RU2413347C1 - Rotary commutator - Google Patents

Rotary commutator Download PDF

Info

Publication number
RU2413347C1
RU2413347C1 RU2009146651/09A RU2009146651A RU2413347C1 RU 2413347 C1 RU2413347 C1 RU 2413347C1 RU 2009146651/09 A RU2009146651/09 A RU 2009146651/09A RU 2009146651 A RU2009146651 A RU 2009146651A RU 2413347 C1 RU2413347 C1 RU 2413347C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
switching
stator
time
sectors
Prior art date
Application number
RU2009146651/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Дмитриевич Свияженинов (RU)
Евгений Дмитриевич Свияженинов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения
Priority to RU2009146651/09A priority Critical patent/RU2413347C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2413347C1 publication Critical patent/RU2413347C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: rotary commutator includes circular stator with interrupting conducting arc sections (sectors) and conducting rotor arranged along axis of stator symmetry. At the same time rotor is made in the form of right n+1 or n-1 - arm star, therefore full cycle of switching is carried out serially for the time of incomplete rotation of rotor, and only for the time of its rotation by angle 2π/(n+1) or 2π/(n-1) accordingly. Method consists in n+1 or n-1 - multiple reduction of frequency of rotor rotation compared to traditional circuit of single-arm rotor and structural self-balance of rotor, which helps to reduce vibrations, wear, electric and mechanical heat release of elements of commutator and dynamic loads at bearing units, and also n+1 or n-1 - multiple increase of time of closed condition of contacts in process of discrete switching.
EFFECT: improved functional-operational properties of rotary commutator, shown in increased efficiency and reliability.
4 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханическим и электронным устройствам, обеспечивающим посредством включения, отключения и переключения электрических цепей выбор требуемой выходной цепи (цепей) и соединение с ней входной цепи (цепей). Коммутатор входит составным элементом в более сложные устройства для передачи информации в электросвязи, телемеханике, телеметрических системах, энергетике, микроволновой и импульсной технике, например, для комбинированной генерации системы импульсов, радиопеленгации (Commutated Aerial Direction Finding - CADF) или прерывистого токосъема и может быть использован в системах коммутации, телеметрии и вооружений, например, для управления пуском системы залпового огня, а также в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to electromechanical and electronic devices, providing, by turning on, off and switching electrical circuits, the selection of the desired output circuit (s) and connection of the input circuit (s) to it. The switch is an integral part of more complex devices for transmitting information in telecommunications, telemechanics, telemetry systems, energy, microwave and pulsed technology, for example, for combined generation of a pulse system, radio direction finding (CADF) or intermittent current collection and can be used in switching systems, telemetry and weapons, for example, to control the launch of a multiple launch rocket system, as well as in ignition systems of internal combustion engines (ICE).

Широко известен вращающийся коммутатор в телеметрических системах с временным разделением каналов /К.У.Гэтленд. Развитие управляемых снарядов. М., 1956/, состоящий из неподвижного статора-кольца и ротора-луча, вращаемого двигателем постоянного тока с питающим напряжением 6,3 В. Коммутация осуществляется контактным устройством в виде вращающегося проводящего луча из никелево-серебряного сплава. Один - центральный неподвижный конец луча соединен с передающей антенной, а другой - скользит по кольцу с n непрерывно следующими и изолированными друг от друга проводящими секторами равной длины, присоединенными к n датчикам, преобразующим физические величины в электрические колебания и включенным в телеметрическую систему уплотнения сигналов. Очевидно, что проводящие секторы при этом имеют угловую длину

Figure 00000001
. Вращаясь, коммутатор по очереди непрерывно подключает к антенне цепь каждого датчика и таким образом передает сигналы. Эти сигналы передаются в течение n-й части периода вращения ротора.The rotating switch in telemetry systems with time division of channels / K.W. Gatland is widely known. The development of guided missiles. M., 1956 /, consisting of a fixed ring stator and a rotor beam, rotated by a DC motor with a supply voltage of 6.3 V. Switching is carried out by a contact device in the form of a rotating conductive beam of a nickel-silver alloy. One - the central fixed end of the beam is connected to the transmitting antenna, and the other - slides along the ring with n continuously following conductive sectors of equal length, connected to n sensors, converting physical quantities into electrical oscillations and included in the telemetric signal compression system. It is obvious that the conducting sectors in this case have an angular length
Figure 00000001
. Rotating, the switch in turn continuously connects the circuit of each sensor to the antenna and thus transmits signals. These signals are transmitted during the nth part of the rotor rotation period.

