RU2091884C1

RU2091884C1 - Switching device

Info

Publication number: RU2091884C1
Application number: RU96114519A
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонтьевич Лотоцкий; Сергей Владимирович Лотоцкий
Original assignee: Владимир Леонтьевич Лотоцкий; Сергей Владимирович Лотоцкий
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; low-voltage circuit-opening devices. SUBSTANCE: device has cup-shaped nonmagnetic case 1 holding stator 2 of stepping motor press-fitted into it and provided with control winding 3 and shaft 4 with pointed end portion 5. Claw-shaped magnetoelectric inductor excited by permanent magnet 21 is fixed on nonmagnetic metal bush 6 whose blind space mounts slide bearings 7 and steel plate 8. Shaft 4 is placed inside slide bearing 7 and its pointed end is butted up against plate 8. Bush 6 has disk-shaped end wall 9 and lug 10 carrying disk of contact holder 11 made of insulating material and mounting conducting and insulating members 12 and 13. Brushes 14 placed in brush holders and held down by springs 16 slide over their smooth surfaces. Sealing gland 18 is provided to prevent ingress of products of contact wear (brush-and-strip dust). Device depends for its operation on closure of pair of brushes connected in series with electric circuit by means of movable conducting member set in stepping angular movement. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к низковольтному электроаппаратостроению. The invention relates to electrical engineering, in particular to low-voltage electrical engineering.

Как известно, в коммутационных аппаратах при замыкании происходит износ, вызванный дребезгом контактов. Особенно велико влияние дребезга при фронтальном соударении контактных поверхностей взаимодействующих контакт-деталей [1] В случае соударения под острым углом величина дребезга значительно уменьшается, например, в коммутирующем устройстве шагового типа [2]
Устройство [2] характеризуется благодаря использованию магнитоэлектрического шагового электродвигателя угловым шаговым перемещением замыкающих контакт-деталей, закрепленных на роторе, относительно неподвижных контакт-деталей, установленных на статоре и включенных в разрывы электрических цепей. Данное устройство принимается за прототип.As you know, in switching devices during short circuit wear occurs due to contact bounce. The impact of bounce is especially great during frontal impact of contact surfaces of interacting contact parts [1] In the case of impact at an acute angle, the amount of bounce decreases significantly, for example, in a step-type switching device [2]
The device [2] is characterized by the use of a magnetoelectric stepper motor by the angular stepwise movement of the closing contact parts mounted on the rotor, relative to the stationary contact parts mounted on the stator and included in the breaks in electrical circuits. This device is taken as a prototype.

Целью изобретения является повышение надежности коммутирующего устройства за счет полного устранения дребезга, достигаемое путем перехода к конструкции устройства, реализующей безударное скользящее перемещение подвижных контакт-деталей относительно неподвижных. The aim of the invention is to increase the reliability of the switching device due to the complete elimination of bounce, achieved by moving to a device design that implements shockless sliding movement of the moving contact parts relatively stationary.

Указанная цель достигается в изобретении, которое от прототипа [2] отличается тем, что статор установлен в чашеобразный корпус, в торцевой стенке которого в центральной части запрессована ось из закаленной немагнитной стали, имеющая в своей концевой части заостренную форму; магнитоэлектрический индуктор закреплен на немагнитной втулке, в глухой полости которой запрессован подшипник скольжения, прижимающий ко дну полости тонкую стальную пластинку, а внутри подшипника скольжения помещена ось корпуса, прижатая своим заостренным концом к стальной пластинке втулка со стороны ее глухой части имеет стенку дискообразной плоской формы, наружный диаметр которой больше внешнего диаметра втулки, а к стенке втулки прикреплен одной стороной диск контактодержателя, выполненного из изолирующего материала, причем прикрепление контактодержателя к стенке втулки осуществлено при помощи выступа специальной формы, помещаемого в отверстие контактодержателя аналогичной формы, на другой торцевой поверхности контактодержателя прикреплены плоские проводящие и изолирующие элементы, плотно прилегающие друг к другу и образующие гладкую монолитную торцевую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей; неподвижные контакт-детали выполнены в виде щеток, закрепленных в щеткодержателе, выполненном из изолирующего материала и закрывающем открытую часть чашеобразного корпуса; щетки прижаты к рабочей торцевой поверхности контактодержателя при помощи контактных пружин, закрепленных противоположным концом в щеткодержателе; на лобовую часть обмотки управления, обращенную к щеткодержателю, надет держатель, в котором размещен фетровый уплотнительный сальник кольцевой формы, который прижат своей внутренней стороной к цилиндрической поверхности контактодержателя. This goal is achieved in the invention, which differs from the prototype [2] in that the stator is installed in a bowl-shaped housing, in the end wall of which an axis of hardened non-magnetic steel is pressed in the central part, having a pointed shape in its end part; the magnetoelectric inductor is mounted on a non-magnetic sleeve, in the blind cavity of which a sliding bearing is pressed, pressing a thin steel plate to the bottom of the cavity, and the housing axis is placed inside the sliding bearing, the sleeve is pressed with its pointed end to the steel plate on the side of its blind part has a disk-shaped flat wall, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the sleeve, and a contact holder disk made of insulating material is attached to the wall of the sleeve on one side, the contact holder is replicated to the wall of the sleeve by means of a protrusion of a special shape placed in the hole of the contact holder of a similar shape, flat conductive and insulating elements attached tightly to each other and forming a smooth monolithic end surface designed to slide fixed contacts on it -details; fixed contact parts are made in the form of brushes fixed in a brush holder made of insulating material and covering the open part of the bowl-shaped body; the brushes are pressed against the working end surface of the contact holder using contact springs fixed at the opposite end in the brush holder; a holder is mounted on the frontal part of the control winding facing the brush holder, in which a ring-shaped felt seal is placed, which is pressed with its inner side to the cylindrical surface of the contact holder.

