Щеточный узел электрической машины Советский патент 1982 года по МПК H01R39/40 

Изобретение относится к электроМашиностроению, в частности к конструкциям щеточных у-злов электрических машин, содержащих скользящий , контакт.

Известны щеточные узлы электрических машин,в которых с целью улучшения коммутационной способности поперечное сечение щетки имеет форму трапеции l.

Недостатком таких щеточных узлов является нестабильности величины переходного сопротивления скользящего контакта, обусловленная изменением ширины зоны контактирования щетки с поверхностью коллектора из-за опрокидывания щетки на ее набегаюгдий край при воздействии тангенциальных усилий, возникающих в скользящем контакте.

Наиболее близким к предлагаемому является щеточный узел, содержгшщй щетку, выполненную в виде призмы с многоугольным симметричндал основанием, установленну 9 в щеткодержателе, и подпружиненный нажимной элемент, контактирующий с боковой поверхностью щетки 2j.

Недостатком и зйестного устройства является сложность конструкции и недостаточная жесткость фиксации положения контактирующей поверхности щетки относительно поверхности коллектора, в частностиj в плоскости, перпендикулярной плоскости действия нажимного элемента, контактирующего с одной из боковых.поверхностей щетки, что является причиной изменения , переходного сопротивления скользяще10го контакта.

Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение стабильности скользящего контакта и распшре15ние функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в щеточном узле электрической машины, содержащем щеткодержатель с обоймой, внутри которой размещена

2ff щетка, выполненная в виде призмы с многоугольным симметричным основанием, и нажимной элемент, опирающийся на боковую поверхность щетки, две симметричные боковые грани щетки

25 прижаты к внутренней поверхности обоймы щеткодержателя с помощью нажимного элемента, при этом поверхности Нс1жимного элемента сопряжены с боковыми гранями щетки и боковыми

30 стенками обоймы. На фиг, 1 показан щеточный узел электрической машины, поперечное сечение; на фиг. 2 - вид л на фиг. на фи1, 3 и 4 - варианты конструкции с щетками ромбовидного и семиугольного сечения. . Коллектор 1 с щеткой 2 образуют скользящий контакт 3. Щетка 2, размещенная, в обойме щеткодержателя 4, выполнена в виде призмы, основанием которой является симметричный много угольник с произвольным числом граней, величина которых выбирается из конструкторских соображений, так например, на фиг. 1 основанием щетки является трапеция, на фиг. 3 ромб, на фиг, 4 - семиугольник. Щетка 2 двумя своими симметричными гранями 5 и 6, с помощью нажимного элемента 7, под действием пружины 8, прижата к внутренним поверхностям обоймы щеткодержателя 4, при этом поверхности нажимного элемента .7 сопряжены с боковыми гранями 9 щет ки и боковыми стенками 10 обоймы. В такой конструкции щеточного узла обеспечено практически полное отсутствие тангенциальных и аксиальных зазоров между щеткой и щеткодержателем. При вращении коллектора 1, к поверхности которого с силой Р прижата щетка 2, по направлению, показан ному стрелками на фиг. 1 и 2, в скользящем контакте 3 возникает тан.генциальная сила Q, величина которой определяется по соотношению Q - РК, где К - козффициент трения-, зависящий от угловой скорости коллектора (А) , плотности тока в контакте и ряде других факторов. Сила Q,стремится сдвинуть .щетку 2, прилегающую своей боковой гранью 5 к нажимной поверхности обоймы щеткодержателя 4. При этом возникает . сдвигающая сила N, направленная вдол грани 5 щетки. Аксиальная составляющая этой силы Т уравновешивается силой нажатия Lпружины 8, передаваемой к щетке 2 через нажимной элемент 7 . При реверсе коллектора 1 работает боковая грань 6 щетки. Сила L выбрана так, что она всегда больше силы Т, поэтому при воздей ствии тангенциального усилия Q любой величины, отрыв боковых граней 5 и 6 щетки от соответствующих поверхностей обоймы щеткодержателя не происходит.Следовательно, при такой конструкции щеточного узла, не наступает опрокидывания -щетки на одну из ее боковых граней, что значительно увеличивает стабильность скользящего контакта. При этом сопряжение поверхностей нажимного элемента с боковыми гранями щетки ибоковыми стенками обоймы исключает люфт щетки в щеткодержателе. Использование предлагаемой конструкции щеточного узла увеличивает стабильность щеточного контакта, поскольку обеспечивается практически постоянная величина переходного сопротивления скользящегр контакта в широком диапазоне изменения частот вращения и при любых динамических воздействиях. Использование щеток, ширина сбегающего края которых меньше ширины ее средней части, улучшает коммутационную способность малины, а симметричность многоугольника основания щетки обеспечивает возможность при- менения ее в реверсивных машинах. Отсутствие люфтов щеток в щетко- держателе, кроме того, увеличивает их срок службы за счет уменьшения ..механического износа щет.ки, интен-. сивно протекающего в случае опрокидывания последней. Формула изобретения Щеточный узел электрической машины, содержа111ий щеткодержатель с обоймой, внутри которой размещена щетка, выполненная в виде призмы с многоугольным симметричным основанием, и нажимной элемент, опирающийся на боковую поверхность щетки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения стабильности скользящего контакта и расширения функциональных возможностей, две симметричные боковые грани щетки прижаты к внутренней поверхности обоймы щеткодержателя с помощью нажимного элемента, при этом поверхности нажимного элемента сопряжены с боковыми гранями щетки и боковыми стенками обоймы. Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе 1.Неллин В.И. и др. Механика скользящего контакта. М., Транспорт, 1966, с. 68-70. 2.Авторское свидетельство-СССР №387477, кл. И 01 R 39/40, 1974 прототип) .

а