Возможна дискретная коммутация, когда проводящие секторы кольца имеют угловую длину меньше указанной. Тогда цепи коммутируются не непрерывно, а с некоторыми разрывами по времени. Дискретная коммутация осуществляется, например, в распределителе зажигания двигателей внутреннего сгорания /В.Е.Ютт. Электрооборудование автомобилей. М., 2009; Р.Демидович. Система зажигания легковых автомобилей. Минск, 1998/.Discrete switching is possible when the conducting sectors of the ring have an angular length less than that indicated. Then the circuits are switched not continuously, but with some time gaps. Discrete switching is carried out, for example, in the ignition distributor of internal combustion engines / V.E. Utt. Electric equipment of cars. M., 2009; R.Demidovich. The ignition system of cars. Minsk, 1998 /.

В любом случае частота коммутации равна fn, где f - частота вращения ротора, n - число проводящих секторов статора. С каждого датчика сигнал снимается с частотой f. Переключение цепей датчиков с учетом ограниченности частоты вращения ротора механического коммутатора позволяет осуществлять телеметрию величин, меняющихся с низкой частотой, т.е. максимальная частота телеметрируемой величины ограничена частотой вращения ротора коммутатора. Поэтому используют коммутаторы с весьма высокими частотами вращения: 120, 80 и 40 об/сек /К.У.Гэтленд. Развитие управляемых снарядов. М., 1956/.In any case, the switching frequency is fn, where f is the rotor speed, n is the number of conductive stator sectors. A signal is taken from each sensor with a frequency f. Switching the sensor circuits, taking into account the limited rotational speed of the rotor of the mechanical commutator, allows telemetry of quantities that change with a low frequency, i.e. the maximum frequency of the telemetered value is limited by the rotor speed of the switch. Therefore, they use switches with very high rotational speeds: 120, 80, and 40 rpm / K.W. Gatland. The development of guided missiles. M., 1956 /.

Следовательно, недостатком такого коммутатора, выбранного за прототип, является высокая частота вращения его ротора - десятки оборотов в секунду, - что вызвано необходимостью адекватной передачи переменных во времени сигналов. Столь высокая частота вращения ротора такого точного и ответственного устройства, каким является коммутатор, приводит к целому ряду причин, резко снижающих его функционально-эксплуатационные качества. Перечислим только некоторые из них.Therefore, the disadvantage of such a switch selected for the prototype is the high rotational speed of its rotor - tens of revolutions per second - due to the need for adequate transmission of time-variable signals. Such a high rotor speed of such an accurate and critical device, such as a switch, leads to a number of reasons that sharply reduce its functional and operational qualities. We list only a few of them.

1. Повышенный механический износ скользящих контактов, требующий специальных средств для смазки маслом специального состава и для собирания металлической пыли, а также подшипниковых узлов.1. Increased mechanical wear of sliding contacts, requiring special means for lubricating oil with a special composition and for collecting metal dust, as well as bearing assemblies.

2. Высокий уровень механических вибраций и тепловыделения.2. High level of mechanical vibrations and heat dissipation.

3. Проблемы разбалансировки ротора вследствие изначально конструктивно несамоурановешенной однолучевой схемы.3. Problems of rotor unbalance due to initially structurally non-self-balanced single-beam circuit.

4. Малое время замкнутого состояния каждой цепи при дискретной коммутации из-за высокой скорости вращения ротора.4. The short time of the closed state of each circuit during discrete switching due to the high speed of rotation of the rotor.

5. Постоянно действующая токовая нагрузка на единственный проводящий луч ротора, приводящая к выделению джоулева тепла и уходу температурных характеристик коммутатора.5. A constant current load on a single conducting beam of the rotor, leading to the release of Joule heat and the departure of the temperature characteristics of the switch.

