Токосъемное устройство

Ф 12Изобретение относится к конструк-",тивным элементам электрических машин и может быть использовано в коллекторных электродвигателях, генераторах и других электрических устройствах,Цель изобретения - повышение надежности работы токосъемного устройства за счет снижения искрения наколлекторе,На фиг. 1 изображено токосъемноеустройство с торцовым коллектором;. на фиг, 2 - узел 1 на фиг, 1; нафиг, 3 - токосъемное устройство сторцовым коллектором, вариант; нафиг, 4 - узел 11 на фиг, 3; нафиг. 5 - токосъемное устройство с цилиндрическим коллектором; на фиг, 6 -узел 111 на фиг. 5,Токосъемное устройство содержитщетки 1 и коллектор 2, на рабочейповерхности которого выполнены выступы 3 треугольной формы со сторонами 4 и 5На рабочих поверхностяхщеток 1 выполнены канавки 6, повторяющие форму выступов 3 на коллекторе 2, Величина угламежду стороной 4 профиля сечения выступа 3 илинией, проходящей через его основание см, фиг, 2,4,6), лежит в пределах от 90 до 95, а величина угла Ы между сторонами 4 и 5 профилясечения выступа 3 - в пределах ото40 до 45 . Выбранные пределы величинуглов Ч и ы обеспечивают суммарнуюплощадь контакта коллектора 2 сощеткой 1 по сторонам 4 в пределахне менее необходимой площади контактирования для работы электродвигателя. Площадь контактирования щетки 1с коллектором 2 является величиной,конструктивно определенной и выбираемой в зависимости от допустимойплотности тока в переходе "щеткаколлектор", что позволяет однозначно ограничить площадь сторон кольцевых выступов по поверхностям 4 впределах площади контактирования дляопределенного типа электродвигателя.При выбранных геометрических соотношениях углов У и с в момент отскокащетки при проходе паза между коллекторными пластинами не нарушаетсяконтакт в переходе "щетка-коллектор"по поверхностям 4, что значительноснижает искрение на коллекторе.Токосъемное устройство работаетследующим образом, 74040 40 45 50 55 5 О 5 20 25 30 35 В процессе работы электродвигателя щетки 1 при вращении коллектора 2 своими рабочими поверхностями, повторяющими форму рабочей поверхности коллектора 2, соприкасаются с выступами 3 по сторонам 4 и 5При проходе зазора между пластинами коллектора 2 под щеткамиимеет место отскок щеток 1 в направлении, противоположном направлению прижатия их силовыми элементами (показано стрелками на фиг, 1, 3 и 5). При этом по наклонным сторонам 5 выступов 3 образуется некоторый зазор с повторяющими их сторонами канавок на щетках 1, т,е, возникает отрыв щеток 1 от коллектора 2 по поверхности 5, Увеличению этого зазора препятствует трение щеток 1 с коллектором 2 по сторонам 4 выступов 3. Составляющая силы, направленная перпендикулярно поверхности 4 контакта коллекторной пары, возникающая в указанном направлении при разложении силы прижатия щетки силовым элементом на наклонных сторонах 5 выступов 3, прижимает щеткук коллектору 2 по сторонам 4. Указанное боковое прижатие щетки 1 по сторонам 4 дополнительно препятствует отрыву щетки 1 от рабочей поверхности 2. При этом площадь контакта щетки 1 с коллектором 2 по сторонам 4 выступов 3 сохраняется в пределах площади контактирования, необходимой для работы электродвигателя, вследствие чего обеспечивается постоянство электрического сопротивления и плотности тока в переходе "щетка-коллектор",что значительно снижает искрение наколлекторе 2, Обеспечение сниженияискрения на коллекторе 2 позволяетуменьшить давление щеток 1 на коллектор 2, сократить потери на трение,вследствие чего возрастаетКПД электродвигателя и повышается надежностьработы контактной пары,Выбор угла М в пределах от 90 доо95 обусловлен тем, что при угле 9 са( 90 в момент отскока щетки 1 возникает