Щеточно-коллекторный узел электрической машины Советский патент 1991 года по МПК H01R39/24 

Изобретение относится к электромашиностроению.

Целью изобретения является улучшение условий токосъема и повышение устойчивости контакта путем увеличения податливости щетки относительно коллектора под действием силы нажатия и резервирования контакта в аксиальном и тангенциальном направлениях.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый узел, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - щетка с выполнением консольных элементов с обоих оснований кулачка, вариант.

Щеточно-коллекторный узел содержит щетку, выполненную в виде цилиндрического кулачка 1 с сегментным вырезом 2, закрепленного на оси 3, расположенной параллельно пластинам коллектора 4. Со стороны одного из оснований цилиндрического кулачка 1 выполнена полая цилиндрическая выточка 5, радиус которой равен расстоянию от оси 3 цилиндрического кулачка до поверхности коллектора 4. В полой цилиндрической части кулачка 1 по окружности со стороны ее торцовой и контактирующей поверхностей выполнены сквозные пазы 6, проходящие по винтовой линии в сторону другого основания кулачка до сплошной цилиндрической части 7 кулачка, а по окружности на участке, соответствующем рабочего износу щетки, т.е. до участка 8, вступающего в контакт с коллектором 4 в конце износа щетки 1. Сквозные пазы 6 подразделяют

Ј

v|

Ю

полую цилиндрическую часть щетки 1 на консольные элементы 9. Концы оси 3 щетки 1 входят в углубления стоек 10 и 11 щеткодержателя и имеют скользящую связь с ними, причем стойка 10 упругая, а стойка 11 жесткая. Кулачок 1 контактирует с коллектором 4 консольными элементами 9 и жесткой цилиндрической частью 7. Нажатие щетки 1 на коллектор 4 осуществляется с помощью спиральной пружины 12, один конец которой жестко соединен с осью 3, а другой опирается на шплинт 13 жесткой стойки 11.

На фиг. 3 приведен другой вариант выполнения кулачка 1, у которого с обоих оснований выполнены полые цилиндрические выточки 5, а в полых цилиндрических частях по всей окружности выполнены сквозные пазы б, проходящие по винтовой линии в сторону их основания до сплошной цилиндрической части 7, а по окружности до участка цилиндрической части, вступающего в контакт с коллектором в конце износа щетки 1. Пазы 6 подразделяют полые цилиндрические части щетки 1 на консольные элементы 9, причем консольные элементы 9 одной цилиндрической части кулачка 1 являются зеркальным отображением консольных элементов другой полой части кулачка.

Щеточно-коллекторный узел работает следующим образом.

По мере износа кулачок 1 под действием пружины 12 поворачивается вместе с осью 3. Для исключения возможности заклинивания щетки 1 она должна вращаться встречно с коллектором 4. При износе и повороте щетки 1 каждый консольный элемент 9 начинает контактировать с коллектором 4 кромкой конца, а затем прирабатывается полностью, тангенциальный размер его контактной поверхности увеличивается до тангенциального размера контактной поверхности щетки 1. После этого длина консольного элемента уменьшается до нуля. В конце износа контакная поверхность консольного элемента 9 начинает уменьшаться от номинальной до нуля как в аксиальном, так и в тангенциальном направлениях.

Повышение устойчивости контакта ще- точно-коллекторого узла происходит за счет увеличения податливости щетки относительно коллектора при изгибе консольных, элементов под действием силы нажатия, уменьшения их массы и инерционности и резервирования контакта в аксиальном и тангенциальном направлениях.

Изгиб консольных элементов зависит от их поперечного сечения, длины и формы.

Консольные элементы по длине имеют форму эллипса. Повышение устойчивости контакта при уменьшении массы и инерционности консольных элементов очевидно.

Резервирование контакта в аксиальном

направлении объясняется тем,что с каждой коллекторной пластиной одновременно контактирует несколько консольных элементов.

0 Резервирование контакта в тангенциальном направлении объясняется тем, что, с каждой коллекторной пластиной одновременно контактируют не все консольные элементы. Например, при заходе ламели под

5 щетку она начинает контактировать со сплошной цилиндрической частью кулачкам консольными элементами, кроме крайних у которых контактная поверхность приработалась еще не полностью.

0 При выполнении консольных элементов с двух сторон кулачка (фиг.З) обеспечивается симметричность воздействия на щетку со стороны коллектора при его колебаниях и тем самым исключается возможность пово5 ротных колебаний щетки в аксиальном направлении.

Изобретение возможно и целесообразно использовать в высокооборотных электрических машинах, длительный ресурс

0 которых необходимо обеспечить без смены щеток. Применение предлагаемого щеточ- но-коллекторного узла позволяет повысить допустимые частоты вращения коллектора, при которых происходит нарушение контак5 та, по сравнению с известным устройством в 1,6 раза.

Формула изобретения 1. Щеточно-коллекторный узел электрической машины, содержащий коллектор,

0 щетку е виде цилиндрического кулачка с сегментным вырезом, закрепленного на оси, расположенной параллельно коллекторным пластинам, две стойки щеткодержателеля с углублениями на концах, в которые входят

5 концы оси щетки и имеют скользящую связь с ними, нажимную пружину кручения, прижимающую щетку к коллектору одной половиной сегментного выреза, со стороны одного из оснований кулачка выполнена ци0 линдрическая выточка, радиус которой равен расстоянию от оси кулачка до контактной поверхности коллектора, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий токосъема и повышения устойчиво5 сти контакта путем увеличения податливости щетки относительно коллектора под действием силы нажатия и резервирования контакта в аксиальном и тангенциальном направлениях, в полой цилиндрической ча- сти кулачка выполнены сквозные пазы, проходящие со стороны ее торцовой и контактирующей поверхностей по винтовой линии в сторону другого основания кулачка до сплошной цилиндрической части кулачка, при этом по окружности кулачка пазы расположены на участке, соответствующем рабочему износу щетки, причем пазы в

поперечном сечении полой цилиндрической части кулачка направлены по его радиусу и подразделяют ее на консольные элементы. 2. Щеточно-коллекторный узел поп.1. отличающийся тем, что консольные элементы выполнены по расположению на кулачке зеркально с обоих его оснований.

А-А

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является улучшение условий токосъема и повышение устойчивости контакта путем увеличения податливости щетки относительно коллектора под действием силы нажатия и резервирование контакта в аксиальном и тангенциальном направлениях. Узел содержит щетку в виде цилиндрического кулачка 1 с сегментным вырезом, закрепленного на оси 3, параллельной пластинам коллектора 4. Со стороны одного из оснований кулачка выполнена полая цилиндрическая выточка 5 радиусом, равным расстоянию от оси 3 до поверхности коллектора 4. В этой части кулачка по окружности со стороны торцовой и контактирующей поверхностей выполнены сквозные пазы 6, проходящие по винтовой линии в сторону другого основания кулачка до сплошной цилиндрической его части 7. По окружности пазы расположены до участка 8, соответствующего предельному износу щетки. Пазы 6 подразделяют кулачок на консольные элементы 9, которые имеют возможность изгибаться при поджатии одной из половин сегментного выреза щетки к коллектору под действием пружины 12, соединенной одним концом с осью 3, а другим - с одной из двух стоек 10 и 11, в углубления которых входят концы оси 3, имеющие с ними скользящую связь. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

Риг.г

Фиг.З