DE1244908B

DE1244908B - Rotatable connection for small electrical devices

Info

Publication number: DE1244908B
Application number: DEM58967A
Authority: DE
Inventors: Sydney Norman Couzens
Original assignee: Muirhead and Co Ltd
Current assignee: Muirhead and Co Ltd
Priority date: 1962-11-21
Filing date: 1963-11-19
Publication date: 1967-07-20

Description

Drehbewegliche Verbindung für elektrische Kleingeräte Die Erfindung bezieht sich auf drehbewegliche Verbindungen für elektrische Kleingeräte mit beschränktem Drehbereich.Rotatable connection for small electrical appliances The invention refers to rotatable connections for small electrical appliances with limited Turning range.

Bei elektrischen Umlaufmaschinen ist es üblich, die Enden der elektrischen Wicklungen oder Spulen des Läufers oder Rotors an Schleifringe zu legen, die an der Rotorwelle starr befestigt und gegen sie isoliert sind, und die elektrische Verbindung nach außen über Bürsten herzustellen, die auf den Schleifringen gleiten.In electrical rotary machines, it is common to use the ends of the electrical Windings or coils of the rotor or rotor to slip rings to put on the rotor shaft are rigidly attached and isolated from it, and the electrical Establish connection to the outside via brushes that slide on the slip rings.

Zu den elektrischen Umlaufmaschinen zählen auch Drehmelder: Sie sind hauptsächlich Datenübertragungsgeräte, und ihre Genauigkeit hängt unter anderem von der Reibung der rotierenden Teile ab, die möglichst gering sein soll, so daß der rotierende Teil eine bestimmte, von einem Eingangssignal vorgegebene Winkelstellung mit dem kleinsten möglichen Fehler einnehmen kann.Electric rotary machines also include resolvers: They are mainly data transmission equipment, and their accuracy depends among other things on the friction of the rotating parts, which should be as low as possible, so that the rotating part has a specific angular position given by an input signal with the smallest possible mistake.

Für kleinere Geräte, bei denen das erreichbare Drehmoment entsprechend klein ist, wird die »Folge«-Genauigkeit des Instrumentes durch die Reibung zwischen Bürsten und Schleifringen begrenzt; dieser Nachteil kann bei kontinuierlicher Drehbewegung hingenommen werden.For smaller devices where the achievable torque is accordingly is small, the "tracking" accuracy of the instrument is determined by the friction between Brushes and slip rings limited; this disadvantage can occur with continuous rotary motion be accepted.

Für einige Anwendungen genügen jedoch ein bis zwei Umdrehungen des Rotors nach beiden Richtungen. In solchen Fällen sind an Stelle von Schleifringen und Bürsten flexible Verbindungen verwendet worden, um die Bürstenreibung zu vermeiden, und es hat sich gezeigt, daß die Verwendung flexibler Verbindungen anstatt der Schleifringe und Bürsten eine lange wartungsfreie Betriebsdauer gewährleistet und einen absolut zuverlässigen elektrischen Kontakt darstellt.For some applications, however, one to two turns of the is sufficient Rotor in both directions. In such cases are in place of slip rings and brush flexible connections have been used to avoid brush friction, and it has been shown that the use of flexible connections instead of slip rings and brushes guarantee a long, maintenance-free service life and an absolute represents reliable electrical contact.

Eine bekannte Ausführung einer solchen Verbindung verwendet feine Spiralfedern, um die erforderliche Beweglichkeit zu gewährleisten, aber die Federn sind kompliziert im Aufbau, leicht zerbrechlich, und in kleinen Geräten ist die elektrische Isolation schwierig. Außerdem bleibt die Drehbewegung auf etwa eineinhalb Umdrehungen begrenzt.One known embodiment of such a connection uses fine Coil springs to ensure the required mobility, but the springs are complex in construction, easily fragile, and in small devices the electrical isolation difficult. In addition, the rotation remains at about one and a half Revolutions limited.

Die einfachste Ausführung einer drehbeweglichen Verbindung besteht darin, die elektrischen Leiter des Läufers durch die Welle (die zu diesem Zweck innen hohl sein muß) und einen mit dieser fest verbundenen Tragkörper hindurch an äußere Klemmen herauszuführen. Bei diesem System verursacht eine durch dauernde Bewegung des Läufers bedingte Biege- und Torsionsbeanspruchung der Leitungen an der nicht starr festgelegten Verbindung unter Umständen Leitungsbrüche in der Welle. Dann muß entweder das Gerät oder zumindest der Läufer, der neu gewickelt werden muß, ausgewechselt werden.The simplest version is a rotatable connection therein, the electrical conductors of the rotor through the shaft (which for this purpose inside must be hollow) and a support body firmly connected to this through lead out external terminals. With this system one caused by permanent Movement of the runner caused bending and torsional stress on the cables If the connection is not rigidly fixed, there may be line breaks in the shaft. Then either the device or at least the runner must be rewound must be replaced.

