Em um motor CC escovado, por que as escovas têm molas?

Ao tentar entender os motores DC escovados, este post foi muito útil, mas ainda tenho algumas perguntas fundamentais sobre o mecanismo dos escovas. Por exemplo, qual é o propósito da primavera?

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E como um pincel se parece principalmente com uma mola, como surgiu o nome "pincel"?

motor dc-motor

— Ben Ogorek
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Respostas:

O objetivo das escovas é fazer contato elétrico com um condutor rotativo (o comutador). Originalmente, eram feixes de fios que seriam arrastados pelo comutador. A qualquer momento, pelo menos alguns fios do fio entrariam em contato. Esses pacotes, é claro, parecem "pincéis".

Porém, as coisas melhoraram e agora usamos materiais condutores sólidos, de baixo atrito para as escovas. É comum usar tipos variados de grafite. Essas escovas devem ser mantidas contra o comutador rotativo e, eventualmente, o material se desgasta e deve ser substituído. A mola empurra a escova contra o comutador, fornecendo um bom contato elétrico à medida que o material se desgasta lentamente.

Aqui está uma foto representativa retirada do Google. O material escuro é o "pincel" real, feito de grafite condutora.

Observe que, diferentemente dos pincéis do seu link, eles não têm um fio conectado à grafite. Isso ocorre porque as próprias fontes são condutoras! Um fio adicional pode ser usado em aplicações de corrente mais alta.

— bitsmack
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Resposta bem escrita e imagem representativa muito útil. Eu entendo totalmente agora.

— Ben Ogorek 8/03/16

@BenOgorek Obrigado por suas amáveis palavras. Feliz em ajudar!

— bitsmack

Boa descrição da história de por que eles são chamados de pincéis

— Tinkerer

Eu sempre tive essa imagem mental em minha cabeça de escovas de arame pressionadas contra a lateral do comutador. Obrigado por esclarecer as coisas!

— Adam Haun

Pode-se notar que, em um motor pesado de qualidade, o carbono é deliberadamente projetado para se desgastar, de modo a minimizar o desgaste no comutador; a substituição oportuna das escovas seria considerada "manutenção" em vez de "reparo", e um motor poderá operar por décadas sem precisar de outra coisa que não seja a lubrificação e a substituição da escova. O uso de escovas mais duras causaria mais desgaste no comutador e a fixação seria muito mais cara do que a substituição das escovas.

— Supercat

As escovas têm molas para manter uma força consistente entre as escovas e os condutores do comutador à medida que as escovas se desgastam. Tem que haver força suficiente para fazer um bom contato elétrico, mas não o suficiente para causar desgaste excessivo.

— John D
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F = x*kEu acredito que a força não é consistente!

— dotancohen

@dotancohen A imagem mostra as molas em repouso. Em uso, eles são fortemente compactados. Se você observar a quantidade de compressão (negativa xaqui), haverá quando o material condutor for novo versus quando usado, a quantidade de compressão variará pouco entre eles. Portanto, a força é aproximadamente constante.

— abligh

Qual é o propósito da primavera?

Motores e dínamos de corrente contínua escovada geram força externa contra as escovas a partir do movimento dos segmentos do comutador. Além disso, a escova de carbono que você vinculou foi projetada como um "elemento sacrificial" que se desgasta com o uso.

A mola funciona para manter a escova em contato com os segmentos do comutador em oposição às forças externas exercidas pelos segmentos (devido a irregularidades da superfície [folgas] e à concentricidade imperfeita dos rolamentos / anéis / segmentos), enquanto também ajusta o desgastando o carbono.

Como surgiu o nome "pincel"?

Como em muitos outros desajustes aparentes, é uma referência retida de uma implementação agora obsoleta. A primeira frase deste parágrafo fornece o contexto histórico.

— Robherc KV5ROB
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Ah entendo. "As primeiras máquinas usavam escovas feitas de fios de cobre ... No entanto, essas escovas de metal duro tendiam a arranhar e a entalhar os segmentos suaves do comutador, eventualmente exigindo o recapeamento do comutador".

— Ben Ogorek 8/03/16