КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК H01H1/10 H01H63/22 H01R39/60 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к низковольтному электроаппаратостроению.

Как известно, в коммутационных аппаратах при замыкании происходит износ, вызванный дребезгом контактов. Особенно велико влияние дребезга при фронтальном соударении контактных поверхностей взаимодействующих контакт-деталей [1] В случае соударения под острым углом величина дребезга значительно уменьшается, например, в коммутирующем устройстве шагового типа [2]
Устройство [2] характеризуется благодаря использованию магнитоэлектрического шагового электродвигателя угловым шаговым перемещением замыкающих контакт-деталей, закрепленных на роторе, относительно неподвижных контакт-деталей, установленных на статоре и включенных в разрывы электрических цепей. Данное устройство принимается за прототип.

Целью изобретения является повышение надежности коммутирующего устройства за счет полного устранения дребезга, достигаемое путем перехода к конструкции устройства, реализующей безударное скользящее перемещение подвижных контакт-деталей относительно неподвижных.

Указанная цель достигается в изобретении, которое от прототипа [2] отличается тем, что статор установлен в чашеобразный корпус, в торцевой стенке которого в центральной части запрессована ось из закаленной немагнитной стали, имеющая в своей концевой части заостренную форму; магнитоэлектрический индуктор закреплен на немагнитной втулке, в глухой полости которой запрессован подшипник скольжения, прижимающий ко дну полости тонкую стальную пластинку, а внутри подшипника скольжения помещена ось корпуса, прижатая своим заостренным концом к стальной пластинке втулка со стороны ее глухой части имеет стенку дискообразной плоской формы, наружный диаметр которой больше внешнего диаметра втулки, а к стенке втулки прикреплен одной стороной диск контактодержателя, выполненного из изолирующего материала, причем прикрепление контактодержателя к стенке втулки осуществлено при помощи выступа специальной формы, помещаемого в отверстие контактодержателя аналогичной формы, на другой торцевой поверхности контактодержателя прикреплены плоские проводящие и изолирующие элементы, плотно прилегающие друг к другу и образующие гладкую монолитную торцевую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей; неподвижные контакт-детали выполнены в виде щеток, закрепленных в щеткодержателе, выполненном из изолирующего материала и закрывающем открытую часть чашеобразного корпуса; щетки прижаты к рабочей торцевой поверхности контактодержателя при помощи контактных пружин, закрепленных противоположным концом в щеткодержателе; на лобовую часть обмотки управления, обращенную к щеткодержателю, надет держатель, в котором размещен фетровый уплотнительный сальник кольцевой формы, который прижат своей внутренней стороной к цилиндрической поверхности контактодержателя.

Согласно п. 2 формулы изобретения устройство отличается тем, что магнитоэлектрический индуктор шагового электродвигателя выполнен когтеобразной конструкции в виде пары штампованных магнитомягких шайбообразных деталей с полюсными выступами, отогнутыми под прямым углом по направлению друг к другу и смещенными на одно полюсное деление, а между указанными деталями помещен кольцевой постоянный магнит, выполненный из высокоэрцитивного магнитного материала, намагниченного аксиально, а поверх постоянного магнитами под полюсными выступами помещено и закреплено металлическое немагнитное кольцо, служащее для балансировки вращающегося индуктора.

На фиг. 1 приведена конструкция предложенного коммутирующего устройства шагового типа. Устройство содержит металлический немагнитный корпус 1, в который запрессован статор шагового электродвигателя 2 с обмоткой управления 3. В центральной утолщенной части корпуса запрессована ось 4 из закаленной немагнитной стали, имеющая в своей концевой части 5 заостренную форму. Магнитоэлектрический индуктор закреплен на немагнитной металлической втулке 6, в глухой полости которой запрессован подшипник скольжения 7, прижимающий ко дну полости втулки тонкую стальную пластинку 8, а внутри подшипника скольжения 7 помещена свободная часть оси 4. Втулка 6 имеет торцевую стенку дискообразной плоской формы 9 и выступ 10 некруглой, например, квадратной формы. На выступ 10 надет диск контактодержателя 11, выполненного из изолирующего материала. На диске размещены плоские проводящие 12 и изолирующие 13 элементы, образующие при их плотном прилегании друг к другу гладкую монолитную рабочую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей в виде щеток 14, закрепленных в щеткодержателе 15 и поджимаемых контактными пружинами 16. Для предотвращения попадания в зазор шагового электродвигателя продуктов износа скользящего контакта (щеточно-ламельная пыль) на лобовую часть обмотки управления надет штампованный из фольги держатель 17, в котором размещен фетровый уплотнительный сальник 18, прижимаемый своей внутренней стороной к цилиндрической поверхности контактодержателя 11. Магнитоэлектрический индуктор шагового электродвигателя выполнен в виде пары штампованных магнитомягких шайбообразных деталей 19 с полюсными выступами 20, отогнутыми под прямым углом по направлению друг к другу и смещенными между собой на одно полюсное деление, а между указанными деталями помещен кольцевой постоянный магнит 21, выполненный из высокоэрцитивного магнитного материала. Между выступами 20 и постоянным магнитом 21 размещено и закреплено металлическое немагнитное кольцо 22, служащее для балансировки ротора.

