Скользящий токосъемник Советский патент 1983 года по МПК H01R39/64 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам электротехнического оборудования и может использоваться в качестве токосъемников электрических машин, регуляторов, переключателей и т.д. Известен токосъемник, содержащий щеткодержатель, на котором закреплены щетки, выполненные из проволоки 1. Характерной особенностью указанных токосъемников являются жесткие контактирующие поверхности с ограниченным количеством контактных точек. Вследствие малой площади контактируемои поверхности эти токосъемники имеют большое по величине предельно допустимое сопротивление, что приводит к нарушению контактов, обгоранию их при больших силах тока. Кроме того, Б целях повышения надежности токосъема необходимо повышать контактное давление на контактируемую поверхность, что ведет к увеличению удельного давления в каждой точке до значительной величины, что, в свою очередь, приводит к повышению износа контактов, т.е. к снижению надежности элементов токосъемника. Также необходимо отметить что, как правило, такие токосъемники выполнены в закрытых корпусах, что делает невозможность проведения профилактических мероприятий и ремонта токосъемника в целом. Таким образом, недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности и ненадежный токосъем. Наиболее близким техническим решением к изобретению является скользящий токосъемник, содержащий токопроводящие токосъемные элементы, установленные на основании 2. Недостатком известного токосъемника являются ограниченные функциональные возможности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение возможности использования их в регуляторах, переключателях и других коммутирующих системах со сложным законом регулирования, с повышенными требованиями по надежности, ремонтоспособности и эксплуатационным удобствам. Пoctaiвлeннaя цель достигается тем, что в скользящем токосъемнике, содержащем токопроводящие токосъемные элементы установленные на основании, токопроводящие токосъемные элементы выполнены в виде гибких игл, установленных с равномерным зазором и параллельно друг другу на основании, которое выполнено из изоляционного материала. На фиг. 1 представлен токосъемник, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример конкретного исполнения токосъемника. Предлагаемый токосъемник содержит иглодержатель 1, в котором равномерно с 232 зазором размещены токопроводящие упругие иглы 2, имеющие примерно одинаковую высоту. Меньший зазор ухудшает условия дискретности регулятора, т.е. иглы тесно расположены друг от друга, а в конструктивном отношении это создает избыточность игл. Увеличение зазора больи1е, чем 1,5 диаметра иглы приводит к неоправданному расходу резистивного или полупроводникового материала и к увеличению габаритов переключателя или регулятора в целом. Более длинная часть игл, удовлетворяющая с точки зрения гибкости условию взаимодействия с токопроводящим элементом 3 является рабочей поверхностью 4 иглодержателя. Рабочая поверхность токопроводящего элемента имеет форму щара, имеющего поперечный размер, равный 1-3) Z. Если размер токопроводящего элемента меньше одного расстояния между иглами Z, при переключении регулировки происходит разрыв цепи, что в случае использования предлагаемого устройства в регуляторах недопустимо. Превышение размера более 3 приводит к избыточным замыканиям. С электрической точки зрения происходит закорачивание соседних ступеней регулировки. С обратной стороны держателя иглы выступают более короткой частью по длине - это нерабочая поверхность иглодержателя, т.е. не участвующая в токосъеме. Нерабочая поверхность иглодержателя может быть, частично покрыта резистивным или полупроводниковым материалом, посредством которого иглы соединены между собой в требуемой комбинации (групповой, избирательной) в соответствии с законом регулирования и имеют электрическую связь с контактными плащадками 5 для внешних подсоединений. В зависимости от области применения токосъемника иглодержатель и направляющая 6, по которой движется токопроводящий элемент, могут иметь различные по форме выполнения. Напри.мер, если токосъемник использовать в регуляторах, возможно исполнение иглодержателя в виде прямоугольного поля в случае прямолинейного движения токопроводящего элемента в направляющей. В частном случае конструкторского воплощения предложенного устройства на направляющей может быть установлена каретка 7, на которой, в свою очередь, закреплен токопроводящий элемент. Иглодержатель может иметь и произвольную форму, например, быть выполненным в виде кольца или форму полукольца, при этом токопроводящий элемент перемещается по круговой траектории. Этот вариант представлен на фиг. 3. Единственным условием для направляющей является то, что она расположена в плоскости, параллельной плоскости иглодержателя. Устройство работает следующим образом.

