PL161885B1 - Szczotka zwlaszcza do duzych maszyn niskonapieciowych o ciezkich warunkach komutacji PL - Google Patents

Abstract

1. Szczotka zwlaszcza do duzych maszyn niskonapieciowych o ciezkich warunkach komuta­ cji w ksztalcie prostopadloscianu wykonanego z materialu weglopochodnego z umieszczona w osi symetrii plytka z materialu o wysokiej przewodno­ sci elektr ycznej i przylaczona do niej linka odprowa- dzajaca prad, znamienna tym, ze w osi symetrii wzgledem szerokosci t szczotki umieszczono n warstw (4) dobrze przewodzacych prad elektryczny oraz m= n-1 warstw je przedzielajacych (5), przy czym laczna grubosc równych sobie szerokoscia warstw (4) i (5) wynosi t3 = 0,2 t i polaczone sa one bezposrednio z elastyczna linka (8) wiodaca prad, a ponadto powierzchnie zewnetrzne (1) szczotki ma­ jace u podstawy krawedzie zbiegajaca i nabiegaja­ ca, z wyjatkiem pionowych boków (7), pokryte sa cienka warstwa (2) dobrze przewodzacego prad ele­ ktryczny materialu o grubosci t2 = 0,02 t. fig 1a PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest szczotka, zwłaszcza do dużych maszyn niskonapięciowych o ciężkich warunkach komutacji. Istotą rozwiązania szczotki według wynalazku jest beziskrowa praca szczotki przy użyciu dużej obciążalności prądowej, ajednocześnie małym spadku napięcia na zestyku ślizgowym. Przedstawione rozwiązanie zapewnia pracę przy niskim poziomie zakłóceń radiowych. Szczotka przeznaczona jest do komutatorowych maszyn elektrycznych o pracy nienawrotnej oraz nawrotnej i mimo specyficznej budowy posiada wytrzymałość mechaniczną nie mniejszą jak standardowe szczotki miedzigrafitowe.

Znane są i stosowane różnej budowy szczotki, stosowane jako ruchowe elementy zestykowe wiodące prąd. Znana jest z patentu RFN nr 3 239 003 z 21 10 1982 r. budowa szczotki węglowej do maszyn elektrycznych. Dla zapewnienia mechanicznej wytrzymałości i dużej przewodności w opisywaną węglową szczotkę wprasowano płytkę z materiału o wysokiej przewodności elektrycznej. Płytkę ułożono w dół osi szczotki na całej jej wysokości i nadano kształt poprzecznego przekroju szczotki. Do blachy przymocowano przewód elektryczny z końcówką.

Wprasowanie w węglowy materiał szczotki materiału obcego w postaci blaszki o innej strukturze i trwałości powoduje, że szczotka nie stanowi już monolitu, gdyż każdy z materiałów posiada odmienną charakterystykę pracy i zmniejsza wytrzymałość mechaniczną szczotki jako całości. Włączenie w szczotkę blaszki może powodować również ścieranie i uszkadzanie komutatora, a więc uszkodzenia samej maszyny elektrycznej.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie skonstruowania szczotki pozbawionej powyższych wad, a zapobiegającej iskrzeniu i posiadającej dużą wytrzymałość mechaniczną.

Zadanie to spełnia szczotka, zwłaszcza do dużych maszyn niskonapięciowych o ciężkich warunkach komutacji w kształcie prostopadłościanu wykonanego z materiału węglopochodnego z umieszczoną w osi symetrii płytką z materiału o wysokiej przewodności elektrycznej i przyłączoną do niej linką odprowadzającą prąd dzięki temu, że w osi symetrii względem szerokości t szczotki umieszczono n warstw dobrze przewodzących prąd elektryczny oraz m= n-1 warstw · je przedzielających równych im szerokością. Łączna grubość obu rodzajów warstw wynosi t3 < 0,2 t, połączone są one bezpośrednio z elastyczną linką wiodącą prąd. Powierzchnie zewnętrzne szczotki, mające u podstawy krawędzie zbiegającą i nabiegającą, z wyjątkiem pionowych boków, pokryte są cienką warstwą dobrze przewodzącego prąd elektryczny materiału o grubości t2 < 0,02 t. Zewnętrzne powierzchnie-szczotki mające u podstawy krawędzie zbiegającą i nabiegającą, nie są całkowicie płaskie, lecz posiadają po obu stronach pionowo wystające boki o szerokości równej lub mniejszej od 0,2 długości krawędzi zbiegającej lub nabiegającej, powstałe wskutek pomniejszenia pomiędzy nimi podstawowej szerokości t szczotki o wielkość ti < 0,1 t. Wystające boki oddzielone są od reszty powierzchni pokrytej warstwą dobrze przewodzącego prąd materiału przy pomocy sfazowania lub rowka przebiegającego wzdłuż wewnętrznej krawędzi boku. Warstwy dobrze przewodzącego prąd elektryczny materiału, umieszczone na zewnętrznych powierzchniach szczotki, połączone są ze sobą poprzez kondensator znajdujący się na zewnątrz szczotki lub w odpowiednim wgłębieniu na jej górnej powierzchni w pobliżu tej zewnętrznej ścianki mającej u podstawy krawędź prostopadłą do krawędzi zbiegającej szczotki, przy której nie umieszczono linki wiodącej prąd. Materiał podstawowy -szczotki oraz materiał warstw przedzielających stanowi proszek elektrografitu, grafitu lub węgla retortowego z dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych. Materiałem tworzącym dobrze przewodzące warstwy usytuowane w osi symetrii szczotkijest proszek metalu lub proszek stopu metali z dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych. Zewnętrzne warstwy szczotki wykonane są z metalu lub stopu metali dobrze przewodzących prąd‘elektryczny.

