Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрической машины
DEVICE FOR MEASURING THE BRUSH PRESSURE ON ELECTRIC MACHINE COLLECTOR

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к устройствам для измерения нажатий щетки на коллектор непосредственно на электрической машине в рабочем режиме, и может быть использовано в промышленности на любых электрических машинах.
Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрической машины, содержащее щетку, щеткодержатель, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения и измерительной, расположенные в корпусе, который жестко связан со щеткой, установленные в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом один кольцевой магнитопровод через стальной шарик и защитную пружину соединен с нажимным пальцем щеткодержателя (А.С. СССР №828280, МПК H01R 39/58, опубл. 07.05.81, БИ №17, Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин, авторы Дубинин А.Е. и др.).
Недостатком данного устройства является низкая чувствительность и точность, большие габариты из-за использования компенсационного элемента и невозможность использования на работающей электрической машине, так как предназначено для контроля щеткодержателей.
Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения и измерительной, расположенных в корпусе датчика силы, жестко связанном со щеткой и установленном в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом один кольцевой магнитопровод через металлический шарик и защитную пружину соединен с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем (А.С. СССР №919004, МПК H01R 39/58, опубл. 07.04.82, БИ №13, Устройство для измерения давления щетки на коллектор электрических машин, авторы Дубинин А.Е. и др.).
Недостатком устройства для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин является низкая чувствительность и точность, большие габариты из-за использования компенсационного элемента.
Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение чувствительности, точности измерения и уменьшения габаритов устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения и измерительной, расположенными в корпусе датчика силы, жестко связанном со щеткой и установленном в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом один кольцевой магнитопровод через металлический шарик и защитную пружину соединен с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, согласно изобретению дополнительно введены четырехзвенное шарнирное соединение с шариками в узлах, при этом один кольцевой магнитопровод расположен вместе с шарнирным соединением внутри другого кольцевого магнитопровода во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем два металлических шарика соединены с наружной поверхностью одного кольцевого магнитопровода по линии действия нажимного пальца, а два других металлических шарика шарнирного соединения в перпендикулярной плоскости соединены с внутренней поверхностью другого кольцевого магнитопровода, обмотки возбуждения и измерительная на магнитопроводах включены согласно в смежные плечи мостовой измерительной схемы, а защитная пружина выполнена плоской.
Четырехзвенное шарнирное соединение с шариками в узлах уменьшает габариты устройства, применение в кольцевых элементах обмоток, выполняющих функции возбуждения и измерительной, включенных согласно в противоположные плечи измерительной мостовой схемы, также увеличивает чувствительность, а следовательно, точность измерения.
На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.
1
2
3
4
1
2
Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин включает: щеткодержатель 1; нажимной палец 2; датчик силы 3; щетку 4; коллектор 5; два кольцевых магнитопровода 6 и 7; обмотки 8 и 9 возбуждения и измерительная, образующие сопротивления Z и Z; сопротивления Z и Z; напряжение питания U; измеряемое напряжение U; плоскую защитную пружину 10; нижнюю неподвижную часть 11; внутренние металлические шарики 12; внешние металлические шарики 13; шарнир 14; верхнюю подвижную часть 15.
Устройство работает следующим образом.
1
3
4
2
Питающий сигнал U подается на мостовую измерительную схему, образованную обмотками 8 и 9, и сопротивления Z и Z. При отсутствии действия внешнего усилия на подвижную часть 15 мостовая электрическая схема сбалансирована и сигнал U на выходе равен нулю.
2
При действии внешнего усилия нажимного пальца 2 на подвижную часть 15 оно передается через два внешних металлических шарика 12 и два внутренних металлических шарика 13 четырехзвенного шарнирного соединения 14, нижнюю неподвижную часть 11 и плоскую защитную пружину 10 на кольцевые магнитопроводы 6 и 7, корпус датчика силы 3, расположенный в щеткодержателе 1, щетку 4 и коллектор 5. Под действием силы нажатия пальца в кольцевых магнитопроводах возникают механические напряжения сжатия и растяжения, приводящие к изменению их магнитных проницаемостей. Так как обмотки 8 и 9 включены согласно в смежные плечи мостовой измерительной схемы, на ее выходе появляется сигнал U, пропорциональный силе нажатия щетки на коллектор электрической машины.
Защитная пружина 10 предварительно сжата за счет ее изгиба, что обеспечивает защиту кольцевых магнитопроводов 6 и 7, при ударных воздействиях, превышающих ее сжатие.
Предлагаемое устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин позволит повысить чувствительность и точность измерения не менее чем в два раза, а также уменьшить его габариты.