Щетка для электрических машин Советский патент 1982 года по МПК H02K13/10 

(54) ЩЕТКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах постоянного тока средней и большой МОШ.НОСТИ. Известна разрезная щетка для электрической машины, сбегаюш,ая часть которой изолирована от основного тела ш,етки и снабжена демпфируюш,им элементом в виде короткозамкнутого винта. При такой конструкции ш,етки резко увеличивается реактивное сопротивление коммутационному току в сбегаюш,ей части ш,етки и, следовательно, уменьшается искрообразование при работе шеточно-коллекторного устройства 1. Недостаток такой конструкции щетки - низкая эффективность демпфирующего короткозамкнутого кольца при очень высокой скорости нарастания напряжения на щеточно-коллекторном контакте перед началом искрового пробоя образующего воздушного промежутка. Следовательно, уровень импульса перенапряжения при искрении щеточно-коллекторного контакта остаеся практически неизменным. Известна также составная контактная щетка для электрических машин, состоящая из чередующихся слоев проводящего и непроводящего материалов. С целью улучшения коммутации с внешней цепью электрически соединены лишь два крайних проводящих слоя, а внутренние проводящие и непроводящие слои образуют систему емкостей равномерно распределенных по щирине щетки 2. Недостатком данной конструкции контактной щетки является существенное уменьшение эффективного сечения щетки и следовательно, уменьшение пропускной способности щетки по току. Наиболее близкой к предлагаемой является составная контактная щетка для электрических машин, состоящая из чередующихся проводящих и непроводящих слоев. Токопроводящий слой представляет собой медную фольгу, а непроводящий слой образуется из полимерного связующего материала между слоями фольги. В верхней части щетки все слои токопроводящей фольги объединены с общим токопроводящим жгутом. В щетке образована распределенная система емкостей 3. Недостаток известной конструкции контактной щетки состоит в том, что суммарная величина емкости в теле щетки получается

незначительной. Это приводит к тому, что искрение такой контактной щетки нрактически не уменьшается.

Цель изобретения - уменьшение искрообразования при работе контактной щетки в составе щеточно-коллекторного контакта.

Поставленная цель достигается тем, что в щетке, содержащей основной проводящий слой, по боковой повер.хности которого расположен изолированный от основного дополнительный проводящий слой, дополнительный проводян;ий слой не доходит до контактной поверхности щетки в нижней ее части, электрически соединен с основным проводящ.им слоем в вер.хней торцовой части щетки и изолирован от основного проводящего слоя щетки слоем сегнетоэлектрика тина титана бария.

На чертеже показана конструкция н етки для электрических .мангин.

Щетка состоит из основного 1 и дополнительного 2 проводящих слоев, изолированного слоя 3 из титаната бария слоями и токопроводящего жгута 4. Г(ополнительный гфовояяплий слой 2 расположен по боковой повер.хности основного слоя 1, не доходит до контактной поверхности щетки в нижней ее части и электрически соединен с основным проводяни1м слоем в верхней торцовой части щетки.

УстройстЕ5о работает с.сдуюмдчч обрпЗО..

При наруи1ении плеточного контакта, вызванного любыми мех 1Н1-1ческимк гфичинами, на контактной поверхности осковн.ого слоя 1 ндетки за время, предшествующее началу искрового пробоя, возникает кратковременный импульс перенапряжения, и.меющий значительную амплитуду (до 150 В). Основной I и доно.шительпый 2 проводящие слои и изолированнь.;й слой 3 из титаната бария образуют распределенную емкость, закороченную в вер.хней части контактной пгетки. Так как дополнительный проводяпаий слой 2 изо; ирован от основного слоя и не доходит до контактной поверхности щетки, то нод действием кратковременного импульса напряжения, приложенного к контактной поверхности, от контактной до верхней поверхности щетки распространяется волна тока и напряжения. А.мплит уда- волны тока прямо пропорциональна корню квадратному из величины распределенной емкости, а скорость распространения волны тока обратно пропорциональна корню квадратному из этой величины емкости. Так как титанат бария обладает высокой диэлектрической проницаемостью, то величина тока, протекающего по щетке и щунтирующесо воздущный промежуток, значительно возрастает, а амплитуда импульса перенапряжения на контактной поверхности щетки существенно уменьшается. Ввиду очень малого времени действия импульса перенапряжения и существенного значения емкости в щетке время движения волны тока, т. е. время протекания шунтирующего воздущный промежуток тока не менее времени действия импульса перенапряжения. До определенного значения разрываемого щеткой тока напряжение на нарушенном щеточно-коллекторном контакте находится ниже напряжения искрообразования.

Формула изобретения

Щетка для электрических мащин, содержащая основной проводящий слой, по боковой поверхности которого расположен изолированный от основного дополнительный проводящий слой, отличающаяся тем, Ч; , с целью уменьшения искрообразованри работе в составе щеточно-коллекторного контакта, дополнительный проводящий слой не доходит до контактной поверхности щетки в нижней ее части, электрически соединен с основным проводящим слоем в верхней торцовой части щетки и изолирован от основного проводящего слоя сегнетоэлектриком типа титаната бария. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

3.Патент Великобритании № 1421296, кл. Н 2 А, 1976 (прототип).