Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя Советский патент 1991 года по МПК H01R39/40 

Фиг.1

ние коммутации и повышение надежности двигателя путем обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух идентичных зеркал при раномерных по времени реверсах. Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя содержит трубчатый щеткодержатель 1, радиальную щетку 2, контактирующую с коллектором 3 и соединенную гибким проводником 4 с наконечником 5, нажимную цилиндрическую пружину 6 и нажимной элемент 7, расположенный между верхней гранью щетки 2 и нажимной пружиной 6 и выполненный из пружинящего материала в виде скобы П-образной формы, которая охватывает щетку 2 с лицевых ее граней своими боковыми сторонами 8 и 9, образующими зазоры между лицевыми гранями щетки 2 и стенками щеткодержателя 1. В верхней

средней части скобы 7 с наружной стороны по всей ширине выполнен выступ 10, проходящий в аксиальном направлении и имеющий в поперечном сечении овальную форму. На выступ 10 опирается нажимная пружина 6. В верхней же части скобы 7 посредине по продольной оси щетки 2 выполнено отверстие 11, через которое проходит гибкий проводник 4 с зазором. Причем минимальная допустимая высота щетки 2 от контактной поверхности до боковых сторон 8 и 9 скобы 7 определяется выведенным соотношением между параметрами узла Выступ 10 скобы 7 может иметь в поперечном сечении треугольную форму. Для увеличения минимальной допустимой высоты щетки и тем самым опрокидывающего момента предусмотрены различные варианты конструкций скобы П- образной формы. 5 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкции ще- точно-коллекторного узла реверсивных электрических двигателей, работающих с частыми равномерными по времени реверсами Целью изобретения является улучше

Изобретение относится к электромашиностроению в части создания щеточно-кол- лекторных узлов реверсивных электрических двигателей, работающих с частыми равномерными по времени реверсами.

Целью изобретения является улучшение коммутации и повышение надежности двигателя путем обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух практически равных по площади зеркал при равномерных по времени реверсах.

На фиг. 1 представлен узел, продольный разрез; на фиг.2 - нажимной элемент-скоба П-образной формы с выступом овальной формы; на фиг.З - то же, с выступом треугольной формы; на фиг.4 - то же, с боковыми выступами овальной формы; на фиг.5 - то же, с угловыми стойками.

Щеточно-коллекторный узел содержит трубчатый щеткодержатель 1, в котором расположена радиальная щетка 2, контактирующая с коллектором 3 и соединенная с .гибким проводником 4 с наконечником 5, нажимную цилиндрическую пружину 6 и нажимной элемент 7, помещенный между верхней гранью щетки 2 и нажимной пружиной 6, выполненный из пружинящего материала в виде цельной скобы П-образной формы, охватывающей щетку 2 с лицевых ее граней своими бокрвыми сторонами 8 и 9. В верхней средней части скобы 7 с наружной стороны по всей ширине выполнен выступ 10. например, овальной формы (фиг.2), на который опирается пружина 6, в верхней же части скобы 7 по продольной оси щетки 2

выполнено отверстие 11, через которое проходит с зазором гибкий проводник 4, причем боковые стороны 8 и 9 скобы 7 как дистанционные упоры образуют зазоры

между лицевыми гранями щетки 2 и стенками щеткодержателя 1. Выступ 10 скобы 7 исключает возможность смещения силы нажатия Q в тангенциальном направлении и тем самым обеспечивает одинаковые условия работы щетки 2 при вращении коллектора 3 в разные стороны. На фиг.1 показаны также: FTp - сила трения щетки 2 о коллектор 3; Р - сила реакции на щетку 2 со стороны коллектора 3; h - расстояние от линии опоры

боковой стороны 9 скобы 7 о стенку щеткодержателя 1, проходящей в аксиальном направлении (точка к), до контактной поверхности щетки 2 - минимально допустимая высота щетки от контакта поверхности до боковых сторон скобы; t - тангенциальный размер щетки 2; Z - расстояние от силы реакции Р до продольной оси щеткодержателя 1; tc - расстояние от средины контактной поверхности щетки 2 в тангенциальном направлении до продольной оси щеткодержателя 1 (толщина боковой стенки скобы); гк - радиус коллектора 3.

На фиг.2 показан вариант скобы 7 П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9,

с выступом 10 овальной формы, выполненным в верхней средней части с наружной стороны по всей ширине скобы 7 и с отверстием 11. выполненным посредине скобы 7. На фиг.З показана скоба 7 П-образной

формы с боковыми сторонами 8 и 9, с выступом 10 треугольной формы и с отверстием 11.