Gegenstand der Erfindung ist ein einfaches Anschlußstück mit geringen Herstellungskosten, mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen ungünstige klimatische Bedingungen, mit guter Anpassungsfähigkeit gegenüber vielen Anwendungen und ohne die geschilderten Nachteile.The invention is a simple connector with low Manufacturing costs, with high resistance to adverse climatic conditions Conditions with good adaptability to many uses and without the disadvantages outlined.

Die Erfindung besteht in einem U-förmig gebogenen Drahtstück, dessen Schenkel zur Sicherung seiner Lage im Tragkörper festgelegt sind und an dessen Stirnfläche überstehen und von denen der eine zu einer Anschlußöse für die zu verbindenden Leiter gebogen und der andere zu einer Wendel als Halterung und Schutz für die flexible Anschlußleitung gegen Abknicken gewickelt ist, so daß durch die Drehbewegung des elektrischen Gerätes in den Leitern keine Biege- oder Torsionsspannungen hervorgerufen werden und der äußere Zug auf die Anschlußleitung vom Anschlußpunkt ferngehalten wird.The invention consists in a U-shaped bent piece of wire whose Legs are set to secure its position in the support body and on its end face survive and one of which becomes a connection eyelet for the conductor to be connected bent and the other into a helix as a support and protection for the flexible Connection line is wrapped against kinking, so that by the rotary movement of the electrical device does not cause any bending or torsional stresses in the conductors and the external train on the connection line is kept away from the connection point will.

Vorteilhaft kann das Drahtstück in seiner Lage dadurch gesichert werden, daß seine Schenkel durch auf dem Umfang des Tragkörpers verteilt angebrachte Bohrungen hindurchgesteckt sind.The piece of wire can advantageously be secured in its position by that his thighs through distributed on the circumference of the support body attached holes are pushed through.

Die Erfindung weist zusammengefaßt folgende Vorteile auf: 1. Funktionstüchtigkeit im Temperaturbereich von -65 bis -I-200° C und im Drehbereich bis zweimal 360°; 2. absolute Korrosions- und Feuchtigkeitsbeständigkeit; 3. einfache und robuste Konstruktion, bei der keine Verklebung oder Verschraubung erforderlich ist, so daß bei Vibrationen oder Stößen sich keine Teile lockern können; 4. die Halterung der Anschlußleitung liegt auf dem gleichen Potential wie die Leitung selbst, und damit wird ein Durchschlagen der Spannung zur Befestigung verhindert; 5. das Anschlußstück eignet sich zur Miniaturisierung und damit gleichzeitig zur Verringerung des Gewichts und der Massenträgheit; 6. das Prinzip der Befestigung läßt sich so erweitern, daß es verschiedenen Bedingungen angepaßt werden kann.In summary, the invention has the following advantages: 1. Functionality in the temperature range from -65 to -I-200 ° C and in the rotation range up to two times 360 °; 2. absolute resistance to corrosion and moisture; 3. Simple and sturdy Construction that does not require gluing or screwing, so that no parts can loosen in the event of vibrations or shocks; 4. the bracket of the Connection line is at the same potential as the line itself, and thus a breakdown of the tension for fastening is prevented; 5. the connector is suitable for miniaturization and thus at the same time for reducing weight and inertia; 6. The principle of attachment can be expanded so that it can be adapted to different conditions.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt F i g. 1 die Konstruktion eines Tragkörpers in Grund- und Aufriß in vergrößertem Maßstab, F i g. 2 die Formgebung des Drahtstückes, F i g. 3 und 4 eine vollständige Baugruppe in Längsschnitt und Ansicht von der Anschlußseite und F i g. 5 eine Draufsicht auf eine zum Anschluß für drei Leitungen erweiterte Anordnung.The invention is explained below with reference to the drawing. In this shows FIG. 1 the construction of a supporting body in plan and elevation in enlarged scale, FIG. 2 the shape of the piece of wire, FIG. 3 and 4 one Complete assembly in longitudinal section and view from the connection side and F i G. 5 shows a plan view of an arrangement expanded for connection for three lines.

