Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя

 

Изобретение относится к электромашиностроению , в частности к конструкции щеточно-коллекторного узла реверсивных электрических двигателей, работающих с частыми равномерными по времени реверсами Целью изобретения является улучше

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 R 39/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4665392/07 (22) 09.02.89 (46) 23,03.91. Бюл. № 11 (75) М.Ф.Шлыстов (53) 621.3.047{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1014078, кл, Н 01 R39/40,,1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 905922, кл. Н 01 R 39/20. 1980.

„„5U„„1636904 А1 (54) ЩЕТОЧНО-КОЛЛЕКТОРНЫЙ УЗЕЛ РЕВЕРСИВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкции щеточно-коллекторного узла реверсивных электрических двигателей, работающих с частыми равномерными по времени реверсами, Целью изобретения является улучше1636904 ние коммутации и повышение надежности двигателя путем обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух идентичных "зеркал" при раномерных по времени реверсах. Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя содержит трубчатый щеткодержатель 1, радиальную щетку 2, контактирующую с коллектором 3 и соединенную гибким проводником 4 с наконечником 5, нажимную цилиндрическую пружину 6 и нажимной элемент 7, расположенный между верхней гранью щетки 2 и нажимной пружиной 6 и выполненный из пружинящего материала в виде скобы П-образной формы, которая охватывает щетку 2 с лицевых ее граней своими боковыми сторонами 8 и 9, образующими зазоры между лицевыми гранями щетки 2 и стенками щеткодержателя 1, В верхней.

Изобретение относится к электромашиностроению в части создания щеточно-коллекторных узлов реверсивных электрических двигателей, работающих с частыми равномерными по времени ревер- 5 сами.

Целью изобретения является улучшение коммутации и повышение надежности двигателя путем обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух 10 практически равных по площади "зеркал" при равномерных по времени реверсах, На фиг.1 представлен узел, продольный разрез; на фиг.2 — нажимной элемент-скоба

П-образной формы с выступом овальной 15 формы; на фиг.3 — то же, с выступом треугольной формы; на фиг.4-то же, с боковыми выступами овальной формы; на фиг.5 — то же, с угловыми стойками.

Щеточно-коллекторный узел содержит 20 трубчатый щеткодержатель 1, в котором расположена радиальная щетка 2, контактирующая с коллектором 3 и соединенная с ,гибким проводником 4 с наконечником 5, нажимную цилиндрическую пружину 6 и на- 25 жимной элемент 7, помещенный между верхней гранью щетки 2 и нажимной пружиной

6, выполненный из пружинящего материала в виде цельной скобы П-образной формы, охватывающей щетку 2 с лицевых ее граней 30 своими боковыми сторонами 8 и 9. В верхней средней части скобы 7 с наружной стороны по всей ширине выполнен выступ 10, например, овальной формы (фиг,2), на который опирается пружина 6, в верхней же 35 части скобы 7 по продольной оси щетки 2 средней части скобы 7 с наружной стороны по всей ширине выполнен выступ 10, проходящий B аксиальном направлении и имеющий в поперечном сечении овальную форму.

На выступ 10 опирается нажимная пружина

6. В верхней же части скобы 7 посредине по продольной оси щетки 2 выполнено отверстие 11, через которое проходит гибкий проводник 4 с зазором. Причем минимальная допустимая высота щетки 2 от контактной поверхности до боковых сторон 8 и 9 скобы

7 определяется выведенным соотношением между параметрами узла, Выступ 10 скобы

7 может иметь в поперечном сечении треугольную форму. Для увеличения минималь ной допустимой высоты щетки и тем самым опрокидывающего момента поедусмотрены различные варианты конструкций скобы Побразной формы. 5 ил. выполнено отверстие 11, через которое проходит с зазором гибкий проводник 4, причем боковые стороны 8 и 9 скобы 7 как дистанционные упоры образуют зазоры между лицевыми гранями щетки 2 и стенками щеткодержателя 1. Выступ 10 скобы 7 исключает возможность смещения силы нажатия Q в тангенциальном направлении и тем самым обеспечивает одинаковые условия работы щетки 2 при вращении коллектора 3 в разные стороны, На фиг.1 показаны также: F>p — сила трения щетки 2 о коллектор

3, P — сила реакции на щетку 2 со стороны коллектора 3; h — расстояние от линии опоры боковой стороны 9 скобы 7 о стенку щеткодержателя 1, проходящей в аксиальном направлении (точка к), до контактной поверхности щетки 2 — минимально äîïóстимая высота щетки от контакта поверхности до боковых сторон скобы; тангенциальный размер щетки 2; Z — расстояние от силы реакции P до продольной оси щеткодержателя 1; tс — расстояние от средины контактной поверхности щетки 2 в тангенциальном направлении до продольной оси щеткодержателя 1 (толщина боковой стенки скобы); rK — радиус коллектора 3.

На фиг.2 показан вариант скобы 7 П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9, с выступом 10 овальной формы, выполненным в верхней средней части с наружной стороны по всей ширине скобы 7 и с отверстием 11. выполненным посредине скобы 7.

