SU1665446A1 - Brush for electric machine - Google Patents

Brush for electric machine Download PDF

Info

Publication number
SU1665446A1
SU1665446A1 SU894713773A SU4713773A SU1665446A1 SU 1665446 A1 SU1665446 A1 SU 1665446A1 SU 894713773 A SU894713773 A SU 894713773A SU 4713773 A SU4713773 A SU 4713773A SU 1665446 A1 SU1665446 A1 SU 1665446A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
brush
sections
cage
collector
resistance
Prior art date
Application number
SU894713773A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Вячеславович Коханович
Леонид Никитич Кравчук
Ася Викторовна Чудинова
Original Assignee
Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина filed Critical Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина
Priority to SU894713773A priority Critical patent/SU1665446A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1665446A1 publication Critical patent/SU1665446A1/en

Links

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике в части создани  щеток, предназначенных дл  использовани  в электрических машинах посто нного тока с кратковременным одноразовым режимом работы и рабочими токами высокой плотности. Целью изобретени   вл етс  снижение искрообразовани  при работе щетки в кратковременном одноразовом режиме в услови х коммутации токов больших плотностей за счет обеспечени  плавного изменени  переходного сопротивлени  соседних секций. Конструкци  представл ет собой пучок изолированных токопровод щих жил 4 из металла с малым омическим сопротивлением, закрепленных с нерабочего конца изол ционной обоймы, имеющей противоположный конец с пилообразным профилем. В обойме 1 размещены шины 7, имеющие электрический контакт со слоем жил 4, образующих секцию 2. Секции расположены параллельно коллекторным пластинам коллектора 6 и соединены кажда  с соответствующим резистором 3. Величина сопротивлений токоограничивающих резисторов 3, выполн ющих также роль тепловых радиаторов, увеличиваетс  в направлении сбегающей кромки тела электрощетки. Пилообразный профиль обоймы образован р дом наклонно расположенных плоскостей, угол наклона которых относительно верхнего торца обоймы определен из услови  оптимизации диапазона смещени  рабочих концов жил в тангенциальном направлении. Это позвол ет улучшить коммутационные параметры щетки путем более плавного спада тока в рабочем контуре машины, а также снижени  тепловыделени  в зоне скольз щего контакта. 3 ил.The invention relates to electrical engineering in the field of creating brushes for use in DC electric machines with a short-term one-time operation mode and high-density operating currents. The aim of the invention is to reduce sparking during operation of the brush in a short-term one-time mode under the conditions of switching currents of high densities by ensuring a smooth change in the transient resistance of adjacent sections. The design is a bundle of insulated conductive cores 4 made of metal with low ohmic resistance, fixed from the non-working end of an insulating sleeve having an opposite end with a saw-tooth profile. In the casing 1, tires 7 are placed, having electrical contact with the core layer 4, forming section 2. The sections are arranged parallel to the collector plates of the collector 6 and are connected to each respective resistor 3. The resistance value of the current-limiting resistors 3, which also play the role of thermal radiators, increases in the direction of running around the edges of the body electrobrush. The sawtooth profile of the cage is formed by a number of inclined planes whose angle of inclination relative to the upper end of the cage is determined from the conditions for optimizing the range of displacement of the working ends of the lived in the tangential direction. This makes it possible to improve the switching parameters of the brush by means of a smoother fall of the current in the working circuit of the machine, as well as a decrease in heat generation in the area of the sliding contact. 3 il.

