Щеточно-коллекторный узел электрической машины Советский патент 1992 года по МПК H01R39/40 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к изготовлению электродвигателей малой мощности.

Известен щеточно-коллекторный узел электрической машины малой мощности, в котором в электроизоляционной обойме установлен токопроводящий щеткодержатель со щеткой и нажимной пружиной. На токо- ведущий щеткодержатель установлена пластина, к которой припаян выводной провод. Щеткодержатель закреплен в электроизоляционной обойме с помощью продольных выступов, выполненных в его противоположных углах и вступающих во взаимодействие с соответствующими впадинами на обойме. Электроизоляционная обойма закреплена на корпусе с помощью пружинной скобы и специальных выступов, выполненных на ней, которые вступают во взаимодействие с отверстиями в приливах на корпусе электродвигателя для обеспечения дополнительной опоры обоймы и ее надежного закрепления.

В известном устройстве щеточного узла электрической машины щеткодержатель с то ко про водя щей пластиной, выполняющей

роль выводного штекчера, выполнены е виде различных соединяющихся между собой в процессе сборки деталей Кроме того, фиксация щеткодержателя в токопроводящей обойме в направлении перемещения щетки осуществляется за счет сил трения при установке щеткодержателя в обойму, что не обеспечивает его надежного закрепления, так как при увеличении натяга в сопряжении щеткодержателя с обоймой возможна упругая деформация щеткодержателя, что может привести к затиранию щетки. Увеличение толщины стенки в сечении щеткодержателя для исключения затирания щетки приводит к потерям материала и к повышению трудоемкости изготовления. А многодетальность в щеточном узле приводит к усложнению конструкции и как следствие к снижению надежности в работе.

Известен также щеточно-коллекторный узел электрической машины, содержащий расположенный в корпусе щеткодержатель, выполненный за одно целое с выводным штеккером. Штеккер имеет две ппастины, одна из которых является боковой поверхностью щеткодержателя, а вторая,

(Л

««Si

расположенная перпендикулярно к ней, - тоководом к щетке.

Щетка, установленная в щеткодержателе, подпружинена к поверхности коллектора с помощью пружины. Щеткодержатель со штеккером закреплена с помощью амортизационной пластины на специальной пластине, соединяющей их с корпусом.

Однако наличие специальных амортизационных пластин, хотя и снижает шум при работе электрической машины за счет виброгашения щеткодержателя, но создает предпосылки для подвисания щетки ввиду того, что ее положение не ограничено ни в радиальном, ни в аксиальном положениях, и в тангенциальном направлениях. Отсутствие жесткой связи щеткодержателя с корпусом снижает также надежность работы щеточно-коллекторного узла, так как трудно обеспечить точность положения щеток относительно геометрической нейтрали статора. Кроме того, наличие амортизационных и специальной пластин в электрических машинах малой мощности значительно усложняет конструкцию щеточного-коллекторного узла, что приводит к увеличению трудоемкости его изготовления.

Целью изобретения является повышение надежности работы щеточно-коллекторного узла за счет введения жесткой связи щеткодержателя, выполненного за одно целое со штеккером, с корпусом, а также снижение трудоемкости изготовления и сборки щеточно-коллекторного узла путем упрощения конструкции, т.е. сокращения количества входящих деталей.

На фиг. 1 показан щеточно-коллектор- ный узел электрической машины, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - развертка (заготовка) детали выводного штеккера совместно со щеткодержателем (пример реализации устройства).

Щеточно-коллекторный узел электрической машины содержит расположенный в корпусе 1 щеткодержатель 2, выполненный за одно целое со штеккером, который имеет две пластины 3 и 4. Пластина 3 является одной из боковых поверхностей щеткодержателя 2, а пластика 4 - токоподводом к щетке 5. Пластины 3 и 4 расположены в одной плоскости, при этом пластина 3 со стороны, противоположной коллектору, снабжена консолью 6, в торце которой выполнена выемка 7 с криволинейным профилем. Консоль 6 заведена в паз 8 (см. фиг. 3), выполненный для нее в корпусе 1 в плоскости, перпендикулярной оси коллектора, а на поверхности паза 8, обращенной к коллектору, выполнен ответный выступ 9 под вый

емку 7 консоли б. Пластина 4 щеткодержателя 2, выполняющая роль токопровода штеккера, зафиксирована в корпусе 1 с помощью криволинейного отверстия 10, со5 прягаемого с выступом 11, выполненный в корпусе 1, параллельно оси коллектора. Щетка 5, установленная в щеткодержателе 2, подпружинена к коллектору с помощью упругого элемента 12, который упирается в

10 заднюю стенку щеткодержателя. Щетка 5 своим рабочим торцом 13 взаимодействует с поверхностью коллектора.

