Коммутатор для шагового электродвигателя Советский патент 1949 года по МПК H01R39/02 H02K37/00 

Изобретение касается коммутаторов для шагового электродвигателя с безобмоточным лселезным якорем.

Прерыватели, применяемые для коммутации шаговых электродвигателей, имеют существенный недостатки.

1.Во нтакты прерывателей лодвержеиы вибрациям, что ириводит к ускорендому износу и обгорашио, уменьшает Е.П.Д. двигателя, сшрклет скорость и враш,а10щий момент. Вибрация контактов ирерывателя о-собенко вредна в быстроходных двИгатедях (5000 об/мнн. в выше).

2.Регулировка к«нтакт).. весьма затруднена. Временные пар-аметры нрерывателя очень сильно от контактного давления, а также от формы и износа всех деталей прерывателя (кулачков шайбы, са5сих контактов, контактных нруЖ.Ш1 и их ланок). Величина перекрытия онределяется главным образом сочетанием допусков п для различных двигателей различна.

Предлагаемый коммутатор выполняется по тину цилиндрического или джкового коллектора со щетками и свободен от указанных недостатков. Отличитель-пой особенностью коммутатора является -наличие в нем контактных нластин в количестве, равяом чнСлу иолюсов якоря, и трех шетож, из которых средняя являе-тся токоподводящей, а крайние ириключены s разным обмоткам статора и поочередно подключаются к средней щетке, благодаря

чему цени кюммртации нроходят через две последовательно включенные щетки.

В видоизмененной конструкции KOiiмутатор вынолняе-тся неподвплсным, а щеткн вращающимися. Пластины коммутатора разделены на две грунны, одна из которых служит для подвода тока, а другая для к-ом}1утац1ги обмоток статора двдгателя.

На фиг. 1 изображен иредлагаемыи ко-кмутатор; на Фиг. 2 - его электрическая схема включения; на флг. 3-7 показаны различные модификации подобного коммутатора; на фиг. 8-12 - раз.тичные {одцфцкации коммутатора видоизмененно конструкции.

Па фиг. 1 схематически нредставлена ко-нструк.ция коммутатора с неиодвнжными угольнымн пластина гн-щетка5 п (0,1 я 2). Коллектор состоит из двух медных полуцилнндрнческих пластин-щеток (3) и (4), охватывающих изоляционную втулку (5), насаженную на вал (6) дв,игателя. Угш1ьные щетки обычной конструкции прпл;имаются к цилплдрической новерхности такого коллектора. Щеткн смещены одна отНосительно другой на 90°. При вращении вала двигателя вместе с коллектором щетка (0) на нпотяженни каждой четверти оборота нон ременно соединяется через соответствующую половину коллектора с пластинами-и(етками (1) и (2), чем обесиечивает требуемый нроцесе томмутации обмоток статора двигателя.

Схема подключения такого каммутатор1а к. обмоткам (Ml) и (М2) шагового двигателя, представленная на фиг. 2, ве треоуег пояснений.

Все три щеткодержателя коммутатора должны быть укреплены на общем сновании, могущем поворачиваться в некоторых пределах вокруг аси двигателя. Этлм обеспечивается регулировка фазы устаповки щеток. Вторы5 регулировочным параметром коммутатора является установление требуемого давления щеток на коллектор. Опо производится индивлдуально для каждой щетки, в завиеимости от конструкции щеткодержателя.

Вместо угольных щеток, могут быть использованы металлические. TaKoii коммутатор представлен на фиг. 3. Щетки (ко тактные пружины) выполняются из листовой бронзы с JtaccHBHbiMH контактами, например, пз твердого силава серебра, гиш с Н1арпковыми контактами. Коитактные пружины могут иметь расщеп и двойные контакты, как это показано на фпг. 4.

Коммутатор мол;ет быть вынолнен по тппу дискового. Коллектор в этом случае имеет форму тонкой шайбы, а И1етк1и могут быть или односторонними (угольные или металлические), или двухсторонними (мет аллические). Такай дисковьпг коллектор представлен на фиг. 5 и G.

