Щеточно-коллекторный узел электрической машины Советский патент 1982 года по МПК H01R39/40 

(Б ) ЩЕТОЧНО-КОЛЛЕКТОРНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к части усовершен- ствования контактов, взаимодействующих с коллектором электрических машин.

Применение реактивных или волочащихся щеток позволяет устранить их тангенциальные колебания и повысить устойчивость контакта по сравнению с радиальными щетками

Известна реактивная щетка, которая под действием силы нажатия прижимается к стенке щеткодержателя в тангенциальиом направлении и сила ее трения о щеткодержатель препятствует отслеживанию профиля коллектора р .

При такой конструкции щетки невозможно существенно увеличить ее податливость, что не позволяет в конечном счете повысить надежность скользящего контакта. Кроме того, реактивная или волочащаяся щетка не устраняет перемещение зоны непосредственного контакта от одного ее края к

МАШИНЫ

другому в тангенциальном направлении при вращении коллектора, что приводит к неидентичности коммутационных цик-г лов и искрению. Отношение действи- тельной контактной дуги щетки к ее тангенциальному размеру может составлять 0,5.

Известен щеточно-коллекторный узел электрической машины, содержащий щетку, например реактивную, на контактной поверхности которой выполнены сквозные пазы, проходящие параллельно оси щетки, коробчатый наклон ный щеткодержатель, нажимную, напри- мер спиральную, пружину и коллектор 12 I

Недостатки такой конструкции щеток, такие же, как у неразрезных реактивных и волочащихся щеток..

Целью изобретения является повышение устойчивости скользящего контакта реактивных и волочащихся щеток И улучшение коммутации посредством существенного повышения предварителЬ- ного смещения щеток относительно кол лектора и устранения перемещения зоны непосредственного контакта от одного ее края к другому при вращении коллектора. Это достигается тем, что пазы выполнены в аксиальном направлении, а передняя лицевая грань щётки снаб жена выступов, высота которого равна расстоянию от верха щетки до пазов, а толщина определяется из соотношенияj t + мм, где tft толщина выступа; высота выступа; зазор между щеткодержателем и щеткой вверху; расстояние от выступа щетки до нижней кромки щеткодержателя. На чертеже изображено предлагаемо устройство , Со стороны контактной поверхности щетки 1 выполнены, например, три паз 2, проходящие в аксиальном направлении параллельноее оси, ас передней лицевой грани реактивной вверху выполнен выступ 3 высота которого рав на расстоянию от верха щетки до пазов, а толщина выбирается такой, чтобы крайний консольный элемент k, не соприкасался со стенкой щеткодержателя 5 в тангенциальном направлеНИИ. Устройство содержит также цилин рический коллектор 6 и нажимную спиральную пружину 7, Устойчивость скользящего контакта предлагаемого щеточно-коллекгорного узла повышается за счет предварител ного смещения щетки относительно кол лектора в радиальном направлении под действием силы нажатия. Средние значения предварительног смещения щетки относительно коллектора:р ctgof- + Ц cos oL ЗпЕЗ /М эквивалентного модуля упругостище ки Зп ЕI (с tg oL F ..i-. .tgoL- yЦc ЭГ 3 1 f n2. COSЮ ta Tcp a . 3nE ctg d-. квивалентной жесткости контактного лоя собственной частоты f U / 3nE I (ctqoL4 X coscQ СЩ 2ТЕ Т Icp тц1.(1 (J% де Е - модуль упругости щеточного материала; средняя длина консольного элемента щетки; момент инерции сечения консольного элемента щетки; нажатие на щетку; oL - угол наклона щетки; д( - коэффициент трения щетки о коллектор; тангенциальный размер щетки; аксиальный размер щетки; масса щетки. Чтобы крайний консольный элемент Ц не соприкасался со стенкой щеткодержателя в тангенциальном направлеНИИ, необходимо выполнять условие в Например, при 1 31 , Ч 0.1 tp 0,5 мм. . Такие щетки обеспечивают повышение предварительного смещения их относительно коллектора в радиальном направлении и снижение эквивалентных жесткости контактного слоя и модуля упругости щетки на один-два порядка, что позволяет значительно повысить устойчивость контакта при их работе на высоких частотах вращения коллектора и при интенсивных динамических нагрузках. Собственную частоту щеток можно регулировать в диапазоне от сотен до нескольких тысяч герц и резервировать щетки по собственной частоте Если принять, что зоны непосредственного контакта элементарных щеток перемещаются от одного их.края к другому синхронно и отношение действительной контактной дуги каждой элементарной щетки к ее тангенциальному размеру равно 0,5 то для всей щетки это отношение составляет 0,83.