ЭЛЕКТРОПРИВОД РУЧНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1994 года по МПК H02P5/418 H02P5/06 

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в приводах ручного электроинструмента (электропилы, электрорубанки и т. д. ) с электродвигателями следующих типов: однофазные коллекторные переменного тока, коллекторные постоянного тока, универсальные.

Известен электропривод, содержащий коллекторный электродвигатель, который посредством коммутационного элемента и разъемного соединения подключен к сети однофазного переменного тока.

Недостаток этого привода связан с отсутствием торможения электродвигателя вместе с рабочим механизмом; такое торможение необходимо в некоторых видах электроинструмента по причинам безопасности или по технологическим причинам.

Правила безопасности требуют быструю остановку привода, например привода пилы, в случае попадания в зону работы любого постороннего предмета (рука, одежда, другой инструмент), что обычно фиксируется специальным датчиком. Требования технологии также требуют возможно быстрой остановки привода из-за того, что работа инструмента с пониженной скоростью на выбеге может привести к повышенному износу или поломке рабочего инструмента, а также к нарушению качества обработки материала (распил, отверстие, паз и т. д. ).

Этот недостаток устранен в электроприводе с принудительным торможением с момента выключения и до полной остановки.

Однако недостаток этого привода связан с применением механического тормоза, что при частых остановках ведет к быстрому износу привода.

В качестве прототипа целесообразно принять электропривод, содержащий коллекторный электродвигатель с последовательно соединенными якорной обмоткой и обмотками главных полюсов, который через коммутирующий элемент подключен к источнику однофазного переменного тока, конденсаторы, один из выводов каждого из которых соединен с выводом обмоток электродвигателя, датчик напряжения, диод, тиристоры с импульсным генератором управления.

Недостаток прототипа связан с тем, что тормозной режим обеспечивается только при наличии напряжения в питающей сети. При этом торможение не обеспечивается, например в случае включения инструмента выдергиванием штепселя из розетки, что типично для аварийных ситуаций. Аналогичная ситуация имеет место при сгорании предохранителя, отключении сети и т. д.

Цель изобретения - повышение надежности привода.

Эта цель достигается за счет того, что конденсаторы соединены последовательно и между ними включен диод, каждый из тиристоров включен между общей точкой якорной обмотки и обмотки главного полюса электродвигателя, с одной стороны, и общей точкой конденсатора и диода, с другой стороны, а вход импульсного генератора управления тиристоров соединен посредством логического элемента ИЛИ с датчиком напряжения и с вспомогательным контактом коммутационного элемента.

Существенные отличительные признаки: соединение конденсаторов и диода в последовательную цепочку; включение тиристоров между этой цепочкой и выводами обмотки якоря электродвигателя; соединение генератора управления с датчиком напряжения и выключателем. Эти признаки обеспечивают достижение цели изобретения. При анализе признаков заявляемого привода и патентных исследованиях сходных и эквивалентных признаков не обнаружено. Следовательно, предложение соответствует критерию "Существенные отличия" и обладает новизной.

Предложенный привод содержит электродвигатель 1 однофазного переменного тока с якорной обмоткой 2 и обмотками возбуждения 3 и 4, которые размещены на главных полюсах двигателя. Выводы 5 и 6 обмоток двигателя 1 через выключатель 7 и разъем 8-9 соединены с источником 10 переменного тока. Кроме того, между выводами 5-6 включена цепочка из конденсаторов 11 и 12, а также диода 13. Промежуточные точки этой цепочки посредством тиристоров 14 и 15 соединены с выводами якорной обмотки 2, т. е. со щетками двигателя 1. Управляющие электроды и катоды этих тиристоров соединены с выходом блока управления, т. е. с генератором импульсов 16. Вход последнего соединен с выходом логического элемента ИЛИ 17, а входы этого элемента - с блок-контактом 7А выключателя 7 и с датчиком напряжения 18.

Привод работает следующим образом.

В рабочем режиме замкнут выключатель 7 и напряжение источника 10 поступает на двигатель 1, который при этом развивает вращающий момент и вращает рабочий механизм со скоростью n_o (на фиг. 2 - до момента t_o). Тиристоры 14-15 выключены, конденсаторы 11-12 заряжены через диод 13 до половины напряжения V_10макс каждый (при V₁₀ = 220 В имеем V₁₁ = V12 = 154 В). При отключении выключателя 7 (момент t_o) замыкается его контакт 7А, который подает сигнал Z^* = 1 на вход элемента ИЛИ 17; последний возбуждает генератор 16, который включает тиристоры 14-15. При этом образуется три контура: конденсатор 11 - обмотка 3 (через тиристор 14); конденсатор 12 - обмотка 4 (через тиристор 15); якорная обмотка 2 при этом сохраняет ЭДС Е, направленную встречно току возбуждения i_B' = i_B''; ее ток i_я замыкается через тиристоры 14-15 и диод 13, т. е. практически накоротко, что обеспечивает эффективное торможение двигателя 1 при независимом возбуждении от конденсаторов 11-12. При этом n ->> 0. Время остановки двигателей 400-800 Вт в такой схеме равно
τ= t₁ - t₀ = 0,06 - 0,15 с в зависимости от момента инерции рабочего механизма.

Аналогичным образом осуществляется торможение при отключении напряжения сети. Включение тиристоров при этом происходит сигналом Z^** от датчика 18, так что Z = Z^*VZ^**.

Эффективность предложения определяется повышением надежности торможения привода, что дает повышение безопасности работы и обеспечивает сохранность рабочего органа. (56) Патент ФРГ N 1949667, кл. Н 02 p 5/40, 1969.

Авторское свидетельство СССР N 1508333, кл. H 02 p 5/06, 1987.

Использование: в маломощных электроприводах с коллекторными электродвигателями однофазного переменного тока для электроинструментов. Сущность: в электродвигателе 1, питаемом через выключатель 7 от источника 10, за счет того, что предусмотрены конденсаторы 11 и 12, диод 13 и тиристоры 14 и 15, подключенные к обмоткам 3 и 4 двигателя 1, достигается повышение эффективности торможения при отключении. 2 ил.

ЭЛЕКТРОПРИВОД РУЧНОГО ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА, содержащий коллекторный электродвигатель с последовательно соединенными якорной обмоткой и обмотками главных полюсов, который через коммутационный элемент подключен к источнику однофазного переменного тока, конденсаторы, один из выводов каждого из которых соединен с выводом обмоток электродвигателя, датчик напряжения, диод, тиристоры с импульсным генератором управления, отличающийся тем, что конденсаторы соединены последовательно и между ними включен диод, каждый из тиристоров включен между общей точкой якорной обмотки и обмотки главного полюса электродвигателя, с одной стороны, и общей точкой конденсатора и диода, с другой стороны, а вход импульсного генератора управления тиристорами соединен посредством логического элемента ИЛИ с датчиком напряжения и с вспомогательным контактом коммутационного элемента.