устройство для измерения давления щетки на коллектор электрических машин

Формула изобретения

Устройство для измерения давления щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку и жестко связанный с ней корпус, размещенные в щеткодержателе, расположенный в корпусе силоизмерительный элемент датчика силы с обмотками возбуждения и измерительной, при этом силоизмерительный элемент датчика силы связан через защитный элемент с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, отличающееся тем, что силоизмерительный элемент разделен на четыре сектора взаимно перпендикулярными осями, сдвинутыми относительно его центральных осей по линии действия сил на угол 45°, и в них уложены, охватывая сечение силоизмерительного элемента, обмотки возбуждения и измерительные, при этом все обмотки соединены образуя мостовую измерительную схему, а защитный элемент выполнен в виде плоской пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для измерения нажатий щетки на коллектор непосредственно на электрической машине в рабочем режиме.

Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрической машины, содержащее щетку, щеткодержатель, кольцевой магнитопровод с обмотками возбуждения и измерительной, который расположен в корпусе и жестко связан со щеткой, установленные в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом кольцевой магнитопровод через стальной шарик и защитную пружину соединен с нажимным кольцом щеткодержателя (А.С. СССР № 828280, кл. H01R 39/58, опубл. 07.05.81, БИ № 17, «Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин», авторы Дубинин А.Е. и др.).

Устройство имеет низкую чувствительность и точность вследствие измерения только усилия сжатия, имеет большие габариты из-за использования компенсационного элемента и не может быть использовано на работающей электрической машине, так как предназначено только для контроля щеткодержателей.

Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку и жестко связанный с ней корпус, размещенные в щеткодержателе, расположенный в корпусе силоизмерительный элемент датчика силы с обмотками возбуждения и измерительной, при этом чувствительный силоизмерительный элемент датчика силы связан через металлический шар и пружину с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем. (А.С. СССР № 919004, кл. 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 вследствие измерения только напряжения сжатия и имеет большие габариты из-за использования компенсационного элемента.

Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение чувствительности, точности измерения, расширения функциональных возможностей как статических, так и динамических и упрощение конструкции устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащем щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку и жестко связанный с ней корпус, размещенные в щеткодержателе, расположенный в корпусе силоизмерительный элемент датчика силы с обмотками возбуждения и измерительной, при этом силоизмерительный элемент датчика силы связан через защитный элемент с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, силоизмерительный элемент разделен на четыре сектора взаимно перпендикулярными осями, сдвинутыми относительно его центральных осей по линии действия сил на угол 45 градусов, и в них уложены, охватывая сечение силоизмерительного элемента, обмотки возбуждения и измерительные, при этом все обмотки соединены, образуя мостовую измерительную схему, а защитный элемент выполнен в виде плоской пружины.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин содержит щеткодержатель 1 с нажимным пальцем 2, щетку 3 и жестко связанный с ней корпус 4, размещенные в щеткодержателе 1, и расположенные в корпусе 4 силоизмерительный элемент 5 с обмотками 6, металлический шар 7, опорную планку 8, пружину 9, нажимную планку 10, регулировочные винты 11.

Устройство работает следующим образом.

Питающий сигнал U1 подается на мостовую измерительную схему, образованную обмотками 6. При отсутствии действия внешнего усилия на нажимную планку 10 мостовая электрическая схема устройства сбалансирована и сигнал U2 на выходе равен нулю. При действии внешнего усилия на нажимную планку 10 сила нажатия от нее передается через пружину 9, опорную планку 8 и металлический шар 7 на упругий элемент 5. Под действием силы нажатия в силоизмерительном элементе 5 возникают механические напряжения сжатия и растяжения во взаимно перпендикулярных плоскостях, приводящие к сжатию кольца в верхнем и нижнем секторах и растяжению в боковых секторах. Магнитная проницаемость верхнего и нижнего сегментов кольца при сжатии уменьшается, а магнитная проницаемость боковых сегментов при растяжении увеличивается. Так как соответственные обмотки включены в смежные плечи мостовой схемы, на ее выходе появится сигнал U2, пропорциональный силе нажатия.

Пружина 9 предварительно сжата направляющими винтами 11 с силой, величина которой меньше предела прочности силоизмерительного элемента 5 (ферритового кольца), но выше максимального измеряемого усилия.

При ударах по нажимной планке 10 защитная пружина 9 сжимается и нажимная планка 10 опускается до ее упора в верхний край корпуса 1. Таким образом, осуществляется защита силоизмерительного элемента 5 от ударов по нажимной планке 10.

Предлагаемое устройство для измерения давления щетки на коллектор электрических машин позволит повысить чувствительность и точность измерения не менее чем в два раза за счет одновременного измерения напряжений сжатия и напряжений растяжения как в статическом, так и в динамическом режимах.