Токосъемное устройство

(57) Изобретение относится к электротехнике. Предпочтительная область применения - униполярные машины большого тока.Цель изобретения - повышение эксплуатационных поазателей путем улучшенияэлектрического контакта между электродами и обеспечение удобства Ммены щеток,Устройство содержит ротор 1 с кольцевымэлектродом 2, статор 3 с электродом 4, волокнистые щетки 5 и 6, электропроводящиеволокна каждой из которых закреплены нагибкой основе в аиде лент 7 и 8 соответственно и касаются контактных поверхностей ОСУДАРСТВЕНЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И 11 и 12 электродов, Концы щеток выходят наружу статора через отверстия в нем 13, 14, 15, 16. Каждая щетка одним концом сцеплена со своим протяжно-стопорным механизмом 17 и 18, вращаемым приводом 19. Другие концы щеток намотаны набарабаны 20 и 21, расположенные над поддоном 22 со смазкой. Вариант конструкции токо- съемного устройства с двумя волокнистыми щетками на гибкой основе в виде тросов обеспечивает более равномерный электрический контакт между электродами 2 и 4 за счет охвата ротора щетками с двух сторон. При этом отверстия 13 и 14, для вывода концов щетки 5 наружу статора смещены по окружности относительно отверстий 15 и 16 для вывода концов щетки 6. Протяжно-стопорные механизмы встроены в статор и содержат ведущие и ведомые валики, зажимающие щетки. На выходе из статора концы гибких щеток уложены в щеткоприемники. Более полное использование волокон щеток обеспечивается профилированием контактной поверхности йеподвижного электрода 4 вдоль окружности ротора, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к области электротехники, в особенности к твердотельным токосъемным устройствам электрических машин, Предпочтительная область применения - униполярные электрические машины большого тока,Цель изобретения - повышение эксплуатационных показателей путем улучшения электрического контакта между электродами и обеспечение удобства замены щеток.На фиг.1 показано устройство с двумя ленточными щетками и протяжно-стопор- ными механизмами; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг,З - устройство с двумя троссовыми щетками, охватывающими ротор с разных сторон, и протяжно-стопорными механизмами, встроенными в статор; на фиг,4 - сечение Б-Б на фиг,З.Устройства имеют ротор 1 с кольцевым электродом 2, статор 3 с электродом 4, щетки 5 и 6, электропроводящие волокна каждой из которых закреплены в поперечном направлении на гибкой основе в виде лент 7 и 8 соответственно или тросов 9 и 10 и касаются контактных поверхностей 11 и 12 электродов, обеспечивая электрический контакт между ними. Статор снабжен отверстиями 13, 14, 15, 16. Каждая щетка расположена в зазоре между контактными поверхностями электропов, имеющих углубления для щеток (фиг,2 и 4), а концы ее выходят наружу статора, проходя через отверстия в нем. В устройство введены протяжно-стопор ные механизмы 17 и 18, сцепленные со щетками. Эти устройства обеспечивают протяжку щеток через контактную зону, если направление их движения противоположно направлению движения вращающегося электрода 2 (фиг.1 и 3, стрелки указывают направление движения и стопорение щеток, предотвращающее их движение в обратную сторону). Если щетки движутся согласно вращению ротора (что возможно при достаточной продольной устойчивости щеток), то механизмы 17 и 18 должны обеспечивать стопорение или торможение щеток. Чтобы не было электрического замыкания между щетками и деталями статора 3, стенки отверстий 13-16 и места размещения щеток снаружи статора покрыты электрической изоляцией. Щетки могут иметь на концах сцепные элементы, например, типа петля-крюк для удобства замены сработанных щеток на новые.На фиг.1 и 2 показано устройство с двумя щетками 5 и 6, каждая из которых имеет гибкую основу в виде ленты 7 и 8. Щетки на выходе из отверстий 14 и 16 соединены с барабанами протяжно-стопорных механизмов 17 и 18, предназначенных для протяжкищеток и намотки их сработанных частей, Барабаны соединены с приводом 19, Вторые концы щеток намотаны на другие барабаны 20 и 21, расположенные нэд поддоном 22, содержащим поверхностно- активную смазку, Гибкие щетки охватывают ротор с одной стороны, обеспечивая электрический контакт между электродами на большей части окружности. Такое их одностроннее расположение позволяет в принципе использовать для двух (или более) щеток вместо отвертий 13 и 15 для входа щеток одно общее отверстие, вместо отверстий 14 и 1 б для выхода щеток тоже одно 10 двух барабанов 20 и 21 один барабан На фиг,З представлено устройство сдвумя щетками 5 и б, имеющими гибкую 202530 35 40 45 50 55 основу в виде тросов 9 и 10. Щетки охвыты-,вают ротор с разных сторон, обеспечивая кольцевой контакт между электродами 2 и 4, При этом отверстия 13 и 14 в статоре для вывода концов одной щетки 5 смещены по окружности относительно отверстий 15 и 16 для вывода концов другой щетки б. Каждаящетка соединена со своим протяжно-стопорным механизмом, встроенным в статор. Механизмы 17 и 18 имеют ведущие валики, соединенные со своими приводами (на фиг.