Description

закреплены изолированные между собой токопровод щие секции 2 с прикрепленными к ним резисторами 3, сопротивление которых увеличиваетс  от набегающего к сбегающему краю щетки. Кажда  секци  2 выполнена из покрытых изол цией токопро- вод щих жил 4 из материала высокой упругости , малым омическим сопротивлением, например бириллиевой бронзы, и с изол ционным покрытием, например лаковым. При этом рабочие концы 5 жил 4 каждой секции 2 свободны от защемлени  обоймы 1 и способны своими торцами создать множественный контакт с коллекторов б электрической машины, а скрепленные обоймой нерабочие концы жил секций имеют электрический контакт, созданный, например, путем обжати , стоковыми шинами. Шины изолированы одна от другой перегородками верхнего торца 8 обоймы. К каждой из шин подключен один из концов токогас щих резисторов 3. Другие концы всех резисторов подключены к общему токоотводу 9. Нижний торец 10 обоймы 1 выполнен в виде р да наклонных относительно верхнего тор- ца обоймы плоскостей 11. Число наклонных плоскостей соответствует числу секций щетки . Щетка рассчитана на электрические машины с кратковременным одноразовым режимом работы. В св зи с этим ее конст- рукци  учитывает весьма малый износ по высоте и способна работать без нажимного механизма. Необходимое усилие прижати  щетки к коллектору обеспечиваетс  упругостью жил, длина свободной части которых превышает рассто ние между соответствующей точкой нижней торцовой поверхности и коллектором. Расчет конструктивных параметров щетки основан на оценке интенсивности искрообразовани  при динамическом смешивании смежных слоев жил соседних секций, что обеспечивает плавность нарастани  переходного сопротивлени  щетки при ез сбеге с пластины коллектора. Экспериментально установле- но, что степень интенсивности искрообразовани  заметно снижаетс  при увеличении проникновени  смежных слоев жил до 15- 20% от ширины секций. Более глубокое проникновение слоев практически не вли ет на снижение искрообразовачи  (оценка велась по амплитуде флюктуации напр жени  радиоизмерител  помех). Принима  эти цифры за граничные услови  при определении конструктивных параметров щетки и за- дава сь шириной секций d, высотой установки обоймы щетки над коллектором Н и зазором между соседними секци ми I, оптимальное отклонение сбегающего сло  жил секции наход т путем расчета угла а на The conductive sections 2 are insulated with each other, with resistors 3 attached to them, the resistance of which increases from the incident edge to the running edge of the brush. Each section 2 is made of insulated current-carrying veins 4 of a material of high elasticity, low ohmic resistance, such as beryllium bronze, and with an insulating coating, such as varnish. At the same time, the working ends 5 of the cores 4 of each section 2 are free from the clamping of the holder 1 and are capable of creating multiple contacts with the collectors of the electric machine with their ends, and the non-working ends of the sections of the sections fastened with the holder have electrical contact created, for example, by reduction, with stock tires. The tires are insulated from one another by partitions of the upper end 8 of the cage. Each of the buses is connected to one of the ends of the current-absorbing resistors 3. The other ends of all resistors are connected to a common current collector 9. The lower end 10 of the yoke 1 is made as a series of planes inclined relative to the upper end of the yoke 11. The number of inclined planes corresponds to the number of brush sections . The brush is designed for electrical machines with short-term one-time operation. In this connection, its structure takes into account a very low wear height and is able to work without a pressing mechanism. The necessary force of pressing the brush to the collector is provided by the elasticity of the cores, the length of the free part of which exceeds the distance between the corresponding point of the lower end surface and the collector. The calculation of the design parameters of the brush is based on an estimate of the intensity of sparking during dynamic mixing of adjacent layers of the adjacent sections, which ensures a smooth increase in the brush's transient resistance during ejection from the collector plate. It has been established experimentally that the degree of intensity of sparking decreases significantly with increasing penetration of adjacent layers of the veins to 15-20% of the width of the sections. Deeper penetration of the layers has practically no effect on the reduction of the spark quantity (the evaluation was carried out according to the amplitude of the voltage fluctuation of the radio interference meter). Taking these numbers beyond the boundary conditions when determining the design parameters of the brush and given the width of the sections d, the installation height of the brush holder above the collector H and the gap between adjacent sections I, the optimal deviation of the section’s escaping layers is found by calculating the angle a

клона плоскости нижнего торца обоймы, определ   его из соотношени  (см. фиг.2). I 0,15-0.20 d h -Нthe clone plane of the bottom end of the cage, determined from the relationship (see Fig. 2). I 0.15-0.20 d h -H

Тогда, учитыва , что h d tga, окончательно имеютThen, considering that h d tga, finally have

