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

Изобретение относится к лектромааш- ностроению, в частное in к конструкции ще- точно-коллекторного уч.тл реверсивных электрических двигателей, р.; .п тающих с частыми равномерными по ремени реверсами.

Целью изобретения является улучшение коммутации и повышение надежности в работе за счет обеспечения образования на контактной поверхности щетки симметричных относительно продотьмой оси щетки «зеркал при равномерных по времени реверсах двигателя.

На фиг. 1 представлен поперечный коллектору разрез предлагаемого узла; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - щетка.

Щеточно-коллекторный узел содержит трубчатый щеткодержатель 1, в котором установлена радиальная щетка 2. контактирующая с коллектором 3, соединенная гибким проводником 4 с наконечником 5 и поджатая к коллектору нажимной цилиндрической пружиной 6. В щетке у ее нерабочего торца со стороны обеих лицевых граней выполнены выступы 7 и 8, проходящие в аксиальном направлении по всей ее длине, а на самом этом торце - скосы 9 и 10, направленные от продольной оси торца в сторону лицевых граней, которые образуют выступ, проходящий в аксиальном направлении по длине щетки 2 по крайней мере в местах, контактирующих с нажимной пружиной, и имеющий в поперечном сечении вид равнобедренного треугольника, на вершину 11 которого опирается пружина 6.

В качестве примера выполнения щетки приведен вариант, изображенный на фиг. 3. Здесь на рабочем торце щетки 2 выполнены скосы 9, 9 и 10, 10, образующие два выступа с вершинами 11 и 1Г, на которые опирается нажимная пружина 6.

Минимально допустимая высота щетка от ее контактной поверхности до выступов 7 и 8 на ее лицевых гранях определена из выражения

t-3/в

-з -с-змл

где/ --тангенциальный размер щетки 2;

te - толщина выступов на лицевых гранях щетки (а также смещения щетки по коллектору при ее перекосе);

гк - радиус коллектора;

in-коэффициент трения щетки о коллектор.

На фиг. 1 обозначены также: F,f - сила трения щетки 2 о коллектор 3; Q - сила нажатия пружины 6 на щетку 2; Р - сила реакции на щетку 2 со стороны коллектора 3; h - расстояние от контактной поверхности щетки 2 до линии опоры выступа 8 о стенку щеткодержателя 1 (точка К).

Узел работает в реверсивном режиме следующим образом.

Если опрокидывающий момент FTp/i больше восстанавливающего момента Q(0,25f- -/в), то при вращении коллектора 3, например, по часовой стрелке (см. фиг. 1) щетка 2 прижимается к правой стенке щеткодержателя 1 и опирается о нее вверху выступом 8, а внизу щетка опирается о нижнее ребро стенки щеткодержателя 1 со стороны сбегающего края, наклоняясь при этом относительно контактной поверхности коллектора 3 в тангенциальном направлении в сторону набегающего края. При реверсе и вращении коллектора 3 против часовой стрелки щетка 2 перемещается от одной стенки щеткодержателя 1 к другой и опирается о нее вверху выступом 7. а внизу щетка также опирается о нижнее ребро стенки щеткодержателя 1 со стороны сбегающего края, наклоняясь при этом относительно контактной поверхности коллектора 3 в тангенциальном направлении в сторону набегающего края.

Выражение для определения минимально допустимой Высоты щетки от ее контактной поверхности до выступов 7 и 8 получено из следующего условия.

Чтобы в реверсивном режиме щетка узла имела на контактной поверхности два симметричных относительно ее продольной оси «зеркала, необходимо выполнить условие,

при котором опрокидывающий момент Мо от силы трения FTp был не менее восстанавливающего момента М6, равного разности моментов от сил Q и Р (см. фиг. 1), относительно оси, проходящей по стене обоймы щеткодержателя со стороны сбегающего

края в аксиальном направлении через точку К. Опрокидывающий момент

Мо«дцЛ

Восстанавливающий момент

0

5

Me«Q(y-/e)+Q(y-W «.

где t/Ъ - максимальное расстояние от точки приложения силы Р до продольной оси щетки;

(-tt)-расстояние от точки приложения силы Р до линии направления силы Q. Решая относительно /г выражение

(| -,)+Q(y te)h/rk,

получают условие, при котором обеспечивается образование контактной поверхности щетки двух «зеркал

h Q-Зцк-С-З/в)/

Это условие не выполняется, если опрокидывающий момент Мо меньше восстанавливающего Ме. В этом случае при реверсе щетка прижимается к стенке щеткодержателя со стороны сбегающего края только верхней 5 частью и на контактной поверхности щетки не образуется второго «зеркала.

