RU72363U1

RU72363U1 - COLLECTOR DEVICE

Info

Publication number: RU72363U1
Application number: RU2007148215/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Ераставович Таласов (RU); Александр Ераставович Таласов; Олег Борисович Горбунов (RU); Олег Борисович Горбунов
Original assignee: Александр Ераставович Таласов; Олег Борисович Горбунов
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2008-04-10

Abstract

1. Коллекторное устройство для токосъема и передачи электрических сигналов между поворотной и неповоротной частями оборудования, включающее корпус, внутри которого с возможностью вращения размещен вал с хвостовой частью для соединения с поворотной частью оборудования, токосъемный узел, содержащий выполненные в виде колец и установленные с возможностью перемещения вдоль оси вращения вала электроконтакты, одна часть которых соединена с валом с возможностью совместного с ним вращения, а другая - с неподвижным корпусом, при этом для осуществления электрического контакта между электроконтактами, соединенными с валом, и электроконтактами, соединенными с корпусом, электроконтакты собраны в упруго прижатые друг к другу контактные пакеты, разделенные между собой изоляторами, также установленными с возможностью перемещения вдоль оси вращения вала, при этом на одной из двух контактирующих поверхностей каждой контактирующей пары электроконтактов размещены щеточные элементы, отличающееся тем, что изоляторы, разделяющие контактные пакеты, сопрягаются с электроконтактами как сферические кинематические пары, один элемент которых имеет шаровую поверхность, а второй - соответствующую ей шаровую выточку, а упругое прижатие электроконтактов во всех пакетах обеспечивает установленный в корпусе упругий элемент.2. Коллекторное устройство для токосъема и передачи электрических сигналов по п.1, отличающееся тем, что щеточные элементы электроконтактов расположены на разном расстоянии от оси вращения вала таким образом, что каждый при вращении вала скользит по своей контактной дорожке по контактирующей поверхности от1. A collector device for current collection and transmission of electrical signals between the rotary and non-rotary parts of the equipment, comprising a housing inside which a shaft with a tail part for connection with the rotary part of the equipment is rotatably disposed, a collector assembly comprising rings made and arranged to be movable along the axis of rotation of the shaft, electrical contacts, one part of which is connected to the shaft with the possibility of joint rotation with it, and the other with a fixed housing, while for the contact between the electrical contacts connected to the shaft and the electrical contacts connected to the housing, the electrical contacts are assembled into contact packets resiliently pressed to each other, separated by insulators, also mounted to move along the axis of rotation of the shaft, while on one of the two contacting the surfaces of each contacting pair of electrical contacts placed brush elements, characterized in that the insulators separating the contact packets are mated to the electrical contacts as spherical kinematic pairs, one element of which has a spherical surface, and the second - the corresponding ball recess, and the elastic pressing of the electrical contacts in all packages provides an elastic element installed in the housing. 2. The collector device for current collection and transmission of electrical signals according to claim 1, characterized in that the brush elements of the electrical contacts are located at different distances from the axis of rotation of the shaft so that each while rotating the shaft slides along its contact path along the contact surface from

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к многоканальным скользящим токосъемным устройствам, и может быть использована для токосъема и передачи электрических сигналов между поворотной и неповоротной частями оборудования, машин и различной аппаратуры.The utility model relates to electrical engineering, namely to multi-channel sliding current collecting devices, and can be used for current collection and transmission of electrical signals between the rotary and non-rotary parts of equipment, machines and various equipment.

Известен токопроводящий коллектор [патент US №1 596 557, публ. 17.08.1926 г.], служащий для осуществления электрического контакта между вращающимися относительно друг друга частями оборудования. Он содержит корпус, ось, электроконтакты, выполненные в виде плоских контактных колец, собранных в пакеты, разделенные изолирующими прокладками. Одно из контактных колец в пакете соединено с осью, а второе с корпусом. Для упругого поджатия контактных колец друг к другу в каждом пакете имеется пружинное кольцо.Known conductive collector [US patent No. 1,596,557, publ. 08/17/1926], used to make electrical contact between parts of equipment rotating relative to each other. It contains a housing, an axis, and electrical contacts made in the form of flat contact rings assembled in packages separated by insulating gaskets. One of the slip rings in the bag is connected to the axis, and the second to the housing. For elastic tightening of the contact rings to each other in each package there is a spring ring.

В описываемом устройстве контактные кольца в пакете прижаты друг другу по большой площади всей плоскостью, при этом для обеспечения малого переходного сопротивления контакта необходимо достаточно сильное прижатие контактных колец друг к другу, что в свою очередь приводит к их быстрому износу. Наличие в каждом пакете пружинного кольца в качестве упругого элемента усложняет конструкцию устройства.In the described device, the contact rings in the package are pressed against each other over a large area over the entire plane, and to ensure a small contact transition resistance, a sufficiently strong contact of the contact rings to each other is necessary, which in turn leads to their rapid wear. The presence in each package of a spring ring as an elastic element complicates the design of the device.

Известно коллекторное устройство [патент RU №2133532, публ. 20.07.1999 г.], содержащее подвижные контактные пластины, с которыми упруго контактируют щеточные элементы, выполненные в виде роликов.Known collector device [patent RU No. 2133532, publ. July 20, 1999], containing movable contact plates with which brush elements made in the form of rollers are elastically contacted.

В данном устройстве, как и в предыдущем аналоге, для упругого поджатия каждого щеточного элемента требуется отдельная пружина, что также усложняет его конструкцию. Кроме того использование ролика в качестве щеточного элемента увеличивает количество электрически контактирующих деталей за счет добавления контакта между роликом и его осью, что увеличивает общее переходное сопротивление устройства.In this device, as in the previous analogue, a separate spring is required for the elastic preload of each brush element, which also complicates its design. In addition, the use of the roller as a brush element increases the number of electrically contacting parts by adding contact between the roller and its axis, which increases the overall transition resistance of the device.

Наиболее близким к заявляемому устройству для токосъема и передачи электрических сигналов между поворотной и неповоротной частями оборудования, машин и различной аппаратуры является многоканальный скользящий токосъемник [патент RU №2193810, публ. 27.11.2002 г.], содержащий корпус, внутри которого на подшипниках размещен вал, токосъемную часть из поворотных и неповоротных электроконтактов, выполненных в виде плоских металлических колец, токоизолированных друг от друга кольцевыми изоляторами, подпружиненные щеточные элементы, приклепанные к неповоротным электроконтактам.Closest to the claimed device for current collection and transmission of electrical signals between the rotary and non-rotary parts of equipment, machines and various equipment is a multi-channel sliding current collector [patent RU No. 2193810, publ. November 27, 2002], comprising a housing inside which a shaft is mounted on bearings, a collector part of rotary and non-rotary electrical contacts made in the form of flat metal rings, current-insulated from each other by ring insulators, spring-loaded brush elements riveted to non-rotary electrical contacts.

В данном устройстве в качестве щеточных элементов используются двухлепестковые контакты из обладающего пружинными свойствами токопроводящего материала. Это техническое решение дает возможность обойтись без дополнительных пружинных элементов, но усложняет технологию изготовления устройства. В случае несоосности токосъемных элементов конструкции, а также кольцевых изоляторов, при вращении вала могут возникать наклоны электроконтактов относительно оси вала. Это может вызывать при использовании данного устройства синхронное с вращением вала изменение переходных сопротивлений контактов.In this device, two-leaf contacts made of spring-conducting conductive material are used as brush elements. This technical solution makes it possible to do without additional spring elements, but complicates the manufacturing technology of the device. In case of misalignment of the current-collecting elements of the structure, as well as ring insulators, during rotation of the shaft, tilting of the electrical contacts relative to the shaft axis can occur. When using this device, this can cause a change in contact resistance of the contacts synchronous with the rotation of the shaft.

Задачей заявляемого технического решения является повышение технологичности изготовления коллекторного устройства, а также The objective of the proposed technical solution is to increase the manufacturability of the manufacture of the collector device, as well as

создание устройства со стабильным малым переходным сопротивлением электрических контактов.creation of a device with a stable low transition resistance of electrical contacts.

Сущность полезной модели заключается в том, что в коллекторном устройстве для токосъема и передачи электрических сигналов между поворотной и неповоротной частями оборудования, включающем корпус, внутри которого с возможностью вращения размещен вал с хвостовой частью для соединения с поворотной частью оборудования, токосъемный узел, содержащий выполненные в виде колец и установленные с возможностью перемещения вдоль оси вращения вала электроконтакты, одна часть которых соединена с валом с возможностью совместного с ним вращения, а другая - с неподвижным корпусом, при этом для осуществления электрического контакта между электроконтактами, соединенными с валом, и электроконтактами, соединенными с корпусом, электроконтакты собраны в упруго прижатые друг к другу контактные пакеты, разделенные между собой изоляторами, также установленными с возможностью перемещения вдоль оси вращения вала, при этом на одной из двух контактирующих поверхностей каждой контактирующей пары электроконтактов размещены щеточные элементы, изоляторы, разделяющие контактные пакеты, сопрягаются с электроконтактами как сферические кинематические пары, один элемент которых имеет шаровую поверхность, а второй - соответствующую ей шаровую выточку, а упругое прижатие электроконтактов во всех пакетах обеспечивает установленный в корпусе упругий элемент.The essence of the utility model lies in the fact that in the collector device for current collection and transmission of electrical signals between the rotary and non-rotary parts of the equipment, including the housing, inside which a shaft with a tail part for connection with the rotary part of the equipment is rotatably disposed, a current collector unit comprising in the form of rings and electrical contacts installed with the possibility of movement along the axis of rotation of the shaft, one part of which is connected to the shaft with the possibility of joint rotation with it, and others Guaya - with a fixed housing, while for making electrical contact between the electrical contacts connected to the shaft and the electrical contacts connected to the housing, the electrical contacts are assembled into contact packages resiliently pressed to each other, separated by insulators, also installed with the possibility of movement along the axis of rotation shaft, while on one of the two contacting surfaces of each contacting pair of electrical contacts are placed brush elements, insulators that separate contact packages are mated I with electrical contacts as spherical kinematic pairs, one element of which has a spherical surface, and the second - the corresponding ball recess, and the elastic pressing of the electrical contacts in all packages provides an elastic element installed in the housing.

Кроме того заявляется коллекторное устройство, отличие которого состоит в том, что щеточные элементы электроконтактов расположены на разном расстоянии от оси вращения вала, таким образом, что каждый при вращении вала скользит по своей контактной дорожке по поверхности ответного электроконтакта.In addition, a collector device is claimed, the difference of which is that the brush elements of the electrical contacts are located at different distances from the axis of rotation of the shaft, so that each while rotating the shaft slides along its contact path along the surface of the reciprocal contact.

Также заявляется коллекторное устройство отличие которого заключается в том, что число щеточных элементов, расположенных на контактирующей стороне электроконтактов равно трем, а расположены они по вершинам треугольника, причем ось вращения вала проходит внутри этого треугольника.A manifold device is also claimed, the difference of which is that the number of brush elements located on the contacting side of the electrical contacts is three, and they are located at the vertices of the triangle, and the axis of rotation of the shaft passes inside this triangle.

Описание заявляемого технического решения иллюстрируется чертежом, где позициями 1-10 обозначены: 1 - корпус; 2 - вал; 3 -электроконтакт, соединенный с корпусом; 4 - электроконтакт, соединенный с валом; 5 - щеточный элемент; 6 - провод; 7 - провод; 8 - изолятор; 9 - пружина; 10 - направляющий паз.The description of the claimed technical solution is illustrated by the drawing, where positions 1-10 are indicated: 1 - housing; 2 - shaft; 3 - electrical contact connected to the housing; 4 - electrical contact connected to the shaft; 5 - brush element; 6 - wire; 7 - wire; 8 - insulator; 9 - spring; 10 - guide groove.

