СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МЕЖДУ ПОДВИЖНЫМ И НЕПОДВИЖНЫМ КОНТАКТАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H01R39/18 H01H1/36 

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к скользящим контактам и может быть использовано в условиях вибрационных нагрузок широкого спектра, например в ракетостроении и военной технике.

Прототипом является способ передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами, включающий выполнение последних в виде охватываемого и охватывающего элементов с многоточечной поверхностью взаимного соприкосновения и перемещение по крайней мере одного контакта относительно другого [Пат. РФ 2115981, МПК H01R 39/18, H01H 1/36, 1998].

Недостатками прототипа являются:

- сложность конструкции, связанная с наличием деталей специальной формы;

- недостаточная надежность, особенно при ударной нагрузке, обусловленная отсутствием полного охвата контактного элемента, в результате чего охватываемые контакты под нагрузкой могут вытянуться, теряя при этом электрический контакт с охватываемой деталью. Кроме того, не исключена вибрация контактов на собственной частоте, что грозит потерей электрического контакта, которая может также иметь место и при загрязнении контактов.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции и повышение надежности.

Задача решается тем, что в способе передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами, включающем выполнение последних в виде охватываемого и охватывающего элементов с многоточечной поверхностью взаимного соприкосновения и перемещение по крайней мере одного контакта относительно другого, один контакт выполняют в виде спиральной пружины, боковой поверхностью которой обеспечивают взаимное соприкосновение с другим контактом, при этом перемещение производят путем изменения диаметра витков пружины.

Сечение витка пружины выполняют прямоугольным. Охватываемый элемент выполняют в виде спиральной пружины. Третий контакт выполняют в виде спиральной пружины. Спиральную пружину выполняют из бериллиевой бронзы. Перемещение производят путем увеличения диаметра спиральной пружины. При перемещении в одну сторону увеличивают диаметр одной, а при перемещении в другую - диаметр другой спиральной пружины.

В устройстве для осуществления способа передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами, содержащем по крайней мере один подвижный охватывающий и неподвижный охватываемый контакты, имеющие многоточечную поверхность взаимного соприкосновения, один контакт выполнен в виде спиральной пружины, поверхность витков которой взаимодействует с другим контактом.

Третий подвижный контакт выполнен в виде спиральной пружины.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Выполнение одного контакта в виде спиральной пружины, боковой поверхностью которой обеспечивают взаимное соприкосновение с другим контактом, и перемещение одного контакта относительно другого путем изменения диаметра витков пружины позволяет упростить конструкцию и повысить ее надежность путем полного охвата одного контакта другим. В результате чего ни ударные, ни вибрационные нагрузки не могут нарушить целостность электрического контакта. Кроме того, в процессе перемещения происходит зачистка контактирующей поверхности витками поворачивающейся пружины, что также повышает надежность.

Выполнение сечения витка пружины прямоугольным улучшает зачищающие свойства пружины за счет острого угла между гранями сечения, а также возрастает площадь контактной поверхности. Все это повышает надежность.

Выполнение охватываемого элемента в виде спиральной пружины упрощает конструкцию, делая ее более технологичной.

Выполнение третьего контакта в виде спиральной пружины позволяет осуществлять поворот одного контакта относительно другого в обе стороны, что упрощает конструкцию таких реверсивных поворотных устройств.

Выполнение спиральной пружины из бериллиевой бронзы уменьшает электрическое контактное сопротивление по сравнению, например, со стальной пружиной, что улучшает характеристики устройства и повышает его надежность. Кроме того, появляется возможность пропускать через такой контакт большие и слабые токи, что упрощает конструкцию и расширяет функциональные характеристики.

Осуществление перемещения путем увеличения диаметра спиральной пружины упрощает конструкцию устройства.

Осуществление перемещения в одну сторону увеличением диаметра одной, а в другую - диаметра другой спиральной пружины упрощает конструкцию реверсивного поворотного устройства.

Выполнение в устройстве для осуществления способа передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами одного контакта в виде спиральной пружины, поверхность витков которой взаимодействует с другим контактом, упрощает конструкцию устройства. Выполнение третьего подвижного контакта в виде спиральной пружины упрощает конструкцию реверсивного устройства.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами при относительном повороте контактов в одну сторону. На фиг. 2 изображено устройство с возможностью относительного поворота контактов в обе стороны.

Устройство для осуществления способа передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами содержит имеющий цилиндрическую поверхность охватываемый контакт 1 - вал, на котором с натягом зафиксирована пружина 2 (2-й контакт) с закрепленным концом 3, к которому припаян провод 4. На валу может быть аналогично установлена пружина 5 (3-й контакт), обеспечивающая реверсное вращение свободно посаженных на валу втулок 6 с закрепленными концами пружин, а часть 7 поверхности вала выполнена из изоляционного материала.

Способ реализуют следующим образом.