Согласно п. 2 формулы изобретения устройство отличается тем, что магнитоэлектрический индуктор шагового электродвигателя выполнен когтеобразной конструкции в виде пары штампованных магнитомягких шайбообразных деталей с полюсными выступами, отогнутыми под прямым углом по направлению друг к другу и смещенными на одно полюсное деление, а между указанными деталями помещен кольцевой постоянный магнит, выполненный из высокоэрцитивного магнитного материала, намагниченного аксиально, а поверх постоянного магнитами под полюсными выступами помещено и закреплено металлическое немагнитное кольцо, служащее для балансировки вращающегося индуктора. According to paragraph 2 of the claims, the device is characterized in that the magnetoelectric inductor of the stepper motor is made of a claw-like structure in the form of a pair of stamped magnetically soft washer-shaped parts with pole protrusions bent at right angles to each other and offset by one pole division, and placed between these parts annular permanent magnet made of a highly coercive magnetic material magnetized axially and on top of the permanent by magnets under the pole ledges a non-magnetic metal ring is placed and fixed, which serves to balance the rotating inductor.

На фиг. 1 приведена конструкция предложенного коммутирующего устройства шагового типа. Устройство содержит металлический немагнитный корпус 1, в который запрессован статор шагового электродвигателя 2 с обмоткой управления 3. В центральной утолщенной части корпуса запрессована ось 4 из закаленной немагнитной стали, имеющая в своей концевой части 5 заостренную форму. Магнитоэлектрический индуктор закреплен на немагнитной металлической втулке 6, в глухой полости которой запрессован подшипник скольжения 7, прижимающий ко дну полости втулки тонкую стальную пластинку 8, а внутри подшипника скольжения 7 помещена свободная часть оси 4. Втулка 6 имеет торцевую стенку дискообразной плоской формы 9 и выступ 10 некруглой, например, квадратной формы. На выступ 10 надет диск контактодержателя 11, выполненного из изолирующего материала. На диске размещены плоские проводящие 12 и изолирующие 13 элементы, образующие при их плотном прилегании друг к другу гладкую монолитную рабочую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей в виде щеток 14, закрепленных в щеткодержателе 15 и поджимаемых контактными пружинами 16. Для предотвращения попадания в зазор шагового электродвигателя продуктов износа скользящего контакта (щеточно-ламельная пыль) на лобовую часть обмотки управления надет штампованный из фольги держатель 17, в котором размещен фетровый уплотнительный сальник 18, прижимаемый своей внутренней стороной к цилиндрической поверхности контактодержателя 11. Магнитоэлектрический индуктор шагового электродвигателя выполнен в виде пары штампованных магнитомягких шайбообразных деталей 19 с полюсными выступами 20, отогнутыми под прямым углом по направлению друг к другу и смещенными между собой на одно полюсное деление, а между указанными деталями помещен кольцевой постоянный магнит 21, выполненный из высокоэрцитивного магнитного материала. Между выступами 20 и постоянным магнитом 21 размещено и закреплено металлическое немагнитное кольцо 22, служащее для балансировки ротора. In FIG. 1 shows the design of the proposed switching device step type. The device comprises a metallic non-magnetic housing 1, into which the stator of the stepper motor 2 is pressed in with a control winding 3. In the central thickened part of the housing, an axis 4 of hardened non-magnetic steel is pressed, having a pointed shape in its end part 5. The magnetoelectric inductor is mounted on a non-magnetic metal sleeve 6, in the blind cavity of which a sliding bearing 7 is pressed, pressing a thin steel plate 8 to the bottom of the cavity of the sleeve, and the free part of the axis 4 is placed inside the sliding bearing 7. The sleeve 6 has an end wall of a disk-shaped flat shape 9 and a protrusion 10 non-circular, for example, square in shape. A protrusion 10 is fitted with a contact carrier disk 11 made of an insulating material. Flat conductive 12 and insulating 13 elements are placed on the disk, which, when they fit snugly together, form a smooth monolithic work surface designed to slide stationary contact parts in the form of brushes 14 mounted on the brush holder 15 and pressed by contact springs 16. To prevent getting into the gap of the stepper motor products of wear of the sliding contact (brush lamella dust) on the frontal part of the control winding is put on a foil-pressed holder 17, in which the felt th sealing gland 18, pressed with its inner side to the cylindrical surface of the contact holder 11. The magnetoelectric inductor of the stepper motor is made in the form of a pair of stamped magnetically soft washer-like parts 19 with pole projections 20, bent at right angles to each other and offset by one pole division and between the indicated parts an annular permanent magnet 21 is placed, made of highly coercive magnetic material. Between the protrusions 20 and the permanent magnet 21 is placed and fixed a metal non-magnetic ring 22, which serves to balance the rotor.