Zbudowana w powyższy sposób szczotka,· dzięki dodatkowym zewnętrznym warstwom dobrze -przewodzącym prąd elektryczny połączonym ze sobą poprzez kondensator, rozładowuje potencjał zezwoju komutującego przy wychodzeniu z komutacji, a tym samym obniża skłonność szczotki do iskrzenia. Równocześnie, dzięki zastosowaniu cienkich warstw dobrze przewodzących usytuowanych w osi symetrii względem szerokości szczotki, uzyskuje się większą obciążalność prądową przy jednoczesnym obniżeniu spadku napięcia na zestyku ślizgowym.

Przedzielenie środkowych warstw dobrze przewodzących warstwami materiału podstawowego (węglopochodnego) zwiększa wytrzymałość mechaniczną szczotki oraz jej odporność na ścieranie.

Przedmiot wynalazku jest szczegółowo opisany na przykładach wykonania szczotki, zwłaszcza do dużych maszyn niskonapięciowych o ciężkich warunkach komutacji i przedstawiony na rysunkach, gdzie fig. la przedstawia szczotkę z kondensatorem łączącym zewnętrzne warstwy dobrze przewodzące wyprowadzonym na zewnątrz oraz z fazowymi krawędziami wewnętrznymi wystających boków, fig. 2a - szczotkę z zewnętrznymi warstwami dobrze przewodzącymi połączonymi poprzez kondensator umieszczony w zagłębieniu znajdującym się w górnej części szczotki i rowkami oddzielającymi zewnętrzne warstwy dobrze przewodzące od wystających boków szczotki.

Przykładi. Szczotkę z warstwami zwiększającymi obciążalność i pojemnością tłumiącą według wynalazku, przedstawiono na fig. la. Stanowi ją prostopadłościan, którego szerokość podstawowa t na długości a-2ai została pomniejszona symetrycznie z dwóch stron o szerokość ?· --· 0_r05 t, gdzie t = 16 mm. Powierzchnie zewnętrzne 1 mające za podstawę krawędź (a-2ai) : -okryte są metodą elektrolityczną warstwy 2 miedzi o grubości t2 = 0,0021 i połączone ze sobą uepizez wyprowadzony na zewnątrz szczotki kondensator 3 o odpowiedniej pojemności C. Poza tym w osi symetrii szerokości t szczotki umieszczone są warstwy dobrze przewodzące prąd elektryczny fig. lb. Łączna grubość n = 3 warstw dobrze przewodzących 4 oraz m = 2 warstw pi zedziełających 5 wynosi t3 = 0,11. Przy szerokości szczotki t = 16 mm, grubość poszczególnych pojedynczych) warstw 4 i 5 wynosi t3 = 0,32 mm.

Materiał podstawowy 6 szczotki oraz materiał warstw przedzielających 5 według wynalazku stanowi elektrografit z odpowiednim dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych. Środkowe warstwy 4 o dobrej przewodności elektrycznej sporządzone są z proszku miedzi z odpowiednim dodatkiem substancji wiążących poślizgowych. Wystające boki 7 szczotki fig. lc, o długości ai = 0,1 a, gdzie a = 25 mm, są wyprofilowane przez fazowanie jednej (wewnętrznej) .krawędzi na wysokości r w postać trapezoidalną (fig. lc). Elastyczna linka 8 wiodąca prąd zamocowana jest w górnej części szczotki w pobliżu jednej ze ścianek bocznych mających za podstawę krawędź t i połączona bezpośrednio ze środkowymi warstwami 4 dobrze przewodzącymi prąd elektryczny.