На фиг.4 показана скоба П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9, с высту- пом 10 овальной формы, выполненным в верхней средней части с наружной стороны по всей ширине скобы 7, с отверстием 11, выполненным посредине скобы 7, и с боковыми выступами 12 и 13 овальной формы, выполненными у основания боковых сторон 8 и 9 по всей ширине скобы 7. При использовании данной скобы 7 щетка опирается о стенки щеткодержателя через выступы 12 и 13. При этом плечо опрокидывающего мо- мента равно расстоянию от бокового выступа 12 или 13 скобы 7 до контактной поверхности щетки.

На фиг.5 показана скоба 7 П-образной формы с боковыми сторонами 8 и 9, с высту- пом 10 овальной формы, выполненным в верхней средней части с наружной стороны по всей ширине скобы 7, с отверстием 11, выполненным посредине скобы 7, и со стойками 14-17, выполненными в верхней части скобы 7 по углам, которые направлены в противоположную сторону от боковых сторон 8 и 9 скобы 7, причем концы стоек 14-17 отогнуты наружу в тангенциальном направлении и являются опорами щетки о стенки щеткодержателя, что увеличивает плечо опрокидывающего момента, которое равно расстоянию от концов.стоек 14-17 до контактной поверхности щетки.

Если опрокидывающий момент щетки 2 больше восстанавливающего, то при вращении коллектора 3 по часовой стрелке (фиг.1) щетка 2 верхней частью опирается о стенку щеткодержателя 1 через боковую сторону 9 скобы 7 (точка к), а нижней частью щетка 2 опирается о нижнее ребро стенки щеткодержателя 1 со стороны сбегающего края. При этом щетка 2 наклонена в тангенциальном направлении и контактирует с коллектором 3 одной половиной контактной поверхности, т.е. одним зеркалом со стороны набегающего края. При реверсе и вращении коллектора 3 против направления часовой стрелки щетка 2 верхней частью опирается о стенку щеткодержателя 1 через боковую сторону 8 скобы 7, а нижней частью опирается о нижнее ребро стенки щеткодержателя 1 также со стороны сбегающего края.

Так как принцип работы щетки в ревер- сивном режиме одинаков при использовании любой из приведенных скоб П-образной формы, то рассмотрим работу щетки по фиг.1. Чтобы в реверсивном режиме щетка имела на контактной поверхности

два равных зеркала, необходимо выпол нить условие

h Z/(«K - Z/rK),

где /и - коэффициент трения щетки о коллектор.

Для описанного щеточно-коллекторного узла тангенциальный размер каждого из двух зеркал равен t/2, а значение Z (t/3)-tc, при котором указанное условие имеет вид

к st-3tc

ri 3//K-(t-3tc)/rK

При выполнении этого условия в реверсивном режиме работы электрического двигателя с частыми равномерными реверсами на контактной поверхности щеток образуются два одинаковых по площади зеркала. Предельное значение h определялось экспериментально на электрическом двигателе малой мощности при t 5 мм; 0,2; tc 1 мм; г к 15 мм. Данные расчета и эксперимента имеют удовлетворительную сходимость. Разница в расчетных значениях h и экспериментальных не превышает 15%.

Применение предлагаемого щеточно- коллекторного узла позволяет существенно улучшить коммутацию испытуемого электрического двигателя малой мощности и повысить надежность двигателя, снизив степень его искрения с 2 до 1,1/2 балла по ГОСТу 183-74.

Формула изобретения

Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя, содержащий трубчатый щеткодержатель, в котором расположена радиальная щетка, контактирующая с коллектором и соединенная гибким проводником с наконечником, нажимную цилиндрическую пружину и нажимной элемент, расположенный между верхней гранью щетки и нажимной пружиной, отличающийся тем, что. с целью увеличения коммутации и повышения надежности двигателя путем обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух идентичных зеркал при равномерных по времени реверсах, нажимной элемент выполнен из пружинящего материала в виде скобы П-образной формы, охватывающей щетку с лицевых ее граней своими боковыми сторонами, которые, как дистанционные упоры, образуют зазоры между лицевыми гранями щетки и стенками щеткодержателя, а в верхней средней части скобы с наружной стороны по всей ширине выполнен выступ, проходящий в аксиальном направлении, на который опирается нажимная пружина, в верхней части скобы посредине по продольной оси щетки выполнено отверстие, через которое проходит

гибкий проводник с зазором, причем минимально допустимая высота h щетки от контактной поверхности до боковых сторон скобы определена из зависимости t -3tc

h

- (Т - 3 tc УГК

77

10

Фиг. 2

Л

Ю

Фиг.З

71

где t - тангенциальный размер щетки; .

tc - толщина боковой стенки скобы;

//к - коэффициент трения щетки о коллектор.

гк - радиус коллектора

73

в

Фие.5

16