Подобные проблемы, как правило, приводят к постепенному отказу от применения роторных коммутаторов в пользу электронных систем коммутации, не имеющих вращающихся частей, например, мультиплексоров и дешифраторов на интегральных микросхемах /Е.П.Угрюмов. Цифровая схемотехника. СПб, 2007/. Вместе с тем недорогие в производстве и эксплуатации механические коммутаторы отличает простота, надежность и, главное, устойчивость к внешним электромагнитным, радиационным и другим возможным вредным воздействиям и помехам.Such problems, as a rule, lead to the gradual abandonment of the use of rotary switches in favor of electronic switching systems that do not have rotating parts, for example, multiplexers and decoders on integrated circuits / E.P. Ugryumov. Digital circuitry. SPb, 2007 /. At the same time, mechanical switches, inexpensive in production and operation, are distinguished by simplicity, reliability and, most importantly, resistance to external electromagnetic, radiation and other possible harmful influences and interferences.

Задачей заявляемого изобретения является многократное снижение частоты вращения ротора коммутатора за счет того, что полный цикл последовательной коммутации выполняется за время не полного оборота ротора, а только за время малого его поворота. Это устраняет перечисленные выше проблемы. Сопутствующим эффектом является повышение функциональности и надежности вращающегося коммутатора.The objective of the invention is the multiple reduction of the rotor speed of the rotor of the switch due to the fact that the full cycle of sequential switching is performed during the time of not full revolution of the rotor, but only during its small rotation. This fixes the issues listed above. A concomitant effect is to increase the functionality and reliability of a rotating switch.

Поставленная задача решается тем, что в коммутаторе, включающем: статор-кольцо с n проводящими секторами и вращающийся ротор, проводящие секторы выполнены в виде равноотстоящих прерывающихся отрезков длины, меньшей чем

Figure 00000001
, а ротор выполнен в виде правильной n+1 или n-1-лучевой проводящей звезды. Проводящие секторы при этом имеют угловую длину
Figure 00000002
в первом случае и
Figure 00000003
- во втором.The problem is solved in that in the switch, including: a stator-ring with n conductive sectors and a rotating rotor, the conductive sectors are made in the form of equally spaced interrupted segments of length less than
Figure 00000001
and the rotor is made in the form of a regular n + 1 or n-1-ray conducting star. Conductive sectors in this case have an angular length
Figure 00000002
in the first case and
Figure 00000003
- in the second.

Изложенная сущность поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема вращающегося коммутатора, на фиг.2 - последовательность распределения сигнала по секторам-контактам статора (отмеченная римскими цифрами) и схема работы для прямой и обратной коммутации (прямая коммутация показана на правой части фиг.2, тогда как обратная - на левой), на фиг.3 - временные развертки непрерывной и дискретной коммутации, на фиг.4 - частоты вращения пятилучевого и трехлучевого ротора прямой и обратной коммутации как функции эквивалентной частоты вращения традиционного однолучевого ротора, т.е. частоты вращения однолучевого ротора, адекватного многолучевым относительно частоты коммутации.The essence of the foregoing is illustrated by the drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a rotating switch, Fig. 2 shows the sequence of distribution of the signal across the sectors of the stator (marked with Roman numerals) and the operation diagram for direct and reverse switching (direct switching is shown on the right side of Fig. 2, while the reverse is on the left), FIG. 3 is a time scan of continuous and discrete switching, and FIG. 4 is the rotation frequency of the five-beam and three-beam forward and reverse switching rotors as a function of the equivalent rotational speed itsionnogo single beam of the rotor, i.e. rotational speed of a single-beam rotor, adequate multipath relative to the switching frequency.

