Щеточно-коллекторный узел электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение устойчивости контакта при увеличении частоты вращения коллектора. Поставленная цель достигается тем, что диск 2 установлен с наклоном в тангенциальном направлении к контактной поверхности коллектора 1, а на контактной поверхности секторного выреза диска 2 выполнен скос эквидистантно контактной поверхности коллектора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 01 R 39/24 64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

НАМИ:.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1132317 (21) 4094389/24-07 (22) 22. 04..86 (46) 15.02.90. Бюл. Г б (72) IO.С. Левашов и М.Ф. Хлыстов (53) 621.3.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 1132317, кл. Н 01 R 39/24, 1983.

{54) ЩЕТОЧНО-КОЛЛЕКТОРНЫИ УЗЕЛ ЭЛЕК"

ТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ

Изобретение относится к электро- технике, в частности к щеточно-коллекторным узлам электрических машин.

Целью изобретения является повышение устойчивости контакта при увеличении частоты вращения коллектора.

На фиг. 1 показан щет очно-коллек" торный узел, вид с торца; на фиг.2 " разрез А-А на фиг. t. неточно"коллекторный узел электрической машины содержит коллектор 1, контактирующую с ним щетку, выполненную в виде дис ка 2 с сект ор ным вырезом и жестко закрепленную на оси 3, расположенной в плоскости, перпендикулярной продольной оси коллектора, щеткодержатель 4 со стойками 5 и 6. Стойка 5 выполнена жесткой, а стойка б - упругой. Стойки 5 и 6 снабжены конус ными углубления ми, в которых помещены со скользящей по" садкой концы оси 3 щетки. На щетку воздействует нажимная спиральная пру" жина 7, один конец которой жестко со„„Я0„„1543487 А 2

2 (57} Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение устойчивости контакта при увеличении частоты вращения коллектора.

Поставленная цель достигается тем, что диск 2 установлен с наклоном в тангенциальном направлении к контактной поверхности коллектора 1, а на контактной поверхности секторного выреза диска 2 выполнен скос эквидиста нтно конта кт ной и оверхности коллектора. 2 ил. единен с осью о щетки, в второй ооире- Q) ется на щеткодержатель о выступ 8 его стойки 5. Контакт диска 2 с коллекто" ром 1 осуществляется одной из поверхностей выреза. Диск 2 установлен с наклоном под углом d(фиг.1) к контактной поверхности коллектора 1 в ф тангенциальном направлении, а на контактной поверхности секторного вы- а реза диска 2 выполнен скос эквидистантно контактной поверхности коллектора 1. На фиг. 1 пунктиром услов- Об но показан диск в изогнутом положении под действием силы 0 на сжатие, Щеточно-коллекторный узел работает следующим образом.

В статическом состоянии диск 2 под действием силы нажатия 0 находится в изогнутом состоянии, т.е. 1М щетка предварител ьно смещена относительно контактной поверхности коллектора 1. При вращении коллектора 1 и периодическом изменении его профи"

JlR устойчивость контакта обеспечи ва3

15434 ется как за счет поворота оси 3 н1етки в гнездах стоек 5 и 6 щеткодержателя 4, так и за счет изгиба и разгиба диска 2. Очевидно, что медленные изменения профиля коллектора 1 (например, биения) могут отслеживаться диском 2 путем его поворота, при быстро изменяющемся профиле в связи с инерционностью диск 2 может не успеват ь поворачи ва т ься при отслежи вании, например, перепадов ламелей коллектора 1 и их волнистости. В этом случае на помощь приходит предварительный изгиб диска 2. Наклонный диск 2, и згибаяс ь и разгибаясь, обеспечивает устойчивость контакта и при более быстро и з меняющемся пр офиле коллектора 1. Оптимальными я вляются такие условия, когда предва" рительное смещение дисковой щетки относительно коллектора 1 в радиальном направлении (податливость щетки) за счет изгиба диска 2 больше динамического смещения контактной поверх-25 ности коллектора 1. При увеличении угла наклона контактного диска 2 к поверхности коллектора 1 и податливости щетки за.счет изгиба диска 2 условия поворотных колебаний диска 2 при отслеживании профиля коллектора