При перемещении токопроводящего элемента по направляющей, электрически связанной с внешней электрической цепью, происходит упругая деформация игл, огибающих токопроводящий элемент по ходу его перемещения. При этом в точках соприкосновения игл с токопроводящим элементом образуется круговое контактное давление, обусловленное упругостью игл и их количеством, .чем обеспечивается надежный токосьем. Необходимый закон регулирования обеспечивается путем соответствующего соединения игл со стороны нерабочей поверхности иглодержателя. Выполненный таким образом токосъемник позволяет использовать его в различных коммутационных системах со сложно изменяющейся функциональной зависимостью. Например, при использовании предлагаемого рещения в регуляторах потенциометрического типа отдельные участки нерабочей стороны иглодержателя могут быть покрыты резистивным слоем с различным удельным сопротивлением, либо площадь иглодержателя может быть различной на отдельных участках в зависимости от длины все это может, в. конечном итоге, позволить воспроизвести любую зависимость изменения плеч потенциометра в зависимости от длины перемещения или угла поворота токопроводящего элемента. Наибольший интерес представляет конструкция регулятора четырехканального или квадрофонического типа, где иглодержатель выполнен в виде круга или квадрата, подсоединен к внешней цепи в четырех диаметральных или диагональных точках, расположенных по периметру круга или квадрата, а токопроводящий шарнирно закрепленный элемент имеет возможность перемещаться по всему полю иглодержателя в любых направлениях в плоскости дер-: жателя. При этом предлагаемый токосъемник отличается от известных токосъемников тем, что он имеет большое число контактных точек, т.е. увеличенную площадь контактной поверхности. Вследствие этого удельное давление в каждой контактной точке уменьшается, а это ведет к повышению износостойкости элементов токосъемника, а значит и к повышению надежности его в течение продолжительного периода времени.

Себестоимость изготовления предлагаемого токосъемника значительно ниже себестоимости изготовления известного токосъемника, так как при этом имеется возможность изготовления единовременно поля иглодержателя с иглами с последующим «раскроем на иглодержатели требуемых размеров. Например, технологический процесс изготовления иглодержателя может выглядеть следующим образом, Между полюсами установки с плоскопараллельным вертикальным магнитным полем располагается большое количество тонких упруго деформируемых отрезков игл магнитного материала. При возбуждении магнитного поля установки отрезки магнитомягкого материала намагничиваются и ориентируются в направлении поля с гарантированным зазором между ними. Зазор обеспечивается за счет того, что верхние концы отрезков имеют одинаковый знак магнитного поля противоположный знаку полюса. Величина зазора по длине отрезков определяется силой поля. По окончании ориентации отрезков данное положение фиксируют чисто механически с помошью полюсов установки. После этого нижнюю по длине часть отрезков заливают изоляционным компаундом, причем толщина и качество компаунда определяется условиями гибкости игл. Таким образом можно изготовить поле иглодержателя с размерами, определяемыми площадью полюсов, которое затем может быть разрезано известными способами на соответствующие в зависимости от формы количество иглодержателей.

СКОЛЬЗЯЩИЙ ТОКОСЪЕМНИК, содержащий токопроводящие токосъемные элементы, установленные на основании, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей и обеспечения надежного токосъема, токопроводящие токосъемные элементы выполнены в виде гибких игл, установленных номерным зазором и параллельно друг другу на основании, которое выполнено из изоляци онного материала. (Л СП to со

Фиг.2

..liv-I-V-rlnf

Фиг.З