Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3831
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_243787.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=243787&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB243787A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 7 сентября 1924 г.
Нет, 20,582/24.
243,787 Завершено: Декабрь.
1,
1925.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в электромагнитных устройствах.
(Сообщение от компании WESTERN ELECTRIC COMPANY, INCORPORATED, корпорации штата Нью-Йорк,
головной офис которой находится по адресу: 463, West Street, New York, State of New York, United States of
America.) Мы, компания WESTERN ELECTRIC COMPANY, LL. TED, Connaught House, Aldwych, London, W.C. 2,
британская корпорация, настоящим заявляем о характере данного изобретения и способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электромагнитным устройствам, в частности к устройствам, имеющим
вибрационную систему.
Целью изобретения является повышение эффективности передачи энергии таким устройством при
преобразовании электрической энергии в механическую или механической энергии в электрическую.
В идеальном случае вся энергия, передаваемая устройству в одной форме, преобразуется в энергию в другой
форме; то есть, входная энергия равна выходной энергии. На практике этот идеал недостижим, так же как
невозможно получить подшипник без трения или, например, реализовать идеальный тепловой двигатель,
разработанный Карно. В данном изобретении, однако, показано, как можно добиться очень близкого
приближения к этому идеальному случаю.
Для достижения максимальной эффективности необходимо выполнение одного или двух условий.
В электрической системе должны быть незначительные потери энергии; передача энергии от электрической
системы к механической должна быть максимально высокой; и в механической системе должны быть
незначительные потери энергии.
Кроме того, эти условия должны выполняться на всех частотах, на которых предполагается осуществлять
передачу. Изобретение будет описано и рассмотрено как линия передачи фильтрующего типа, [Цена 1000],
теория которой приведена в статьях Г.-А. Кэмпбелла и О.Дж. Зобеля в журнале Bell System Technical Journal
за ноябрь 1922 года и январь 1923 года соответственно. Эти фильтры состоят из комбинаций индуктивностей
и емкостей, соединенных последовательно или параллельно с линией передачи, и в зависимости от значений
и комбинаций индуктивностей и емкостей фильтр приобретает различные свойства. Это может быть фильтр
нижних частот, фильтр верхних частот или полосовой фильтр, пропускающий только полосу частот. Кроме
того, частота среза, выше или ниже которой ослабляются все нежелательные частоты, может иметь очень
критическое значение. Описанное на следующих страницах устройство рассматривается как фильтр, а
аналогия между механической и электрической системами используется для определения оптимальной
конструкции устройства и достижения желаемого результата.
Здесь следует отметить, что в механической системе масса и упругость соответствуют, а в электрической
системе — индуктивности и величине, обратной емкости, соответственно.
Именно с учетом изложенных выше условий определяется конструкция устройства. Крайне важно, чтобы эти
условия были соблюдены для всех частот колебаний, иначе при воспроизведении одного вида колебаний в
другой возникнут искажения. Для обеспечения одинакового импеданса электрической системы на всех
частотах обмотка шунтируется конденсатором. Этот вопрос будет подробно рассмотрен на более позднем
этапе. Для достижения максимальной передачи энергии полюсные наконечники магнита, создающего
постоянное магнитное поле, располагаются крест-накрест, так что в малом объеме образуется очень сильное
концентрированное поле. Магнит может быть постоянного типа или электромагнитом типа S5. Обмотка, через
которую проходят электрические колебания, расположена таким образом, что её центр находится в пределах
упомянутого выше сильного концентрированного поля. Таким образом, магнитное воздействие, возникающее
из-за токов в обмотке, используется в полной мере.
Якорь выполнен в форме язычка, а та часть, на которую воздействуют магнитные потоки, изготовлена из
какого-либо магнитного материала, например, железа, и расположена в центре обмотки и перекрестной
структуры. Остальная часть каркаса сделана максимально лёгкой. Как видно, в данной конструкции
наблюдается значительное увеличение силы, действующей на якорь при заданной длине возбуждающей
обмотки, по сравнению с ранее достижимыми значениями. При монтаже якоря необходимо преодолеть две
трудности. Во-первых, в силу своей гибкости якорь при вибрации может создавать нежелательные обертоны,
которые значительно нарушат требуемую частотную характеристику системы.
Эта трудность преодолевается путем создания на якоре элементов жесткости, позволяющих свести к
минимуму вибрацию одной части относительно другой. Еще одна сложность в обеспечении постоянного
импеданса на всех частотах заключается в том, что любая разница между восстанавливающей силой,
действующей на якорь, и магнитным притяжением действует как последовательная упругость в механической
цепи, и это приводит к изменению импеданса в зависимости от частоты. Эта трудность преодолевается путем
установки якоря в одной точке между изогнутыми поверхностями, причем кривизна определяется таким
образом, что восстанавливающая сила, действующая на якорь, возрастает с увеличением прогиба. В
некоторых случаях было признано целесообразным сделать эту восстанавливающую силу немного большей,
чем магнитное притяжение, чтобы предотвратить «заклинивание» якоря на полюсных наконечниках.
Диафрагма соединена с якорем посредством стержня, один конец которого закреплен на якоре, а другой
конец удерживает две крестовины, между плечами которых расположена диафрагма.
Диафрагма изготавливается максимально легкой и имеет круглые выступы разного диаметра. В этом случае
щупальца пауков имеют разную длину и обхватывают разные гребни. Таким образом, колебания якоря
передаются на диафрагму, так что диафрагма движется как единое целое, то есть, совершая так называемое
«поршневое» движение. Пауки должны обладать необходимой эластичностью, которая определяется
значением аналогичного конденсатора в электрическом фильтре, на котором основано данное изобретение.
После определения этого параметра система диафрагма-якорь будет точно следовать всем приложенным
магнитным силам, и, в отличие от обычных диафрагм, не будет возникать резонансных обертонов. 70 Таким
образом, становится ясно, что устройство можно рассматривать как линию передачи вибрационной энергии:
от электрических колебаний к вибрационному магнитному полю, которое вызывает колебания 75 якоря, и так
далее от якоря к подвескам, диафрагме и воздушному столбу.
Другие методы создания подобной имитации линии передачи в электромагнитном устройстве под углом 80
градусов легко найдутся в распоряжении специалистов в данной области, не выходя за рамки сущности
изобретения. Предпочтительным методом его осуществления является тот, который изложен в пункте 85
формулы изобретения.
На рисунке 1 представлен поперечный разрез изобретения, воплощенного в громкоговорителе.
На рис. 2 показан способ крепления якоря на одном из его концов.
На рис. 3 показан вид сверху на якорь и его упругий опорный элемент. На рис. 4 подробно показана схема
обеспечения поршнеобразного эффекта якоря 95. На рис. 5 представлен перспективный вид расположения
полюсных наконечников относительно магнита, катушки возбуждения и якоря.
На рисунках 6 и 7 показаны различные виды альтернативного якоря и его опоры. На рис. 8 с помощью
эквивалентной схемы электрического импеданса показаны соотношения импедансов, существующие как в
электрической, так и в механической частях громкоговорящего приемника 105, а на рис. 9 представлена
схема, используемая для объяснения характеристик электромагнитного блока приемника.
Громкоговорящий приемник, изображенный на фиг. 1 110, включает в себя множество полюсных
наконечников 10, 11, 12 и 13, сосредоточенных вокруг одного конца якоря 14. Эти полюсные наконечники
могут быть соединены с частью подковообразного магнита 15, как показано более подробно на рис. 5, где
полярные выступы 11 и 12 имеют одинаковую полярность, а также полярные выступы 10 и 13 имеют
одинаковую полярность. На обмотку питания 16, на которую подаются 120 токов, преобразуемых в звуковые
волны, намотана обмотка между полюсными наконечниками 10 и 12 и 11 и 13, как показано на поперечном
разрезе на рис. 1. 125 Для того чтобы сделать якорь как можно легче, из железа изготовлена только та часть
17 якоря, которая расположена между полюсами, а остальная часть якоря изготовлена из какого-либо легкого
материала, такого как алюминий или материал, зарегистрированный под названием «Дюралюминий». «Между
железной массой 17 и противоположным концом якоря якорь был срезан, оставив только две боковые полосы
18 и 19, за исключением язычка 20, который, как будет описано позже, используется для соединения якоря с
диафрагмой приемника.»