З не показаны), и ведомые валики 23 и 24. Один конец каждой щетки зажат между ведущим и ведомым валиками, проходит через соответствующее отверстие 14 или 16 в статоре и лежит в своем щеткоприемнике 25 или 26, Другие концы щеток намотаны на барабаны 20 и 21, Такое распределение выводов щеток по окружности статора повышает удобство замены истертых щеток на новые. При наличии смазки в самих щетках отпадает необходимость в использовании отдельного поддона со смазкой, Более полное использование волокон щеток обеспечивается путем профилирования контактной поверхности неподвижного электрода 4 вдоль окружности ротора. Причем на входе щеток в контактный зазор через отверстия 13 и 15 этот зазор имеет максимальные размеры, а у выходных отверстий 14 и 16 - минимальные, В устройстве с таким профилированным электродом 2 повышается ресурс работы щеток,Возможны иные варианты реализации изобретения, отличающиеся от конструкций, представленных на фиг,1-4. Расположение протяжно-стопорных механизмов 17 и 18, барабанов 20 и 21, поддона 22 и щеткоприемников 25 и 26 в плоскости электродов 2 и 4(как показано на Фиг.1 и 3) не является обязательным. При необходимо 15 отверстие, вместо двух протяжно-стопорных механизмов 17 и 18 один механизм и вместо5 1 О сти они могут быть смещены от плоскости электродов в осевом направлении, причем гибкие щетки могут проходить через дополнительные ролики, направляющие их вдоль оси. Такая необходимость осевого смещения указанных элементов конструкции может возникнуть в униполярных машинах без ферромагнитопровода, в которых желательно размещение обмоток возбуждения вблизи контактных колец, Для более равномерного износа волокон в контактной зоне протяжно-стопорный механизм может быть снабжен устройством, обеспечивающим поворот щетки вокруг ее продольной оси. Токосьемное устройство может быть реализовано при наличии нескольких контактных колец, а также при наличии одной щетки на каждом кольце.Дополнительное повышение ресурса работы щеток можно обеспечить путем введения кинематической связи между протяжно-стопорными механизмами и ротором токосьемного устройства. При этом устанавливается соответствие между частотой вращения ротора и скоростью протяжки щеток через контактную зону,Устройство работает следующим образом.Щетки 5 и 6 расположены в зазоре между электродами 2 и 4, Упругие волокна щеток касаются контактных поверхностей 11 и 12 электродов, обеспечиваяэлектрический контакт между ними при вращающемся и неподвижном роторе 1. Если на электроды 2 и 4 подать напряжение, то между ними через волокна щетки пойдет электрический ток. Одни концы щеток соединены с протяжно-стопорными механизмами 17 и 18. Механизмы, ъращаемые приводами (или одним приводом 19, как это показано на фиг.1), обеспечивают протяжку щеток через контактную зону. Скорость протяжки желательно подобрать такой, чтобы за время пребывания щеток в контактной зоне их волокна истирались до предельно допустимого уровня. Сработанные щетки или наматываются на барабаны протяжно-стопорных механизмов 17 и 18 (фиг.1), или собираются в щеткоприемники 25 и 26. Другие концы щеток разматываются с барабанов 20 и 21 по мере их продвижения через устройство.В устройстве (фиг.1) волокна щеток захватывают из поддона 22 смазку, обеспечивающую повышение ресурса ее работы и снижение потерь мощности на трение. После того как барабаны 20 и 21 освободятся полностью от щеток их можно снять и поставить другие барабаны с новыми щетками. Одни концы этих щеток соединяются перед 20 25 30 35 40 45 50 55 входом в отверстия 13 и 15 с концами старых щеток, которые продвигаясь, протягивают новые щетки через контактную зону, выводят наружу через отверстия 14 и 16 в статоре и соединяют с протяжно-стопорными механизмами 17 и 18. После этого старые сработанные щетки можно отсоединить от новых и убрать, а новые щетки, продвигаемые вдоль контактных поверхностей электродов, обеспечат дальнейшую работу устройства. Так происходит замена щеток во время работы устройства без его разборки. Предпочтительное направление движения щеток, исключающее их смятие в контактном зазоре, показано стрелками на фиг.1 и 3(движение щеток противоположное движению ротора), Однако при достаточной продольной устойчивости гибкой основы щеток возможно согласное движение ротора и щеток. В этом случае протяжно-стопорные механизмы берут на себя функции тормозов,Замена щеток в предлагаемом устройстве осуществляется без какой-либо его разборки путем подсоединения новой щетки к концу сработанной и протяжки ее через контактный зазор до зацепления с щеткопротяжным механизмом, Эту операцию можно выполнять без остановки ротора, поэтому замена щеток не лимитирует длительность безостановочной работы предлагаемого устройства.Формула изобретения 1. Токосьемное устройство, содержащее ротор с кольцевым электродом, статор с электродом, гибкие щетки, осуществляющие электрический контакт между электродами, протяжно-стопорный механизм, установленный на статоре, соединенный со щетками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных показателей путем улучшения электрического контакта между электродами и обеспечения удобства замены щеток, электродстатора выполнен в виде кольца, охватывающего с зазором кольцевой электрод ротора, на гибкой щетке закреплены в поперечном направлении электроп роводящие волокна, щетка размещена в зазоре между электродами, а ее волокна касаются контактных поверхностей электродов, в статоре выполнены сквозные отверстия, оба конца каждой гибкой щетки выведены через отверстия наружу статора и соединены с протяжностопорным механизмом.2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отверстия в статоре для вывода концов хотя бы одной щетки смещены поокружности относительно отверстий для вывода концов других щеток.