Заявляемое устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из диэлектрического материала, например капролона, или из металла с диэлектрическим покрытием на поверхности. Внутри корпуса с возможностью вращения установлен вал 2. Для этого вал 2 может быть установлен, например, на шариковых подшипниках. Вал 2 также может быть изготовлен целиком из диэлектрического материала, либо из металла, но с диэлектрическим покрытием для токоизоляции от токоведущих частей устройства. На валу 2 размещены электроконтакты 4 с щеточными элементами 5. Электроконтакты 4 представляют собой плоские металлические кольца, с центральным отверстием для соосного насаживания на вал 2. Щеточные элементы 5 установлены на обеих контактирующих поверхностях электроконтактов 4. Минимальное количество щеточных элементов на одной поверхности равно трем. Они расположены на разном расстоянии от оси вращения вала так, что при вращении каждый перемещается по своей траектории, которая является окружностью. Для того, чтобы поверхность ответного электроконтакта устойчиво опиралась на щеточные элементы, они расположены геометрически по вершинам треугольника, при этом ось вращения вала проходит внутри этого треугольника. Для того, чтобы электроконтакты 4 вращались The inventive device consists of a cylindrical body 1 made of a dielectric material, such as caprolon, or of metal with a dielectric coating on the surface. A shaft 2 is mounted inside the housing for rotation. For this purpose, the shaft 2 can be mounted, for example, on ball bearings. The shaft 2 can also be made entirely of dielectric material, or of metal, but with a dielectric coating for current isolation from live parts of the device. Electrical contacts 4 with brush elements 5 are placed on the shaft 2. Electrical contacts 4 are flat metal rings with a central hole for coaxial mounting on the shaft 2. Brush elements 5 are installed on both contact surfaces of the electrical contacts 4. The minimum number of brush elements on one surface is three. They are located at different distances from the axis of rotation of the shaft so that during rotation each moves along its path, which is a circle. In order to ensure that the surface of the response electrical contact stably rests on the brush elements, they are located geometrically at the vertices of the triangle, while the axis of rotation of the shaft passes inside this triangle. In order for the electrical contacts 4 to rotate

совместно с валом 2, они зафиксированы от проворота с помощью штифта или любым другим известным способом. Свободное перемещение электроконтактов 4 вдоль вала 2 обеспечивается выполнением зазоров между сопрягаемыми элементами устройства. Щеточные элементы 5 соединены с электроконтактами 4 пайкой или другим известным способом, обеспечивающим между ними надежный электрический контакт.На валу 2 также имеется хвостовая часть (на рисунке не показана), служащая для механического соединения вала с вращающейся частью оборудования. Электрический контакт электроконтактов 4 с вращающейся частью оборудования осуществляется с помощью электрических изолированных проводов 7, выходящих от электроконтактов 4 через паз в валу 2 к разъему, расположенному на хвостовой части (на рисунке не показан). Электроконтакты 3, имеющие кольцевую форму с центральным отверстием под ось 2, установлены в корпусе 1 соосно с валом, как показано на рисунке, контактирующей поверхностью, обращенной к щеточным элементам 5. Чтобы предупредить проворачивание электроконтактов 3 вместе с валом относительно корпуса 1, они могут быть выполнены с выступающей частью, входящей в продольный паз 10 корпуса 1. Свободное перемещение электроконтактов 3 вдоль вала 2 обеспечивается зазорами между сопрягаемыми элементами устройства. Электрическое контактирование электроконтактов 3 с контактами электрического разъема (на рисунке не показан), установленного на корпусе 1, осуществляется изолированными проводами 6. Электроконтакты 3 и 4 собраны в контактные пакеты: по три электроконтакта в пакете - два электроконтакта, соединенных с корпусом по бокам и один электроконтакт, соединенный с валом в центре. Между собой и от других элементов устройства контактные пакеты изолированы изоляторами 8, изготовленными из together with the shaft 2, they are fixed against rotation by means of a pin or by any other known method. The free movement of the electrical contacts 4 along the shaft 2 is ensured by the execution of the gaps between the mating elements of the device. The brush elements 5 are connected to the electrical contacts 4 by soldering or in another known manner, providing reliable electrical contact between them. On the shaft 2 there is also a tail part (not shown) that serves to mechanically connect the shaft to the rotating part of the equipment. The electrical contact of the electrical contacts 4 with the rotating part of the equipment is carried out using electrical insulated wires 7, coming from the electrical contacts 4 through a groove in the shaft 2 to the connector located on the rear part (not shown). The electrical contacts 3, having a ring shape with a central hole for the axis 2, are installed in the housing 1 coaxially with the shaft, as shown in the figure, with the contacting surface facing the brush elements 5. To prevent the rotation of the electrical contacts 3 together with the shaft relative to the housing 1, they can be made with a protruding part included in the longitudinal groove 10 of the housing 1. The free movement of the electrical contacts 3 along the shaft 2 is provided by the gaps between the mating elements of the device. The electrical contacts of electrical contacts 3 with the contacts of an electrical connector (not shown in the figure) installed on the housing 1 are carried out by insulated wires 6. Electrical contacts 3 and 4 are assembled in contact packages: three electrical contacts in a package - two electrical contacts connected to the housing on the sides and one electrical contact connected to the shaft in the center. Between themselves and from other elements of the device contact packages are insulated by insulators 8 made of

диэлектрического материала, например капролона. Также как и электроконтакты 3, изоляторы 8 для предотвращения проворота относительно корпуса могут быть выполнены с выступом, входящим в продольный паз 10 корпуса 1. Возможность перемещений изоляторов 8 вдоль оси вращения вала 2 обеспечивают выполнением зазоров между сопрягаемыми элементами устройства. Упругий прижим контактных пакетов и электроконтактов между собой в каждом пакете осуществляет один упругий элемент, в качестве которого можно использовать пружину 9, расположенную соосно на валу 2. Электроконтакты 3 выполнены с выпуклой шаровой поверхностью, а изоляторы 8 - с ответной шаровой выточкой, представляя собой в совокупности сферические кинематические пары.dielectric material, for example caprolon. As well as electrical contacts 3, insulators 8 to prevent rotation relative to the housing can be made with a protrusion included in the longitudinal groove 10 of the housing 1. The ability to move the insulators 8 along the axis of rotation of the shaft 2 provide gaps between the mating elements of the device. The elastic clamp of contact packages and electrical contacts between each other in each package is carried out by one elastic element, which can be used as a spring 9 located coaxially on the shaft 2. Electrical contacts 3 are made with a convex ball surface, and insulators 8 with a reciprocal ball groove, representing aggregates of spherical kinematic pairs.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Корпус коллекторного устройства закрепляют на неповоротной части оборудования, таким образом, чтобы ось вращения вала совпадала с осью вращения поворотной части оборудования. Хвостовую часть вала механически соединяют с соответствующей ответной частью, расположенной на поворотной части оборудования. Электрические провода оборудования подключают к разъемам, расположенным на корпусе коллекторного устройства и на хвостовой части его вала. При вращении поворотной части оборудования приводится во вращение вал 2 и соединенные с ним электроконтакты 4. При этом щеточные элементы 5 скользят по контактирующим поверхностям электроконтактов 3, электрический сигнал с которых по проводам 6 передается на разъем, расположенный на корпусе коллекторного устройства. Щеточные элементы 5 при изготовлении и сборке устройства, а также при их истирании в процессе работы могут иметь различную высоту. Кроме того при изготовлении и сборке устройства, а также в процессе работы соосность электроконтактов 4 с осью вращения The operation of the device is as follows. The housing of the collector device is fixed on the fixed part of the equipment, so that the axis of rotation of the shaft coincides with the axis of rotation of the rotary part of the equipment. The tail part of the shaft is mechanically connected to the corresponding mating part located on the rotary part of the equipment. The electrical wires of the equipment are connected to the connectors located on the body of the collector device and on the tail of its shaft. When the rotary part of the equipment is rotated, the shaft 2 and the electrical contacts 4 are connected to it. In this case, the brush elements 5 slide along the contacting surfaces of the electrical contacts 3, the electrical signal from which is transmitted through wires 6 to the connector located on the body of the collector device. The brush elements 5 in the manufacture and assembly of the device, as well as during their abrasion during operation, can have different heights. In addition, in the manufacture and assembly of the device, as well as during operation, the alignment of the electrical contacts 4 with the axis of rotation

