Токосъемное устройство Советский патент 1984 года по МПК H01R39/64 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах, в частности со скользящим контактом. По основному авт. св. № 838840 известно токосъемное усройство, содержащее обойму, в которой размещена щетка, электрически соединенная с электромащиной, нажимную пружину, обмотку, установленную на обойме и соединенную со щеткой и электромащиной, и магнитопроводящую пластину, закрепленную на пружине и примыкающую к щетке 1. Недостатками известного устройства являются низкая надежность и сокращенный срок службы вследствие того, что имеющийся узел регулируемого нажатия на Цветку становится неэффективным при достижении магнитопроводящей пластиной в процессе износа щетки положений ниже середины обмотки, установленной на обойме, так как в этом случае усилие нажатия пружины уменьшается, а электромагнитная сила обмотки, достигнув в середине обмотки нуля, начинает действовать в обратном направлении. Поэтому суммарное нажатие на щетку от пружины и обмотки после прохождения магнитопроводящей пластиной середины обмотки, установленной на обойме, начинает резко уменьшаться, что ухудшает коммутацию, электрические характеристики и увеличивает износ щеток, а следовательно, и значительно снижает надежность устройства. Цель изобретения - повыщение надежности, Поставленная цель достигается тем, что в токосъемном устройстве, содержащем обойму, в которой размещена щетка, электрически соединенная с электромашиной, на-. жимную пружину, обмотку, установленную на обойме и соединенную со щеткой и элект ромащинои, и магнитопроводящую пластину, закрепленную на пружине и примыкающую к щетке, обмотка выполнена с увеличивающимся числом витков Б направлении рабочей поверхности щетки. На фиг. 1 показано токосъемное устройство, общий вид; на фиг. 2 - обмотка конической формы, вариант выполнения; на фиг. 3 - обмотка гиперболической формы, вариант выполнения. Устройство содержит пружину 1, на конце которой в месте контакта со щеткой 2 закреплена магнитопроводящая пластина 3, обойму 4, внутри которой размещена щетка 2, а снаружи установлена обмотка 5, выполненная с увеличивающимся числом витков, в направлении рабочей поверхности щетки 2, например, ступенчатой формь, электрически соединенная одним выводом со щеткой 2, и другим - с выводом электрической мащины 6. Щетка 2 прижата пружиной к коллектору 7. Устройство работает следующим образом. При работе электрической машины на холостом ходу щетка 2 прижимается к коллектору 7 пружины 1, причем усил-ие нажатия пружины 1 выбирается из условия обеспечения нормальной коммутации электрической мащины на холостом ходу. При работе электрической машины под нагрузкой по щетке 2 и обмотке 5, выполненной с увеличивающимся числом витков в направлении рабочей поверхности щетки 2, протекает ток, создающий электромагнитную силу. которая притягивает магнитопроводящую пластину 3 к обмотке 5. В этом случае на щетку 2 действует сила пружины 1 и электромагнитная сила обмотки 5, что и прижимает щетку 2 к коллектору 7, причем электромагнитная сила прямо пропорциональна току нагрузки электрической машинь, протекающему через щетку 2 и обмотку 5 с увеличивающимся числом витков по направлению к рабочей поверхности щетки 2, сила пружины 1 не зависит от тока нагрузки. По мере износа щетки 2 электромагнитная сила обмотки 5, выполненной с увеличивающимся числом витков в направлении рабочей поверхности щетки 2, действует до такого положения магнитопроводящей пластины 3 в обойме 4, в котором витки обмотки 5 находящиеся выще магнитопроводящей пластины 3, равны виткам, расположенным ниже магнитопроводящей пластины 3. В отличие от токосъемного устройства известное устройство обеспечивает работоспособность электрической машины на более длительный срок, ввиду выполнения обмотки 5 с увеличивающимся числом витков в направлении рабочей поверхности щетки 2, например, ступенчатой формы, что позволяет эксплуатировать щетки до более значительного износа, чем раньше, Снабжение токосъемного устройства обмоткой, выполненной с увеличивающимся числом витков в направлении рабочей поверхности щетки, обеспечивает повышение надежности работы за счет равномерного нажатия на щетку по мере износа последней, а также за счет еще более равномерного распределения токов между всеми щетками, которые обладают еще большей индуктивностью ввиду больщего числа витков, чем у обмоток известного устройства. Оптимальный характер увеличения электромагнитной силы обмотки с увеличивающимся числом витков достигается при гиперболической форме обмотки (фиг. 3). Однако такая обмотка сложна в изготовлении и производстве. С технологической точки зрения рациональна обмотка ступенчатой формы (фиг. 1), хотя при этом и наблюдается не совсем полное согласование характера увеличения электромагнитной силы обмотки с характером уменьшения силы нажатия пружины по мере износа щетки. Коническая форма выполнения обмотки с увеличивающимся числом витков является промежуточной между двумя указанными.

В целом предлагаемое устройство позволит увеличить срок службы электромашины на 15 -20/о по сравнению с известным и значительно повысить надежность прилегания щетки к коллектору при износе последней до размеров меньших, чем половина высоты щетки, вследствие того, что электромагнитная сила обмотки с увеличивающимся числом витков в направлении рабочей поверхности щетки действует на больщем расстоянии, чем электромагнитная сила обмотки известного устройства, у которого витки выполнены равномерно по высоте обмотки. Наибольший эффект достигается при выполнении обоймы 4 из немагнитопроводящего материала.

ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО по авт. св. № 838840, отличающееся тем, что, с целью повышеения надежности, обмотка выполнена с увеличивающимся числом витков в направлении рабочей поверхности щетки.

Фиг.2

Фиг.д