Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя

(51)5 Н 01 К 3940 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР847413, кл. Н 01 х 39/24, 1979.Глускин А. Я. и др. Шеткодержатели зарубежного производства для электрических машин. - М.: Информэлектро, 1970, ч. 1, с. 7. рис. 2.(54) ШЕТОЧНО-КОЛЛЕКТОРНЫЙ УЗЕЛ РЕВЕРСИВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИ ГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкции щеточно-коллекторного узла реврсивных электрических двигателей, работакгших с частыми равномерными по времени реверсами. Целью изобретения является улучшцикоммутации и цовыгццие надежноц в работс за счет обеспечения образования ца контактной поверхности цетки двух симметричных относительно продольной оси цсетки зсркал при равномерном по нрмецц реверсах двиИзобр 1 циотноси . я к электром а шицостроению, в частнои к конструкции щеточно-коллекторного ул, реверсивных элек. трических двигат.и, .,фгаюцсих с частыми равномерными и;: мци реверсами.Целью изобргция яцлястся улучшение коммутации и повышцис надежности в работе за счет обеичеция образования ца контактной поверхцгстц шткц двух симметричных относительно продо шгой оси щетки зеркал при равомс 1 цьх ;о времени реверсах двигателя. 801658255 щ гателя. Для этого щеточно-коллекторный узел содержит коробчатый шеткодержатель 1, радиальную щетку 2, контактирующую с коллектором 3 и соединенную гибким проводником 4 с наконечником 5, нажимную цилицдрическук) пружину 6, причем в щетке 2 со стороны обеих лицевых граней вверху выполнены выступы 7 и 8, проходящие в аксиальном направлении по всей ее длине, а со стороны верхней грани -- скосы 9 и 1 О, направленные от продольной оси верхней грани в сторону лицевых граней, которые образуют на верхней грани выступ 11, проходящий в аксиальном направлении по всей длине щетки 2 и имеющий в поперечном сечении вид равнобедренного треугольника, на вершину 11 которого опирается нажимцая цилиндрическая пружина 6. Минимально допустимая высота щетки от ее контактной поверхности до выступов на ее лицевых гранях определена из условия превышения момента от силы трения щетки о коллектор цад моментом, равным разности моментов от силы нажатия пружины на щетку и силь реакции на гцетку со стороны коллектора относительно соответственно выбранной точки. 3 ил. На фиг.представлен поперечный коллектору разрез предла гаемого узла; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сцетка.1 Цеточно-коллекторный узел содержит трубчатый щеткодержатель 1, в котором установлена радиальная щетка 2, контактцруюцая с коллектором 3, соединенная гибким проводником 4 с наконечником 5 и поджатая к коллектору цажимной цилиндрической пружиной 6. В щетке у ее нерабочего торца со стороны обеих лигевцх граней вы 1658255(Т ф)+ф 3 ф) иолнены выступы 7 и 8, проходящие в аксиальном направлении по всей ее длине, а на самом этом торце - скосы 9 и 1 О, направленные от продольной оси торца в сторону лицевых граней, которые образуют выступ, проходящий в аксиальном направлении по длине щетки 2 по крайней мере в местах, контактирующих с нажим ной пружиной, и имеющий в поперечном сечении вид равнобедренного треугольника, на вершину 11 которого опирается пружина 6.В качестве примера выполнения щетки приведен вариант, изображенный на фиг. 3. Здесь на рабочем торце щетки 2 выполнены скосы 9, 9 и 1 О, 10, образующие два выступа с вершинами 11 и 1, на которые опирается нажимная пружина 6.Минимально допустимая высота Йн щетка от ее контактной поверхности до выступов 7 и 8 на ее лицевых гранях определена из выражения гдетангенциальный размер щетки 2;1 ц - толцина выступов на лицевых гранях щетки (а также смещения щетки ио коллектору при ее перекосе);Гкрадиус коллектора;.ц - коэффициент трения щетки о коллектор.На фиг. 1 обозначены также: Р, - сила трения щетки 2 о коллектор 3; Я - сила нажатия пружины 6 на щетку 2; Р - сила реакции на цетку 2 со стороны коллектора 3; Й - расстояние от контактной поверхности щетки 2 до линии опоры выступа 8 о стенку шеткодержателя 1 (точка К).Узел работает в реверсивном режиме следующим образом.Если опрокидывающий момент Рй больше восстанавливающего момента Я(0,25( -- ), то ири вращении коллектора 3, например, по часовой стрелке (см. фиг. 1) цетка 2 прижимается к правой стенке щеткодержателя 1 и опирается о нее вверху выступом 8, а внизу щетка опирается о нижнее ребро стенки шеткодержателя 1 со стороны сбегающего края, наклоняясь при этом относительно контактной поверхности коллектора 3 в тангенциальном направлении в сторону набегающего края. При реверсе и вращении коллектора 3 против часовой стрелки щетка 2 перемещается от одной стенки щеткодержателя 1 к другой и опирается о нее вверху выступом 7. а внизу щетка также опирается о нижнее ребро стенки шеткодержателя 1 со стороны сбегающего края, наклоняясь при этом относительно контактной поверхности коллектора 3 в тангенциальном направлении в сторону набегающего края.