает следующим образом.
74040
5
10 !
В процессе работы электродвигателя щетки 1 при вращении коллектора
2 своими рабочими поверхностями, повторяющими форму рабочей поверхности коллектора 2, соприкасаются с выступами 3 по сторонам 4 и 5 °
При проходе зазора между пластинами коллектора 2 под щетками имеет место отскок щеток 1 в направлении, противоположном направлению прижатия их силовыми элементами (показано стрелками на фиг ° 1, 3 и 5). При этом по наклонным сторонам 5 выступов 3 образуется некоторый зазор с повторяющими их сторонами канавок на щетках 1, т,е ° возникает отрыв щеток 1 от коллектора 2 по поверхности 5, Увеличению этого зазора препятствует трение щеток 1 с коллектором 2 по сторонам 4 выступов 3 Составляющая силы, направленная перпендикулярно поверхности 4 контакта коллекторной пары, возникающая в указанном направлении при разложении силы прижатия щетки силовым элементом на наклонных сторонах 5 выступов 3, прижимает щетку 1 к коллектору 2 по сторонам 4 ° Указанное боковое прижатие щетки 1 по сторонам
4 дополнительно препятствует отрыву щетки 1 от рабочей поверхности 2.
При этом площадь контакта щетки 1 с коллектором 2 по сторонам 4 выступов
3 сохраняется в пределах площади контактирования, необходимой для работы электродвигателя, вследствие чего обеспечивается постоянство электрического сопротивления и плотности тока в переходе "щетка-коллектор", что значительно снижает искрение на коллекторе 2. Обеспечение снижения искрения на коллекторе 2 позволяет уменьшить давление щеток 1 на коллектор 2, сократить потери на трение, вследствие чего возрастает КПД электродвигателя и повышается надежность работы контактной пары, Выбор угла М в пределах от 90 до о
95 обусловлен тем, что при угле с о с 90 в момент отскока щетки 1 возникает зазоз между рабочими поверхностями щетки 1 и коллектора 2 как по сторонам 5, так и по сторонам 4, что неизбежно приводит к увеличению искрения на коллекторе и снижает надежность работы устройства. При угле 4 > 90 щетка 1 при отскоке продолжает скользить по поверхности 4
3 1274 выступов 3 коллектора 2 без отрыва, однако при угле Ч > 95 снижается прочность контактной пары, возникает усиленный износ поверхностей контактирования, вследствие чего имеют место сколы и выкрашивание материала щеток, забивание пазов между коллекторными пластинами продуктами износа, что приводит к увеличению потребляемой мощности и снижению КПД 10 электродвигателя (см, табл, 1) °
Выбор угла са в пределах от 40 до
45 обусловлен тем, что при угле
M (40 снижается прочность выступов
3 коллектора 2 и выступов щеток 1, 15 повторяющих форму рабочей поверхности коллектора 2.
Вследствие усиленного износа и выкрашивания материала щеток 1 имеет место забивание пазов между коллекторными пластинами продуктами износа, а при угле М > 45 уменьшается площадь контакта щеток 1 по сторонам 4, что снижает экономичность 25 электродвигателя (см. табл. 1), При практической реализации предлагаемого токосъемного устройства шаг следования выступов 3 коллектора 2 и повторяющих их форму канавок щеток 1 выбирается в зависимости от размеров электродвигателя и ширины пазов между пластинами коллектора 2 в пределах от 0,2 до 2,0 мм. Выбор шага следования канавок и выступов не влияет на площадь контакта, одна3S ко при шаге менее 0,2 мм повышается трудоемкость изготовления рабочих порерхностей коллектора и щеток, а при mare более 2,0 мм увеличивается
40 толщина и масса пластин коллектора и глубина пазов между ними, что ухудшает габаритно-весовые показателй
040 4 электродвигателей. Вершины и впадины канавок целесообразно выполнять со скруглением по радиусу. Величина радиуса скругления выбирается в пределах от 0,1 до 0,2 глубины канавок в зависимости от выбранного шага прочности материала щеток, с учеличением которой радиус скругления уменьшается, так как снижается воэможность выкрашивания выступов щеток.