Вращающийся коммутатор (фиг.1) содержит неподвижную часть - статор-кольцо 1, на окружности которого расположены n равноотстоящих друг от друга проводящих секторов-контактов 2 с выводами на соответствующие коммутируемые цепи (на чертеже не показаны), и вращающуюся часть - ротор 3, расположенный внутри статора-кольца 1 по его оси симметрии, выполненный в виде правильной n+1 или n-1-лучевой проводящей звезды. Лучи ротора 3 непрерывно скользят по окружности статора 1, периодически попадая на его проводящие сектора 2, а центр ротора-звезды 4 снабжен постоянным скользящим контактом.The rotating switch (Fig. 1) contains a fixed part - a stator-ring 1, on the circumference of which there are n equally spaced conductive sectors-contacts 2 with leads to the corresponding switched circuits (not shown in the drawing), and the rotating part - rotor 3, located inside the stator-ring 1 along its axis of symmetry, made in the form of a regular n + 1 or n-1-ray conducting star. The rays of the rotor 3 continuously slide around the circumference of the stator 1, periodically falling on its conductive sectors 2, and the center of the rotor-star 4 is equipped with a constant sliding contact.

Через центр 4 ротора-звезды 3 осуществляется постоянный контакт. При вращении ротора-звезды 3 его лучи последовательно контактируют с проводящими секторами 2 статора-кольца 1 коммутатора, переключая соответствующие цепи: в направлении, совпадающим с направлением вращения ротора 3, в случае n+1 (прямая, или попутная, коммутация) или в противоположном направлении (обратная, или встречная, коммутация) в случае n-1.Through the center 4 of the rotor-star 3 is a constant contact. When the rotor-star 3 rotates, its rays sequentially contact the conducting sectors 2 of the stator-ring 1 of the switch, switching the corresponding chains: in the direction coinciding with the direction of rotation of the rotor 3, in the case of n + 1 (direct or incidental switching) or in the opposite direction (reverse, or oncoming, switching) in the case of n-1.

На фиг.2 наглядно представлена схема коммутации для 4-контактного статора-кольца посредством 5-лучевого ротора-звезды (прямая, справа) и 3-лучевого ротора-звезды (обратная, слева).Figure 2 illustrates the switching diagram for a 4-pin stator-ring by means of a 5-beam star rotor (straight, right) and a 3-beam star rotor (reverse, left).

Принцип работы и анализ прямой и обратной коммутации на проводящих секторах статора-кольца вращающимся ротором-звездой.The principle of operation and analysis of direct and reverse switching on the conducting sectors of the stator-ring by a rotating rotor-star.

Для анализа прямой и обратной коммутации на проводящих секторах статора-кольца служит фиг.2. На фиг.2 изображена схема коммутации для 4-контактного статора-кольца посредством 5-лучевого ротора-звезды (прямая, справа) и 3-лучевого ротора-звезды (обратная, слева). Пусть в начальный момент времени один из n+1 (справа) или n-1 (слева) лучей ротора 3 совпадает с началом одного из n проводящих секторов 2 статора 1 (фиг.2). Токовый сигнал из центрального контакта 4 ротора 3 по этому лучу начинает передаваться на соответствующий проводящий сектор 2 статора 1. Такая коммутация будет продолжаться до тех пор, пока ротор не повернется на угол

Figure 00000004
(при прямой коммутации) или на угол
Figure 00000005
(при обратной). При повороте ротора на угол
Figure 00000006
(при прямой коммутации) или на угол
Figure 00000007
(при обратной) соседний луч ротора начинает контактировать с соседним проводящим сектором статора - по направлению вращения ротора или против вращения ротора. При повороте ротора 3 на угол 2π/(n+1)=nδ или на угол 2π/(n-1)=nδ коммутатор полностью последовательно переключит все цепи в прямом или обратном направлении. Следовательно, требуемая частота вращения n+1 - лучевого или n-1 - лучевого ротора снижается в n+1 или n-1 раз соответственно по сравнению с традиционным коммутатором, снабженным однолучевым ротором.For the analysis of direct and reverse switching on the conductive sectors of the stator-ring is figure 2. Figure 2 shows the switching diagram for a 4-pin stator-ring through a 5-beam star rotor (straight, right) and a 3-beam star rotor (reverse, left). Let at the initial moment of time one of the n + 1 (right) or n-1 (left) rays of the rotor 3 coincides with the beginning of one of the n conductive sectors 2 of the stator 1 (Fig.2). The current signal from the central contact 4 of the rotor 3 along this beam begins to be transmitted to the corresponding conductive sector 2 of the stator 1. This switching will continue until the rotor rotates through an angle
Figure 00000004
(with direct switching) or angle
Figure 00000005
(with reverse). When the rotor rotates through an angle
Figure 00000006
(with direct switching) or angle
Figure 00000007
(at the opposite), the adjacent rotor beam begins to contact the adjacent conductive sector of the stator - in the direction of rotation of the rotor or against the rotation of the rotor. When the rotor 3 is rotated by an angle 2π / (n + 1) = nδ or by an angle 2π / (n-1) = nδ, the switch completely sequentially switches all the chains in the forward or reverse direction. Therefore, the required rotational speed of the n + 1 - beam or n-1 - beam rotor is reduced n + 1 or n-1 times, respectively, compared with a traditional switch equipped with a single-beam rotor.