Przykład Π. Szczotkę z warstwami zwiększającymi obciążalność i pojemnością tłumiącą według wynalazku przedstawiono na fig. 2a. Stanowi ją prostopadłościan, którego szerokość podstawowa t = 10 mm na długości a-2ai została pomniejszona symetrycznie z dwóch stron o szerokości ti = 0,051. Powierzchnie zewnętrzne 1, mające za podstawę krawędź (a-2ai), pokryte są metodą napylania cienką warstwą 2 srebra o grubości t2 = 0,0031 i połączone ze sobą poprzez kondensator 3 o odpowiedniej pojemności C, umieszczony w zagłębieniu w górnej powierzchni szczotki. W osi symetrii względem szerokości i szczotki umieszczone są warstwy 4 dobrze przewodzące prąd elektryczny, fig. 2b. Łączna grubość n = 4 warstw dobrze przewodzących 4 oraz m = 3 warstw przedzielających je 5 wynosi t3 = 0,141. Przy szerokości szczotki t = 10 mm, grubość poszczególnych (pojedynczych) warstw 4 i 5 wynosi t3 = 0,2 mm.

Materiał podstawowy 6 szczotki oraz materiał warstw przedzielających 5 według wynalazku stanowi węgiel retortowy z odpowiednim dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych. Środkowe warstwy 4 o dobrej przewodności elektrycznej sporządzone są z proszku srebra z odpowiednim dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych. Wystające boki 7 szczotki fig. 2c o długości ai = 0,08a, gdzie a = 25 mm oddzielone są od zewnętrznej warstwy dobrze przewodzącej 2 rowkami (fig. 2c) biegnącymi równolegle do krawędzi r na całej wysokości szczotki. Elastyczna linka 8 wiodąca prąd zamocowana jest w górnej części szczotki w pobliżu jednej ze ścianek bocznych mających za podstawę krawędź t i połączona bezpośrednio z środkowymi warstwami 4 dobrze przewodzącymi prąd elektryczny.

fig.2 b

fig.2c

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Szczotka zwłaszcza do dużych maszyn niskonapięciowych o ciężkich warunkach komutacji w kształcie prostopadłościanu wykonanego z materiału węglopochodnego z umieszczoną w osi symetrii płytką z materiału o wysokiej przewodności elektycznej i przyłączoną do niej linką odprowadzającą prąd, znamienna tym, że w osi symetrii względem szerokości t szczotki umieszczono n warstw (4) dobrze przewodzących prąd elektryczny oraz m = η-1 warstw je przedzielających (5), przy czym łączna grubość równych sobie szerokością warstw (4) i (5) wynosi t3 < 0,21i połączone są one bezpośrednio z elastyczną linką (8) wiodącą prąd, a ponadto powierzchnie zewnętrzne (1) szczotki mające u podstawy krawędzie zbiegającą i nabiegającą, z wyjątkiem pionowych boków (7), pokryte są cienką warstwą (2) dobrze przewodzącego prąd elektryczny materiału o grubości t2 < 0,021.
2. 2. Szczotka według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzne powierzchnie (1) szczotki mające u podstawy krawędzie zbiegającą i nabiegającą, nie są całkowicie płaskie, lecz posiadają po obu stronach pionowe wystające boki (7) o szerokości równej lub mniejszej od 0,2 długości krawędzi zbiegającej lub nabiegającej, powstałe wskutek pomniejszenia pomiędzy nimi podstawowej szerokości t szczotki o wielkość ti < 0,11, przy czym boki (7) oddzielone są od reszty powierzchni pokrytej warstwą (2) dobrze przewodzącego prąd materiału przy pomocy sfazowania lub rowka przebiegającego wzdłuż wewnętrznej krawędzi boku (7).
3. 3. Szczotka według zastrz. 1, znamienna iym, że warstwy (2) dobrze przwodzącego prąd elektyczny materiału, umieszczone na zewnętrznych powierzchniach (1) szczotki, połączone są ze sobą poprzez kondensator (3) znajdujący się na zewnątrz szczotki lub w odpowiednim wgłębieniu na jej górnej powierzchni w pobliżu tej zewnętrznej ścianki mającej u podstawy krawędź prostopadłą do krawędzi zbiegającej szczotki, przy której nie umieszczono linki (8) wiodącej prąd.
4. 4. Szczotka według zastrz. 1, znamienna tym, że materiał podstawowy (6) szczotki oraz materiał warstw przedzielających (5) stanowi proszek elektrografitu, grafitu lub węgla retortowego z dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych.
5. 5. Szczotka według zastrz. 1, znamienna tym, że materiałem tworzącym dobrze przewodzące warstwy (4) usytuowane w osi symetrii szczotki jest proszek metalu lub proszek stopu metali z dodatkiem substancji wiążących i poślizgowych.
6. 6. Szczotka według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzne warstwy (2) szczotki wykonane są z metalu lub stopu metali dobrze przewodzących prąd elektryczny.