ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к электротехнике, а более конкретно к щеточным узлам электрических машин.
Известен щеточный узел электрической машины (патент №2076410, МПК 6 H 01 R 39/40, опубл 1997.03.27), включающий держатель, обойму, щетку, подпружиненную в сторону коллектора и посредством жгутика электрически связанную с контактом для внешнего подключения, в держателе и обойме выполнены пазы, имеющие узкую и широкую части для введения и установки контакта для внешнего подключения, причем последний установлен в широкой части паза и зафиксирован пружиной. Для сборки щеточного узла электрической машины вводят контакт в держатель и обойму и его фиксируют, контакт вводят в узкий продольный паз держателя и обоймы, перемещают в широкий поперечный паз, затем разворачивают на 90° и фиксируют в широком поперечном пазу путем поджатия пружиной, взаимодействующей со щеткой.
Известен щеточный узел коллекторного электродвигателя малой мощности, (а.с. №1636902, МПК H 01 R 39/40, опубл. 23.03.91. г., Бюл. №11), который состоит из обоймы, щетки с токоподводом, жестко закрепленным в ее верхнем торце, колпачка обоймы с встроенным в него токоподводом, и нажимной пружины. Колпачок в центральной части обоймы снабжен цилиндрическим приливом, имеет сквозное отверстие и боковой паз в этом приливе глубиной, равной половине диаметра прилива, причем длина токоподвода щетки, расстояние от нижнего торца обоймы до паза и величина минимально допустимого перекрытия щетки обоймы обеспечивают удержание щетки в обойме.
Известны электрические машины с электрощеточным устройством, содержащем щетку, установленную в щеткодержателе с возможностью перемещения вдоль его оси. Щетка скреплена с магнитом или
электромагнитом, над которым расположен ферромагнитный сердечник с обмоткой, подключенной к источнику управления. Устройство позволяет создать новые электрические машины и механизмы (патент №2047252 МПК 6 Н 01 R 39/52, опубл. 1995.10.27).
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является щеточный узел электрической машины, содержащий щеткодержатель со щеткой, прижимную пружину и токоведущий кабель (А.И Вольдек. Электрические машины. Издательство «Энергия», Москва, 1964. Ленинград, стр.32).
В процессе работы нижняя контактная часть щетки изнашивается и при определенном износе щетка со встроенным в нее со стороны верхней части токоведущим кабелем подлежит выбросу, что приводит к снижению ресурса работы, увеличению времени демонтажа и снижению экономичности. Кроме того, динамические показатели щеточного узла недостаточно высоки из-за неполного контакта поверхности щетки с поверхностью щеткодержателя.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении ресурса работы щетки, упрощении обслуживания и ремонта, что приводит к снижению эксплуатационных затрат и, кроме этого в повышении ее динамических показателей.
Технический результат достигается тем, что в щеточном узле электрической машины, включающем щеткодержатель, установленную в нем щетку, подпружиненную в сторону коллектора электрической машины, и токоведущий кабель, новым является то, что щетка выполнена составной, и состоит из верхней части с закрепленным на ней токоведущим кабелем, и нижней контактной с коллектором части, при этом верхняя и нижняя части щетки выполнены с возможностью свободного контакта друг с другом по своим контактным поверхностям, а между контактными поверхностями щетки и со стороны нижней части щетки от коллектора электрической машины имеются прокладки из электропроводящего материала более
мягкого, чем материал щетки, или на контактной поверхности со стороны коллектора электрической машины нижней части щетки имеются рифления, или прорези, или углубления, или отверстия.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, где:
1 - щеткодержатель; 2 - верхняя часть щетки; 3 - нижняя контактная часть щетки; 4 - нажимная пружина; 5 - токоведущий кабель, 6 - коллектор электрической машины; 7 - прокладка из электропроводящего материала между верхней 2 и нижней 3 частями щетки; 8 - прокладка из электропроводящего материала со стороны нижней поверхности части 3 щетки, контактирующей с коллектором 6 электрической машины.