Устройство работает следующим образом.

15 При подводе напряжения к штеккеру (4) щетка 5, подпружиненная упругим элементом 12, осуществляет токопередачу и обеспечивает вращение ротора. В результате взаимодействия рабочего торца 13 щетки 5

20 с вращающимся ротором на нее действуют силы Рг - радиальная сила, возникающая вследствие биения поверхности коллектора, сила трения Т и сила реакции якоря Рп, возникающая при включении двигателя в

25 результате действия случайных или рабочих осевых нагрузок на вал электрической машины, Силы Рг, Т и РП действуют во взаимно перпендикулярных направлениях. Вследствие неравномерности сил Рг, Т и Рп возни- 30 кают колебания щетки 5, которые передаются на щеткодержатель 2, выполненный за одно целое со штеккером 4 и пластиной 3. Колебания, вызванные действием силы Рг, демпфируются упругим эле35 ментом и через торцовую стенку щеткодержателя 2 на консоль 6 пластины 3, которая заведена в паз 8 и своей криволинейной выемкой 7 вступает во взаимодействие с выступом 9, исключая тем самым

40 перемещение щеткодержателя в радиальном направлении относительно коллектора. Действие силы (7) уравновешивается силами реакции, возникающими при взаимодействии криволинейного отверстия,

45 обеспечивающего взаимодействие поверхностей с цилиндрическим выступом 11, выполненным в корпусе 1, что исключает перемещение штеккера 4 в тангенциальном относительно коллектора направлении.

50 Действие силы Рп в направлении, перпендикулярном плоскости штеккера 4, уравновешивается жесткостью самого штекера 4 и заделкой его консольной части 6 в пазу 8, исключая его перемещения в аксиальном

55 направлении по отношению к коллектору. Отсутствие перемещений щеткодержателя и штеккера в радиальном, тангенциальном и аксиальном направлениях относительно коллектора позволяет обеспечить надежное закрепление щеткодержателя и штеккера,

что обеспечивает повышение надежности работы щеточно-коллекторного узла. Изготовление штеккера со щеткодержателем в виде одной детали (из одной заготовки) и простота конструкции их закрепления по- зволяют снизить трудоемкость изготовления щеточно-коллекторного узла за счет сокращения количества деталей.

Формула изобретения

Щеточно-коллекторный узел электрической машины, содержащий расположенный в корпусе щеткодержатель, выполненный за одно целое со штеккером, который имеет две пластины, одна из которых является од- ной из боковых поверхностей щеткодержателя, а вторая токоподводом к щетке, подпружиненной в щеткодержателе к коллектору, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и

снижения трудоемкости изготовления, пластины штеккера расположены в одной плоскости, упомянутая пластина - боковая поверхность щеткодержателя снабжена со стороны, противоположной коллектору, консолью, в торце которой выполнена выемка с криволинейным профилем, консоль заведена в паз, выполненный для нее в корпусе узла в плоскости, перпендикулярной оси коллектора, а на поверхности паза, обращенной к коллектору, выполнен ответный выступ под упомянутую выемку, при этом пластина-токопровод штеккера зафиксирована в корпусе с помощью криволинейного отверстия, выполненного в этой пластине, и выступа, сопрягаемого с этим отверстием, который выполнен дополнительно в корпусе параллельно оси коллектора.

Использование: в электродвигателях малой мощности. Сущность изобретения: в узле щеткодержатель выполнен за одно целое со штеккером, который имеет две пластины, расположенные в одной плоскости Одна пластина является одновременно боковой поверхностью щеткодержателя и содержит элементы крепления с корпусом узла. Другая пластина является токоподво- дом к щетке и также содержит элементы крепления с корпусом. 4 ил.

Фиг. i

я-д

поВернуто

Фиг. 3

4,88

Коллектор

5 4

Ю

I