Временная развертка непрерывной коммутации изображена на фиг.3а.A temporary scan of continuous switching is depicted in figa.

Если проводящие секторы будут занимать меньшие угловые длины, чем соответственно

Figure 00000006
(при прямой коммутации) или
Figure 00000008
(при обратной), то коммутация будет осуществляться не непрерывно, а дискретно (фиг.3б). Именно такая коммутация осуществляется в устройстве модернизированного распределителя зажигания двигателя внутреннего сгорания /Свияженинов Е.Д. Распределитель зажигания двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ на изобретение №2362242. Приоритет 21.05.2008/.If the conductive sectors occupy shorter angular lengths than, respectively,
Figure 00000006
(with direct switching) or
Figure 00000008
(with the reverse), then the switching will be carried out not continuously, but discretely (Fig.3b). It is this kind of switching that is carried out in the device of the upgraded distributor of ignition of an internal combustion engine / E. Sviyazheninov Distributor of ignition of an internal combustion engine. RF patent for the invention No. 2362242. Priority May 21, 2008 /.

Таким образом, многолучевой ротор выполняет функцию не только мультиплексора, т.е. уплотнителя сигналов разных датчиков, но и мультипликатора, т.е. умножителя частоты коммутации в n+1 или в n-1 раз, и частота вращения ротора должна быть во столько же раз снижена.Thus, the multipath rotor performs the function of not only a multiplexer, i.e. signal packer of different sensors, but also a multiplier, i.e. multiplier switching frequency n + 1 or n-1 times, and the rotor speed should be reduced by the same amount.

Для предложенного многолучевого коммутатора определим понятие эквивалентной частоты вращения ротора f. Это - частота вращения ротора традиционного однолучевого коммутатора, обеспечивающего ту же частоту коммутации, что и многолучевого. Тогда частоты вращения n+1 или n-1 - лучевого ротора связаны с эквивалентной частотой f соотношениями:For the proposed multipath switch, we define the concept of equivalent rotor speed f. This is the rotor speed of the traditional single-beam switch, providing the same switching frequency as the multi-beam. Then the rotation frequencies of n + 1 or n-1 - beam rotor are related to the equivalent frequency f by the relations:

fn+1=f/(n+1),f n + 1 = f / (n + 1),

fn-1=f/(n-1).f n-1 = f / (n-1).

Частота коммутации для любого из рассмотренных коммутаторов равна fn, где f - эквивалентная частота вращения ротора, n - число проводящих отрезков статора.The switching frequency for any of the considered switches is equal to fn, where f is the equivalent rotor speed, n is the number of conductive segments of the stator.

Пример расчета частоты вращения многолучевого ротора для прямой и обратной коммутации.An example of calculating the speed of a multipath rotor for direct and reverse switching.

