Конактное коммутирующее устройство

 

(") 549849

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.08.74 (21) № 2054449/07 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 05.03.77 юллетень №9 (45) Дата опубликования описания 04. 05. 77 (51) M. Кл.еН 01 Х 39/00

Государственный камнтет

Совета Мнннстрав СССР пе делам нзабретеннй и еткрытнй (53) УДК 621.313. . 047. 69 (088. 8) (?2) Авторы изобретения

A. П. Бобынин, В. Я, Вахрущев и М. В, Нарский (?1) Заявитель (54) КОНТАКТНОЕ КОММ УТИРУ1ОИЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к контактным коммутирующим устройствам электрических машин и аппаратов и может найти наибольшее применение в авиационных и наземных транспортных двигателях и генераторах. 5

Известны контактные коммутирующие устройства, в которых передача тока HB коллектор производится катящимся элементом, например жестким контактным кольцом, в 10 двигателе постоянного тока с катящимся ротором. В этом двигателе контактное кольцо размещено соосно с ротором, жестко с ним связано и установлено внутри цилиндрического коллектора эксцентрично с ним, причем 1а наружный диаметр контактного кольца меньше внутреннего диаметра коллектора. Токопередача от контактного кольца к коллектору осуществляется через линию их соприкосновения, которая перемешается по поверх- 20 ности коллектора при обкатывании по нему кольца. Ток к кольцу подводится посредством скользящего контакта fl).

Положительным свойством этого коммутирующего устройства является низкая,отно- 25 сительная скорость перемещения контактирующих элементов.

Недостатком известного устройства яе ляется нал ",.чие при его работе зна ьчтельныx динамических вибааци у Bcледд-вие эк-. сцен-..рнчного расположения осей кон.актирующих элементов. В связи с этим ухудща ется коммутация и ускоряется износ контактных поверхностей. Кроме того, из-за слож- ности передачч контактному кольцу необходимого вращающего усилия применение устройства ограничивается двигателями с катящимся ротором.

Известно также токосъемное устройство, содержащее гибкие электропровэдные кольца. Однако это устройство предназначено для снятич тока с быстро вращающегося ° контактного кольца и не может быть использовано для коммутации цепей электрических машин и аппаратов $2) .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является контактное коммутирующее устройство, содержащее так называемые щетки качения. Это токосъемное устрой549849 ство содержит гибкий кольцевой замыкаюший элемент, выполненный в виде бесконечной ленты, непрерывный контакт которой с коллектором обеспечивается генератором механических деформаций, состояшим из двух врашаюшихся шкивов, размешенных на неподвижных токоподводяших осях f3).

В процессе работы устройства генератор механических деформаций обеспечивает взаимодействие кольцевого замыхаюшего элемен-10 та и коллехтора, при этом ток от токоподводяших осей через шкивы, которые играют роль жестких токоподводов, и гибкий кольцевой замыкающий элемент поступает на пластины коллектора. 15

Благодаря такой конструкции коммутируюшего устройства исключается трение скольжения в контактной паре: гибкий токоподводяший элемент — коллектор, что особенно важно для высотных электрических машин. щ

Однако в известном устройстве сохраняется контактная пара с трением скольжения на участке; неподвижная ось-врашаюшийся шкив.

Известное устройство занимает много места, скорость движения гибкой электропроводной ленты очень большая и равна окружной скорости поверхности коллектора, что обуславливает быстрый износ электропроводной ленты, а значит и низкую долговечность всего коммутирующего устройства, Кроме этого, з0 известное коммутируюшее устройство не может быть использовано в обращенных электрических машинах с неподвижной якорной обмоткой и врашаюшимся индуктором.

Бель изобретения — обеспечение коммутации электрических машин с неподвижной якорной обмоткой, повышение надежности и снижение трения в контактных поверхностях. 40

Указанная цель достигается тем, что в известном контактном коммутирующем устройстве, содержашем коллектор, жесткий токоподвод, генератор механических деформаций, гибкий кольцевой замыкающий we- 45 мент, электрически связанный с токоподводом, коллектор и жесткий токоподвод закреплены неподвижно относительно друг друга, причем кольцевой замыкаюший элемент раэмешен соосно с коллектором с радиаль- 50 ным зазором.

На фиг. 1 показано контактное коммутируюшее устройство с механическим генератором волн деформации, расположенным внутри контактного кольца, продольный раз- 55 рез; на фиг. 2 — разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - коммутируюшее устройство с электромагнитным генератором волн деформации, продольный разрез; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3. 60

Контактное коммутирующее устройство содержит коллектор 1, выполненный из отдельных электропроводных пластин 2 с изолирующими прокладками 3, жесткий кольцевой токоподвод 4 и гибкий кольцевой замыхаюший элемент 5.

Коллектор 1, жесткий кольцевой токоподвод 4 и гибкий кольцевой замыкаюший элемент 5 размещены соосно, а коллектор

1 и жесткий кольцевой токоподвод 4- закреплены в корпусе 6 неподвижно относительно друг друга с диэлектрическим зазором 7.