Следовательно, минимальная допустимая высота щетки от контактной поверхности щетки до выступов на ее лицевых гранях должна быть определена из выражения

t-Ыв ,,В результате при работе двигателя в реверсивном режиме с частыми равномерными 5 реверсами на контактной поверхности щетки 2 образуются два практически равных по площади «зеркала.

Таким образом, в отличие от прототипа в описанном щеточно-коллекторном узле

0 выступы выполнены непосредственно в верхней части щетки на обеих лицевых ее гранях и предназначены для того, чтобы нижняя часть щетки прижималась к стенке щеткодержателя и щетка наклонялась относительно контактной поверхности, коллектора в

5 сторону набегающего края. Причем, чем выше расположена линия опоры выступа о стенку щеткодержателя, тем лучше условия для образования на контактной поверх0

ности щетки двух «зеркал. Кроме того, в отличие от прототипа в узле у щетки выполнен выступ со стороны верхней грани, проходящий в аксиальном направлении по всей длине щетки и имеющий в поперечном сечении вид равнобедренного треугольника, на вершину которого опирается нажимная пружина, что устраняет смещение силы нажатия пружины в тангенциальном направлении. При этом пружина не препятствует повороту щетки в тангенциальном направлении в реверсивном режиме.

Проверка работы описанного щеточно- коллекторного узла проводилась на реверсивном двигателе малой мощности. Применение предлагаемого щеточно-коллекторно- го узла позволило уменьшить степень искрения с 2 до 1 - 1,2 балла по ГОСТ 183-74 и ликвидировать подгар щеток и коллектора, что свидетельствует об улучшении в устройстве коммутации и повышении надежности в работе.

Формула изобретения

Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя, содержащий трубчатый щеткодержатель, в котором установлена радиальная щетка, контактирующая с коллектором под действием нажимной цилиндрической пружины и соединенная гибким проводником с наконечником, отли0

5

0

5

чающийся тем, что, с целью улучшения коммутации и повышения надежности в работе за счет обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух симметричных относительно продольной оси щетки «зеркал при равномерных по времени реверсах двигателя, в щетке у ее нерабочего торца со стороны обеих лицевых граней выполнены выступы, проходящие в аксиальном направлении по всей ее длине, а на самом этом торце выполнены скосы, направленные от продольной оси торца в сторону лицевых граней, которые на торце образуют выступ, проходящий в аксиальном направлении по длине щетки по крайней мере в местах, контактирующих с нажимной пружиной, и имеющий в поперечном сечении вид равнобедренного треугольника, на вершину которого опирается нажимная пружина, причем минимально допустимая высота Лми„ щетки от ее контактной поверхности до выступов на ее лицевых гранях определена из выражения

./-3/а

МИНГЧII Г А I

3| я-С-3 e)/fr

где/ --тангенциальный размер щетки; 18 - толщина выступов на лицевых гранях щетки;

г it - радиус коллектора; цл- коэффициент трения щетки о коллектор.

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 улучшение коммутации и повышение надежности в работе за счет обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух симметричных относительно продольной оси тетки «зеркал при равномерном по времени реверсах двигателя. Для этого щеточно-коллекторный узел содержит коробчатый щеткодержатель 1, радиальную щетку 2, контактирующую с коллектором 3 и соединенную гибким проводником 4 с наконечником 5, нажимную цилиндрическую пружину 6, причем в щетке 2 со стороны обеих лицевых граней вверху выполнены выступы 7 и 8, проходящие в аксиальном направлении но всей ее длине, а со стороны верхней грани - скосы 9 и 10, направленные от продольной оси верхней грани в сторону лицевых граней, которые образуют на верхней грани выступ 11. проходящий в аксиальном направлении по всей длине щетки 2 и имеющий в поперечном сечении вид равнобедренного треугольника, на вершину 1 I которого опирается нажимная цилиндрическая пружина 6. Минимально допустимая высота щетки от ее контактной поверхности до выступов на ее лицевых гранях определена из условия превышения момента от силы трения щетки о коллектор над моментом, равным разности моментов от силы нажатия пружины на щетку и силы реакции на щетку со стороны коллектора относительно соответственно выбранной точки. 3 ил. sfi (Л О СЛ оо N3 СЛ СД

Фиг. 7

ъ ШШШт&

Фиг. I

8

Фие.З