В качестве примера рассмотрим схему прямой и обратной коммутации для вращающегося коммутатора с 4-секторным статором. Тогда в рассматриваемых случаях должен быть использован соответственно 5-лучевой и 3-лучевой ротор. Требуемая частота вращения такого ротора должна быть соответственно ровно в 5 раз и 3 раза ниже частоты вращения однолучевого ротора традиционного коммутатора. На фиг.4 приведены требуемые частоты вращения пятилучевого f5 и трехлучевого f3 роторов как функции эквивалентной частоты вращения однолучевого ротора коммутатора f. Наглядно виден эффект мультипликации частоты коммутации, проявляющийся в пятикратном и трехкратном снижении требуемых частот вращения ротора коммутатора.As an example, consider the forward and reverse switching scheme for a rotating switch with a 4-sector stator. Then, in the cases under consideration, a 5-beam and 3-beam rotor should be used, respectively. The required rotational speed of such a rotor must be exactly 5 times and 3 times lower than the rotational speed of a single-beam rotor of a traditional switch. Figure 4 shows the required rotational speeds of the five-beam f 5 and three-beam f 3 rotors as a function of the equivalent speed of the single-beam rotor of the switch f. The effect of multiplication of the switching frequency is clearly visible, which manifests itself in a fivefold and threefold decrease in the required rotor speeds of the switch rotor.

При непрерывной коммутации время замкнутого состояния контактов как в однолучевом традиционном коммутаторе, так и в многолучевом, очевидно, одно и тоже и составляет

Figure 00000009
, где f - эквивалентная частота вращения ротора коммутатора, n - число секторов кольца. В первом случае проводящие секторы статора занимают всю его окружность, а во втором - лишь равноотстоящие отрезки угловой дины
Figure 00000010
или
Figure 00000011
для прямой или обратной коммутации соответственно.With continuous switching, the time of the closed state of contacts in both a single-beam traditional switch and in a multipath, obviously, is the same
Figure 00000009
, where f is the equivalent rotor speed of the commutator, n is the number of sectors of the ring. In the first case, the conducting sectors of the stator occupy its entire circumference, and in the second case, only equally spaced segments of the angular dyne
Figure 00000010
or
Figure 00000011
for direct or reverse switching, respectively.

Дискретная коммутацияDiscrete switching

Пусть угловая длина γ каждого из n равноотстоящих проводящих секторов статора удовлетворяет условию:Let the angular length γ of each of n equidistant conducting sectors of the stator satisfy the condition:

Figure 00000012
Figure 00000012

и определяется функциональным назначением коммутатора как, например, в синхронном распределителе зажигания ДВС /В.Е.Ютт. Электрооборудование автомобилей. М., 2009/. Сравним время замкнутого состояния контактов для трех вариантов коммутаторов: традиционного однолучевого, а также многолучевого прямой и обратной коммутации, при двух одинаковых параметрах: частоте коммутации fn и длине проводящего сектора γ, где f - эквивалентная частота вращения ротора. Коммутация будет осуществляться только при прохождении лучей ротора по этим проводящим секторам фиксированной длины γ и, учитывая (1), коммутация будет всегда дискретной за исключением предельного случая γ=δ, когда прямая коммутация n+1-лучевого ротора переходит в непрерывную. Для однолучевого ротора время замкнутого состояния контактов составляет

Figure 00000013
. Для n+1-лучевого ротора скорость его вращения для обеспечения той же частоты коммутации уменьшается в n+1 раз и время замкнутого состояния контактов во столько же раз увеличивается и составляет
Figure 00000014
. Для n-1-лучевого ротора скорость вращения уменьшается в n-1 раз и время замкнутого состояния контактов увеличивается до
Figure 00000015
. Таким образом, применение n+1 или n-1-лучевого ротора соответственно в n+1 или n-1 раз увеличивает время замкнутого состояния лучей ротора с n проводящими секторами статора по сравнению с однолучевым ротором, что упрощает процесс дискретной коммутации и повышает его надежность и функциональность.and is determined by the functional purpose of the switch, as, for example, in the synchronous ignition distributor of the internal combustion engine / B.E. Utt. Electric equipment of cars. M., 2009 /. Let us compare the time of the closed state of contacts for three versions of the switches: traditional single-beam, as well as multi-beam forward and reverse switching, with two identical parameters: the switching frequency fn and the length of the conducting sector γ, where f is the equivalent rotor speed. Switching will be carried out only when the rotor rays pass through these conducting sectors of a fixed length γ and, taking into account (1), the switching will always be discrete except in the limiting case γ = δ, when the direct switching of the n + 1-ray rotor becomes continuous. For a single-beam rotor, the closed time of the contacts is
Figure 00000013
. For an n + 1-beam rotor, its rotation speed to ensure the same switching frequency decreases n + 1 times and the time of the closed state of contacts increases by the same amount and amounts to
Figure 00000014
. For an n-1-beam rotor, the rotation speed decreases n-1 times and the contact closed time increases to
Figure 00000015
. Thus, the use of an n + 1 or n-1-beam rotor n + 1 or n-1 times increases the closed time of the rotor beams with n conductive stator sectors compared to a single-beam rotor, which simplifies the process of discrete switching and increases its reliability and functionality.