Работа коммутирующего устройства заключается в замыкании неподвижных контакт-деталей (щеток), включенных попарно в разрывы электрических цепей, подвижными проводящими контакт-деталями, совершающими угловые шаговые перемещения по сигналам управления шаговым электродвигателем. The operation of the switching device is to close the stationary contact parts (brushes), connected in pairs in the breaks of the electrical circuits, by moving conductive contact parts making angular step movements according to the control signals of the stepper motor.

В зависимости от формы замыкающих контакт-деталей, количества пар щеток на статоре и очередности их замыкания при шаговом перемещении ротора, может быть реализовано коммутирующее устройство в виде контактора, переключателя или шагового искателя. Структура контактной системы в этих случаях общеизвестна. Depending on the shape of the contacting contact parts, the number of pairs of brushes on the stator and the sequence of their closure during the stepwise movement of the rotor, a switching device in the form of a contactor, switch or step finder can be implemented. The structure of the contact system in these cases is well known.

Устройство отличается простотой конструкции, высокой надежностью работы, возможностью замены подвергшихся износу контактных элементов и удаления продуктов износа. Для управления шаговым электродвигателем удобно использовать микропроцессорную технику, открывающую широкие возможности для микроминиатюризации. The device is distinguished by its simplicity of design, high reliability, the ability to replace exposed contact elements and remove wear products. It is convenient to use microprocessor technology to control a stepper motor, which opens up great opportunities for microminiaturization.

Claims

1. A switching device comprising a non-reversible stepper motor consisting of a stator with a control winding and a magnetoelectric inductor, and a contact system consisting of movable closing contact parts mounted on the rotor by means of an insulating contact holder, and fixed contact parts located in pairs on the stator with an angular shift of one pair relative to another equal to or a multiple of the angular shift of one step, characterized in that the stator is installed in a bowl-shaped housing in the end wall whose axis is pressed in the central part from the hardened non-magnetic steel, which has a pointed shape in its end part, the magnetoelectric inductor is mounted on a non-magnetic sleeve, in the blind cavity of which a sliding bearing is pressed, pressing a thin steel plate to the bottom of the cavity, and the housing axis is placed inside the sliding bearing, pressed with its pointed end to the steel plate, the sleeve from the side of its deaf part has a disk-shaped flat wall, the outer diameter of which is larger than the outer diameter and the sleeve and the wall of the sleeve is attached on one side to a contact carrier disk made of insulating material, and the contact holder is attached to the wall of the sleeve using a protrusion of a special shape placed in a hole of a contact holder of a similar shape, flat conductive and insulating elements are attached to the other end surface of the contact holder, tightly adjacent to each other and forming a smooth monolithic working end surface, designed to slip on it stationary ntact parts, fixed contact parts are made in the form of brushes fixed in a brush holder made of insulating material and covering the open part of the cup-shaped housing, brushes are pressed to the working end surface of the contact holder using contact springs, fixed at the opposite end in the brush holder, on the front part of the winding the control facing the brush holder wears a holder in which a ring seal is placed, which is pressed with its inner side to the cylindrical surface of the contour holder.

2. The device according to claim 1, characterized in that the magnetoelectric inductor of the stepper motor is made of a claw-like structure in the form of a pair of stamped magnetically soft washer-like parts with pole protrusions bent at right angles to each other and offset by one pole division, and between these parts an annular permanent magnet is placed, made of a highly coercive magnetic material magnetized axially, and is placed and fixed over the permanent magnet under the pole projections etallicheskoe nonmagnetic ring adapted for balancing a rotating inducer.