коллекторная электрическая машина

Формула изобретения

1. КОЛЛЕКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая корпус из стали, коллектор, щеточный узел, размещенный на суппорте и содержащий щетку, токоподвод и нажимной механизм, содержащий держатель, на котором установлены щетка и пружинный элемент, выполненный в виде рычага, который опирается на держатель в месте закрепления щетки, отличающаяся тем, что на свободном конце рычага размещен постоянный магнит, отстоящий от внутренней поверхности корпуса машины на расстояние, равное произведению начальной рабочей высоты щетки на отношение плеч рычага, а осью вращения рычага служит непосредственно токоподвод, на котором закреплен свободный конец держателя, выполненного в виде пружины.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пружинный держатель выполнен в виде гиперболической спирали.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что на суппорте размещена пластина из магнитомягкого материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно постоянного тока с длительным ресурсом и повышенными требованиями к стабильности электромеханических параметров. Щеточный узел является одним из наиболее ответственных узлов электрической машины. В микромашинах [1] в связи с малыми габаритами узла, низкими усилиями нажатия на щетку, миниатюрными размерами щеток проблема обеспечения ресурса и стабильности электромеханических характеристик машин резко осложняется. При высоте щеток 2-10 мм и сечениях 2-10 мм² очевидны затруднения, касающиеся конструкции нажимного устройства, обеспечения токоподвода и постоянства нажатия на щетку по мере ее износа.

Известна коллекторная машина [2], содержащая корпус из магнитомягкой стали, коллектор, щеточный узел, размещенный на суппорте, включающий щетку и две нажимные пружины, одна из которых опирается на другую в месте присоединения щетки к другой пружине. Причем свободный конец верхней пружины опирается на штифты или регулировочный винт, служащие для регулирования нажатия на щетку в процессе ее износа.

Недостатком известной конструкции является необходимость постоянного наблюдения за износом щеток и вмешательства оператора в работу машины. В закрытых электрических машинах или при отсутствии доступа к машине, смонтированной в аппаратуре, известная конструкция функционально не реализуема.

Реализация изобретения позволяет устранить указанные недостатки путем обеспечения стабилизации нажатия на щетки при длительной эксплуатации.

Предлагаемая электрическая машина содержит корпус из стали, коллектор, щеточный узел, размещенный на суппорте и содержащий щетку, токоподвод и нажимной механизм, содержащий держатель, на котором установлена щетка и пружинный элемент, выполненный в виде рычага, который опирается на держатель в месте закрепления щетки, на свободном конце рычага размещен постоянный магнит, отстоящий от внутренней поверхности корпуса машины на расстояние, равное произведению начальной рабочей высоты щетки на отношение плеч рычага, а осью вращения рычага служит непосредственно токоподвод, на котором закреплен свободный конец держателя, выполненного в виде пружины. Предусмотрена возможность выполнения пружинного держателя в виде гиперболической спирали и размещения на суппорте пластины из магнитомягкого материала.

На чертеже представлена конструкция электрической машины.

Машина содержит суппорт 1, щетку 2, держатель 3, пружинный элемент, выполненный в виде рычага 4, постоянный магнит 5, корпус машины 6, токоподвод 7, пластину 8 из магнитомягкого материала, коллектор 9.

Машина работает следующим образом.

В исходном состоянии зазор между постоянным магнитом 5 и стальным корпусом машины 6 или пластиной 8 сравнительно большой, определяемый исходной рабочей высотой щетки и соотношением плеч рычага 4. При таком зазоре между магнитом 5 и стальным корпусом машины 6 или пластиной 8 сила притяжения между ними минимальна и сила нажатия, передаваемая через рычаг 4 на щетку 2, также минимальна. При этом первоначальное нажатие на щетку создается пружинным держателем 3, выполненным в виде гиперболической спирали. По мере износа щетки 2 прогиб пружинного держателя уменьшается и нажатие на щетку 2 снижается. Поскольку конец рычага 4 следует за щеткой 2, зазор между магнитом 5 на другом конце рычага 4 и корпусом магнита 6 уменьшается и сила магнитного притяжения возрастает, обуславливая увеличение нажатия на щетку 2. Соотношением плеч рычага 4 можно выбрать желаемую крутизну характеристики "зазор-нажатие". Таким образом возможно обеспечить практически постоянное значение прижатия щетки к коллектору 2 в процессе эксплуатации электрической машины, вплоть до полного износа высоты щеток.

Экспериментальные исследования предлагаемого щеточного узла в составе электродвигателей серии ДПР-32 показали, что первоначальное нажатие на щетку (25 г) сохранялось стабильным при наработке до полного износа щетки. После полного износа рабочей высоты щетки нажатие составило 24-26 г. В щеточном узле указанного изделия с нажимным устройством в виде спиральной плоской пружины по действующей документации при 50%-ном износе рабочей высоты щетки нажатие снизилось до 10-17 г, что вызвало неустойчивость электрического контакта между щеткой и коллектором, повышенный износ щеток, нестабильность параметров электродвигателя.