Технические преимущества предлагаемого устройства обеспечивают повышение надежности работы эа счет снижения искрения на коллекторе, увеличение экономичности электродвигателя и рабочего ресурса контактной пары с.увеличением КПД в среднем на 8-10Х что имеет большое значение для народного хозяйства. Реализация предлагаемого токосъемного устройства способствует созданию безискровых электродвигателей, которые найдут широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.
Формула изобретения
Токосъемное устройство, содержащее щетки и коллектор, на рабочей поверхности которого выполнены выступы треугольной формы, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе путем снижения искрения на коллекторе, на рабочей поверхности щеток выполнены канавки, повторяющие форму выступов на коллекторе, причем величина угла между одной из сторон профиля сечения выступа и линией, проходящей через его основание, выбрана в пределах 90-95, а величина угла между сторонами профиля сечения выступа— в пределах 40-45
l 274040 в
lC » о е! ча«.е«
О О 44 и ее If cc
0I о
»Есха
Э
М ! о о
«в с м сЪ в в в
С Ъ М С Ъ ! СЧ С4 С4 сСЪ в
СЧ
О С Ъ О О в в
С Ъ съ вЪ
С СЧ СЧ СЧ со о в в а иъ
С 4 СЧ а О ъ сч О О
Ф о Ф Ф Ф !
an Е вЪ вЪ ! Ф с
РЪ ссъ с о о
«О Оъ о а
СЧ О в в
Cl С Ъ
c»I CV о в O в м м an
СЧ СЧ CV
В ССЪ в в ф
СЧ СЧ
O» j» «C .5»»a» WCI
СО ЪО Ъ СЧ О ОЪ Л Ф Ф Ф Ф Ф С Ъ С \ сч! о! С О an въ мъ иъ Ф о .Ф In вЪ Оъ СЪ ССЪ an Э Ос а Оъ Oa Ch Oa Ch мъ ссъ м о о Оъ Оа Оъ, Оъ СО С!О а ОЭ о» х ъе 5»х»w«» In в а сч а чъ с"ъ Ф в в O в в ° Ф М С \ С Ъ Ф сч сч сч . еч сч М О в С Ъ СЧ СЧ СЪ в оъ с> С Ъ С Ъ an в ССЪ ССЪ ССЪ ° Ф Ф an съ ° Ф Ф ССЪ в an an оь о1 о\ an в СЪ Oa Oa О оъ Ф IO сч в ° Ф еч Оа ъо в в Ф Ъ М еч еч О С Ъ в в в с ъ м м сч сч сч Оъ Oa в O с ъ м CaI СЧ ° О С Ъ в в С Ъ М Са! СЧ о м о в в в м м м сч еч сч ССЪ ССЪ ССЪ ССЪ an Ф о Ф Ф э а О О СЧ Î о О "Ф о»Ф Ф м м а ССЪ an an an an In an Oa Oa Oa Оъ Оъ Оъ Оъ «4L) 3(l(о Р v ) а CI f хc«о е «х 35 и t! C! 01 g Ca «е 2 х ОО5 ХО.V 5 ѫѫ Х» О,Ы О. о« »8 ЧЪ О ССЪ МЪ ВЪ ch a ch ос Ф СЧ С О СЪ О в в в в в ф С Ъ М С Ъ СЧ ЕЧ Сс С 4 СЧ а сч О м о в в в Ф C1 С Ъ С Ъ СЧ С 4 С Сс СЧ а О ъ сч о Ф Ф Ф ссъ а въ а ссъ СС Oa .ОЪ ОЪ Оа ) уо е3 4 1274040 4Ðèã.5 Составитель В. Чернова Редактор А, Долинич Техред И.Верес Корректор О. Луговая Заказ 6484/52 Тираж 597 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