Выражение для определения минимально допустимой высоты щетки от ее контактной поверхности до выступов 7 и 8 получено из следующего условия. 25 30 35 40 45 50 55 Чтобы в реверсивном режиме щетка узла имела на контактной поверхности два симметричных относительно ее продольной оси зеркала, необходимо выполнить условие, при котором опрокидывающий момент Мо от силы трения Рбыл не менее восстанавливающего момента Мв, равного разности моментов от сил Я и Р (см. фиг. 1), относительно оси, проходящей по стене обоймы цеткодержателя со стороны сбегающего края в аксиальном направлении через точку К. Опрокидывающий моментМ,:Р,Восстанавливающий момент где /3 - максимальное расстояние от точкиприложения силы Р до продольной оси щетки;( -- 1 ) - расстояние от точки приложения сзсилы Р до линии направления силы Я.Решая относительно 6 выражение получают условие, при котором обеспечивается образование контактной поверхности щетки двух зеркал- 3(,3)- ( - 3 )/гЭто условие не выполняется, если опрокидывающий момент Мо меньше восстанавливающего М 8. В этом случае ири реверсе щетка прижимается к стенке щеткодержателя со стороны сбегающего края только верхней частью и на контактной поверхности щетки не образуется второго зеркала.Следовательно, минимальная допустимая высота щетки от контактной поверхности щетки до выступов на ее лицевых гранях должна быть определена из выражения1 - 31 в3- (1 - 31 в)/гВ результате при работе двигателя в реверсивном режиме с частыми равномерными реверсами на контактной поверхности щетки 2 образуются два практически равных по площади зеркала. Таким образом, в отличие от прототипа в описанном щеточно-коллекторном узле выступы выполнены непосредственно в верхней части щетки на обеих лицевых ее гранях и предназначены для того, чтобы нижняя часть щетки прижималась к стенке щеткодержателя и щетка наклонялась относительно контактной поверхностк коллектора в сторону набегающего края. Причем, чем выше расположена линия опоры выступа о стенку щеткодержателя, тем лучше условия для образования на контактной поверх1658255 Фиг. 7 ности щетки двух зеркал. Кроме того, в отличие от прототипа в узле у щетки выполнен выступ со стороны верхней грани, проходящий в аксиальном направлении по всей длине щетки и имеющий в поперечном сече. нии вид равнобедренного треугольника, на вершину которого опирается нажимная пружина, что устраняет смещение силы нажатия пружины в тангенциальном направлении. При этом пружина не препятствует повороту щетки в тангенциальном направлении в реверсивном режиме.Проверка работы описанного щеточноколлекторного узла проводилась на реверсивном двигателе малой мощности. Применение предлагаемого щеточно-коллекторного узла позволило уменьшить степень искрения с 2 до 1 - 1,2 балла по ГОСТ 183-74 и ликвидировать подгар щеток и коллектора, что свидетельствует об улучшении в устройстве коммутации н повышении надежности в работе.20формцла изобретения Щеточно-коллекторный узел реверсивного электрического двигателя, содержащий трубчатый щеткодержатель, в котором установлена радиальная щетка, контактирующая с коллектором под действием нажимной цилиндрической пружины и соединенная гибким проводником с наконечником, отличающийся тем, что, с целью улучшения коммутации и повышения надежности в работеза счет обеспечения образования на контактной поверхности щетки двух симметричныхотносительно продольной оси щетки зеркал при равномерных по времени реверсахдвигателя, в щетке у ее нерабочего торцасо стороны обеих лицевых граней выполненывыступы, проходящие в аксиальном направлении по всей ее длине, а на самом этом торце выполнены скосы, направленные от продольной оси торца в сторону лицевых граней,которые на торце образуют выступ, проходящий в аксиальном направлении по длинещетки по крайней мере в местах, контактирующих с нажимной пружиной, и имеющийв поперечном сечении вид равнобедренноготреугольника, на вершину которого опирается нажимная пружина, причем минимальнодопустимая высота Ьщетки от ее контактной поверхности до выступов на ее лицевыхгранях определена из выражения- ЗвЗц - (1 - 31)/тгде 1тангенциальный размер щетки;1 - толщина выступов на лицевых гранях щетки;т - радиус коллектора;р - коэффициент трения щетки о коллектор,.2 Произвол Составитель М. нова Техред А. Кравчук Тираж 326 венного комитета по изобретен 035, Москва, Ж 35, Раушс здатетьский комбинат ПатентРелактор В, ИваЗаказ 2434НИИПИ Госуларст113ственно. КузнецоваКорректор Н. РевскаяПодписноеям и открытиям при ГКНТ СССРая на 6, д. 45