вала может иметь отклонения. Благодаря шаровому шарниру, который образуют сферические кинематические пары: изоляторы 8 и электроконтакты 3, - контактирующая поверхность электроконтактов 3 может изменять свой наклон и самостоятельно ориентироваться по отношению к оси вращения вала и тем самым всегда оставаться плотно прижатой к щеточным элементам, обеспечивая тем самым стабильную величину переходного электрического контакта. Величину максимального наклона электроконтактов 3 при этом можно задавать при изготовлении величинами зазоров между электроконтактами 3, валом 2 и корпусом 1.shaft may have deviations. Due to the spherical hinge, which is formed by spherical kinematic pairs: insulators 8 and electrical contacts 3, the contacting surface of electrical contacts 3 can change its inclination and orient itself independently with respect to the axis of rotation of the shaft and thereby always remain firmly pressed against the brush elements, thereby ensuring a stable value transient electrical contact. The magnitude of the maximum slope of the electrical contacts 3 can be set in the manufacture of the values of the gaps between the electrical contacts 3, the shaft 2 and the housing 1.

Описанная конструкция позволяет использовать для упругого поджатия всего набора электроконтактов и изоляторов только один упругий элемент, что существенно упрощает коллекторное устройство и технологию его изготовления.The described construction allows using only one elastic element for elastic preloading of the whole set of electrical contacts and insulators, which greatly simplifies the collector device and its manufacturing technology.

Размещение щеточных элементов на разных расстояниях от оси вращения вала, при котором щеточные элементы скользят каждый по своей дорожке, позволяет равномерно распределить нагрузку по ответной контактирующей поверхности противолежащего электроконтакта, а также способствует притирке друг к другу контактирующих частей электроконтактов и тем самым увеличивает срок службы коллекторного устройства при уменьшении переходного электрического сопротивления.The placement of the brush elements at different distances from the axis of rotation of the shaft, at which the brush elements slide each on its own track, allows you to evenly distribute the load on the mating contact surface of the opposite electrical contact, and also helps lapping the contacting parts of the electrical contacts to each other and thereby increases the service life of the collector device with a decrease in transient electrical resistance.

Для устранения искрения контактов и повышения стабильности переходного сопротивления корпус устройства может быть изготовлен герметичным с использованием известных уплотнительных элементов:To eliminate the sparking of contacts and increase the stability of the transition resistance, the housing of the device can be made airtight using known sealing elements:

герметизирующих резиновых колец и манжет, - и заполнен диэлектрической жидкостью, например трансформаторным маслом.sealing rubber rings and cuffs - and is filled with dielectric fluid, such as transformer oil.

Claims

1. A collector device for current collection and transmission of electrical signals between the rotary and non-rotary parts of the equipment, comprising a housing inside which a shaft with a tail part for connection with the rotary part of the equipment is rotatably disposed, a collector assembly comprising rings made and arranged to be movable along the axis of rotation of the shaft, electrical contacts, one part of which is connected to the shaft with the possibility of joint rotation with it, and the other with a fixed housing, while for the contact between the electrical contacts connected to the shaft and the electrical contacts connected to the housing, the electrical contacts are assembled into contact packets resiliently pressed to each other, separated by insulators, also mounted to move along the axis of rotation of the shaft, while on one of the two contacting the surfaces of each contacting pair of electrical contacts placed brush elements, characterized in that the insulators separating the contact packets are mated to the electrical contacts as spherical kinematic pairs, one element of which has a spherical surface, and the second - the corresponding ball recess, and the elastic pressing of the electrical contacts in all packages provides an elastic element installed in the housing.

2. The collector device for current collection and transmission of electrical signals according to claim 1, characterized in that the brush elements of the electrical contacts are located at different distances from the axis of rotation of the shaft so that each shaft rotates along its contact track along the contact surface of the response electrical contact.

3. The collector device for current collection and transmission of electrical signals according to claim 1, characterized in that the number of brush elements located on the contact surface of the electrical contacts is three, and they are located at the vertices of the triangle, and the axis of rotation of the shaft passes inside this triangle.