ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА


RU (11) 2030066 (13) C1

(51) 6 H02K33/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4935645/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.05.12 
(45) Опубликовано: 1995.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 838937, кл. H 02K 33/00, 1979. 2. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины. М.: Высшая школа, 1981, с.326-341. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное объединение автоматики 
(72) Автор(ы): Кожин В.А. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение автоматики 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 

Использование: в качестве исполнительного механизма автоматики. Сущность изобретения: в электрической машине, содержащей двухполюсный статор 1, вал 5, закрепленный в подшипниковых узлах 19 статора, якорь 3 с обмоткой и коллектором 4, насаженный на вал, и щеточный узел, введен коммутатор, а щеточный узел выполнен в виде двух изоляционных втулок 6 и 7, одна из которых насажена на коллектор, а другая - на ее ступицу, при этом на каждой из втулок неподвижно закреплены по два кольца, электрически контактирующих с коллектором 4 в диаметрально противоположных точках и через токосъемные пластины, закрепленные на статоре 1, соединенных с коммутатором. Путем поочередной коммутации одной из трех цепей возможно как круговое вращение, так и повороты вала на переменные углы в пределах 180 относительно "нейтрали" с дискретом 360°/n, где n - число ламелей коллектора. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в устройстве автоматики.

Известно электромагнитное поворотное устройство, содержащее магнитопровод, выполненный в виде одной половины цилиндрического сердечника броневого типа с отверстием по оси вращения, катушку, установленную в магнитопроводе, вал, установленный на подшипниках в отверстии магнитопровода, якорь, связанный с валом и выполненный в виде секторов полого цилиндра, установленных в зазоре магнитопровода, пружину и водило из немагнитного материала, установленное на валу, обеспечивающее связь якоря и вала [1].

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и ограниченные эксплуатационные возможности, так как поворот осуществляется только на определенный угол.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является двигатель, содержащий двухполюсный статор, вал, закрепленный в подшипниковых узлах статора, якорь с обмоткой и коллектором, насаженный на вал, и щеточный узел с парой щеток, закрепленный на статоре [2].

Недостатками этого двигателя являются малые эксплуатационные возможности, а именно только круговое вращение вала.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей, а именно получение как кругового вращения вала, так и возможности поворота вала относительно "нейтрали" в ту или другую сторону, на тот или иной угол с дискретом 360о/n, где n - число ламелей коллектора якоря.

Цель достигается тем, что в известном двигателе, содержащем двухполюсной статор, вал, закрепленный в подшипниковых узлах статора, якорь с обмоткой и коллектором, насаженный на вал, и щеточный узел, введен коммутатор, а щеточный узел выполнен в виде двух изоляционных втулок, одна из которых насажена на коллектор, а другая - на ее ступицу, при этом на первой из них неподвижно закреплены две пары металлических колец, на второй - одна пара, каждая из которых электрически контактирует с коллектором в диаметрально противоположных точках и через токосъемные пластины, закрепленные на статоре, соединена с коммутатором. Втулки насажены на коллектор и ступицу с усилием, предотвращающим их самопроизвольное проворачивание, при этом электрическая связь с коллектором двух пар колец, расположенных на разных втулках, осуществляется посредством механически скользящих контактов с возможностью вращения колец относительно коллектора, а третья пара колец электрически соединена с коллектором проводным монтажом.

Указанная совокупность признаков позволяет получить новый положительный эффект, заключающийся в расширении эксплуатационных возможностей, проявляющихся как в круговом вращении вала, так и в возможности поворота вала относительно "нейтрали" в ту или другую сторону, на тот или иной угол с дискретом 360o/n, где n - число ламелей коллектора якоря.

На фиг.1 изображен щеточный узел, в разрезе; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг. 3 - полная электрическая схема якоря в магнитном поле статора в положении "нейтраль"; на фиг. 4 - электрическая цепь при повороте якоря вправо на угол + и схема сил, действующих на якорь; на фиг.5 - электрическая цепь поворота якоря влево на угол и схема сил, действующих на якорь; на фиг.6 - вариант выполнения машины с ограниченным углом поворота. На фиг. 3, 4 и 5 коммутатор условно изображен в виде пакетного переключателя.

Электрическая машина содержит двухполюсный статор 1 с отверстием 2, якорь 3 с коллектором 4, насаженные на вал 5, изоляционные втулки 6 и 7 с отверстиями 8 и 9, кольца 10 и 11, закрепленные на втулке 7, кольца 12 и 13, закрепленные на втулке 6, скользящие контакты 14 колец 10-13, контактирующие с торцовой поверхностью 15 коллектора 4, кольцевой паз 16 во втулке 6, сверления 17 в конце вала 5, провода 18, образующие цепь "нейтраль", т.е. плоскость относительно которой идет отсчет углов поворота вала 5 и которая жестко привязана к коллектору 4, подшипниковый узел 19 статора 1 с отверстием 20, изоляционные уголки 21, закрепленные на статоре 1, токосъемные пластины 22, контактирующие с кольцами 10 и 11, токосъемные пластины 23, контактирующие с кольцами 12 и 13, кольца 24 и токосъемные пластины 25, включенные в цепь "нейтраль" и обеспечивающие возможность кругового вращения вала 5, и коммутатор 26.

