Вращающееся контактное устройство с подвижной "плавающей" шиной статора и шаровыми контактами

Полезная модель относится к токопередающим устройствам. Передача электроэнергии от неподвижной части устройства на подвижную часть осуществляется через различные, по конструктивному выполнению, контактные устройства. Подвижная часть устройства (ротор) выполнена в виде нескольких колец с единой центральной осью вращения.
Неподвижная часть (статор) устройства может быть выполнена также в виде токосъемных колец с контактными щетками или в виде контактных групп, размещенных вокруг роторных колец. Расположение колец на роторе может быть вертикальное: в виде отдельных колец с общей осью, или горизонтальное: в виде концентрических окружностей (колец).
В зависимости от конструкции ротора применяются различные конструкции статора.
Существует также ВКУ, в котором передача электроэнергии от вертикально размещенных колец статора к вертикально размещенным кольцам ротора выполняется с помощью гибких вращающихся колец, которые конструктивно установлены между кольцами статора и ротора в вертикальной плоскости.
Известно токосъемное устройство (патент РФ № 855808), содержащее ротор и статор с размещенными на них изолированными плоскими и лепестковыми контактными кольцами.
Недостатком данного устройства является большой износ контактных пар и образование электропроводной пыли.
Известно вращающееся контактное устройство (RU 1091266), содержащее корпус, ротор, собранные в роторе в пакет подвижные токопроводящие кольца, концентрично им расположенные неподвижные токопроводящие кольца, укрепленные в пакете внутри корпуса, в радиальных зазорах между кольцами установлены с радиальным натягом упругие токопроводящие кольца и сепараторы упругих токопроводящих колец, каждый из сепараторов выполнен в виде набора кареток, каждая из которых содержит пару первых роликов и установленную с ними в одной плоскости пару вторых роликов, при этом первые ролики контактируют с упругими токопроводящими кольцами, вторые - с поверхностями подвижных и неподвижных токопроводящих колец.
Недостатком данного устройства является большое сопротивление контактных пар.
Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим (прототипом) может служить многоканальный скользящий токосъемник, содержащий корпус, внутри которого размещен установленный на подшипниковых опорах скольжения центральный вал, неподвижные и подвижные части и токосъемную часть из группы кинематически соединенных с корпусом и центральным валом и взаимодействующих между собой посредством плоских и лепестковых электроконтактов, сообщенных посредством проводов с внешними электрическими присоединителями (патент RU 2193810).
Недостатком данного устройства является большой износ контактных пар и образование электропроводной пыли.
Техническим результатом изобретения является уменьшение износа контактных пар и уменьшение образование электропроводящей пыли.
Сущность изобретения: передача электроэнергии выполняется через энное количество шариков, размещенных в сепараторе по периметру колец (шин) статора и ротора, при этом статор установлен на нескольких цилиндрических пружинах, обеспечивающих постоянный контакт между шинами статора и ротора. В шинах ротора и статора контактная поверхность выполнена с учетом радиуса шарика.
При исследовании патентной и другой научно-технической информации автором не были обнаружены источники, содержащие совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения. При этом известны технические решения, содержащие отдельные признаки заявляемого объекта, однако свойства и эффект, которые указанные признаки сообщают этим объектам, иные, чем в предлагаемом решении, поэтому указанные отличия являются существенными.
Известные вращающие контактные устройства содержат контактные пары, состоящие из гладких токопроводящих колец и скользящих по ним колец с контактными лепестками, причем эти кольца укреплены на электроизоляционных основаниях, одни из которых, образующие вращающуюся часть, могут вращаться относительно других, образующих неподвижную часть устройства. Основной недостаток ВКУ:
быстрый износ контактных пар;
большое электрическое сопротивление контактных пар;
появление электропроводящей пыли.
Как следствие этого - выход из строя ВКУ в результате перегрева и износа контактных пар.
Описание полезной модели.
Для уменьшения износа контактов при трении скольжения, уменьшения переходного сопротивления контактных пар, а также уменьшения образования электропроводящей пыли, контакты скольжения в предлагаемой конструкции заменены на контакты качения. Шарики, которые постоянно зажаты между шинами статора и ротора цилиндрическими пружинами, на которые опирается статор.
Данное конструктивное решение позволяет увеличить площадь контакта между статором и ротором за счет большого количества шариков, заменить трение скольжения на трение качения, которое значительно снижает износ контактных пар, а также создать постоянное усилие прижатия контактирующих пар за счет малого хода (расжатия) пружин, ориентировочно 0,1÷0,4 мм, которые также постоянно будут компенсировать износ контактных пар, поджимая шину статора.
В процессе эксплуатации шина статора медленно будет перемещаться, приближаться к шине ротора, процесс износа. Для компенсации этого перемещения в корпусе статора опрессован неподвижный контакт, который соединен с подвижным контактом статора гибким проводником (например провод ПЩ или ПЩС по ТУ16-Э05467-87, срок службы которых не менее 15 лет).
Принцип работы предлагаемого конструктивного решения приведен на рисунке 1.
1. Статор П1.
2. Статор П2.
3. Ротор.
4. Шарики.
5. Шина статора П1 на пружинах.
6. Шина статора П2 на пружинах.
7. Шина ротора для статора П1.
8. Шина ротора для статора П2.
9. Сепаратор.
10. Подшипник 1000820 ГОСТ 8338-75.
11. Стяжка.