ТОКОПЕРЕДАЮЩАЯ СБОРКА Российский патент 2024 года по МПК H01R39/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электротехники, и представляет собой Токопередающую сборку для передачи электроэнергии от неподвижной части конструкции на подвижную часть и обратно. Данная Токопередающая сборка предназначена для использования в качестве основной токопередающей части токопередающих устройств (токоприемников, токосъемников, токопереходов) электродвигательных рулевых колонок, карьерных экскаваторов, грузоподъемных механизмов, сварочных вращателей, устройств проточного гальванирования, установок электрохимического хонингования и в другом оборудовании, где необходимо передавать значительные токи (от 0,5 до 15-ти и более кА) от неподвижной части конструкции к вращающейся.

Уровень техники

Известен многоканальный скользящий токосъемник содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещен установленный на подшипниковых опорах центральный вал, и токосъемную часть из группы кинематически связанных с центральным валом и взаимодействующих между собой поворотных и неповоротных электроконтактов, сгруппированных в блок и сообщенных посредством проводов с внешними электрическими присоединителями через выводные каналы прокладки проводов (патент RU №2351044, H01R 39/00 2006.01). Неповоротные электроконтакты выполнены в Передача электроэнергии в данном устройстве происходит за счет скольжения лепестковых электроконтактов по плоским кольцам. Лепестковые контакты имеют очень незначительную контактную поверхность, что не дает возможности передавать через контактные пары сколько-нибудь значительные по величине электрические токи. Кроме того, износ лепестковых контактов требует их периодической замены, ограничивает время службы, снижает надежность данного токоприемника и усложняет его эксплуатацию.

Известно также токосъемное устройство содержащее расположенные в радиальном направлении две и более пар неподвижной части изделия и подвижной с размещенными на них изолированными плоскими и лепестковыми контактными кольцами, сообщенными посредством проводов с внешними электрическими присоединителями (патент RU №2267840, H01R 39/00, 2006.01).

В данном устройстве для передачи электроэнергии и электрических сигналов по одной фазе (каналу) используются одно плоское и два лепестковых кольца. Однако в связи с тем, что контактная поверхность между плоскими и лепестковыми кольцами незначительна по площади и имеет разрывы, во-первых для передачи электрического сигнала (тока) по одному каналу (фазе) приходится использовать кроме одного плоского два лепестковых кольца, во-вторых для передачи электрического тока силой 120 А приходится применять 4 группы таких колец на одну фазу. Что приводит к увеличению габаритов конструкции вдоль оси вращения. Кроме того, износ лепестковых контактов ограничивает время службы и снижает надежность данного токоприемника. Для обеспечения работы устройства используются подшипники качения, дополнительно увеличивающие габариты конструкции. Лепестки прижимаются к плоскому кольцу только с одной стороны, что приводит к тому, что в случае неодинакового угла загиба лепестков, то есть при погрешностях в угле загиба, у части лепестков может полностью отсутствовать контакт с токопередающей поверхностью либо контакт будет иметь недостаточное для устойчивой токопередачи усилие прижима.

Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим прототипом является токосъемник, содержащий ротор, внутри которого посредством подшипников установлен статор. В кольцевой полости между ротором и статором размещены каналы передачи электрического сигнала, каждый из которых содержит коллектор, щетку и расположенную между ними плавающую прокладку, выполненную из электропроводного материала с низким коэффициентов трения, (патент RU №2006113, H01R 39/00).

Конструкция устройства в предлагаемом изобретении исключает использование дополнительной плавающей прокладки, расположенной между токопередающими элементами. Данная прокладка, применяющаяся в прототипе, усложняет конструкцию и увеличивает размеры устройства. Передача тока происходит через две токопередающие поверхности, что в два раза увеличивает электрическое сопротивление в месте подвижного контакта по сравнению с предлагаемой конструкцией. К материалу, из которого изготавливается плавающая прокладка, должны применяться специальные требования. Взаимодействие элементов каналов обеспечивается дополнительным элементом - пружиной, которая увеличивает габариты токоприемника.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы токопередающего устройства.