Работа коммутирующего устройства заключается в замыкании неподвижных контакт-деталей (щеток), включенных попарно в разрывы электрических цепей, подвижными проводящими контакт-деталями, совершающими угловые шаговые перемещения по сигналам управления шаговым электродвигателем.

В зависимости от формы замыкающих контакт-деталей, количества пар щеток на статоре и очередности их замыкания при шаговом перемещении ротора, может быть реализовано коммутирующее устройство в виде контактора, переключателя или шагового искателя. Структура контактной системы в этих случаях общеизвестна.

Устройство отличается простотой конструкции, высокой надежностью работы, возможностью замены подвергшихся износу контактных элементов и удаления продуктов износа. Для управления шаговым электродвигателем удобно использовать микропроцессорную технику, открывающую широкие возможности для микроминиатюризации.

Использование: в электротехнике, в низковольтном аппаратостроении. Существо изобретения: устройство содержит немагнитный чашеобразный корпус 1, в который запрессован статор 2 шагового электродвигателя с обмоткой управления 3 и ось 4 с заостренной концевой частью 5. Магнитоэлектрический когтеобразный индуктор, возбуждаемый кольцевым постоянным магнитом 21, закреплен на немагнитной металлической втулке 6, в глухой полости которой размещены подшипники скольжения 7 и стальная пластинка 8. Внутри подшипника скольжения 7 помещена ось 4, заостренный конец которой упирается в пластину 8. Втулка 6 имеет торцевую стенку дискообразной формы 9 и выступ 10. На выступ 10 надет диск контактодержателя 11 из изолирующего материала, на котором размещены проводящие и изолирующие элементы 12 и 13, по гладкой поверхности которых скользят щетки 14, размещенные в щеткодержателе и поджимаемые пружинами 16. Для защиты электродвигателя от попадания продуктов износа контактной системы (щеточно-ламельная пыль) используется уплотнительный сальник 18. Работа устройства основана на замыкании пары щеток, включенных в разрыв электрической цепи, при помощи подвижного проводящего элемента, совершающего угловые шаговые перемещения. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Коммутирующее устройство, содержащее нереверсивный шаговый электродвигатель, состоящий из статора с обмоткой управления и магнитоэлектрического индуктора, и контактную систему, состоящую из подвижных замыкающих контакт-деталей, закрепленных на роторе при помощи изолирующего контактодержателя, и неподвижных контакт-деталей, расположенных попарно на статоре с угловым сдвигом одной пары относительно другой, равным или кратным угловому сдвигу одного шага, отличающееся тем, что статор установлен в чашеобразный корпус, в торцевой стенке которого в центральной части запрессована ось из закаленной немагнитной стали, имеющая в своей концевой части заостренную форму, магнитоэлектрический индуктор закреплен на немагнитной втулке, в глухой полости которой запрессован подшипник скольжения, прижимающий к дну полости тонкую стальную пластинку, а внутри подшипника скольжения помещена ось корпуса, прижатая своим заостренным концом к стальной пластинке, втулка со стороны ее глухой части имеет стенку дискообразной плоской формы, наружный диаметр которой больше внешнего диаметра втулки, а к стенке втулки прикреплен одной стороной диск контактодержателя, выполненного из изолирующего материала, причем прикрепление контактодержателя к стенке втулки осуществлено при помощи выступа специальной формы, помещаемого в отверстие контактодержателя аналогичной формы, на другой торцевой поверхности контактодержателя прикреплены плоские проводящие и изолирующие элементы, плотно прилегающие друг к другу и образующие гладкую монолитную рабочую торцевую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей, неподвижные контакт-детали выполнены в виде щеток, закрепленных в щеткодержателе, выполненном из изолирующего материала и закрывающем открытую часть чашеобразного корпуса, щетки прижаты к рабочей торцевой поверхности контактодержателя при помощи контактных пружин, закрепленных противоположным концом в щеткодержателе, на лобовую часть обмотки управления, обращенную к щеткодержателю, надет держатель, в котором размещен сальник кольцевой формы, который прижат своей внутренней стороной к цилиндрической поверхности контактодержателя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магнитоэлектрический индуктор шагового электродвигателя выполнен когтеобразной конструкции в виде пары штампованных магнитомягких шайбообразных деталей с полюсными выступами, отогнутыми под прямым углом по направлению друг к другу и смещенными на одно полюсное деление, а между указанными деталями помещен кольцевой постоянный магнит, выполненный из высококоэрцитивного магнитного материала, намагниченного аксиально, а поверх постоянного магнита под полюсными выступами помещено и закреплено металлическое немагнитное кольцо, предназначенное для балансировки вращающегося индуктора.