Каждая из боковых полос 18 и 19 в значительной степени усилена за счет того, что их внешние края загнуты
под прямым углом к плоскости якоря, образуя таким образом упрочняющие выступы. На конце,
противоположном железной массе 17, якорь поддерживается между двумя парами изогнутых поверхностей
21, 22 и 23, 24. Изогнутые поверхности 21 и 22 представляют собой выступы металлического элемента 25,
который жестко прикреплен к опорному блоку 26 соответствующими винтами 27. Элемент 28, от которого
отходят изогнутые поверхности 23 и 24, крепится к элементу 25 винтами 29, которые свободно проходят через
отверстия в якоре 14.
Как будет более наглядно видно на рис. 2, боковые стороны якоря 14 изогнуты таким образом, что при
среднем положении якорь соприкасается с точками на изогнутых поверхностях 21 и 22, которые находятся
практически в той же плоскости, что и точки соприкосновения на изогнутых поверхностях 23 и 24. Если не
принять эту меру предосторожности, существует опасность скольжения якоря по изогнутым поверхностям при
вибрации, поскольку он просто зажат между ними без какого-либо жесткого соединения.
Как показано на рис. 3, винты 29 предпочтительно входят в зацепление с рычагами, выступающими из
элемента 28, так что изогнутые поверхности 23 и 24 могут оказывать упругое давление на якорь, причем это
давление может изменяться путем регулировки винтов 29.
Язычок 20, используемый для крепления якоря к диафрагме, предпочтительно изогнут таким образом, чтобы с
одной стороны образовывался практически острый край, а с другой — канавка, как показано на рис. 1.
Штифт 22, расположенный между диафрагмой и якорем, снабжен шайбой 34, имеющей острый край,
работающий в канавке язычка 20, и второй шайбой 35, имеющей канавку или паз, в который может входить
острый край, образованный изгибом язычка 20. Эти две шайбы 34 и 35 удерживаются на месте
соответствующими гайками 36 и 37 на резьбовой части штифта 33. Этот способ крепления обеспечивает
поворотное действие между якорем 14 и штифтом 33, предотвращая тем самым ненужные напряжения или
деформации, которые в противном случае возникли бы из-за различных угловых положений штифта 33
относительно якоря при разных положениях якоря. 70 Способ крепления другого конца штифта 33 к
диафрагме 40 можно понять, обратившись к рисункам.
1 и 4. Расположенное по центру отверстие в диафрагме 40 позволяет штифту 33 75 и резиновой втулке 41
проходить через него, в то время как крестовина 42 удерживается одним концом втулки 41 и круглым
выступом 43 на диафрагме с помощью стопорной гайки 44. Аналогичная крестовина 80 35, расположенная на
противоположной стороне диафрагмы, удерживается между втулкой 41 и круглым выступом 46 с помощью
стопорной гайки 47. Это обеспечивает упругое соединение массы с диафрагмой 85, что особенно полезно, как
будет описано далее. Еще одно преимущество, обусловленное использованием этих крестовин 42, 45,
заключается в том, что благодаря многоконтактной системе привода 90 можно использовать диафрагму
меньшей массы.
Способ крепления диафрагмы 40 на узком конце говорящего устройства.
Звуковой сигнал 50 не является частью данного изобретения, но может быть реализован любым из 95
способов, известных в данной области техники.
Модифицированный якорь и его крепление показаны на фиг. 6 и 7.
Катушка переменного тока 52 установлена между полюсными наконечниками 53, 54, 55 и 56 100 таким же
образом, как показано на фиг. 1 и 5, при этом полюсные наконечники 54 и 55 имеют одинаковую полярность, а
полюсные наконечники 53 и 56 также имеют одинаковую полярность. Якорь 57 закреплен на одном конце
между двумя расположенными на расстоянии 105 друг от друга точками 58 и 59, прилегающими к одной
поверхности якоря, и изогнутой поверхностью 60, прилегающей к противоположной стороне якоря. Стойки 58
и 59, которые заканчиваются опорными точками 110, прилегающими к якорю, надлежащим образом и жестко
закреплены на несущем элементе 61. Элемент с изогнутой поверхностью 60 снабжен множеством рычагов 62
и 63, так что посредством регулировки винтов 64 и 65 можно оказывать упругое давление любой желаемой
степени на якорь 57 через изогнутую поверхность 60. Благодаря своей желобообразной форме, якорь в точке
опоры 120 имеет изогнутую поверхность, соприкасающуюся с опорным элементом 61 и местом контакта с
точками 58 и 59.
Такое расположение качающейся поверхности, выровненной по всем точкам поворота, оказалось
желательным для предотвращения проскальзывания между качающейся поверхностью и ее опорной
поверхностью.