Описание чертежей

На фигуре 1 представлен вид сверху на токопередающую сборку. На фигуре 2 представлено сечение токопередающей сборки по плоскости А-А. На фигуре 3 представлен токопередающий элемент, входящий в состав токопередающей сборки вид сверху. На фигуре 4 представлен вид сбоку на токопередающий элемент входящий в состав токопередающей сборки: поз. 1 - токопередающий элемент в свободном состоянии, поз. 2 - токопередающий элемент в рабочем (сжатом) состоянии.

Осуществление изобретения

Устройство содержит наружные токопередающие кольца 1, соединенные винтами 2. Между вышеназванными кольцами установлены втулки 8 задающие расстояние между наружными кольцами. Между наружными кольцами расположены токопередающие элементы 3, которые закреплены на внутреннем токопередающем кольце 4 при помощи двух прижимных колец 5 и болтов 6. Наружные токопередающие кольца имеют по 8 контактных шпилек 7 каждое для коммутации наружных проводов. Внутреннее кольцо имеет 4 выступа с отверстиями для коммутации внутренних проводов. Внутреннее кольцо приводится во вращение за счет данных выступов. Токопередающие элементы 3 во время сборки конструкции сжимаются винтами 2 между кольцами 1. Токопередающие элементы изготавливаются из токопроводящего материала, обладающего достаточными упругими свойствами. Сжатие токопередающего элемента от размера h₁ до размера h₂ (см фигуру 4) обеспечивает его прижатие к обеим токопередающим поверхностям колец 1.

Устройство работает следующим образом.

Электроэнергия по 16-ти наружным проводникам оконцованным стандартными наконечниками и прикрепленным к двум наружным токопередающим кольцам 1 в местах расположения контактных шпилек через наружные токопередающие кольца, а далее через токопередающие элементы 3 передается на внутреннее токопередающее кольцо 4 и далее по четырем внутренним проводникам оконцованным стандартными наконечниками и прикрепленным к внутренним кольцам в местах четырех выступов передается к потребителю. Устройство работает вышеназванным способом, как в стационарном положении, так и при вращении наружных колец по отношению к внутреннему.

Повышение надежности при применении данного устройства достигается вследствие:

а) использования гибких и упругих токопередающих элементов, что позволяет обеспечить максимальную площадь контактной поверхности между неподвижной и вращающейся частью устройства в сравнении с другими подобными устройствами;

б) использования двух наружных контактных колец, которые сжимают токопередающий элемент с двух сторон, позволяя сформировать две параллельные ветки токопередачи, Одна из которых проходит по верхней, а другая по нижней поверхности токопередающего элемента;

в) упругости токопередающих элементов и наличия у них радиальных вырезов, которые обеспечивают увеличение контактной поверхности токопередающих элементов с обоими наружными токопередающими кольцами.

Благодаря вышеперечисленному полностью исключается искрение и связанное с этим разрушение контактных поверхностей сборки.

Использование при изготовлении токопередающих элементов материалов с низким коэффициентом трения обеспечивает малый износ контактных поверхностей. Как показали испытания не более 0,1 мм на 5 млн оборотов.

Изобретение предназначено для использования в качестве основной токопередающей части токопередающих устройств - токоприемников, токосъемников, токопереходов, электродвигательных установок. Технический результат заключается в повышении надежности токоприемника. Для передачи электроэнергии от неподвижного элемента конструкции к вращающемуся элементу конструкции применены наружные контактные кольца и расположенный в зазоре между этими кольцами упругий токопередающий элемент с радиальными вырезами, который соединен с внутренним кольцом, которое совместно с токопередающим элементом вращается по отношению к наружным кольцам. 4 ил.

Токопередающая сборка для передачи электроэнергии от неподвижного элемента конструкции к вращающемуся элементу конструкции либо в обратном направлении при помощи входящих в ее состав наружных контактных колец и расположенных в зазоре между наружными контактными кольцами и сжатых этими кольцами упругих и имеющих радиальные вырезы токопередающих элементов, соединенных с внутренним кольцом, которое совместно с токопередающими элементами вращается по отношению к наружным кольцам.