Так, для 4-секторного статора-кольца увеличение времени замкнутого состояния контактов возрастает соответственно в 5 и 3 раза для прямой и обратной дискретной коммутации.So, for a 4-sector stator-ring, the increase in the time of the closed state of contacts increases by 5 and 3 times, respectively, for direct and reverse discrete switching.

Выводы. Технический результатFindings. Technical result

1. Использование n+1 или n-1-лучевого ротора вращающегося коммутатора, где n - число проводящих секторов статора, снижает частоту вращения ротора соответственно в n+1 или в n-1 раз по сравнению с частотой вращения однолучевого ротора при той же частоте коммутации. В первом случае последовательность коммутации идет в прямом, а во втором - в обратном направлении относительно направления вращения ротора.1. The use of an n + 1 or n-1-beam rotor of a rotating commutator, where n is the number of conducting sectors of the stator, reduces the rotor speed by n + 1 or n-1 times, respectively, compared with the speed of a single-beam rotor at the same frequency commutation. In the first case, the switching sequence is forward, and in the second, in the opposite direction relative to the direction of rotation of the rotor.

2. Многократное снижение частоты вращения ротора коммутатора весьма существенно для устранения механического износа скользящих контактов, тепловыделения, вибраций и динамических нагрузок на подшипники.2. A multiple reduction in the rotor speed of the switch rotor is essential to eliminate mechanical wear of the sliding contacts, heat generation, vibration, and dynamic loads on the bearings.

3. Ротор в виде правильной многолучевой звезды самоуравновешен, в отличие от однолучевой, что конструктивно обеспечивает балансировку ротора.3. The rotor in the form of a regular multi-beam star is self-balanced, unlike a single-beam star, which constructively provides balancing of the rotor.

4. Малая частота вращения n+1 или n-1-лучевого ротора коммутатора увеличивает время замкнутого состояния лучей ротора с n проводящими секторами статора при дискретной коммутации соответственно в n+1 или в n-1 раз и, следовательно, увеличивает продолжительность подключения каждой цепи, что повышает функциональность, простоту и надежность процесса коммутации.4. The low rotational speed of the n + 1 or n-1-beam rotor of the switch increases the closed time of the beams of the rotor with n conducting sectors of the stator during discrete switching, respectively, n + 1 or n-1 times and, therefore, increases the connection time of each circuit , which increases the functionality, simplicity and reliability of the switching process.

5. При одном полном цикле коммутации (однократном последовательном переключении всех цепей) n+1 или n-1-лучевого ротора токовая нагрузка воспринимается не одним, а многими лучами. Следовательно, джоулево тепловыделение и температурный уход электрических характеристик многолучевого ротора будут в n+1 или в n-1 раз меньше, чем однолучевого.5. With one complete switching cycle (a single sequential switching of all circuits) of an n + 1 or n-1-beam rotor, the current load is perceived not by one, but by many rays. Consequently, the Joule heat and temperature loss of the electrical characteristics of the multi-beam rotor will be n + 1 or n-1 times less than single-beam.

Использованная литератураReferences

1. К.У.Гэтленд. Развитие управляемых снарядов. М., 1956 (прототип).1. C.W. Gatland. The development of guided missiles. M., 1956 (prototype).

2. В.Е.Ютт. Электрооборудование автомобилей. М., 2009.2. V.E. Yutt. Electric equipment of cars. M., 2009.

3. Р.Демидович. Система зажигания легковых автомобилей. Минск, 1998.3. R. Demidovich. The ignition system of cars. Minsk, 1998.