Якорь 57 расположен между точками 130.
Опора и полюсные наконечники магнита предпочтительно имеют канальную структуру для придания
жесткости якорю. Участок между полюсными наконечниками магнита сплющен, чтобы свести к минимуму
воздушные зазоры между якорем и полюсными наконечниками.
Часть якоря, расположенная за полюсными наконечниками 53–56, включает в себя гибкий 10-жильный язычок
68, к которому прикреплен штифт 69, ведущий к диафрагме или другому звукоизлучающему элементу.
Как указывалось ранее, массы и упругость различных частей телефонной трубки, показанных на чертежах,
должны быть расположены и иметь соответствующие значения для образования механической сети,
способной передавать механические колебания с практически постоянной передачей во всем частотном
диапазоне, то есть сети, обладающей практически чистой характеристикой сопротивления во всем диапазоне
речевых сигналов. Поскольку масса соответствует индуктивности, а упругость — величине, обратной
электрической емкости, электрический эквивалент телефонной трубки, показанной на рис. 1, при подключении
к электрической линии может быть представлен, как показано на рис. 8. На этом рисунке показана входящая
электрическая линия 70, соединенная через входной трансформатор 71 с ламповым усилителем 72,
усиленные токи от которого через выходной трансформатор 73 подаются на индуктивную обмотку 74, которая
может представлять собой обмотку переменного тока 16 на рис. 1. Схема связи между электрической и
механической цепями представлена импедансом 75, который служит для передачи электрической энергии,
возникающей из-за тока в катушке 74, на электрическую сеть, представляющую собой механическую сеть
приемника.
Импеданс 75 не имеет точного эквивалента среди элементов электрического импеданса, поэтому на чертеже
он представлен блоком.
Его характеристики будут рассмотрены в связи с рис. 9. Последовательная индуктивность 76 является
аналогом массы якоря 14, последовательная индуктивность 77 соответствует суммарной массе подвесов 42 и
45, а индуктивность 78 соответствует эффективной массе диафрагмы 40. Пропускная способность шунта 79
соответствует упругости той части якоря, которая соединяет якорь с диафрагмой, а именно язычка 20.
Емкость 80 соответствует суммарной упругости щупалец пауков 42 и 45, а емкость 81 соответствует упругости
воздуха в воздушной камере на узком конце рога 50. Связь 65 между массой или индуктивностью диафрагмы
78 и воздушным столбом в рупоре 50, который может иметь практически постоянное механическое
сопротивление, представленное сопротивлением 82, иллюстрируется согласующим трансформатором 70 83,
показанным как понижающий трансформатор, поскольку диафрагма предпочтительно имеет больший
диаметр, чем диаметр малого конца рупора.
Для упрощения, в эквивалентной схеме 75 на рис. 8, отношение рычага между якорем и вертлюгами принято
равным одному к одному. На практике он может иметь любое желаемое соотношение, и если оно отличается
от единицы, то на рис. 8 число 80 будет представлено трансформатором с неединичным соотношением.
Теперь рассмотрим характеристики электромеханического трансформаторного элемента приемника. Будут
выведены уравнения на основе теории фильтров электрических волн, и будет показано, как этот элемент
может быть выгодно соединен с электрической и механической частями всей системы.
Мы представили электромеханический элемент, состоящий из индуктивности, соединенной с массой
посредством магнитной связи.
Необходимо найти два характеристических импеданса (95°) этой сети, определяемых как импеданс на каждом
конце сети соответственно, когда другой конец замкнут через свой собственный характеристический
импеданс. Структуру можно схематически представить, как показано на рис. 9. Импеданс на электрическом
конце такой конструкции определяется формулой Z =ZI + 2M2 (1) Z2, где Z1 — «затухающий импеданс» 105, а
член - — «движущий импеданс» Z2. «Z1 в уравнении соответствует Z1 сети на рис. 9.» Это импеданс,
измеренный на обмотке приемника при разомкнутой цепи на выходной стороне 110 Ом, то есть при
неподвижном якоре. Величина aM представляет собой силу, действующую на якорь на единицу тока в
электрической обмотке, или отрицательное значение ЭДС, индуцированной в обмотке на единицу скорости
якоря. Следовательно, оно имеет размерность импеданса, постоянно с частотой, и поскольку сила находится
в фазе с потоком, который, в свою очередь, находится в фазе с током, оно измеряется вдоль действительной
оси.
