Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин

Авторы патента:

Дубинин Александр Александрович (RU)

G01L1/12 - путем измерения изменений магнитных свойств материалов в зависимости от нагрузки

Владельцы патента RU 2655952:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к устройствам для измерения нажатий щетки на коллектор непосредственно на электрической машине в рабочем режиме, и может быть использовано в промышленности на любых электрических машинах. Устройство содержит щеткодержатель с нажимным пальцем, подвижную часть, щетку, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения измерительной, расположенными в корпусе датчика силы, жестко связанном со щеткой и установленном в щеткодержателе машины до упора с коллектором. При этом один кольцевой магнитопровод через металлический шарик и защитную пружину соединен с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем. Дополнительно в устройство введены кольцевая направляющая и два металлических шарика, которые установлены по линии действия нажимного пальца и соединены с обоими кольцевыми магнитопроводами, расположенными параллельно один внутри другого, их обмотки возбуждения и измерительная включены встречно в противоположные плечи мостовой измерительной схемы, а защитная пружина выполнена плоской. Технический результат заключается в повышении чувствительности и точности измерений, а также уменьшении габаритов устройства. 1 ил.

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

Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность и точность, большие габариты из-за использования компенсационного элемента и невозможность использования на работающей электрической машине, так как предназначено для контроля щеткодержателей.

Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения и измерительной, расположенных в корпусе датчика силы, жестко связанном со щеткой и установленном в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом один кольцевой магнитопровод через металлический шарик и защитную пружину соединен с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем (А.С. СССР №919004, МПК H01R 39/58, опубл. 07.04.82, БИ №13. Устройство для измерения давления щетки на коллектор электрических машин, авторы Дубинин А.Е. и др.).

Недостатками устройства для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин являются низкая чувствительность и точность, большие габариты из-за использования компенсационного элемента.

Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение чувствительности, точности измерения и уменьшение габаритов устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, подвижную часть, щетку, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения измерительной, расположенными в корпусе датчика силы, жестко связанном со щеткой и установленном в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом один кольцевой магнитопровод через металлический шарик и защитную пружину соединен с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, согласно изобретению дополнительно в устройство введены кольцевая направляющая и два металлических шарика, которые установлены по линии действия нажимного пальца и соединены с обоими кольцевыми магнитопроводами, расположенными параллельно один внутри другого, их обмотки возбуждения и измерительная включены встречно в противоположные плечи мостовой измерительной схемы, а защитная пружина выполнена плоской.

Параллельное размещение одного кольца внутри другого уменьшает габариты устройства, применение в кольцевых элементах обмоток, выполняющих функции возбуждения и измерительной, также уменьшает габариты и вместе с использованием мостовой схемы увеличивает чувствительность, а следовательно, точность измерения.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин состоит: щеткодержатель 1; нажимной палец 2; щетка 3; датчик силы 4; коллектор 5; два кольцевых магнитопровода 6 и 7; обмотки 8 и 9 возбуждения и измерительная, образующие сопротивления Z₁ и Z₂, сопротивления Z₃ и Z₄; напряжение питания U₁; измеряемое напряжение U₂; металлические шарики 10, 11; кольцевая направляющая 12; плоская защитная пружина 13; подвижная часть 14.

Устройство работает следующим образом.

Питающий сигнал U₁ подается на мостовую измерительную схему, образованную обмотками 8 и 9. При отсутствии действия внешнего усилия на подвижную часть 14 мостовая электрическая схема сбалансирована и сигнал U₂ на выходе равен нулю.

При действии внешнего усилия нажимного пальца 2 на подвижную часть 14 оно передается через защитную пружину 13, металлический шарик 11 на кольцевой магнитопровод 6 и далее через металлические шарики 10 и кольцевую направляющую 12 на кольцевой магнитопровод 7, корпус датчика силы 4, расположенный в щеткодержателе 1, щетку 3 и коллектор 5. Под действием силы нажатия пальца 2 в кольцевых магнитопроводах 6 и 7 возникают механические напряжения сжатия, приводящие к изменению их магнитных проницаемостей. Так как обмотки включены встречно в противоположные плечи мостовой схемы, на ее выходе появляется сигнал U₂, пропорциональный силе нажатия щетки на коллектор электрической машины.