зазоз между рабочими поверхностями щетки 1 и коллектора 2 какпо сторонам 5, так и по сторонам 4,что неизбежно приводит к увеличениюискрения на коллекторе и снижаетнадежность работы устройства. Приугле90щетка 1 при отскоке продолжает скользить по поверхности 420 3 1274выступов 3 коллектора 2 без отрыва,однако при угле Ч 95 снижаетсяпрочность контактной пары, возникаетусиленный износ поверхностей контактирования, вследствие чего имеютместо сколы и выкрашивание материалащеток, забивание пазов между коллекторными пластинами продуктами износа, что приводит к увеличению потребляемой мощности и снижению КПД 10электродвигателя (см, табл, 1)Выбор угла с.в пределах от 40 до45 обусловлен тем, что при углес( 40 снижается прочность выступов3 коллектора 2 и выступов щеток 1, 15повторяющих форму рабочей поверхностиколлектора 2,Вследствие усиленного износа и выкрашивания материала щеток 1 имеет место забивание пазов между коллекторными пластинами продуктами износа, а при угле М45 уменьшается площадь контакта щеток 1 по сторонам 4, что снижает экономичность 25 электродвигателя (см. табл. 1),При практической реализации предлагаемого токосъемного устройства шаг следования выступов 3 коллектора 2 и повторяющих их форму канавок щеток 1 выбирается в зависимости от размеров электродвигателя и ширины пазов между пластинами коллектора 2 в пределах от 0,2 до 2,0 мм, Выбор шага следования канавок и выступов не влияет на площадь контакта, одна 35 ко при шаге менее 0,2 мм повышается трудоемкость изготовления рабочих порерхностей коллектора.и щеток, а при шаге более 2,0 мм увеличивается40 толщина и масса пластин коллектора и глубина пазов между ними, что ухудшает габаритно-весовые показателй 040 4электродвигателей. Вершины и впадины канавок целесообразно выполнятьсо скруглением по радиусу. Величина радиуса скругления выбирается в пределах от 0,1 до 0,2 глубины канавокв зависимости от выбранного шага прочности материала щеток, с учеличением которой радиус скругления уменьшается, так как снижается воэможность выкрашивания выступов щеток. Технические преимущества предлагаемого устройства обеспечивают повышение надежности работы эа счет снижения искрения на коллекторе, увеличение экономичности электродвигателя и рабочего ресурса контактной пары с.увеличением КПД в среднем на 8-107., что имеет большое значение для народного хозяйства, Реализация предлагаемого токосъемного устройства способствует созданию безискровых электродвигателей, которые найдут широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Формула изобретения Токосъемное устройство, содержащее щетки и коллектор, на рабочей поверхности которого выполнены выступы треугольной формы, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе путем снижения искрения на коллекторе, на рабочей поверхности щеток выполнены канавки, повторяющие форму выступов на коллекторе, причем величина угла между одной из сторон профиля сечения выступа и линией, проходящей через его основание, выбрана в пределах 90-95 , а величина угла между сторонами профиля сечения выступа - в пределах 40-45274040 е ф 13 м м е в в в м м м а М 4 Ч М М ф в о м о овф цЪ М М М вЪм м м м м м оО О вЪ МЪ Оо м м о в в в в о м м м ЕЧ 4 Ч М 4 Ч еч 4 Ч Г 1 О М С 4в во е м м мм еч м м еч иЪ о мъ а Фф 44 Ъ ф М вЪ М О фв Ч щФ 44 Ъа 4 ЕЪО О О 1 1 ЧФ О Е О М Евм м м м м ЕЧ ЕЧ ЕЧ 4 Ч 4 Ч ОО 5 Ч 4 Мвв М 41 М М М ЕЧ ЕЧ 4 Ч м ов м м еч еч 44 Ъ 44 ЪФ1274040 Со стави тель В, Чернов аинич Техред Ы.Верес Редактор А,рректор го Заказ исное 4/5 венно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная роизво 484/52 ВНИИПИ по 113035, Тираж 597Государственного комитета СС елам изобретений и открытий осква, Ж, Раушская наб.