Щеткодержатель для электрических машин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (»>964817

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030381 (21) 3256550/24-07 (51) М Кп 3

Н 01 К 39/40 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Государственный комитет

С.С С Р яе делам изобретений и открытий

133) УДК 621.3. ,047(088.8) Опубликовано 071082. Бюллетень ¹37

Дата опубликования описания 0710.82 т» Q Щ pQ Я Я (72) Автор изобретения

A.A.Êî3ëîâ (71) Заявитель

Куйбышевский политехнический институт (54) ЩЕТКОДЕРМЖТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции наклонного щеткодержателя для электрических машин со скользящим контактом, и может найти применение в авиационных и наземных транспортных генераторах, а также в нереверсивных машинах большой мощности с затрудненными условиями коммутации.

Наиболее близким к предлагаемому является щеткодержатель для электрических машин, содержащий корпус с пружинодержателем и наклонной щеткой, контактирующей нижней гранью с коллектором, а верхней - с цилиндрическим витком рулонной пружины нажатия, закрепленной на опорной пластине пружинодержателя, который установлен и зафикисрован н корпусе. Подобному щеткодержателю присущи постоянство давления на щетку, воэможность применения высоких щеток с увеличенным ресурсом работы, малые потери на тре-. ние в нажимной системе, поэтому он может применяться н машинах с затрудненными условиями коммутации(1).

Недостатком известного щеткодержателя является то, что он не обеспе« чивает устоичивость скользящего кон. такта и надежность работы щетки во всем диапазоне изменения ее высоты.

По мере износа щетки н уменьшения ее высоты надежность и устойчивость контактирования щетки с коллектором резко снижаются. Это объясняется тем, что опорная пластина пружинодержателя с закрепленной на ней рулонной пружиной устанавливается и фиксируется в корпусе щеткодержателя параллельно центральной оси щетки, а верхняя грань щетки выполнена в виде плоского скоса. Когда щетка не н"=èîLtåíà и имеет максимальную высоту, равнодействующая всех сил, приложенных к щетке, 15 а именно cMJIbI нажатия пру ны и реак ции коллектора, прижимает щетку боковой гранью к опорной стенке корпуса в точке достаточно близкой к центру опорной стенки. щетка при этом устойчиво контактирует как со щеткодержателем, так и с коллектором. Однако по мере уменьшения высоты щетки сила натяжения пружины, сохраняя свое направление, перемещается вместе с верхней гранью щетки к коллектору, а следовательно и равнодействующая всех сил, прижимающая щетку к опорной стенке корпуса, смещается от центра опорной стенки вниз к ее нижнему краю. Запас устойчивости щетки

964817 уменьшается и под влиянием дестабилизирующих факторов, таких как эксцентричность коллектора, изменение в широких пределах угла трения между щеткой и коллектором в зависимости от скорости вращения, внешние вибрации, щетка опрокидывается на край, противоположный опорной стенке корпуса, и начинает вибрировать, соударяясь.с опорной ,стенкой и с коллектором. Это приводит к потере устойчивости контакта, ско- 10 лам и выкрашиваниям щетки на острой кромке и ее боковых гранях.

Цель изобретения — повышение надежности работы щеток и повышение устойчивости контакта между щеткой 15 и коллектором.

Поставленная цель достигается тем, что в щеткодержателе, содержащем корпус с пружинсдержателем и наклонной щеткой, контактирующей нижней гранью с коллектором, а верхней — с цилиндрическим витком рулонной пружины нажатия, закрепленной на опорной пластине пружинодержателя, опорная пластина пружинодержателя размещена в корпусе с наклоном в сторону нижней грани щетки, а верхняя грань. щетки выполнена вогнутой в виде цилиндрической поверхности с геометрической осью, параллельной образующей витка рулонной пружины и смещенной от центральной оси щетки в сторону опорной пластины пружинодержателя, причем радиус цилиндрической поверхности верхней грани щетки больше, чем радиус витка рулонной пружи- З5 ны.

На фиг. 1 изображен предлагаемый щеткодержатель для электрических машин, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — 40 схемы сил, действующих на щетку при ее максимальной и минимальной высоте; на фиг. 4 для сравнения представлены . схемы сил, действующих на щетку при использовании известного щеткодержа- 45 теля где приняты обозначения, аналогичные обозначениям на фиг..3.

Щеткодержатель содержит корпус 1 с наклонной щеткой 2, контактирующей своей боковой гранью с опорной стен50 кой 3 корпуса, нижней гранью — с коллектором 4, а верхней - с цилиндрическйм витком рулонной пружины 5 нажатйя, закрепленной на опорной пластин, б. Опорная пластина 6 закреплена на пружинодержателе 7, выполненном в виде 0-образной пружинной скобы, фиксируемой в корпусе 1 и прижимающей опорную пластину б к его направляющим 8, Опорная пластина 6 размещена в 60 корпусе 1 с наклоном в сторону нижней грани. щетки, а верхняя ее грань выполнена вогнутой в виде цилиндрической поверхности с геометрической осью О (фиг. 3), параллельной образующей витка рулонной пружины 5 и смещенной от центральной оси щетки в сторону опорной пластины б пружинодержателя 7. Радиус R цилиндрической поверхности верхней грани щетки больше, чем радиус r витка рулонной пружины, Работа щеткодержателя поясняется схемой (фиг, 3).