На поверхности контакта 1 производят фиксацию пружины 2 за счет натяга ее внутреннего диаметра и закрепление ее конца 3 (фиг. 1). Протекающий по проводу 4 ток проходит через пружину 2 и контакт 1, который можно поворачивать относительно пружины 2 в направлении, показанном стрелкой. Поворот становится возможным потому, что закрепившийся конец пружины 2 остается неподвижным, а витки пружины за счет натяга разворачиваются, увеличивая при этом внутренний диаметр пружины. В результате этого натяг ослабевает и контакт 1 проворачивается в пружине, проводя по-прежнему ток. Однако поворот контакта возможен только в одну сторону, так как вращение контакта 1 в обратную сторону вызывает многократное увеличение силы трения между его цилиндрической поверхностью и витками за счет затягивания последних.

Для обеспечения реверсивного вращения на поверхности контакта 1 производят фиксацию третьего контакта - пружины 5, при этом концы пружин 2 и 5 закрепляют во втулках 6 (фиг. 2). При повороте верхней втулки 6 по стрелке происходит увеличение внутреннего диаметра пружины 5, и указанная втулка заодно с этой пружиной поворачивается относительно контакта 1, сохраняя при этом электрический контакт через вал и пружину 2 с нижней втулкой 6. Повороту контакта 1 вместе с верхней втулкой и пружиной 5 препятствует пружина 2, витки которой в этом случае затягиваются, вызывая увеличение силы трения.

При вращении верхней втулки 6 в обратную сторону происходит затягивание витков пружины 5, вращающейся заодно с указанной втулкой и увлекающей за собой контакт 1, который разворачивает витки пружины 2, увеличивая ее диаметр, и проворачивается в ней, сохраняя электрический контакт. В результате этого обеспечивается реверсное вращение втулок 6. Более того, пружина 2 (как и пружина 5) позволяет в процессе вращения контакта 1 перемещаться ему при необходимости и в вертикальном направлении заодно с пружиной и втулкой или (при соответствующем креплении конца пружины во втулке) только с пружиной. Это расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его еще, например, в качестве выключателя, для чего часть 7 поверхности вала изолируют. При осевом перемещении вала изолированная часть 7 входит в пружину 2 (и в данном случае в электропроводную нижнюю втулку), в результате чего разрывается электрический контакт между пружинами 2, 5 и втулками.

Внедрение изобретения позволит создать простые по конструкции и надежные электрические контакты, позволяющие поворачивать их относительно друг друга.

Изобретение может быть использовано в ракетостроении и военной технике. Способ передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами включает выполнение их в виде охватываемого и охватывающего элементов с многоточечной поверхностью взаимного соприкосновения. Способ также включает перемещение по крайней мере одного контакта относительно другого, а также выполнение одного контакта в виде спиральной пружины, боковая поверхность которой обеспечивает взаимное соприкосновение контактов. При повороте верхней втулки 6 происходит увеличение внутреннего диаметра пружины 5. Эта втулка 6 заодно с пружиной 5 поворачивается относительно контакта 1, сохраняя электрический контакт через вал и пружину 2 с нижней втулкой 6. Повороту контакта 1 вместе с верхней втулкой и пружиной 5 препятствует пружина 2, витки которой затягиваются, вызывая многократное увеличение силы трения. При вращении верхней втулки 6 в обратную сторону происходит затягивание витков пружины 5, которая, поворачиваясь заодно с указанной втулкой, увлекает за собой контакт 1, разворачивающий витки пружины 2, увеличивающий её диаметр, проворачивающийся в ней и сохраняющий при этом с ней электрический контакт. При осевом перемещении вала его изолированная часть 7 входит в пружину 2. В результате разрывается электрический контакт между пружинами 2, 5 и втулками 6. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства, обеспечивающего передачу электроэнергии в условиях вибрационных нагрузок широкого спектра. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами, включающий выполнение последних в виде охватываемого и охватывающего элементов с многоточечной поверхностью взаимного соприкосновения и перемещение по крайней мере одного контакта относительно другого, отличающийся тем, что один контакт выполняют в виде спиральной пружины, боковой поверхностью которой обеспечивают взаимное соприкосновение с другим контактом, при этом перемещение производят путем изменения диаметра витков пружины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сечение витка пружины выполняют прямоугольным.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охватываемый элемент выполняют в виде спиральной пружины.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что третий контакт выполняют в виде спиральной пружины.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спиральную пружину выполняют из бериллиевой бронзы.

6. Способ по любому из пп. 1, 3, отличающийся тем, что перемещение производят путем увеличения диаметра спиральной пружины.

7. Способ по любому из пп. 1, 3, 4, отличающийся тем, что при перемещении в одну сторону увеличивают диаметр одной, а при перемещении в другую сторону увеличивают диаметр другой спиральной пружины.

8. Устройство для осуществления способа передачи электроэнергии между подвижным и неподвижным контактами, содержащее по крайней мере один подвижный охватывающий и один неподвижный охватываемый контакты, имеющие многоточечную поверхность взаимного соприкосновения, отличающееся тем, что один контакт выполнен в виде спиральной пружины, поверхность витков которой взаимодействует с другим контактом.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что третий подвижный контакт выполнен в виде спиральной пружины.