Это показано в статье Р. Л. Вегеля «Теория магнитомеханических систем в применении к телефонным
приемникам и аналогичным конструкциям», 125 A.I.E.E. Journal, том 40, страница 791, октябрь 1921 г.
Величина Z2 представляет собой полное механическое сопротивление (248,787 243,787 5) и соответствует
сопротивлению, показанному справа от блока на рис. 9. Т-образный профиль, показанный на рисунке, можно
рассматривать как трансформатор, и в этом эквивалентном трансформаторе будет коэффициент
трансформации a. Отношение импеданса на одной стороне трансформатора к импедансу на другой равно a2.
Величина M по своей природе является импедансом, и позже будет установлено, что это импеданс
электрической системы на нулевой частоте. На рис. 9 Z — импеданс, наблюдаемый с электрической стороны,
а Zm — импеданс нагрузки, то есть импеданс, которым нагружен якорь. Для предотвращения потерь на
отражение сопротивление Zm должно быть равно импедансу системы, рассматриваемому со стороны
механического элемента. То есть, Zm — это импеданс, если смотреть со стороны механического устройства.
Таким образом, мы видим, что Zm = a2 Z4. Указанное выше полное механическое сопротивление
представляет собой импеданс механического пути плюс импеданс, которым он нагружен, или импеданс
нагрузки Zm. Следовательно, мы можем записать: Z2 = a2Zl + Zm = a2Zi + a2Ze - a2(Zl + Zm). Подставляя эти
значения в уравнение (1), получаем Z = Zi + Z + Zm - _'Z21 + 112 (2) и Z,,, = a2V/Z12 + IM2 (3). Поскольку по
определению aM сила, индуцированная в механической части сети, равна IdaM, мы имеем I = I, am a2(Z1 +
Zm), где Ie - ток в электрической сети, а Im - «ток» в «сети» механической системы, который равен скорости.
Поскольку a = A/zM Ze Be We tioZ:1 + Ze aim Im Zm M Подставляя Z из (2) выше, получаем: - _ Im ZZm M ++ (1)
O50 Отношение I V'Z является мерой комплексной постоянной затухания 0 сечения. Таким образом, мы
имеем 19 = lo&e U1v + Va/I+(a (4) = cosh - /1+ (31) = sinh - 1Z M Из последних трех формул, помня, что Z1
=jcoL1, а M является постоянной и действительной величиной, мы имеем fc - и (5) (6) и что 0 = log[ +(f-) + j ()]
=cosh -i- (-) 2= sinh - r (f) (6a), что можно представить в более удобной форме следующим образом:
Ниже порога 0 = 0 + j sin -f e (7) _1if.7/' Выше порога 0 = cosh + J - (8) Теперь мы можем записать формулы (2) и
(3) следующим образом:
Ze=r\/1 -(f) Zm = a2MV I _ (f_)2 (9) (10) Это дает очень важную информацию. 70 Рассматриваемая сеть, как
видно, имеет одинаковую комплексную постоянную затухания на всех частотах, как половина участка фильтра
нижних частот, и одинаковые характеристические импедансы на всех частотах, как полный участок фильтра
нижних частот. Не существует электрической сети, которая была бы ей эквивалентна в обоих отношениях.
Поскольку рассматриваемая выше структура имеет типичную характеристику импеданса низкочастотного
фильтра, нагруженного в середине последовательного элемента (80°), то есть характеристику импеданса
низкочастотного фильтра, нагруженного в середине последовательного элемента, ее можно соединять без
отражения в середине последовательного элемента (т.е. в середине последовательного элемента) с другими
низкочастотными структурами, как показано на рис. 8.
Индуктивность 74, которая будет обозначена как L, равна 2L1. Она может включать обмотку L1 на приемнике и
90-градусную отдельную индуктивность, соединенную последовательно с ней, но предпочтительно вся
индуктивность L выполнена в виде обмотки приемника. Аналогичным образом, масса якоря, определенная
выше как a2L1, предпочтительно комбинируется с равной массой 95, образующей последовательный рычаг
последующего механического участка, и общая масса якоря будет обозначена как in. Это значительно
снижает физические требования к магнитной цепи приемника 100, поскольку значение aM остается
неизменным, а при удвоенном количестве витков в обмотках приемника J1 -4 1, Z j 1 1 243,787 гораздо проще
получить заданную требуемую силу на якоре на единицу тока в обмотке.