Рулонная пружина 5 своим цилиндрическим витком с радиусом r создает снлу нажатия Р на щетку 2, которая направлена по нормали к верхней грани-щетки в точке касания M и под углом у к центральной оси щетки.

Сила Р прижимает щетку к вращающемуа ся коллектору 4 и создает силу реакции коллектора Q, направленную в сторону его вращения под углом относительно нормали к поверхности коллектора к точке К, где — угол трения между. щеткой и коллектором.

Силы P u Q создают равнодействующую силу Й, которая прижимает щетку 2 боковой гранью к опорной стенке 3 корпуса 1, обеспечивая ее надежную работу в условиях внешних вибраций и устойчивость контакта между щеткой и коллектором, которые тем выше, чем дальше точка С приложения равнодействующей М находится от краев опорной стенки корпуса — точек А и В.

С износом щетки и уменьшением ее высоты точка M приложения к щетке .2 силы нажатия P перемещается в двух направлениях — в направлении коллектора 4 параллельно центральной оси щетки на величину МР и в направлении опорной стенки 3 корпуса 1 на величину РИ .Движение точки М вниз по линии МР приводит к смещению точки С к нижнему краю опорной стенки 3 корпуса — к точке В, следовательно, к снижению устойчивости контактирования щетки 2 с опорной стенкой 3 корпуса 1 и с коллектором 4. Однако одновременное движение точки М параллельно линии РИ приводит к смещению точки С в направлении верхнего края опорной стенки — к точке A и, следовательно, к восстановлению надежности и устойчивости работы щетки. Смещение точки С в направлении точки A обусловлено параллельным смещением силы Р к опорной стенке корпуса на величину РИ и поворотом силы Р по часовой стрелке вокруг точки М на угол у -. г . Первый фактор обеспечивается тем, что опорная пластина пружинодержателя размещена в корпусе с наклоном под углом Л к центральной оси щетки в сторону нижней грани щетки, а второй — тем, что верхняя грань щетки выполнена вогнутой в виде цилиндрической поверхности с радиусом R и центром в точке О, смещенной от центральной оси щетки в сторону опорной пластины.

964817

Формула изорберетния

5 6

Изменяя угол Л и отношение радну- повысить н сов й/г:можно добиться для каждого повысить надежность и устойчивость конкретног го щеткодержателя того аждого контакта ме жцу щеткой и коллектором. что от езо р к СС, характеризующий пе1 ремещение точки приложения равнадейса бе т ствующей N по опорной стенке к ке корпуедут равен нулю. Однако практически целесообразнее чтобы что ы С при машин, со е жа

Щеткодержатель для элект ичес рических минимальной высоте щетКи была ра содержащий корпус с пружиноудалена от нижнего края о и вно- держателе порно стен- такти ей м и наклонной щеткой конки корпуса — точки В и верх него края 10 то ом лекбоковой грани щетки, рующей нижней гранью с кол витком ло р, а верхней — с цилинд рическим

Эффект смещения точки С в н м рулонной пружины нажатия з ленни в в направ- репленной на т я, закверхнего края опорной стенки а опорной пластине пружико и р уса тем больше, чем больше ки нодержателя отличающийся оЛ о д р ателя к центральной оси щетки ины пружи- 5 ти работы ет щ ки и повышения устойчиежноси чем ближе к единице отношение R/r. щетки вости контакта а между щеткой и коллекПрактичес ие г. тором, опорная пл а 5-15 отнош ние й/ должно быть не менее 2 °

r ном в сторону нижней грани щетки, Таким пл образом, размещение опорной

° а верхняя грань но нутой в ви щетки выполнена вогастины пружинодержателя с н де цилиндрической поверхс наклоном ности и геомет ич в сторону нижней грани щетки и вып метрическбй осью, паралнение верхней грани щетки в ви выпол- лельной об аз р ующей витка рулонной .вогнутой цилиндрической поверхн в виде пружины и сме ен щ ной от центральной с г ерхности оси щетки в сто он геометрической осью, параллельной рону опорной пластиобразующей- витка рулонной п ны пружино е ружины, цилинд ическ смещенной от централь ой д ржателя, причем радиус н оси щетки грани щетки больш р еской поверхности верхи и е в сторону опорной пластины пружин ки ольше, чем радиус витдержателя и с радиусом большим ч жино- ка рулонной п ж ру ины. радиус цилиндрического витка руло и З

Источники ин информации, пружины позволяет повысить и улонно принятые во вни усто чи- 1. Гл скин н мание при экспертизе вость контактирования щетк и с опор- жатель за бе ускин A.ß. и др. Щеткодерной стенкой корпуса предот

I вратить элект ич тангенциальные вибра ару ежного производства для ции щетки, ее формэлект о" р еских машин. Ч. И. М., "Инсколы и разрушение, а следовательно З5 тро, 970, с.49-50, е овательно, рис. 54 б, 56 (прототип).

964817

4-Я

Составитель N.Êóçíåöoâà

Редактор Л.Алексеенко Техред Л.Пекарь Корректор Л.Бокшан

Заказ 7677/38 Тираж 630 Подписной

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoö, ул.Проектная, 4