Во , всех рассмотренных конструкциях коллектора предиолагается, что шаговый двигатель нмеет двухполюсиый якорь. Нетрудно кидеть, ЧТО По тем же принципадг могут быть построены коллекторы и для двигателей с .мпогополюсными якоря5ш. Так, на фиг. 7 схематически нредставлек коммутатор с угольпьвш щетками к двигателю с трехполюсным якорем. Количество секций коллектора должно быть равпо числу полюсов якоря двигателя.

Вместо неподвижных щеток могут быть применены вращаюи иося. Так, па фиг. 8 представле.н коммутатор, пмеюицп неиодвияшьп цилиндрический коллектор с isp-aщающимися у1Х)льньвги щетками. Обойма (5) (из изоляционного материала) насажена на вал двигателя. В диаметральном канале обоймы лелсат две угольных пластины-)цетки (3) и (4), раздвигаемые нружлной (6) и Соединенные через нее электрпческл. Для улучшения контакта )к мелгду собою . внутренняя поверхность канала мож«т быть металлической. Щетки скользят по внутренней цилиндрпческ-ай поверхности неподвижного коллектора, Фбразованной тремя пластинамищетками (0,1 и 2).

По этому же принципу может быть построен коммутатор с . мета.я.тпческти1 щетками (двухсторонними и-чи одностадонНИ5Ш, с одинарнымж или двоин4 ми воптакталш). Принцип устройства так/их к-оммутаторов представлен на фиг. 9 - для двигателя с двухполюсным якорем, а па фиг. 10 - для двигателя с четырехиолюсным якорем. В обоих случаях пластпна-щетка (0) занимает половину окружпастп, вторая половина окружности подразделяется па столько частей, сколько полюсов имеет якорь двигателя. Щетка (3) при работе двигателя обеспечивает необходимую коммутацию.

На фиг. 11 представлена конструкция коммутатора с иолуколлектором для шаговых двигателей с вращаюищмися электромагнитами.

Характерной особенностью рассмотренных конструкций является то, что цепи коммутации проходят через две щетки, оэединеиньге последовательно.

Повышение наделсности котгутации может быть обеспечено применением металлических щеток с двойными контактами пли щеток, охватывающих секцию коммутатора с двух сторон (фиг. 4, 6, 9, 10 И 11). Могут применяться также сдвоенные щетки, как это показано на фиг. 12.

Рассмотренными иримерами принци1Жального ycTpoiicTBa кОМ5 утаторов к шаговым двигателям не псчернываются все возмолсные решения. Однако в ко нкретных случаях ири.менения оаи позволяют наметить основы конструкции коммутатора, которая Пчшлучшим образом удовлетворяла бы ноставленным требованиям я была свободна от недостатков существующих конструкций коммутаторов.

Предмет изобр.етения

1.Коммутатор для шагового электродвигателя € безобмоточным железным якорем, выполненный по THiiy цилиндрического или дискового коллектора, на который наложены неподвижные щетки, о тл н ч а ю щ и и с я тем, что на ком.мутаторе раснолонсены изолированные контактные пластины в количестве, равном числу полюсов якоря, служащие для переключения трех и(еток, из которых средняя является токоподводящей, а Kpajiiate приключены Е разным обмоткам статора и поочередно подключаются пластппа5 и коммутатора к средней щетке, благодаря чему цени коммутации проходят через две последовательно включенные щетки.

2.Видоизменение коммутатора Ео п. 1, отличающееся тем, что контактные пластины .нрнодвижяого коммутатора разделены на две группы, запимающяе по половине окружности п служащие - одна для подвода тока, а другая для коммутации обмоток статора, осуществляе.чой двумя диаметра.чьно ра«положенны.чи и vieETpHHecKH соедкненньиш вращающи гаica щетками. 3. В коммутаторе по пп. 1 и 2 применение двойных щеток, включенных параллельно.

Фиг. 1

Фиг. 2