In F i g. 1 sind das Mantelstück 1 und der Zapfen 2 eines Tragkörpers aus rostfreiem Stahl mit guter Korrosionsbeständigkeit hergestellt. Eine Bohrung 4 von genügend großem Durchmesser dient zur Aufnahme der Leitungen vom drehbaren elektrischen Gerät. Die Bohrungen 5, 5' und 6, 6' sind paarweise so im Mantelstück 1 angeordnet, daß sie die Schenkel U-förmiger Anschlußstücke aufnehmen, wie unten erläutert wird. Der Zapfen 2 ist so dimensioniert, daß er im Schiebesitz in eine Bohrung am Ende der Welle 13 paßt, die das rotierende elektrische Gerät trägt (F i g. 3).In Fig. 1 are the jacket piece 1 and the pin 2 of a support body Made of stainless steel with good corrosion resistance. One hole 4 of a sufficiently large diameter is used to accommodate the lines from the rotatable electrical device. The holes 5, 5 'and 6, 6' are in pairs in the jacket piece 1 arranged that they receive the legs of U-shaped fittings, as below is explained. The pin 2 is dimensioned so that it is in a sliding fit Bore at the end of the shaft 13 that carries the rotating electrical device (F i g. 3).

Das Anschlußstück kann aus leicht verfügbaren Materialien einfach hergestellt werden. In ein kurzes Stück Isolierschlauch 3 mit einem solchen Durchmesser, daß es leicht durch die Bohrungen 5 usw. geschoben werden kann, wird ein Stück elektrischer Leitungsdraht 7, z. B. verzinnter Kupferdraht, eingeführt. Der Isolierschlauch besteht vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), da dieses Material bekanntlich gute elektrische Eigenschaften hat und gegen Feuchtigkeit beständig ist. Die beiden Enden werden durch die Bohrungen 5 und 5' geschoben, und die dabei entstehende Schlaufe wird zu einer passenden U-Form zusammengezogen. Der Isolierschlauch wird dann so weit zurückgeschnitten, daß nur ein kurzes Stück aus den Bohrungen 5 und 5' hervorragt (F i g. 3). Das eine der beiden freien Drahtenden wird gekürzt und zu einer kleinen Öse 9 als Anschlußpunkt gebogen (F i g. 2), und das andere freie Drahtende wird als Halterung 10 für die lose Anschlußleitung wendelförmig aufgewickelt. Ein zweiter solcher Anschluß mit Halterung wird für die Bohrungen 6 und 6' angefertigt. Bei Serienfertigung könnte das U-förmige Drahtstück 7 natürlich schnell mit Hilfe eines geeigneten Biegewerkzeuges hergestellt werden.The connector can easily be made from readily available materials. In a short piece of insulating tube 3 with such a diameter that it can easily be pushed through the holes 5, etc., a piece of electrical wire 7, z. B. tinned copper wire introduced. The insulating tube is preferably made of polytetrafluoroethylene (PTFE), as this material is known to have good electrical properties and is resistant to moisture. The two ends are pushed through the bores 5 and 5 ', and the resulting loop is pulled together to form a matching U-shape. The insulating tube is then cut back so far that only a short piece protrudes from the bores 5 and 5 '(FIG. 3). One of the two free wire ends is shortened and bent into a small eyelet 9 as a connection point (FIG. 2), and the other free wire end is wound in a helical shape as a holder 10 for the loose connection line. A second such connection with bracket is made for the holes 6 and 6 '. In the case of series production, the U-shaped piece of wire 7 could of course be produced quickly with the aid of a suitable bending tool.

In F i g. 3 und 4 ist das drehbare elektrische Gerät 11, z. B. der Läufer eines Drehmelders mit der elektrischen Wicklung 12, mit seiner Welle 13 im Lager 14 drehbar gelagert. Die Welle ist axial durchbohrt, um den Zapfen 2 des Tragkörpers 1 aufzunehmen, und hat eine Querbohrung 15, durch die die von der elektrischen Wicklung 12 abgehenden Leitungen 16 und 17 in die Hohlwelle führen. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Leitung 16 durch die Hohlwelle, durch die axiale Bohrung 4 im Tragkörper und durch die Kunststoffdichtung 20 herausgeführt wird und an der Anschlußöse 9 endet. Die entsprechende lose Anschlußleitung 18 ist durch die Wendel 10 hindurchgeführt. In ähnlicher Weise enden die Leitung 17 und die durch die Wendel 10' geführte lose Anschlußleitung 19 an der Öse 9'. Die elektrische Verbindung geschieht nach irgendeiner bewährten Methode, z. B. durch Löten oder Schweißen.In Fig. 3 and 4 is the rotatable electrical device 11, e.g. B. the rotor of a resolver with the electrical winding 12, rotatably mounted with its shaft 13 in the bearing 14. The shaft is axially drilled through in order to receive the pin 2 of the support body 1 and has a transverse bore 15 through which the lines 16 and 17 extending from the electrical winding 12 lead into the hollow shaft. The drawing shows that the line 16 is led out through the hollow shaft, through the axial bore 4 in the support body and through the plastic seal 20 and ends at the connection eyelet 9. The corresponding loose connection line 18 is passed through the helix 10. In a similar way, the line 17 and the loose connecting line 19 guided through the helix 10 'end at the eyelet 9'. The electrical connection is made by any proven method, e.g. B. by soldering or welding.

