УСТРОЙСТВО ТОКОСЪЕМА ДЛЯ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА ТЯГОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2024 года по МПК H01R39/00 H01R39/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах повышенной мощности в различных областях народного хозяйства, в частности в тяговых электрических машинах подвижного состава железных дорог.

Наиболее близким по технической сущности и принятым авторами за прототип является устройство токосъема для электрической машины, выполненное разрезным в продольном направлении, а в разрез его помещен смазочный материал с электропроводным наполнителем в количестве 2-15% от объема, размер частиц наполнителя составляет 0,1-0,6 наибольшей высоты неровностей профиля рабочей поверхности коллектора (авторское свидетельство на изобретение SU 1402150 А1 кл. H01R 39/00 24.02.1986).

Недостатком данного устройства токосъема для электрической машины является недостаточные надежность токосъема и ресурс.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение надежности и безотказности функционирования коллекторно-щеточного узла тяговой электрической машины, увеличение его ресурса, снижение фрикционных характеристик контакта в обесточенном состоянии.

Поставленная цель достигается тем, что токосъемный элемент (фиг. 1) содержит разрезную в продольном направлении щетку, имеющую скользящий контакт с коллектором электрической машины, при этом в разрезе щетки размещена электропроводящая смазочная композиция на основе ЦИАТИМ-221, в которую внесены электропроводящие материалы в виде компаунда дисульфида молибдена до 1…5% объема; медной пудры и графитового порошка в пропорции 5…20% объема смазочного материала.

На фиг. 2 показан устройство общий вид токосъема.

Устройство токосъема содержит разрезную в продольном направлении щетку 2, установленную в щеткодержателе 3 и контактирующую с рабочей поверхностью вращающегося коллектора 1. Нагружающее устройство 4 с силой Р прижимает щетку к рабочей поверхности коллектора. В разрезе щетки 2 размещен смазочный материал 5, который в процессе работы электрической машины заполняет пространство между неровностями профиля шероховатости рабочей поверхности коллектора. В смазочный материал 5 введен электропроводный порошковый наполнитель в количестве 5-20% от общего объема.

Устройство токосъема работает следующим образом.

При приложении разрезной щетки 2 к коллектору 1 и приведении во вращение последнего, смазочный материал 5 попадает в зону трения. Частицы электропроводного наполнителя попадают в контактный зазор вследствие малости своего размера и за счет высокого содержания в объеме образуют мостики дополнительной проводимости от коллектора к щетке. Это дает возможность, создав стабильный контакт с низким переходным сопротивлением, повысить плотность тока в контакте, избежать фреттинга политуры (коллекторной пленки), снизить искрообразование и избежать электрической эрозии, и как следствие, повысить надежность токосъема.

Выбор величин объемной концентрации и размера частиц наполнителя обусловлен следующим. Нижний предел концентрации частиц (от 5% объема смазки) соответствует пороговому значению, ниже которого отдельные частицы не образуют сквозных каналов проводимости в объеме смазки за счет соприкосновения и образования непрерывных цепочек из частиц. Верхний предел концентрации частиц (до 20% объема смазки) соответствует критическому значению, выше которого частицы электропроводного наполнителя, попадая в межламельное пространство токонесущего элемента коллектора, вызывают короткое замыкание. Кроме того, наполнение смазочного материала частицами свыше 20% его объема приводит к ухудшению смазьшаюших свойств из-за загущения смазочного материала.

Применение разрезной щетки 2, в разрез которой помещен смазочный материал 5, содержащий электропроводный наполнитель, позволяет без дополнительных устройств, таких как устройство для нагнетания смазки в зону трения, осуществлять подачу смазочной композиции на поверхность контакта, причем смазка подается по мере износа щетки. При этом частицы износа щетки в составе с консистентной смазкой не уносятся из зоны контакта, обеспечивая формирование мягких пленок, предотвращающих задир и реализующих положительный градиент механических свойств, обеспечивая тем самым высокую износостойкость и малый коэффициент трения. Введение в зону трения консистентной смазки, содержащей электропроводный наполнитель в количестве от 5 до 20% от объема смазки, образует на поверхности трения сквозные каналы проводимости в объеме смазки за счет соприкосновения и образования непрерывных проводящих цепочек из частиц, что обеспечивает возможность резкого повышения пропускаемой через контакт плотности тока. Электропроводящая пленка, образовавшаяся на рабочих поверхностях, одновременно плакирует неровности, что способствует повышению износостойкости и снижению контактного напряжения между поверхностями трения.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: обеспечение надежности и безотказности функционирования коллекторно-щеточного узла электрической машины, увеличение его ресурса, понижение фрикционных характеристик контакта в обесточенном состоянии, чем обеспечивается повышение энергетической эффективности в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяговых электрических машинах подвижного состава железных дорог, таких как коллекторные двигатели и генераторы. Технический результат заключается в повышении надежности и безотказности функционирования коллекторно-щеточного узла, увеличении его ресурса, снижении фрикционных характеристик контакта в обесточенном состоянии, чем обеспечивается повышение энергетической эффективности в процессе эксплуатации, а также снижение искрообразования в контакте и улучшение коммутационных характеристик под токовой нагрузкой. Устройство токосъема для коллекторно-щеточного узла тяговой электрической машины содержит разрезную в продольном направлении щетку, имеющую скользящий контакт с коллектором электрической машины, при этом в разрезе щетки размещена электропроводящая смазочная композиция в консистентную смазку, изготовленную на базе ЦИАТИМ-221, внесены электропроводящие материалы в виде компаунда дисульфида молибдена до 1…5% объема; медной пудры и графитового порошка в пропорции 5…20% объема смазочного материала. 2 ил.

Устройство токосъема для коллекторно-щеточного узла тяговой электрической машины, содержащее разрезную в продольном направлении щетку, имеющую скользящий контакт с коллектором электрической машины, при этом в разрезе щетки размещена электропроводящая смазочная композиция отличающееся тем, что электропроводящая смазочная композиция изготовлена на базе консистентной смазки ЦИАТИМ-221, в которую внесены электропроводящие материалы в виде компаунда дисульфида молибдена до 1…5% объема; медной пудры и графитового порошка в пропорции 5…20% объема смазочного материала.