1 практически не изменяется. Объясня. ется это тем, что хотя момент силы трения оси 3 щетки в гнездах стоек

5 6 щеткодержателя 4 при этом увелиt

35 чивается, он на. 1,5-2 порядка меньше . момента силы нажатия диска 2 на коллектор 1. Поэтому дисковую щетку можно устанавливать практически под любым углом d наклона диска 2 к поверхности коллектора 1, при котором механическое напряжение диска 2 не превышает допустимого напряжения на изгиб.

По мере износа диск 2 под действием пружины 7 поворачивается вместе с осью 3.

По сра внению с обыч ной реа кти вной щеткой, установленной в .коробчатом щеткодержателе, имеющей изгибающий

50 момент практически равный нулю ввиду малого значения плеча изгиба, ограниченногоо опорой щет ки о щет кодержатель щетка в предлагаемомустройстве

t имеет значительно большую возможност ь

55 изгиба, связанную с большим расстоянием от точки приложения силы реакции коллектора от усилия О до оси 3 щет ки.

Устойчивость контакта предлагаемого щеточно-коллекторного узла по сравнению с известным повышается за счет предварительного смещения щетки относительно коллектора под дейст" вием силы нажатия, зависящего от изгиба диска. Иаксимальное значение радиальной составляющей предварительного смещения диска относительно коллектора

Р д t(rg-r )), z Рыi t a д = ---- - ""-- Sin d+ — - — — > чм Е11з К где Р„„- удельное нажатие диска на коллектор в радиальном напра влении;

t, а — тангенциальный и аксиальный размеры контактной поверхности диска", r — радиус диска;

r, — радиус оси щетки, h — толщина диска;

F - модуль упругости щеточного материала;

К, - жест кост ь конта кт ного слоя, d - угол наклона диска.

Выбор параметров формулы производится следующим образом, Мат ериал конта кт ных дис ков и P уд выбирают, исходя из условий работы, выбирают с учетом условий коммутации электрической машины в пределах

1-2,5 коллекторных ламелей, а определяют, исходя из допустимой плотности тока в контакте, r выбирают с учетом ожидаемого износа щетки и ее ресурса, г, рассчитывают по допустимым максимальным напряжениям, Е берут из справочников, К, — экспериментальные данные. Толщина диска h и угол его наклона Ы взаимосвязаны при выбранном t. При увеличении угла

/ толщина диска h уменьшается, что приводит к увеличению Д„, которая при оптимальных условиях должна быть больше перепада коллекторных пластин и амплитуды волнист ости конта кт ной по" верхности коллектора в динамике. Таким образом, неровности, которые не успевает отсЛеживать контактный диск за счет поворота, должны отслеживаться за счет изгиба и разгиба контактного диска. Ограничением уменьшения толщины диска является механическая прочность его на изгиб.

Испытания предлагаемого устройства показали, что при небольших частотах вращения коллектора (до 1000 об/ )

/ми н) ус т ойчи вост ь конт а кта на клонА-д

Составитель И. Кузнецова

Редактор Л. Веселовская Техред M.Õîäàíè÷

Корректор М. немчик

Заказ 405 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

5 1 ных дисков практически такая же, как и радиальных дисков в известном устройст ве.

Однако при частоте вращения коллектора 6000-12000 об/мин радиальный дис к и меет неудо влет ворит ел ьную устойчивость контакта, а предлагаемый наклонный диск обеспечивает устойчивый контакт.

Изобретение может быть использовано в высокооборотных электрических машинах, длительный ресурс которых необходимо обеспечить без смены щеток.

543487 6 формула изобретения неточно-коллекторный узел электрической машины по авт.св. V 1132317, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости контакта при увеличении частоты вращения коллектора, диск установлен с наклоном в тангенциальном направлении к контактной поверхности коллектора и на контактной поверхности секторного выреза выполнен скос эквидис" тантно контактной поверхности коллектора.