Щетка для электрических машин
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскив
Социалистических
Республик (61) Дополнительнре к авт, свид-ву— (22) Заявлено 163,277 (21) 2554719/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—
Опубликовано 250480, Бюллетень № 15
Дата опубликования описания 280480
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
П.A. Пшеничкин, A.Ñ. Фиалков, Г.Г. Тюпов, М.В. Семенов, Л.А. Друзин, В.Г. Зайчиков и В.Г. Титов (71) Заявитель
ШЕТКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАЩИН
Изобретение относится к электротехнике, а именно к щеткам для электрических машин, Известна щетка для электрических машин на основе углеродного материала, содержащая углеродистые нити, часть которых ныступает за торец щетки и образует токоведущий канатик (1).
Применение подобной конструкции значительно упрощает процесс изготовления щетки, однако использование в качестве токоподнода лишь части углеродистых нитей дает повышенные значения переходного сопротивления, к тому же подобное выполнение токоподвода является недостаточно прочные.
Известна щетка для электрических машин, содержащая рабочее тело из.углеродных волокон или тканных материалов, корпус, обхв атынающий рабочее тело и открытый со стороны контактной поверхности. Для повышения износных и коммутирующих снойств корпус выполнен из углеродсодержащего материала и 2е расположен по всей высоте рабочего тела (2) . . Основным недостатком конструкции является то, что токоподнод к щетке осуществлен преимущественно через то-З
КОПОДН ОД ЯЩИй К ОрПУС, CодЕржащий бе парал ельные друг другу углеграфитовые нити. Подобное расположение токоподвода и элементов рабочего тела приводит к анизотропии электропроводности, т„е. к неравномерному распределению тока в электрощетке, и, значит, к значительным энергетическим потерям.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является щетка для электрических машин, содержащая корпус, в который заключено рабочее тело из параллельных друг другу металлизированных по длине электропроводящих углеграфитоных волокон, соприкасающихся между, собой и с контактной поверхностью, пересекаккцей эти волокна, токоподвод,. элемент крепления токоподвода к щетке. Для плотного прилегания волокон друг к другу по всей длине их сжимают при помощи металлического корпуса или соединяют частично, сварив металлические пленки 13).
Токоподнод в такой щетке крепится к корпусу или непосредственно к волокнам.
729703
Однако наличие металлизированного покрытия волокон обуславливает концентрацию плотности тока в точках металлического контакта, что приводит к ухудшению коммутационных свойств и повышенному износу коллектора. Крепление токоведущего провода в известной щетке может привести к. повышенным значениям переходного сопротивления в случае непосредственного крепления к корпусу электрощетки, содержащей металлизированные графитовые нити. При креплении токоподв ода непосредств енно к графитовым волокнам наблюдается низкая механическая прочность токоподвода.
Для уменьшения переходного сопротивления и увеличения механической прочности токоподвода в известной щетке для электрических машин, содержащей параллельные друг другу металлизированные по длине электропроводящие углеграфитовые волокна, токоподвод, элемент крепления токоподвода к щетке, торцовая поверхность щетки со стороны, противоположной раб очей, мет алли з иров ан а, кон так тирующая со щеткой поверхность токоподвода перфоркрована, а элемент крепления выполнен в виде металлизированного слоя.
На чертеже изображена предлагаемая щетка, вариант исполнения.
Щетка имеет волокна 1 с высоким модулем упругости, спрессованные в токопроводящем корпусе 2. На торцовую поверхность щетки, имеющую со стороны, противоположной контртелу, торцовой срез рабочего тела щетки и торец корпуса, при помощи плазменной металлизации нанесен токопроводящий слой 3, например из серебра или меди.
Токоведущий провод 4 выполнен в виде шины с перфорированной контактной частью 5 или же перфорированной пластины с припаянным к ней проводом.
Контактная часть подобного токоведущего провода наложена на металлизированный торец щетки 3 с последующим плазменным напылением вторичного токопроводящего слоя 6, обеспечивающего прочное крепление токоведущего . провода при помощи металлических перемычек 7, образованных в перфорированных отверстиях между двумя металлизированными слоями. Выполненный таким образом переход токоподвод — рабочее тело щетки (волокнистый материал) значительно снижает значения переходного сопротивления .
Электрощетка работает следующим образ ом.
В процессе работы щетка контактирует с поверхностью коллектора 8 и осуществляет токосъем рабочим телом, состоящим из углеродных волокон 1, причем за счет эластичности рабочего тела, торцовой плазменной металлизации и выполненного вышеописанным об(5 г0
ЗО
35 чО
45 разом токоведущего пров да 4 обеспечивается равномерное токораспределение по всему рабочему объему щетки.
Конструкция щетки перспективна для электрических машин с высокими токовыми нагрузками и тяжелыми условиями к оммут ации . Применение плазменной металлизации позволяет получить
I достаточно прочное торцовое сцепление отдельных волокон рабочего тела и токоподводящего корпуса с нанесенным металлиэированным слоем.
При плазменной металлизации торцового среза рабочего тела щетки токоподводящий слой наносится в виде мелких расплавленных частиц рабочего материала, Им может быть медь, серебро или их сплавы. Рабочий материал в виде проволоки или порошка вводится в плазменную струю, где происходит интенсивный нагрев, оплавление и соответствующее ускорение (скорость напыляемых частиц достигает 100—
150 м/сек) . При соударении частиц с поверхностью среза рабочего тела щетки возникает высокое давление порядка 5-10 кг/мм . Вместе с высокой тема пературой давление является движущей силой физико-химического воздействия, ведущей к прочному соединению оплавленных частиц и образованию металлизированного слоя. Прочность сцепления с объектом металлиэации достигается за счет шероховатости поверхности торцового среза рабочего тела щетки и эатекания оплавленных частиц в поры (пустоты, образованные при укладке волокнистого материала) . Подобный плотный контакт в системе металлизированный слой — срез рабочего тела щетки обеспечивается силами механического зацепления и невалентными силами взаимодействия (силы Вад-дерВаальса) . Одновременная металлизация торцовых срезов корпуса и рабочего тела обеспечивает дополнительную прочность сцепления металлиэированного слоя с рабочим телом щетки и ее ток опров од ящим корпусом, что в к онечном итоге приводит к более равномерному распределению тока по телу щетки °
Формула изобретения
Щетка для электрических машин, содержащая параллельные. друг другу металлизированные по длине электропроводящие углеграфитовые волокна, токоподвод, элемент крепления токоподвода к щетке, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью уменьшения переходного сопротивления и увеличения механической прочности токоподвода, торцовая поверхность щетки со стороны, противоположной рабочей, металлизирована, контактирукщая со щеткой поверхность токоподвода перфорирова729703
Составитель М. Кузнецов
Редактор Т. Шагова Техред О.Андрейко..: Корректор ароши
М. Ша оши
Тираж 844 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 1295/47
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 на, а элемент крепления выполнен в виде металлиэированного слоя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 391669, кл. Н 01 R 39/24, 1974 (аналог) .
2. Авторское свидетельство СССР
9 504268, кл. Н 01 R 39/20, 1975 (аналог) .
3. Патент Великобритании
М 1191234, кл. Н 01 R 39/18, 1968 (прототип) .