Электрическая машина работает следующим образом.

При подключении к источнику питания двух любых диаметрально расположенных ламелей коллектора 4 обмотка якоря 3 разделяется на две параллельных ветви с противоположным направлением тока (+,). Эти ветви расположены по разные стороны от плоскости, проходящей через ламели, включенные в цепь.

При внесении такого якоря в магнитное поле на витки с током действуют силы, стремящиеся привести якорь 3 в состояние равновесия (фиг.3). Все силы, действующие на проводники параллельных ветвей, в этом состоянии уравновешены. Во избежание перегрева якорь 3 должен подключаться к источнику питания кратковременно.

При подключении к цепи питания другой пары ламелей (фиг.4) равновесие сил, действующих на якорь 3, снова нарушается. Секторы сил F+и F взаимно уравновешены, однако остальная часть половинок якоря не уравновешена, и под действием этих сил якорь 3 опять поворачивается до состояния равновесия, когда плоскость новых ламелей становится параллельной линиям магнитного поля. Таким образом, вновь рассмотренная пара ламелей осуществляет поворот якоря вправо относительно "нейтрали" на угол +.

При подключении к источнику питания снова "нейтрали" якорь 3 опять поворачивается в прежнее положение равновесия (фиг.3). В этом положении подключают к цепи питания пару ламелей, расположенных по другую сторону от нейтрали. Процессы в этом случае имеют тот же характер, что и при повороте вправо, только неуравновешенный момент якоря 3 направлен влево и происходит его поворот на угол .

При реализации поворота можно не использовать цепь "нейтраль". В этом случае поворот якоря 3 осуществляется на угол (++) в ту или иную сторону.

Втулки 6 и 7 раздвигаются по обе стороны от "нейтрали". В случае кругового вращения втулки 6 и 7 раздвигаются на углы 60о относительно "нейтрали", в случае поворота вала 5 на ограниченный угол втулки 6 и 7 раздвигаются на этот же угол. Следует иметь в виду, что угол поворота вала 5 выбирают в пределах 180о с дискретом 360/n . При развороте втулок необходимо обеспечить электрическую связь ламелей коллектора с кольцами 10-13 посредством скользящих контактов 14.

Для разворота втулок необходимо сначала вставить штифт в отверстия 20 и 9 и повернуть вал на нужный угол, вынуть штифт, вставить штифт в отверстия 2 и 8 и повернуть вал 5 с втулкой 6 в другую сторону тоже на нужный угол, вынуть штифт. Установка углов закончена.

Электрическую связь колец 10-13 с коммутатором 26 осуществляют через пары токосъемных пластин 22 и 23.

Следует иметь в виду, что источником момента как в положительном, так и в отрицательном направлениях являются электромагнитные силы, т.е. условия поворота в ту и в другую сторону равноценны.

Если необходимость в круговом вращении отсутствует, щеточный узел можно упростить, а именно исключить кольца 24 и токосъемные пластины 25, а "нейтраль" сформировать непосредственно монтажным проводом, проходящим через отверстие в крышке и сверления 17 в торце вала 5 и припаянным к двум диаметрально противоположным ламелям.

Предложенное техническое решение по сравнению с известным путем поочередной коммутации одной из трех цепей позволяет получить как круговое вращение вала 5, так и поворачивать его на переменные углы +, в пределах 180о относительно "нейтрали" или на угол (++) в пределах 360о при отсутствии "нейтрали". 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая двухполюсный статор, вал, закрепленный в подшипниковых узлах статора, якорь с обмоткой и коллектором, насаженным на вал, и щеточный узел, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, в нее введен коммутатор, а щеточный узел выполнен в виде двух изоляционных втулок, одна из которых насажена на коллектор, а вторая - на ее ступицу, при этом на первой из них неподвижно закреплены две пары металлических колец, на второй - одна пара, из которых каждая электрически контактирует с коллектором в диаметрально противоположных точках, и через токосъемные пластины, закрепленные на статоре, соединены с коммутатором.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что втулки насажены на коллектор и ступицу с усилием, предотвращающим их самопроизвольное проскальзывание.

3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что электрическая связь с коллектором двух пар колец, расположенных на разных втулках, осуществляется посредством механически скользящих контактов с возможностью вращения колец относительно коллектора, а третья пара колец электрически соединена с коллектором проводным монтажом.

4. Машина по п.3, отличающаяся тем, что коммутатор выполнен, например, в виде трех пар электронных ключей.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru