Токосъемное устройство Советский патент 1981 года по МПК H01R39/28 

(54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Иобретение относится к электротехнике и касается щеток для электрических машин.

Известен ряд токосъемных устройств, предназначенных для работы при высоких плотностях тока.

Отличительной особенностью таких щеток является дискретное строение, когда сама щетка состоит из угольных частиц правильной формы. Помещенные в щеткодержатель специальной конструкции и сжатые любым способом частицы расклиниваются между собой и образуют контакт со стенками щеткодержателя и кольцом. Поэтому надобность в проводнике, которым снабжаются обычные щетки, отпадает. Это обстоятельство и большое количество контактных точек, образуемых щеткой с кольцом, обуславливают использование подобных щеток при повышенных плотностях тока.

Известно токосъемное устройство, в котором шаровые угольные частицы засыпаются в полую цилиндрическую обойму (щеткодержатель), установленную над гладким, кольцом 1,

Недостатком конструкции является значительное несоответствие между контакт

ной площадью щетки со щеткодержателем, образуемой суммой точечных контактов, и площадью контакта щетки с коллектором, которая при износе щетки может в десятки раз превышать первую. Это ограничивает допустимую плотность тока, которая в та ких щетках 45-50 А/см 2.

Этот недостаток в достаточной степени компенсируется в устройстве, где щеткодержатель выполнен в виде коаксиальИо вставленных друг в друга цилиндров, в которые засыпаются шаровые угольные частицы. Дополнительные цилиндрические перегородки позволяют увеличить контакт щетки со щеткодержателем и допустимую плотность тока до 60 А/см 2.

Известно токосъемное устройство для электрических машин, содержащее коллектор, секционный щеткодержатель в виде набора трубок с расположенной в них насыпной щеткой, состоящее из элементов, размещенных в трубках таким образом, что оси элементов ориентированы по касательной к окружности коллектора. Контакт роликовой щетки со щеткодержателем в несколько раз превышает KOHTaKt для шариковой.

Соответственно увеличивается и допустимая плотность тока 3.

Однако из-за-несоответствия между контактными площадями щетки и щеткодержателем и щетки с коллектором плотность тока недостаточно велика - 80-100 А/см 2, а следовательно, мало и приращение единичной мощности электрической машины.

Цель изобретения - увеличение единичной мощности электрической мащины за счет повыщения плотности тока.

Указанная цель достигается за счет того, что в известном токосъемном устройстве, содержащем коллектор, секционный щеткодержатель в виде набора трубок с расположенной в них насыпной щеткой, состоящее из элементов, размещенных в трубках таким образом, что оси элементов ориентированы по касательной к окружности коллектора, элементы выполнены в виде цилиндрических сегментов, высота которых равна 0,55- 0,60, а радиус 0,45-0,50 щирины трубки.

При выборе формы и размеров угольных элементов нужно учитывать, что площади контакта щетки с коллектором и со стенками щеткодержателя должны быть примерно одинаковыми, чтобы во время работы сохранялся режим их одинакового нагружения. При оценке площади контакта щетки со щеткодержателем необходимо иметь в виду, что ток от щетки к коллектору передается (в зависимости от износа щетки) либо одним, либо двумя угольными элементами. Угольные элементы, расположенные вдоль одной стенки трубки щеткодержателя, не должны соприкасаться между собой. В противном случае нарущается условие возникновения расклиниваюьцих усилий между ними. Конструкция становится неработоспособной. Размеры угольных элементов нужно подбирать так, чтобы усилия, прижимающие угольные элементы к стенкам трубок (Рт) и к- коллектору (Рц) были примерно равны Р РК. Если РГ Рц, силы трения щетки о щеткодержатель могут привести к самоторможению щетки.

Расчетами установлено, что все три условия лучщим образом выполняются при применений угольных элементов в виде цилиндрических сегментов, высота которых he 0,55-0,60, а радиус г 0,45-0,50 ширины трубки.

На чертеже показано устройство, вертикальный разрез.

Устройство состоит из коллектора 1, насыпной щетки 2 и щеткодержателя 3.

Собственно щетка представляет собой некоторое количество цилиндрических сегментов, которое определяется заданным ресурсом работы, скоростью износа угольного материала, сечением щетки и т.д.

Сегментные элементы загружаются тем или иным способом в многосекционный щеткодержатель из медных, цельнотянутых, прямоугольных трубок. Описываемые щетки лишены арматуры. В это.м случае щеткодержатель крепится на неизолированном участке электрической машины. Поэтому ток подтекает к щетке непосредственно от щеткодержателя. Чтобы увеличить допустимую

плотность тока через щетку и надежность контакта щетка-щеткодержатель элементы выполняют в виде цилиндрических сегментов, которые контактируют со щеткодержателем плоскостями лысок. В качестве нажимного механизма может служить либо

пружина, либо сжатый воздух. Так как диаметр элементов всегда меньще ширины трубки щеткодержателя (), то под действием нажимного усилия происходит неполное расклинивание элементов между собою и стенками трубок. Причем одна составляющая усилия (РК) перемещает щетку по мере износа, другая (РТ) прижимает элементы к стенкам трубок, образуя между ними механический и электрический контакт. Поэтому в этой конструкции отсутствуют проводники, которыми снабжаются обычные щетки.

Элементы располагаются в трубках так, что их оси оказываются направленными вдоль оси вращения поверхности токосъема. Поэтому элементы не вращаются, а скользят,

5 и щетки оказываются пригодными для работы как на коллекторах, так и гладких кольцах.

Каждый изнашивающийся элемент заменяется расположенным над ним в трубке. Причем щетка может быть использоваться,

0 пока в трубке остается два элемента, так как в этом случае еще может происходить расклинивание между ними.

Предлагаемое токосъемное устройство позволяет получить плотность тока 150- 200 А/см, что позволит сэкономить проводниковые, конструкционные и изоляционные материалы за счет уменьшения размеров коллекторов или контактных колец.

В другом случае, не изменяя размеров электрической машины, но повышая плотность тока в щеточном контакте, увеличивают единичную мощность машины, приняв необходимые меры по усилению проводниковых цепей. Доведение плотности тока до 200-300 А/см позволит применять щетки на униполярных машинах, которые до сих пор строятся с жидкометаллическим токосъемом.

Формула изобретения

Токосъемное устройство для электрических машин, содержащее коллектор, секционный щеткодержатель в виде набора трубок с расположенной в них насыпной щеткой, состоящее из элементов, размещенных в трубках таким образом, что оси элементов ориентированы по касательной к окружности коллектора, отличающееся тем, что, с целью увеличения единичной мощности электоичес5817827

кой MamHHbf за счет повышения плотности тока в щетках, элементы выполнены в виде № цилиндрических сегментов, высота которых равна 0,55-0,60, а радиус 0,45-0,50 ширины трубки.№

Источники информации,5

принятые во внимание при экспертизе,№

3.Авторское свидетельство СССР 440731, кл. Н 01 R 39/28, 1973.