На фиг,3 показана скоба 7 П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9, с высту1636904 пом 10 треугольной формы и с отверстием

11.

На фиг.4 показана скоба П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9, с выступом 10 овальной формы, выполненным в верхней средней части с наружной стороны по всей ширине скобы 7, с отверстием 11, выполненным посредине скобы 7, и с боковыми выступами 12 и 13 овальной формы, выполненными у основания боковых сторон

8 и 9 по всей ширине скобы 7. При использовании данной скобы 7 щетка опирается о стенки щеткодержателя через выступы 12 и

13. При этом плечо опрокидывающего момента равно расстоянию от бокового выступа 12 или 13 скобы 7 до контактной поверхности щетки.

На фиг.5 показана скоба 7 П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9, с выступом 10 овальной формы, выполненным в верхней средней части с наружной стороны по всей ширине скобы 7, с отверстием 11, выполненным посредине скобы 7, и со стойками 14 — 17, выполненными в верхней части скобы 7 по углам, которые направлены в противоположную сторону от боковых сторон 8 и 9 скобы 7, причем концы стоек 14-17 отогнуты наружу в тангенциальном направлении и являются опорами щетки о стенки щеткодержателя, что увеличивает плечо опрокидывающего момента, которое равно расстоянию от концов, стоек 14-17 до контактной поверхности щетки. Если опрокидывающий момент щетки 2 больше восстанавливающего, то при вращении коллектора 3 по часовой стрелке (фиг.1) щетка 2 верхней частью опирается о стенку щеткодержателя 1 через боковую сторону 9 скобы 7 (точка к), а нижней частью щетка 2 опирается о нижнее ребро стенки щеткодержателя 1 со стороны сбегающего края.

При этом щетка 2 наклонена в тангенциальном направлении и контактирует с коллектором 3 одной половиной контактной поверхности, т,е. одним "зеркалом" со стороны набегающего края. При реверсе и вращении коллектора 3 против направления часовой стрелки щетка 2 верхней частью опирается о стенку щеткодержателя 1 через боковую сторону 8 скобы 7, а нижней частью опирается о нижнее ребро стенки щеткодержателя 1 также со стороны сбегающего края, Так как принцип работы щетки в реверсивном режиме одинаков при использовании любой из приведенных скоб

П-образной формы. то рассмотрим работу щетки по фиг,1, Чтобы в реверсивном режиме щетка имела на контактной поверхности

55

20

30

5

10 два равных "зеркала", необходимо выпал нить условие

h > Z/(t(K — Z/ к), где,и — коэффициент трения щетки о коллектор.

Для описанного щеточно-коллекторного узла тангенциальный размер каждого из двух

"зеркал" равен t/2, а значение Z=(t/3)-t<, при котором указанное условие имеет вид

t — Зс, При выполнении этого условия в реверсивном режиме работы электрического двигателя с частыми равномерными реверсами на контактной поверхности щеток образуются два одинаковых по площади "зеркала", Предельное значение h определялось экспериментально на электрическом двигателе малой мощности при t = 5 мм;,ик = 0,2; tc =

=1 мм; r„=- 15 мм. Данные расчета и эксперимента имеют удовлетворительную сходимость. Разница в расчетных значениях h u экспериментальных не превышает 157;.

Применение предлагаемого щеточноколлекторного узла позволяет существенно улучшить коммутацию испытуемого электрического двигателя малой мощности и повысить надежность двигателя, снизив степень его искрения с 2 до 1,1/2 балла по

ГОСТУ 183-74.

Формула изобретения

Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя, содержащий трубчатый щеткодержатель, в котором расположена радиальная щетка, контактирующая с коллектором и соединенная гибким проводником с наконечником, нажимную цилиндрическую пружину и нажимной элемент, расположенный между верхней гранью щетки и нажимной пружиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения коммутации и повышения надежности двигателя путем обеспечения об1 разования на контактной поверхности щетки двух идентичных "зеркал" при равномерных по времени реверсах, нажимной элемент выполнен из пружинящего материала в виде скобы П-образной формы, охватывающей щетку с лицевых ее граней своими боковыми сторонами, которые, как дистанционные упоры, образуют зазоры между лицевыми гранями щетки и стенками щеткодержателя, а в верхней средней части скобы с наружной стороны по всей ширине выполнен выступ, проходящий в аксиальном направлении, на который опирается на жимная пружина, в верхней части скобы посредине по продольной оси щетки выполнено отверстие, через которое проходит

1636904 гибкий проводник с зазором, причем минимально допустимая высота h щетки от контактной поверхности до боковых сторон скобы определена из зависимости

t 3tc где т — тангенциальный размер щетки;

t —. толщина боковой стенки скобы; р„— коэффициент трения щетки о коллектор.

r — радиус коллектора

1636904

Составитель М, Кузнецова

Текред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор А. Мотыль

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

Заказ 819 Тираж 323 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5