Щеткодержатель для электрической машины Советский патент 1983 года по МПК H01R39/28 

Изобретение относится к электротехни Кб, в частности к конструкции.: токосъбмных узлов электрических машин с роликовыми щетками. Известен щеткодергкатель, содержащий роликовую щетку, одетую на ось, которая связана с токопрпвором, нажимной элемент, выполнен гьгй в вице прулшны, и опорный кронштейн, взаимодействующий с нажимным элементом ij . Недостат1сами такого щеткодержателя являются низкая надблшость контакта щетки с коллектором за счет, непараллель ности оси вращения шетки и оси вращени коллектора И отсутствия демпфера мальпс вибраций. Непараллельность оси вращения щетки с осью коллектора обусловлена неперпендш5улярностью оси щетки и оси окна опорного кронштейна, которая неизбежно возникает при изготовлении щеткодержателя, а такясе неперпенд жулярностью оси окна опорного кронштейна и оси вращения коллектора, которая возникает при установке щеткодержателя. Это ведет к уменьшению пятз1а контакта щетки с коллектором. Отсутствие демпфера малых возмущений ведет к , более частым отрывам щетки от коллектора, а следовательно, и к временной потере контакта вообще, так как все воз мущения передаются на нажгаиной элемен Наиболее близким техническим ре- щением к предлагаемому является щеткодержатель, содержащий роликовую щетку, одетую на ось, которая связана с тскоподводом, нажимной элемент, вьтолненный в виде пружш{ы, и опорный крон щтейн, связанный с нажимным элементом СяЗ . Недостатками данного устройства являю.тся низкая- надёжность контш та .щетки с коллектором за счет непараллел ности оси вращения щетки и оси вращения коллектора и отсутствия демпфера малых колебаний. Непараллеяьностъ оси вращения щетки с осью коллекто{;)а обесйечивается непараллельностью оси щетки и оси качания рычага, которая возникает при изготовлении щеткодержателя, а так же непаралпельностью оси качания рычаг с осью коллектора, которая возникает пр установке крошитейна щеткодержателя. Эти погрешности приводят к перекосу щетки отнбсительно коллектора, что ведет к резкому уменьшению площади пятна контакта. Отсутствие демпфера малы колебаний щетки при работе машины ведет к тому, что возмущающие силы передаются на нажто ной элемент и рас500{сачивают его. Это ведет к отрьгоам щетки от коллектора даже при малых возмущениях, так как умет шается сила нажатия на щетку, и к увеличению амплитуды колебаний щетки. При этом полностью Нарушается контакт щетки с коллектором. Применение рычага, связанного с осью, веаег к увеличению сил инерции я величине отрыва щетки от коллектора. Цехш изобретения - повышение надёжностЙ контакта щетки с коллектором. Поставленная цель достигается тем, что щеткодержатель, содержащий роликовую , расположенную на оси, связанной с токопроводом, нажимной элемент, вьшо шенный в вице пру }сины, и опорный кронштейн, связан1-сый с нажимным элементом, снабжён демпфером, вьшолненным в виде прокладки из метал лорезины и установленым в yi-лублении , выполненным в центральной части оси, демпфер соединён с нажимным элемен-/ ом, который другим концом соеди- ; нён с опорным кронштейном, на одном конце жестко установлена сфе- , . рическая втулка, вьшояненная из электропроводящего материала, которая установлена внутри ролшсовой щетки с возможностью качения, другой конец оси шарнирно соединен с опорньих-г крогаптейном. Такая констругааия щеткодержателя для электрической машины позволяет повысить надёлшость контакта щетки с коллектором за счёт параллельности оси вращения щетки и, следовательно, полного пятна контакта щетки с коллектором, а также за счет прш,)енения демпфера. Параллельность оси вращения щетки и- оси вращения коллектора достигается применением сфер гческой внутренней поверхности роликовой щетки, которая позволяет щетке автоматически самоустанавливаться при любом положении оси щеткодержателя. Сам оус тало в. щетки позволяет получить надёжньгй контакт ( 100%) даже при конической и других формах коллектора, а также снизить требования к изготовлению всего щеточноколлекторного узла. Использование в щеткодержателе демпфер.а, вьтолненного в виде прокладки из металдорезины, расположенными между осью щетки и нажимньш элементом, позволяет гасить колебания с малой амплитудой. Погашение колебаний о словлено принудительным сжатием демпфера под действием возмущающей силы и последующим распрямлением его пссле снятия наг{:узки. При этом происходит рассеива31

нне sHeprmi: на трение частей демпфера, Такой демпфер сохраняет свою работеспособность при нагреве (л 100 С и более) щёткодержателя в процессе рабо ты машины. Расположение демпфера между осью щетки и нажимным элементом позволяет изолировать последний от колебаний щетки с малой амплитудой. Это приводит к быстрому входу щетки в контакт с коллектором после её отрьгоа, так как нажимной элемент остаётся на месте Кроме того, данный щеткодержаа ль имеет меньшие габариты и, следовательно, меньший момент инерции, что позволяет при тех же энергозатратах быстрее вернуть щетку в контакт с коллектором.