Щеточный узел электрической машины включает щеткодержатель 1, где размещена щетка, которая со стороны ее верхней части 2 подпружинена курком нажимной пружины 4 в сторону коллектора 6 электрической машины, а ее нижняя часть 3 контактирует с коллектором 6 электрической машины. На торце верхней части 2 щетки жестко закреплен токоведущий кабель 5. Части 2 и 3 щетки выполнены с возможностью свободного контакта друг с другом по своим контактным поверхностям, между которыми имеется прокладка 7 из электропроводящего материала более мягкого, чем материал щетки (П.С.Лившиц, Скользящий контакт электрических машин, «Энергия» Москва, 1974, стр.21-22), а со стороны нижней части 3 щетки от коллектора 6 электрической машины имеется прокладка 8 из электропроводящего материала более мягкого, чем материал щетки, или на контактной поверхности со стороны коллектора 6 электрической машины нижней части 3 щетки имеются или рифления, или прорези, или углубления, или отверстия.
Работает щеточный узел следующим образом.
При включении электромашины электрический ток через щеткодержатель 1 и токоведущий кабель 5 поступает на щетку - ее верхнюю 2 и нижнюю 3 части, установленные с возможностью свободного контакта по своим контактным поверхностям. Курок нажимной пружины 4 прижимает щетку к коллектору электрической машины 6. В процессе эксплуатации
электрической машины в щеточном узле изнашивается нижняя контактная часть 3 щетки. Для замены изношенной нижней части 3 электрическую машину отключают, отжимают нажимную пружину 4, далее вынимают из щеткодержателя верхнюю часть 2 щетки с жестко закрепленным с ней токоведущим кабелем 5 и удаляют нижнюю изношенную часть 3, которую заменяют новой и на нее устанавливают верхнюю часть 2 щетки, при этом между контактными поверхностями частей 2 и 3 щеток устанавливают прокладку 7 из электропроводящего материала более мягкого, чем материал щетки, а со стороны нижней части 3 щетки от коллектора электрической машины 6 устанавливают прокладку 8 из электропроводящего материала более мягкого, чем материал щетки, или контактная поверхность со стороны коллектора 6 электрической машины нижней части 3 щетки имеет или рифления, или прорези, или углубления, или отверстия.
Прокладка 7 обеспечивает в процессе работы надежный контакт контактных частей 2 и 3 щетки. Прокладка 8, а также выполнение на контактной поверхности со стороны коллектора электрической машины нижней части 3 щетки рифлений, или прорезей, или углублений, или отверстий обеспечивает плавную притирку нижней части 3 щетки с коллектором 6 электрической машины в начальной стадии приработки к поверхности коллектора 6. Это уменьшает трудоемкость монтажа за счет того, что не требуется предварительной притирки на специальном стенде, а также улучшает коммутационный процесс в начальной стадии работы электрической машины. Прокладки 7 и 8 могут быть зафиксированы на поверхностях частей щетки электропроводящим клеевым соединением.
Выполнение щетки составной снижает трудоемкость процесса ремонта щетки в щеточном узле электрической машины и уменьшает отходы материала, так как в процессе замены щетки выбрасывается не вся щетка, а только ее часть.
Кроме того, в процессе работы каждая часть 2 и 3 щетки свободно (независимо друг от друга) контактирует с поверхностью щеткодержателя 1,
что увеличивает общую поверхность контакта и снижает сопротивление контакта, улучшая условия перехода тока в зоне контакта, при этом улучшается динамика работы за счет разделения массы электрощетки. Происходит рассогласование в пространстве векторов виброскорости и виброускорения отдельных масс.
Таким образом, предлагаемый щеточный узел надежен в работе, прост и удобен в обслуживании и ремонте, что снижает эксплуатационные затраты, и, кроме того, имеет высокие динамические показатели, что повышает эффективность щеточного узла.