УЗЕЛ СКОЛЬЗЯЩЕГО ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2001 года по МПК H01R39/00 H01R39/40 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям узла скользящего токосъема электрических машин, преимущественно крупных многощеточных синхронных генераторов и асинхронных двигателей с фазным ротором.

Известна токосъемная углеродистая щетка с цилиндрическими вставками из высотной массы, содержащей дисульфид молибдена, отличающаяся тем, что с целью улучшения эксплуатационных свойств, оси вставок расположены в плоскостях поперечных сечений щетки, причем сами вставки расположены в шахматном порядке двумя рядами, ширина каждого из которых равна половине ширины щетки, а каждая вставка одного ряда смещена относительно соседней вставки другого ряда на расстояние, равное диаметру вставки. (авт. свид. СССР N 746794, кл. H 01 R 43/12). К недостаткам указанной щетки можно отнести наличие в ней смазки, что снижает технологичность, наличие отверстий в материале щетки способствует снижению ее механической прочности.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является щеточно-коллекторный узел, содержащий коллектор, разнополярные токосъемные щетки, установленные в диаметрально противоположные щеткодержатели, и дополнительные щетки, отличающиеся тем, что с целью уменьшения износа токосъемных и дополнительных щеток, дополнительные щетки установлены подпружинено в дополнительно введенных щеткодержателях между разнополярными токосъемными щетками на каждую дорожку коллектора, длина каждой дополнительной щетки равна длине токосъемной щетки, а ширина выбрана больше толщины изоляции между коллекторными пластинами, причем дополнительные щетки выполнены из смеси, содержащей дисульфид молибдена 80-95% и нетокопроводящее связующее - остальное - до 100% от массы смеси (авт. свид. СССР N 1815710, кл. H 01 R 39/00.)
К недостаткам этой конструкции щеточно-коллекторного узла можно отнести ограниченность применения из-за жестких требований к связующему (только нетокопроводящее), усложнение конструкции из-за введения дополнительных щеткодержателей, наличие бокового износа дополнительных щеток, а также неполное использование ресурса дополнительной щетки.

Технической задачей изобретения является уменьшение износа токосъемных и дополнительных щеток, работающих на контактных кольцах, уменьшение боковых износов дополнительных щеток, упрощение конструкции узла скользящего токосъема, экономия смазывающего материала. Техническая задача достигается тем, что в узле скользящего токосъема электрической машины, содержащем подпружиненные токосъемные и дополнительные составные щетки, контактная часть дополнительных щеток содержит дисульфид молибдена и связующее, контактные кольца, дополнительные щетки выполнены составными в виде контактной и несущей частей и расположены в штатных щеткодержателях между токоведущими щетками на каждую контактную дорожку, причем длина контактной и несущей частей дополнительной щетки равна длине токоведущих щеток, ширина несущей части дополнительной щетки равна ширине токоведущей щетки, ширина контактной части дополнительной щетки не более ширины ее несущей части, высота контактной части дополнительной щетки равна величине допустимого износа токоведущих щеток, причем на каждые две токоведущие щетки установлена одна дополнительная.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид узла скользящего токосъема электрической машины, на фиг. 2 - щеткодержатель с группой токосъемных щеток, на фиг. 3 - щеткодержатель с дополнительными щетками.

Узел скользящего токосъема электрической машины (фиг. 1) содержит контактные кольца 1, штатные щеткодержатели 2 с подпружиненными токосъемными щетками 3 и подпружиненными дополнительными щетками 4, 5, состоящими из дисульфида молибдена и связующего вещества 4, несущей части 5. Составные части дополнительной щетки 4 и 5 соединяются клеем.

Дополнительные щетки 4,5 установлены в штатных щеткодержателях 2 на каждую контактную дорожку (не показана) кольца 1 между токоведущими щетками 3. Дополнительные щетки 4, 5 могут быть установлены в любом месте на кольце 1 между токоведущими щетками 3.

Такое решение технической задачи возможно в узлах скользящего токосъема, где на контактном кольце более двух токоведущих щеток.

Длина контактной части l_P (фиг. 2) токосъемной щетки 3 равна длине l_Т контактной и несущей частей (фиг. 3) дополнительной щетки 4,5, ширина несущих частей дополнительной щетки 5 (фиг. 1) равна ширине токоведущей щетки для установки дополнительной щетки в штатный щеткодержатель, а ширина контактной части 4 дополнительной щетки b_Т не более ширины несущей части 5. Высота h_Т контактной части 4 дополнительной щетки равна величине допустимого износа токоведущих щеток с целью уменьшения расхода контактной смазки.

