Щеткодержатель для электрических машин Советский патент 1983 года по МПК H01R39/38 

Изобретение относится к электротехнике. По основному автосв. № 530380 известен щеткодержатель для электричес ких машин, содержащий обойму со щеткой, нажимной рычаг с пружиной для прижатия щетки к коллектору и нажимной элемент с пружиной для прижатия щетки к одной из стенок обоймы. По-, верхность щетки, на которую опирается нажимной элемент, выполнена со ск сом, при этом пружина нажимного элемента имеет жесткость большую, чем пружина нажимного рычага tilИзвестное устройство позволяет повысить устойчивость контакта между щеткой и коллектором в условиях вибрации, однако по мере износа щетки сила нажатия на скошенную поверхность щетки уменьшается и возникающие при вибрации дополнительные силы прижатия щетки к коллектору и к обой ме уменьшаются. Поэтому эффект повышения устойчивости контакта между щеткой и коллектором по мере износа щетки снижается Цель изобретения - повышение надежности контакта путем сохранения его устойчивости в условиях вибрации по мере износа щетки. Поставленная цель достигается тем что в щеткодержателе скос щетки выполнен с наклоном к двум взаимоперпендикулярным боковым поверхностям обоймы щеткодержателя, нажимной элемент с пружиной закреплен подвижно на оси и снабжен дополнительной пружиной, которая установлена на оси крепления, усилие дополнительного элемента направлено перпендикулярно усилию пружины -нажимного элемента и выбрано из условия компенсации разности усилия пружины нажимного элемента и дополнительного усилия этой пружины, возникающего при вибрации, с учетом коэффициента трения нажимного элемента о щетку. На фиг. 1 покгззан щеткодержатель, разрез; на фиг. 2 - вид Л на фиг. 1 (без стенки обоймы и1еткодержа теля ); на фиг. 3 вид Б. на фиг. 1 . Щеткодержатель содержит щетку 1 со скошенной боковой поверхностью 2. Скос поверхности выполнен наклонным к двум взаимоперпендикулярным боковым поверхностям обоймы З. в которой расположена щетка 1. Кроме того, он содержит также нажимной элемент с пружиной 5 который закреплен подвиж но на оси 6 и снабжен дополнительной пружиной 7 которая установлена на оси 6. Пружина 7 может быть выполнен спиральной, при этом один ее конец жестко закреплен на оси 6, а второй опирается на пружину 5 нажимного элемента 4. Усилие (FJ дополнительной пружины 7 направлено перпендикулярно усилию пружины 5 и выбрано из условия компенсации разности усилия пружины 5 ( и дополнительного уси лия (ДР|ц) это,й пружины 5, возникающе го При вибрации, с учетом коэффициен та трения (К) нажимного элемента k о щетку Г, т.е. Fnp (FH - дРн). Скос 2 рекомендуется выполнять не по всей высоте щетки 2, а в зоне, не подверженной износу щетки от трения о коллектор 8, чтобы исключить увели чение плотности тока под щеткой по мере ее износа. Щетка 1 прижимается к коллектору 8 усилием Р нажимного рычага с пружиной (не показаны J, а нажимным элементом k с -пружиной 5 к взаимоперпенди кулярным стенкам 9 и 10 обоймы 3 щеткодержателя . Нажимной элемент t при помощи пружины 5 с силой давит на ско шенную поверхность 2 щетки 1. Эта сила имеет три составляющие : тангенциальную , прижимающую щетку 1 к стенке 9 обоймы 3 тангенциальную прижимающую щетку к стенке 10 обоймы 3, и радиальную Fp , направленную в сторону коллектора 8 и дополнительно прижимающую щетку 1 к коллектору 8. Сила дополнительной пружины 7 уравновешена силой трения нажимного элемента k о скошенную поверхность 2 щетки 1. В процессе работы электрической машины при вращении коллектора В в условиях вибрации на щетку 1, кроме указанных выше сил, действует сила со стороны коллектора 8, которая стремит ся оторвать щетку от коллектора. Под действием этой силы ( толчка щетка перемещается вверх (в направлении от коллектора), и благодаря скошенной поверхности 2 щетки нажимной элемент передвигается в тангенциальном направлении. При этом усилие пружины нажимного .рычага, прижимающей щетку к коллектору с силой Р, изменяется незначительно, так как из условий нормальной работы щеточно-коллекторного узла эта нажимная пружина имеет небольшую жесткость. Усилие же нажимной Пружины 5 нажимного элемента k увеличивается значительно, так как эта. пружина имеет большую жесткость в сравнении с нажимной пружиной, создающей силу Р. В результате этого увеличивается сила, действующая на скошенную поверхность 2 щетки 1, и, следовательно, увеличиваются ее составляющие, т.е.. появляются дополнительные силы, прижимающие щетку к коллектору и стенкам обоймы щеткодержателя, препятствующие отрыву щетки от коллектора. По мере износа щетки в условиях , вибрации усилие пружины 5 уменьшается и сила трения нажимного элемента 4 о скошенную поверхность 2 также уменьшается, так как она пропорциональна усилию пружины 5, и становится меньше силы дополнительной пружины 7. В результате этого нажимной элемент k под действием дополнительной пружины 7 передвигается по скошенной поверхности 2 щетки в направлении, указанном стрелкой на фиг. 2. При этом нажимной элемент 4 с пружиной 5, закрепленный подвижно на оси 6, передвигается в результате подъема скошенной поверхности в тангенциальном направлении вправо, усилие пружины 5 при этом увеличивается, следовательно, увеличивается сила трений нажимного элемента 4 о скошенную поверхность щетки. Когда сила трения достигает величины, равной силе дополнительной пружины 7, нажимной элемент k остановится, т.е. прекратит двигаться в направлении подъема скошенной поверхности. Это произойдет тогда, когда усилие пружины 5 достигнет первоначального значения. Таким образом, по мере износа щетки в условиях вибрации происходит автоматическое поддержание силы нажатия на скошенную поверхность, а значит и дополнительных сил прижатия