Защитная пружина 13 предварительно сжата за счет ее изгиба, что обеспечивает защиту кольцевых магнитопроводов 6 и 7 при ударных воздействиях, превышающих ее сжатие.

Предлагаемое устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин позволит повысить чувствительность и точность измерения не менее чем в два раза, а также уменьшить его габариты.

Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, подвижную часть, щетку, два кольцевых магнитопровода с обмотками возбуждения измерительной, расположенными в корпусе датчика силы, жестко связанном со щеткой и установленном в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом один кольцевой магнитопровод через металлический шарик и защитную пружину соединен с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, согласно изобретению дополнительно в устройство введены кольцевая направляющая и два металлических шарика, которые установлены по линии действия нажимного пальца и соединены с обоими кольцевыми магнитопроводами, расположенными параллельно один внутри другого, их обмотки возбуждения и измерительная включены встречно в противоположные плечи мостовой измерительной схемы, а защитная пружина выполнена плоской.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик измерения механических деформаций содержит прямоугольную пластину, выполненную с поперечными разрезами, обеспечивающими возможность ее растяжения в продольном направлении, в посадочном месте прямоугольной пластины размещен дополнительно введенный миниатюрный соленоид, подключенный к третьей паре контактных площадок, внутри которого размещен магниточувствительный элемент, при этом миниатюрный соленоид соединен через третью пару контактных площадок с источником постоянного тока, источник переменного тока соединен через первую пару контактных площадок с аморфным ферромагнитным микропроводом и выполнен в виде генератора переменного тока частоты f, усилитель сигналов дифференциальной измерительной катушки усиливает сигналы частоты 2f.

Датчик измерения механических деформаций // 2654827

Датчик измерения механических деформаций // 2653563

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик конструктивно объединяет магниточувствительный элемент и электронное измерительное устройство.

Датчик измерения механических деформаций // 2653563

Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях магнитным методом контроля // 2641511

Способ определения механических напряжений стальных конструкций основан на определении действительного направления напряжения в точке контроля на основании полученной зависимости анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжения.

Устройство для контроля остаточных механических напряжений в деформированных ферромагнитных сталях // 2631236

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, технической диагностике, предназначено для определения остаточных механических напряжений в деформированных ферромагнитных сталях и может применяться в лабораторных, цеховых и полевых условиях.

Способ контроля качества изделий // 2585796

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля остаточных напряжений в сварных соединениях и изделиях из ферромагнитных и парамагнитных материалов. Способ позволяет повысить точность контроля действующих и остаточных напряжений в изделии, определить предельное состояние изделия перед его разрушением и ресурс его эксплуатации.

Система и способ для определения механического напряжения компонента, изготовленного из намагничиваемого материала // 2573118

Изобретение относится к системе и способу для определения механического напряжения компонента самолета, изготовленного из намагниченного материала. Техническим результатом изобретения является упрощение определения механического напряжения на различной глубине компонента.

Датчик измерения механических напряжений // 2552124

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических напряжений. Датчик включает прямоугольную пластину из полимерного материала, на верхней поверхности которой сделано углубление, в котором помещается детектор, при этом внутри прямоугольной пластины вдоль продольной оси располагается предварительно напряжённый аморфный ферромагнитный микропровод, изготовленный из обогащённых кобальтом сплавов, помещённый внутрь измерительной катушки в виде встречно соединённый соленоидов из медной проволоки.

Способ определения механических напряжений в стальных трубопроводах // 2521714

Изобретение относится к области оценки технического состояния трубопроводов и может быть использовано для определения механических напряжений в стальных трубопроводах подземной прокладки.