1one

НH

H-IHI

0,15 -0,20 d2 -arctg К 0.15 -0.20 d2 -arctg K

где К - безразмерный коэффициент, характеризующий оптимальный диапазон смеще- ни  рабочих концов жил секций при вращении коллектора электрической машины . В процессе работы электрической машины (фиг.З) рабочие торцы жил 4 скольз т по коллектору б, образу  множественный контакт с коллекторными пластинами за счет собственной степени свободы каждой упругой жилы. Фронтальные слои жил каждой секции 2 за счет эффекта трени  отклон ютс  от первоначального вертикального положени  в сторону вращени  коллектора. Степень отклонени  каждого из слоев определ етс  разной длиной их рабочих концов 5, что создает возможность внедрени  сбегающих слоев одной секции в набегающие слои другой и лимитируетс  ребром наклонной плоскости 11. Рабочий ток в щетке определ етс  суммой параллельных токов секций. Изменение переходного соприкосновени  при прохождении коллекторных пластин под секци ми щетки, подключенными к резисторам со скачкообразно изме- н ющимс  номиналом, заметно ограничиваетс  за счет смешени  граничных слоев соседних секций. При этом закорачиванию рабочих концов жил соседних секций преп тствует изол ционное покрытие на каждой жиле. Таким образом выполнение тела секций из вертикально расположенных токопровод щих жил обеспечивает возможность создани  размытой границы между двум  смежными секци ми. Наличие на каждой жиле секций изол ционного сло , позвол ет исключить закорачивание рабочих участков жил смежных секций при их механическом соприкосновении; выполнение нижнего торца изол ционной обоймы в виде р да параллельных наклонных плоскостей, предназначенных дл  фиксации жил каждой секции, позвол ет фронтально расположенным сло м жил одной секции иметь различную степень свободы и предопредел ет возможность динамического проникновени  друг в друга граничных слоев двух смежных секций. За счет этого в предлагаемой щетке по сравнению с известной снижены предпосылки искрообраэовани  при значительном уменьшении переходного сопротивлени  в зоне скольз щего контакта, что позвол ет успешно использовать ее в электрических машинах с одноразовым кратковременным режимом работы при высоких плотност х рабочего тока (200А/СМ2 и более).where K is a dimensionless coefficient characterizing the optimal range of displacement of the working ends of the cores of the sections during rotation of the electric machine collector. During the operation of the electrical machine (FIG. 3), the working ends of the cores 4 slide along the collector b, forming multiple contact with the collector plates due to the degree of freedom of each elastic core. The frontal layers of the veins of each section 2 due to the effect of friction deviate from the initial vertical position in the direction of rotation of the collector. The degree of deviation of each of the layers is determined by different lengths of their working ends 5, which makes it possible to introduce the escaping layers of one section into the oncoming layers of another and is limited by the edge of the inclined plane 11. The working current in the brush is determined by the sum of parallel currents of the sections. The change in transitional contact with the passage of the collector plates under the brush sections connected to resistors with an abruptly changing nominal value is noticeably limited by mixing the boundary layers of the adjacent sections. In this case, the shorting of the working ends of the adjacent sections prevents the insulating coating on each core. Thus, the construction of the body sections from vertically arranged conductive cores makes it possible to create a blurred boundary between two adjacent sections. The presence of sections of the insulating layer on each core allows one to exclude shorting of the working sections of the cores of adjacent sections when they are mechanically touching; The lower end of the insulating cage in the form of a series of parallel inclined planes designed to fix the veins of each section allows the frontally located layers of the veins of one section to have different degrees of freedom and determines the possibility of dynamic penetration of the boundary layers of two adjacent sections into each other. Due to this, in the proposed brush, compared with the known, the prerequisites for spark formation are reduced with a significant decrease in the transient resistance in the area of the sliding contact, which makes it possible to successfully use it in electric machines with a one-time short-term mode of operation at high current densities (200A / CM2 and more). ).

Ф о р м ула изобретени F o rm ula invention

Щетка дл  электрической машины, содержаща  обойму из диэлектрического материала и вертикально закрепленные в ней изолированные между собой токопровод - щие секции с подключенными к ним резисторами , сопротивление которых увеличиваетс  от набегающего к сбегающему краю щетки, отличающа с  тем, что, с целью снижени  искрообразовани  при работе щетки в кратковременном одноразовом режиме в услови х коммутации токов больших плотностей за счетA brush for an electric machine, containing a holder of dielectric material and vertically fixed in it insulated between themselves conductive sections with resistors connected to them, the resistance of which increases from the incident brush to the escaping edge of the brush, characterized in order to reduce sparking during operation brushes in the short-term one-time mode in terms of switching currents of high densities due to

обеспечени  плавного изменени  переходного сопротивлени  соседних секций, кажда  секци  выполнена из покрытий изол цией токопровод щих жил, нижний торец обоймы содержит р д, равный числу секций, наклонно расположенных относительно верхнего торца обоймы, плоскостей, при этом угол а наклона этих плоскостей выбран из услови ensuring a smooth change in transition resistance of adjacent sections, each section is made of coatings by insulating conductive veins, the bottom end of the cage contains a row equal to the number of sections obliquely located relative to the top end of the cage, the planes, and the angle of inclination of these planes is chosen from the condition

а arctd Кand arctd K

H-I d2HI d2

где Н - высота установки обоймы щетки над коллектором электрической машины;where H is the height of the brush clip installation above the electrical machine collector;

I - зазор между соседними секци ми;I is the gap between adjacent sections;

d - ширина секций;d is the width of the sections;

К - безразмерный коэффициент, характеризующий оптимальный диапазон смещени  рабочих концов жил в тангенциальном направлении.K is a dimensionless coefficient characterizing the optimum range of displacement of the working ends of the lived in the tangential direction.