Работа узла скользящего токосъема осуществляется следующим образом. При вращении кольца 1 контактная часть дополнительных щеток 4, выполненная из смеси на основе дисульфида молибдена и связующего, постоянно смазывает поверхность кольца 1, по которой скользят токоведущие щетки 3. На поверхности кольца 1 образуется пленка, содержащая дисульфид молибдена, за счет чего уменьшается коэффициент трения контактной пары "токоведущая щетка - контактное кольцо". Переходное сопротивление пары "токоведущая щетка - контактное кольцо" увеличивается незначительно. Боковой износ дополнительных щеток уменьшается за счет того, что дополнительная щетка 4,5 опирается о щеткодержатель несущей частью 5, материал которой тверже материала контактной части 4. За счет того, что дополнительная щетка 4,5 выполнена составной, существенно экономится материал контактной части 4, а кроме того, при полном износе контактной части 4 несущую часть 5 можно снова использовать, приклеив к ней новую контактную часть 4.

Патентуемый узел скользящего токосъема реализован на экспериментальном синхронном генераторе на базе генератора БМЗ-4,5 мощностью 4,5 кВА и на экспериментальном асинхронном двигателе с фазным ротором на базе двигателя АК-52 мощностью 4,5 кВт. В этих машинах на кольцах помимо токоведущих щеток устанавливались дополнительные щетки, контактная часть которых изготавливалась из смеси дисульфида молибдена и бакелитового лака ЛБС-5. Несущая часть дополнительных щеток изготавливалась из стеклотекстолита. Обе части соединялись друг с другом при помощи эпоксидного клея. Температура колец при исследованиях не превышала 75^oC. Длина дополнительной щетки выбрана равной длине токосъемной щетки, чтобы обеспечить равномерное смазывание всей рабочей дорожки кольца; за счет этого достигается одинаковый износ токоведущих щеток и кольца по ширине рабочей дорожки.

Ширина несущей и контактной частей дополнительной щетки выбрана равной ширине токоведущей щетки.

Удельное давление на дополнительную щетку выбрано из условия получения минимального и одинакового по высоте износа токоведущих и дополнительных щеток. Боковой износ контактной части дополнительных щеток практически отсутствует. Износ токоведущих щеток на патентуемом узле скользящего токосъема уменьшается в нормальных условиях более чем в 2 раза, износ дополнительных щеток уменьшился на 20%. Экономия смазывающего материала контактной части дополнительной щетки - до 50% по сравнению с прототипом. Получено оптимальное соотношение количества токоведущих и дополнительных щеток: на две токоведущие одна дополнительная. Результаты сравнительных испытаний, выполненных в одних и тех же условиях прототипа и патентуемого изобретения на базе экспериментального генератора типа БМЗ, представлены в таблице 1.

Таким образом, технический результат достигнут: уменьшился износ токосъемных и дополнительных щеток, работающих на контактных кольцах, уменьшился боковой износ дополнительных щеток, упростилась конструкция узла скользящего токосъема электрической машины, экономия смазывающего материала составила 50%.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции узла скользящего токосъема электрических машин, преимущественно крупных многощеточных синхронных генераторов и асинхронных двигателей с фазным ротором, и позволяет уменьшить износ токоведущих и дополнительных щеток, уменьшить боковой износ дополнительных щеток, сократить расход смазывающего материала. Узел содержит контактные кольца, подпружиненные токоведущие и дополнительные щетки, установленные в щеткодержателях, дополнительные щетки выполнены составными в виде контактной и несущей частей, контактная часть изготовлена из дисульфида молибдена со связующим. Длина контактной и несущей частей дополнительной щетки равна длине токоведущих щеток, ширина несущей части дополнительной щетки равна ширине токоведущей щетки, ширина контактной части дополнительной щетки не более ширины ее несущей части, причем на каждые две токоведущие щетки установлена одна дополнительная. При использовании узла скользящего токосъема электрических машин износ токоведущих щеток уменьшается более чем в 2 раза, износ дополнительных щеток уменьшается на 20%, уменьшается и боковой износ дополнительных щеток, экономия смазывающего материала - до 50 % по сравнению с прототипом. 3 ил.,1 табл.

Узел скользящего токосъема электрической машины, содержащий подпружиненные токосъемные и дополнительные щетки, контактная часть дополнительных щеток выполнена из дисульфида молибдена со связующим, отличающийся тем, что содержит контактные кольца, дополнительные щетки выполнены составными в виде контактной и несущей частей и установлены в щеткодержателях между токоведущими щетками на каждую контактную дорожку, длина контактной и несущей частей дополнительной щетки равна длине токоведущих щеток, ширина несущей части дополнительной щетки равна ширине токоведущей щетки, ширина контактной части дополнительной щетки не более ширины ее несущей части, причем на каждые две токоведущие щетки установлена одна дополнительная.