Гибкий кольцевой замыкаюший элемент

5 связан с механическим генератором волн деформации 8 и размешен с радиальным зазором с воэможностью одновременного электрического контакта с коллектором 1 и жестким кольцевым токоподводом 4.

Механический генератор волн деформации 8 расположен внутри гибкого хольцевого замыкающего элемента 5 и состоит из водила 9 и роликов 10, свободно врашак шихся на осях 11 водила 9. Ось врашения водила 9 совпадает с осью установки коллектора 1, жесткого кольцевого токоподвода 4 и гибкого кольцевого замыкающего элемента 5.

Устройство работает следуюшим образом.

Водило 9 приводится во врашение от вала электрической машины. Ролики 10, врашаясь на осях 11 водила 9, непрерывно деформируют гибкий замыкаюший элемент 5.

В гибком замыкаюшем элементе 5 возбуждаются две волны деформации (от хаждого ролика - своя волна), которые своими вершинами замыкают пластины 2 коллектора

1 с жестким кольцевым токоподводом 4.

Так как длина окружности гибкого замыкаюшего элемента 5 отлична от длины окружности расточки коллектора 1, то гибкий замыкающий элемент 5 начинает обкатываться по расточке коллектора 1 в сторону, противоположную направлению врашения вала электрической машины и водила 9.

Угловая скорость вращения гибкого за.мыкаюшего элемента 5 значительно отличается от угловой скорости вращения водила 9 и может быть рассчитана по формуле

1 2 (В = Ill

2 1 ) }

2 где 3, — диаметр расточхи коллектора;

3 - диаметр окружности гибкого эамыкаюшего элемента :

<0 — угловая скорость врашения водила; щ — угловая скорость вращения гибкоz

ro замыкающего элемента.

Например, если (6„=3000 об/мин, Э, 10 см, Д, = 9,1 см, то<в2=300 об/мин.

549849

Формула изобретения

Таким образом, скорость обкатывания гибкого замыкающего элемента по расточке коллехтора будет в 10 раз меньшей, чем скорость вращения водила 9. (Скорость вращения роликов, наоборот, значительно выше скорости вращения водила).

В случае необходимости коммутирующее устройство может быть выполнено с алектромагнитным генератором волн деформации (фиг. 3 и фиг. 4).

Электромагнитный генератор волн деформации образован магнитной системой статора 12 с намагничиваюшей обмотхой 13 и магнитопроводом 14 гибкого ротора 15.

В корпусе 6 коммутирующего устройства, 15 кроме магнитной системы статора 12, размещены коллехтор 1 и жесткий кольцевой токоподвод 4. Гибкий кольцевой замыкак ший элемент образован укрепленными на гибком роторе 15 двумя гибкими электропроводными кольцами 16 и 17, связанными проводником 18.

Коммутирующее устройство с элехтромаг нитнымгенератором волн деформации работает следующим образом.

В обмотку 13 статора 12 подают переменный тох, создающий вращающееся магнитное поле. Синхронная с магнитным полем статора перемешается волна деформации ротора, которая замыкает пластины 2 коллектора 1 с гибким кольцом 16 а чеЭ рез него и гибкое кольцо 17 с жестким кольцевым токоподводом 4.

В данном контактном коммутирующем устройстве коллектор и жесткий токоподвод в процессе работы остаются неподвижными

I а перемешается только кольцевой замыкающий элемент, который под действием генератора механических деформаций обхатывается одновременно по поверхностям коллек- 4 тора и жесткого токоподвода, перехрывая

6 кольцевой зазор между ним и коллектором.

При этом за счет малой разницы длин окружностей коллектора и замыхаюшего эле» мента скорость обкатывания замыкающего элемента незначительна, в силу чего скорость износа контактных поверхностей и трение резко снижаются.

В устройстве отсутствуют узлы с трением скольжения в контактных поверхностях, благодаря чему повышается надежность конструкции при работе на высотных электрических машинах, и неподвижное размещение коллектора и жестхого токоподвода позволяет использовать его для коммутации элехтрических машин с неподвижной якорной обмотхой.

Контактное коммутирующее устройство, содержащее коллехтор, жесткий токоподвод, генератор механических деформаций, гибкий кольцевой замыкающий элемент, электрически связанный с токоподводом, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью обеспечения коммутации электрических машин с неподвижной якорной обмоткой, повышения надежности и снижения трения в контактных поверхностях, коллектор и жесткий токоподвод захреплены неподвижно относительно друг друга, при этом замыкающий элемент размещен соосно с коллектором с радиальным зазором.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе:

1. Патент США Х 2378668, кл. 310 46, 1 945.

2. Авторское свидетельство М 355703, кл. Н 01 R 39/00, 1971.

3. Патент Польши %45100, кл. 21 ц, 64/01, 1 95 6 — прототип.

549849

Составитель М. Кузнецова

Редактор В. Фельдман Техред N. Ликович Корректор В. Куприянов

Заказ 349/117 Тираж 1002 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и- открытий

113035, Маскаа, Ж-35, Раушская наб.. а. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4