8eight

Фиг. 2FIG. 2

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Щетка для электрической машины, содержащая обойму из диэлектрического материала и вертикально закрепленные в ней изолированные между собой токопроводящие секции с подключенными к ним резисторами, сопротивление которых увеличивается от набегающего к сбегающему краю щетки, отличающаяся тем, что, с целью снижения искрообразования при работе щетки в кратковременном одноразовом режиме в условиях коммутации токов больших плотностей за счет обеспечения плавного изменения переходного сопротивления соседних секций, каждая секция выполнена из покрытий изоляцией токопроводящих жил. нижний торец обоймы содержит ряд, равный числу секций, наклонно расположенных относительно верхнего торца обоймы, плоскостей, при этом угол а наклона этих плоскостей выбран из условия a = arctd КA brush for an electric machine containing a holder of dielectric material and vertically mounted in it insulated conductive sections with resistors connected to them, the resistance of which increases from the brush running towards the runaway edge, characterized in that, in order to reduce sparking during brush operation in the short-term one-time mode in conditions of switching currents of high densities by ensuring a smooth change in the transition resistance of adjacent sections, each section is made of insulation coatings of conductors. the lower end of the cage contains a series equal to the number of sections obliquely located relative to the upper end of the cage, planes, while the angle a of the inclination of these planes is selected from the condition a = arctd K H-I d2 Hi d 2 1 q где Н - высота установки обоймы щетки над коллектором электрической машины; I - зазор между соседними секциями; d - ширина секций;1 q where H is the mounting height of the brush holder over the collector of the electric machine; I - the gap between adjacent sections; d is the width of the sections; К - безразмерный коэффициент, характеризующий оптимальный диапазон смеще15 ния рабочих концов жил в тангенциальном направлении.K is a dimensionless coefficient characterizing the optimal range of displacement of 15 working ends of the wires in the tangential direction. Фиг.2 \Figure 2 \ Фи&ЗPhi & Z
SU894713773A 1989-07-03 1989-07-03 Brush for electric machine SU1665446A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894713773A SU1665446A1 (en) 1989-07-03 1989-07-03 Brush for electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894713773A SU1665446A1 (en) 1989-07-03 1989-07-03 Brush for electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1665446A1 true SU1665446A1 (en) 1991-07-23

Family

ID=21458323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894713773A SU1665446A1 (en) 1989-07-03 1989-07-03 Brush for electric machine

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1665446A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 762076. кл. Н 02 К 39/20,1978. Авторское свидетельство СССР № 723708,кл. Н 01 R 39/18. 1976. Авторское свидетельство СССР № 116691, кл. Н 02 К 13/10, 1958. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0096492A1 (en) Elongate electrical heaters
US4019076A (en) Electrical commutators and slip-rings
US9071028B2 (en) Electrical connection between two busbars made of flat conductors and of an insulating layer disposed between the conductors
KR910014971A (en) Vacuum circuit breaker
JPH09213385A (en) Electric part having high performance electric contact
ATE310327T1 (en) COMMUTATOR FOR AN ELECTRICAL MACHINE
DE2831087C2 (en)
SU1665446A1 (en) Brush for electric machine
EP0038892B1 (en) Insulated strand brushes for a dynamoelectric machine
US3634710A (en) Brush holder for electric motors and generators
EP1537635B1 (en) Brushes for a dynamo-electric machine
CA2197381A1 (en) Power resistor
AU636441B2 (en) Commutator for an electric motor
EP0257725A2 (en) Ceramic insulator
US2297464A (en) Carbon collector and commutator for electric machines and apparatus
US1369408A (en) Commutator and commutator-bar
GB2104302A (en) Commutators
GB2203899A (en) Brush shoe cross section for a cranked commutator
KR860001587Y1 (en) Carbon brush
CN217955735U (en) Improve creepage distance's circuit breaker structure
SU801163A1 (en) Brush for electric machine
US1251827A (en) Brush for electrical machinery.
RU210354U1 (en) WINDING WIRE WITH RECTANGULAR COPPER CORE
KR890004469A (en) Electric plate connection piece
SU1561141A1 (en) Sliding contact for electric machines