Устройство для передачи вращения и угла поворота работающее на постоянном токе Советский патент 1949 года по МПК H03M1/24 G05D3/00 G08C19/06 

Изобретение представляет собой устройство для передачи вращения и угла поворота, работающее на постоянном токе и состоящее из ключа-коммутатора в виде барабана с контактными пластинками и одного или нескольких приемников в виде электрических м.ащин с вра-. щаюа1имся якорем и неподвижным статором, благодаря переключению обмоток которого создается вращающееся магнитное поле.

Известные устройства такого рода обладают недостатком, заклю-. чаюшимся Б скачкообразном характере изменения направления магнитного поля в статоре приемника, обусловливаюи1ем значительные оишбкн передачи.

В предлагаемом устройстве этот недостаток устранен. Это достигнуто благодаря специальной конструкции приемника и коммутатора.

Отличительными признаками предлагаемого устройства является вынолнение статора приемника в виде полого с прорезью кольца с об-, моткой, распределенной но внещней поверхности статора, и якорем, ко-, торый движется внутри статора, а также выполнение коммутатора со ступенчатым расположением щеток.

Устройство позволяет осуществить движение приемника по опр.еде.ленному закону в зависимости от угла поворота барабана коммута-. тора. Для этого щетки коммутатора должны быть соответствующим образом сдвинуты одна относительно другой.

, На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг. 2-кон-. струкция испрлнительного двигателя; на фиг. 3-схема магнитных по-, лей статора двигателя; на фиг. 4-расположение магнитных полей н роторе и, статоре (показано на разрезе двигателя); на фиг. 5-конструкция ко,ммутатора; на фиг. б барабан коммутатора; на фиг. 7и8-. расположение дамелей щеточного, устройства коммутатора. .. ,

, Устройство-..(фиг. 1) состоит из ступенчатого ком.мутатора 7 с регистрирующим механизмом 2, линии связи 5 и иснолнительных двигателей 4, 5 м 6.

№ 79616- 2 -

Исполнительный двигатель (фиг. 2) представляет собой электрическую машину со статором 7, имеющим форму полого кольца с прорезью, внешней поверхности статора распределена секционная зигзагообразная обмотка, обеспечиваюш-ая создание магнитных полей в соответствие со схемой расположения магнитных полей статора (фиг. 3). Ротор S (якорь) исполнительного двигателя находится внутри кольца статора / (фиг. 2). Ступица 9 ротора проходит в прорези кольца статора. Таким образом, ротор может свободно вращаться.

Ротор состоит из постоянных магнитов или электромагнитов, у которых обмотки намотаны так, чтобы выполнялась схема расположения магнитных полей в роторе и статоре, показанная на фиг. 4.

Магниты ротора являются как бы подвижными сердечниками электромагнитов статора и при движении полей статора двигаются за ними..

Число пар проводов, соединяюпд,их исполнительный двигатель с коммутатором, зависит от количества пар полюсов.на роторе и равняется числу проводов, укладывающихся на участке статора, равного удвоенной длине магнита ротора.

Если п-число пар проводов, 1-длина магнита ротора, d-диаметр проводов обмотки исполнительного двигателя, то

-ГДлина магнита зависит от количества магнитов г А

k-число магнитов.

j -радиус ротора; :

Таким образом, увеличение числа магнитов на роторе ведет к уменьшению числа соединительных проводов. В этом заключается отличие предлагаемой системы от импульсных систем, где увеличение числа катушек ведет к увеличению числа соединительных проводов. Магнитное поле в предлагаемом устройстве перемешается скачками, длина которых равна диаметру проводов и может быть сделана весьма малой. Вращающееся поле в этой системе плавно перемещается по статору, чем и достигается высокая точность отработки угла.

Коммутатор системы состоит из вращающегося барабана с медными пластинками и неподвижных многоламельных щеток.

На фиг. 5 показан общий вид коммутатора. Вращающийся барабан с медными пластинками представляет собой цилиндр 10 из диэлектриьса, на котором находятся медные пластины Л, грани которых параллельны образующим цилиндра (фиг. 6). Количество пластин равно числу пар полюсов ротора. Ширина их зависит от диаметра барабана и высоты ламелей щеточного устройства. От щирины пластины барабана зависит количество одновременно замкнутых ламелей и, следовательно, количество включенных витков. По бокам цилиндра имеется два медных кольца, через которые на барабан подается ток. Пластины соединены поочередно-одна к левому, следующая к правому кольцу, третья 01пять к левому и четвертая опять к правому и т. д. Число пластин, как и число магнитов ротора, должно быть четным.

Щеточное устройство объединяется в две группы щеток 12, расположенные так, что щетки одной группы касаются на барабане положительной пластины, присоединенной к правому кольцу барабана, а щетки другой группы-отрицательной пластины, присоединенной к левому; кольцу барабана.

Первая группа щеточного устройства представляет собой одну многоламельную щетку (фиг 7). Ламели изолированы друг от друга, и каждая из них выступает одна над другой. Когда пластина скользит по ламелям щетки, она постепенно замыкает их и в таком же порядке размыкает их, сходя с ламелей.

Число ламелей щеточного устройства равно числу пар соединительных проводов и, следовательно, уменьшается при увеличении числа пар полюсов. Количество ламелей принципиально может быть сведено к двум, если сделать ротор, на котором будут магниты длины, равной диаметру проводов обмотки статора. При этом . Этот случай не имеет практического смысла, так как сис1ема имеет низкий к. п. д.

Вторая группа щеток щеточного устройства состоит из трех ламелей (фиг. 8). Их суммарная длина равняется длине многоламельной щетки. К каждой щетке присоединены симметрично расположенные

провода, общим числом /з. Угол наклона а2 для этой группы равен углу «1 первой группы. Кроме того, имеются еще две щетки для контакта с кольцами. Это обыкновенные щетки; они расположены рядом с первой группой.

Такой коммутатор выгодно отличается от коммутатора со спиральными пластинами, во-первых, тем, что изготовление его проще; во-вторых, в нем отсутствует вторая многоламельная щетка; в-третьих, в нем точность отработки угла зависит от длины выступа одной щетки над другой, а эта длина может быть сделана сколь угодно малой.

В коммутаторе со спиральными пластинами точность отработки зависит от щирины ламелей и не может быть сделана любой. Точность можно регулировать, меняя величину длины выступа одной щетки над другой.

Можно сделать эту величину различной для каждой ламели; тогда равномерное движение барабана будет давать неравномерное движение полей статора, что вызовет неравномерное движение исполнительного механизма. Это движение может регулироваться изменением расположения ламелей щеток.

Таким образом, при соответствующем расположении ламелей щеток возможно осуществить движение приемника по определенному закону в зивисимости -ОТ угла поворота барабана коммутатора.

Предмет изобретения

1.Устройство для передачи вращения и угла поворота, работающее на постоянном токе, состоящее из одного ключа-коммутатора в виде барабана с контактными пластинами и одного или нескольких приемников в виде электрических мащин с вращающимся якорем с магнитами или электромагнитами и неподвижным статором, благодаря переключению обмоток которогЬ создается вращающееся поле, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отработки, приемник выполнен с обмоткой, распределенной по внешней поверхности

. статора, представляющего собой полое с прорезью кольцо, внутри которого движется якорь, а коммутатор выполнен со ступенчатым расположением щеток.

2.Устройство для передачи вращения и угла поворота по п- 1, от. л и чающееся тем, что, с целью осуществления движения приемника

по определенному закону в зависимости от угла поворота барабана коммутатора, щетки соответствующим образом сдвинуты одна относительно другой.

- 3 -№ 79616

Фиг,