Die Halterung in den Wendeln 10 und 10' kann dadurch verbessert werden, daß kurze Isolierschlauchstücke 21, 21' über die Wendeln gezogen werden, wobei der Isolierschlauch noch ein kurzes Stück weiter über die lose Anschlußleitung reicht. Zur leichten Unterscheidung der Leitungen können die Isolierstücke zweckmäßigerweise gefärbt sein. Der Zapfen 2 des Tragkörpers wird unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffs, z. B. auf Epoxyharzbasis, in der Hohlwelle 13 befestigt.The retention in the coils 10 and 10 'can be improved by that short pieces of insulating tube 21, 21 'are pulled over the coils, the The insulating hose extends a short distance over the loose connection line. The insulating pieces can expediently be used for easy differentiation of the lines be colored. The pin 2 of the support body is using a suitable Adhesive, e.g. B. based on epoxy resin, fixed in the hollow shaft 13.

Im Betrieb wird jegliche Torsion von den Anschlußleitungen 18 und 19 aufgenommen, die hinreichend lang lose geführt werden, damit sie bei der auftretenden Verdrillung nicht überbeansprucht werden (z. B. bis zu zwei Umdrehungen der Welle). Die Anschlußösen 9 und 9' werden durch die Wendeln 10 und 10' vor mechanischen Beanspruchungen geschützt.In operation, any torsion from the leads 18 and 19 added, which are loosely performed long enough to allow them to occur when Twisting are not overstrained (e.g. up to two revolutions of the shaft). The connection lugs 9 and 9 'are protected from mechanical stress by the coils 10 and 10' protected.

Die oben beschriebene Ausführung bezieht sich auf einen Drehmelder mit nur einer Läuferwicklung. Differential-Melde-Systeme besitzen jedoch drei Läuferwicklungen, die im Stern oder im Dreieck geschaltet sind, so daß drei Leitungen herausgeführt werden müssen. Für diesen Fall ist in F i g. 5 allgemein dargestellt, auf welche Weise gemeinsam drei Anschlüsse und Befestigungen auf einem Tragkörper angeordnet werden können.The embodiment described above relates to a resolver with only one rotor winding. Differential signaling systems, however, have three rotor windings, which are connected in a star or in a delta, so that three lines lead out Need to become. In this case, FIG. 5 generally shown on which Way together three connections and fastenings arranged on a support body can be.

Claims

Claims: 1. Rotatable connection for small electrical devices with a limited range of rotation between a conductor led out of a shaft of the device and an outer flexible connection line by means of a supporting body firmly connected to the shaft through which the conductor emerging from the shaft is passed, characterized by a U-shaped bent piece of wire 7, the legs of which are fixed in order to secure its position in the support body (1) and protrude at its end face and of which one leads to a connection eyelet (9) for the conductors (16, 18 or 17, respectively) to be connected 19) and the other is wound into a helix (10) as a holder and protection for the flexible connection line (18 or 19) against kinking (Fig. 2).

2. Compound according to claim 1, characterized in that that the legs of the piece of wire (7) through on the circumference of the support body (1) distributed holes (5, 6) are pushed through (Fig. 1).

3. Connection according to claim 1 or 2, characterized in that the eyelet (9) of the piece of wire (7) is soldered or welded to the conductors (16, 18 or 17, 19).

4. Connection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the helical end (10) of the piece of wire (7) and the part of the connecting line (18, 19) it encompasses are covered with a short piece of insulating tube (21) ( Fig. 3).

5. A compound according to claim 2, characterized in that that the support body (3) consists of metal and the piece of wire (7) in the bores is covered with an insulating tube. Publications considered: German Patent Nos. 628 591, 751684; Swiss Patent No. 69 551.