4. Е.П.Угрюмов. Цифровая схемотехника. СПб., 2007.4. E.P. Ugryumov. Digital circuitry. SPb., 2007.

5. Свияженинов Е.Д. Распределитель зажигания двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ на изобретение №2362242. Приоритет 21.05.2008. Опубл. БИ №20 20.07.2009. Кл. H01R 39/60 (2006.01), F02P 7/02 (2006.01), F02P 5/02 (2006.01).5. Sviyazheninov E. D. Distributor of ignition of an internal combustion engine. RF patent for the invention No. 2362242. Priority May 21, 2008. Publ. BI №20 07/20/2009. Kl. H01R 39/60 (2006.01), F02P 7/02 (2006.01), F02P 5/02 (2006.01).

Claims (1)

Вращающийся коммутатор, включающий кольцевой статор с n проводящими секторами и проводящий ротор, расположенный по оси симметрии статора, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде правильной n+1 или n-1-лучевой звезды, а проводящие секторы статора занимают равноотстоящие по окружности отрезки угловой длины, не превышающие
Figure 00000016
или
Figure 00000017
соответственно, при этом полный цикл коммутации осуществляется последовательно за время поворота ротора на угол 2π/(n+1) или 2π/(n-1) для реализации прямой или обратной коммутации соответственно, непрерывной при длинах отрезков, равных вышеуказанным значениям и дискретной коммутации - при меньших.
A rotating switch comprising a ring stator with n conductive sectors and a conductive rotor located along the axis of symmetry of the stator, characterized in that the rotor is made in the form of a regular n + 1 or n-1-ray star, and the conductive sectors of the stator occupy equally spaced angular segments lengths not exceeding
Figure 00000016
or
Figure 00000017
accordingly, in this case, a complete switching cycle is carried out sequentially during the time the rotor rotates through an angle of 2π / (n + 1) or 2π / (n-1) to implement direct or reverse switching, respectively, continuous at lengths of segments equal to the above values and discrete switching - with less.
RU2009146651/09A 2009-12-15 2009-12-15 Rotary commutator RU2413347C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009146651/09A RU2413347C1 (en) 2009-12-15 2009-12-15 Rotary commutator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009146651/09A RU2413347C1 (en) 2009-12-15 2009-12-15 Rotary commutator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2413347C1 true RU2413347C1 (en) 2011-02-27

Family

ID=46310744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009146651/09A RU2413347C1 (en) 2009-12-15 2009-12-15 Rotary commutator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2413347C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526842C2 (en) * 2012-06-14 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) Ice ignition photoelectric transducer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526842C2 (en) * 2012-06-14 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) Ice ignition photoelectric transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9431877B2 (en) Concentric ring generators
RU2413347C1 (en) Rotary commutator
US4853554A (en) Starting device
RU2017135453A (en) SYSTEM AND METHOD FOR ENERGY GENERATION
CN102565446A (en) Rotary encoder
RU2351044C2 (en) Multichannel sliding collector
RU2452066C2 (en) Ignition distributor transducer for internal combustion engine
JP2004028717A (en) Rotary encoder
US2853563A (en) Intervalometer
US20200083776A1 (en) Variable frequency generator rotor winding support structure
US2662191A (en) Electrostatic machine
US2977525A (en) Battery charge maintaining apparatus
US2778988A (en) Electrical phase shifting device
US2725540A (en) Slip ring assembly
US2753490A (en) Electric ignition system
CN104764968B (en) The test device and method of temperature-insensitive
RU2267840C2 (en) Current-collecting device
Li et al. Development and validation of a mechatronic solar array drive assembly for mini/micro-satellites
SU449409A1 (en) Rotating Discharger
US1781762A (en) Variable-speed control for electric motors
WO2019044856A1 (en) Voltage detecting circuit
US2715163A (en) High speed sampling switch
US2895060A (en) Fast rise pulse generator with high p.r.f.
RU2537971C1 (en) Built-in piezoelectric alternating-current source for inertial axysymmetrical bodies rotated clear
RU2526842C2 (en) Ice ignition photoelectric transducer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131216