Шаговый коммутатор с жидкостной контактной системой Советский патент 1986 года по МПК H01H19/56 H01H1/08 

11206852

зобретение относится к электро-

1 ро По ся Пр од др ко то ст ро на упр но

технике, в частности к коммутационны элементам системы автоматического котроля и регулирования.

Целью изобретения является увеличение быстродействия, надежности, уменьшение габаритов и энергопотребления устройства.

На фиг. 1 изображен шаговый коммутатор с жидкостной контактной системой; на фиг. 2 - угловые характеристики моментов ( М - электромагнитный момент и MVK - момент взаимодействия жидкостных контактов)« на фиг. 3 - шаговьй коммутатор с .жидко стной контактной системой с контакт- деталями , расположенными на торцах ротора и герметичной оболоч{си| на фиг, 4 разрез А-А на фиг, 3,

Шаговый коммутатор с жидкостной контактной системой содержит статор 1, ротор 2 с контакт-деталями 3 герметичную оболочку 4 с контакт-деталями 5, причем контакт-детали 3 и 5 покрыты жидкостной токопроводя- щей пленкой 6, например ртутью. Статор содержит ярмо 7 с полюсами а и О, которые попеременно отогнуты с разных сторон ярма 7 и составляют двойную гребенку вокруг ротора 2. Внутри ярма расположена тороидальная обмотка 8 для управления разнополяр™ ными импулбсами. Контактные выводы 9 выходят с торцов коммутатора. Ротор вращается на оси 10.

Ротор 2 намагничен так, чтобы количество полюсов на его поверхности было равно количеству полюсов статора. Контакт-детали 5 расположены на герметичной оболочке 4 с постоянным шагом i к, , кратным maryt расположения полюсов статора. .Герметичная оболочка 4 может быть заполнена водородом, инертным газом. Конструкция шагового коммутатора (фиг. позволяет обойтись без оси 10 для ротора 2, так как он удержив 1ется во взвешенном состоянии силами поверхностного натяжения жидкостной п,пенки, причем жидкостная пленка одновременно выполняет роль подшипника скольжения,

В исходном состоянии ротор удерживается в определенном угловом положении под действием момента сил взаимодействия жидкостных контактов фиг. 2, При подаче управляющего импульса на обмотку 8 полюса 7 статор

5

1 намагничиваются и создается электромагнитный момент вращения (фиг, 2)- Под его действием ротор поворачивает ся и переходит из точки О в точку В, При повороте происходит размыкание одних контакт-деталей и замыкание других. Под действием момента М, когда ток в обмотке 8 отключен, ротор переходит из точки В в точку 2ТГ стремясь сохранить положение, в котором потенциальная энергия минималь- на. Ротор готов к приходу следующего управляющего импульса противоположной полярности, который создает М

5 с отрицательным знаком (сдвиг фазы на Т) , и ротор делает поворот на угол 27Г радиана. Сдвиг между угло- выми характеристиками моментов М и М. на угол (Х обеспечивает пусковые

0 свойства н однонаправленность движения ротора 2 шагового коммутатора с жидкостной контактной системой.

Устройство, представленное на фиг. 3 и фиг, 4, отличается от устрой

5 ства, представленного на фиг. 1 т ем, что контакт-детали 3 расположены на торцах ротора 2, а контакт-детали 5 - на торцах герметичной оболочки ,4. Ротор вращается на оси 10, Устройство по фиг. 3 работает аналогично устройству по фиг, 1. Однонаправленность вращения и пусковой момент обеспечиваются силами поверхностного натяжения жидкосФных контактов. Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить поверхность жидкостного контакта и поворачивают ротор так, чтобы он занял такое положение, чтобы оси контакт-деталей 3 и 5 совпали. Выполнение контакт-деталей с постоянным шагом L позволяет получить ; периодическую угловую характеристику силы и момент взаимодействия жидкост- :ных .контактов (фиг. 2). В этом случае MX можно использовать как фиксирую- 1ЦИЙ момент ротора и путем сдвига уг-- ловых характеристик М(® и М(6) на угол t получить необходимый пусковой момент.

Надежность работы коммутатора обеспечивается превышением противо действующих моментов коммутатора движущим электромагнитным моментом и точностью позиционирования ротора при уменьшении тока управления и

5 возрастания сил сопротивления.

Движущий электромагнитный момент

0

5

0

0

Мэ VP Fs

Bg-Dp t

PI

Kffl 1-2 - коэффициент зависящий от геометрии и матери- ала ротора и параметров сигнала управления; F - магнитодвижущая сила статора;

Bg - магнитная индукция в воздушном зазоре;

fp диаметр и длина ротора. омент сопротивления коммутатора

М

Т

MX +

М

т

где MT - момент трения;

М)(, - момент взаимодействия жидкостных контактов; - фиксирующий момент, создава- емьий постоянным магнитом ротора во взаимодействии с невозбужденным статором. При уменьшении габаритов коммутато ра (Dp, Fp и пр.) для обеспечения необходимого Mj можно опираться на изменение параметров FS и Bg-; увеличение Fg приводит к увеличению энергопотребления, следовательно, необходимо увеличить магнитную индукцию

10

06852

В в воздушном зазоре. Выполнение полюсов статора без асимметрии проводимости воздушного зазора.позволяет увеличить магнитную индукцию Bg 5 в зазоре, Мр. и.точность позиционирования ротора. Точное позиционирование позволяет уменьшить -размеры контакт- деталей и тем самым силы поверхностного натяжения и взаимодействия жидкостных контактов, т,е, уменьшить момент сопротивления. Все это повышает надежность коммутатора.

Увеличение пу.кового момента путем сдвига оси симметрии контакт- деталей относительно оси симметрии, полюсов статора повышает надежность правильного перехода коммутатора в новое состояние, уменьшает вероятность изменения направлении вращения и ложного срабатывания.

Выполнение коммутатора с торцовым коммутационным полем (фиг, 4) позволяет удалить контакты из воздушного зазора между статором и ротором и значительно уменьшить воздушный зазор, что приводит к увеличению Bg и М.

15

20

25

в

1206852

4-а.

/ X

X

X X

Составитель М, Трофимова Редактор Г. Волкова Техред А.Бойко Корректор А, Обручар

Заказ 8722/53 Тираж 644Подписиое

ВНИИПИ Госуда рственного коюттета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

г.