На чертеже изображена конструкция щеткодержателя для электрической машины, (главный вид с местным разрезом щетки) ,

Щеткодер катель для электрической машины состоит из роликовой щетки 1, сферической втулки 2, оси 3, демпфера 4, нажимного элемента 5 и опорного кронштейна 6.

Роликовая щетка 1 щеткодержателя выполнена из электропроводящего материала с внутренним центральным сферическим 1шналом Внутри роликовой щетки 1 расположена сферическая втулка 2, которая выполнена из электропроводящего материала и жестко связшта с осью 3, например, с помощью прессовой посадки. Ось 3 выполнена в виде стержня, шарнирно связанного с опорным кронштейном 6. Осб 3 между щёткой: , 1 и кро1Ш1тейном 6 имеет углубление в центральной части, в котором расположен демпфер 4. Демпфер 4 вьшолнен в виде прокладки из металлорезины. Нажим ной элемент 5 вьшолчен в виде пружины, например, сжатия, связанной одним концом с демпфером 4, а другим - с опорны кронштейном 6. Элемент 5 предназначен для создания достоянной силы нажатия щетки на коллектор. Опорный кронштейн б вьшолнен в виде пластины, которая является несущ 1М элементом щеткодержателя и служит для крепления к траверсе электрической машины.Для электрического соединения щетки 1 с электрической сиетемой машины ось 3 связана с токопод- водом, например, с помощью гибкой связи.

Устройство работает следующим обреьзом.

Сила нажатия на кимного элемента 5 через демпфер 4, ось 3 и втулку 2 пе-

5004

подаётся па иютк/ 1. пптгнсимая её к коллектору, образо, созцас7х:я по - стошигое поц;кпт 5е щетки 1 к коллектору Прк STOKf шеткп 1 самоустапавлнвается и лоллюстыо прижикшется к коллек1Х1ру, так как опа спобопно ЮЕораччвается на сфер1П1ескон втулке 2, В процессе работы электр1р.еско( каиииа со стороны коллектора на щет1с - 1 цейств тот воз 1у1цающие СИЛЫ, которые через oTymq, 2 н ось 3 передаются на демпфор 4. При малой ве лшлпю прикладъпзаемой силы к шетке 1 она по.шюстью рассеивается дeмп(jxгpo 4 Это позволяет щетке 1 обогнуть препят ствие без отрьгаа коллектора к сохранить контакт с Hia;. При приложешпг си.гты большой величины к шетке 1 со сторогсы коллектора происходит передача ее на нажтгмной элемент 5, Это вызьшает отрьт щеткп от коллекто1Х1. так как демпфор рассеивает только часть энергии удара. Оставшаяся энергия слагмает пружину нажимного элемента 5 и отводит ось 3 со щетко 1 от коллек1Х1р а. Отрыв щетки 1 в дшшо случае происходит на небольшую высоту и послед аош.11е её колобатгя быстро зат хают за счёт рассетгвания энергии воз- м тяения на трение в демпфере 4. После этого снова восстанавливается контш-ст щетки 1 с коллектором.

Пpeaлaгae 5aя консгруюшя щеткодержателя выгодно отличаетс5т от известных щеткодержателей элоктрггчесюгх машш1, например, постоянного тока серии П в качестве (базового объекта), так как позволяет ПОВЫСИТЬ надёжность коита1ста щетки с коллектором и снизить износ щетки. Надежность контакта пoвьшJaeтcя за счёт выполнения щетки в пиде ролика, который более плавно преодолевает неровности коллектора, а та1сже за счёт самоустановкн щетки и налягчия демпфера с энергопоглощением. Са оустановка .щетки относитель.но коллекто1:а позволяет получить 100°/с -ное пятно .контакта при любьсс формах коллектора (.элипсность, конусность и смещение пентра вращения). Наличие демп(|)ера в виде металлорезины позволяет получить Э1|)фек- тивное рассеивание малых возмущешй, что ведет к огибанию препятствий без отрыва щетки от коллектора. Это резко увеличивает надёжность контакта, так как щетка nocTOiumo вибрирует с малой амплитудой, Сшокение износа щетки о словлено её фор.-юй, выполненной в виде ролика, и работой в режиме Каче}П1я. Это пргазодпт .к тве.П1чеш1Ю срока службы роликовой щетки примерно в 10

$10325006

пз, тпк как трение качения на порпдсжвремд межгху техническ11К и обслужипшшя et l,(e трония скольжения тетки по кол- ми щеткодержателей, определшонжхся доктору. Токая замена шеток увеличиэ&ае износом щетки.

ЩЁТКОДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий роликовую щётку, расположенную на оси, связанной с токопроводом, нажимной элемент, выполненный в виде пружины, и опорный кронштейн, связа нньгй с нажимHbBs-i элементом, отличающийся тем, что, с цельюповышения надёжности контакта щётки с коллектором, он снабжён демпфером, вьшолненным в виде прокладки из металлорезины и установленным в углублении, вьшолненном в центральной части оси, демпфер соединён с нажимным элементом, который другим концом соединён с опорньм кронштейном, на ошюм конце оси жёстко установлена сферическая втулка, выполненная из электропроводящего материала, которая установлена внутри роликовой щётки с возможностью качения, другой конец оси шарнирно соi единён с опорным кронштейном. (Л С со ьэ ел о о