Конденсатор 85, имеющий половину емкости полной секции, подключен параллельно обмотке приемника,
обеспечивая тем самым промежуточное шунтирование (т.е.
(терминал в середине шунтирующего элемента) для подключения к выходному трансформатору 73. Из теории
фильтров мы знаем, что импеданс Zmsh сети, если смотреть вправо от точек 86, 87, равен Zmh = MX (11).
Следовательно, начальный импеданс или импеданс на нулевой частоте равен M, и, следуя общей практике
проектирования фильтров, импеданс усилителя, если смотреть влево от точек 86, 87, должен быть равен M.
Это объясняется тем, что импеданс усилителя представляет собой практически постоянное сопротивление, и
из уравнения (11) или (9) следует, что характеристический импеданс фильтра очень мало отклоняется от
значения M, за исключением небольшого диапазона частот около f. Аналогично, начальное или нулевое
сопротивление на каждой средней точке последовательного или параллельного соединения механического
фильтра составляет a2M. Следовательно, сопротивление 82 должно иметь значение a2b2iq1, где b2
представляет собой коэффициент преобразования импеданса трансформатора 83.
Назвав емкость конденсатора 85 равной 35- C/2, жесткость в единицах силы на единицу смещения каждой из
упругих составляющих 79 и 80, s, и каждой из масс 76, 77 и 78, m, все в абсолютных единицах СГС, из простой
формулы для 40-дюймовых фильтров нижних частот получаем:
1 C/2 M,2.2I fL 2l7r2f,2LM fL m 2a 1 _d1 1 m =a-L и -=- a27r2f L 2 7r2M Жесткость последней упругости 81,
конечно, равна 2s, а ее обратная величина, соответствующая несущей способности, равна 2 a1 1L до 2s
2a27-2f.2L.
- Исходя из значения M, если обозначить импеданс электрической части цепи на нулевой частоте как Zo, то
получим Zo I = M rfoL. Обозначив импеданс механической сети на нулевой частоте как Zlo, получим Z1
o=a2MI= a27rfL. 7rfcm.
Из вышеизложенного видно, что приемник с соответствующей электрической сетью образует эквивалент
электрической линии, которая передает с равномерным пренебрежимо малым затуханием все частоты ниже
частоты среза, подавляя при этом частоты выше частоты среза. Механическая часть этой линии обладает
практически всеми хорошо известными характеристиками и возможностями электрических фильтров,
например, различным элементам можно присвоить значения, обеспечивающие требуемую частоту среза и
требуемое характеристическое сопротивление линии. При этом фильтр показан подключенным к середине
шунта (т.е.
(в середине шунтирующего элемента) на обоих концах он может иметь другие выводы, которые могут быть,
например, желательны ввиду характера импеданса, который необходимо к нему подключить.
Кроме того, для изменения требуемого характеристического импеданса участка линии, например, для
использования масс или других элементов с более удобными с практической точки зрения значениями, могут
быть установлены трансформаторы с коэффициентом трансформации, отличным от единицы, механические
или электрические, в зависимости от случая. 80 Если электрическая и механическая сеть спроектирована, как
описано выше, то речевые или другие токи в линии 70 будут протекать без существенных потерь при
передаче к обмоткам приемника 74 и 85 после преобразования в механическую энергию, будут протекать без
существенных потерь при передаче через механическую вибрационную систему и преобразовываться в
звуковые волны. 90 Условия, при которых телефонный приемник, изображенный на рис. 1, может быть
подключен к электрической линии для образования комбинированной электромеханической системы высокой
эффективности, можно суммировать следующим образом: во-первых, электрическая линия, подключенная к
приемному элементу, должна иметь импеданс 7rfL, где fo примерно на 10° выше важных речевых частот, а L
— затухающая индуктивность приемника; во-вторых, механическая линия, к которой подключен приемник,
должна иметь импеданс, приблизительно равный rf'm, где m — эффективная масса якоря; и в-третьих, сила в
динах, действующая на якорь, должна иметь значение на ампер-виток обмотки питания kc = f/VLb 107, где N
— число витков в катушке питания.
Если мы хотим, чтобы потребляемая электрическая мощность в ваттах (110) и выходная механическая
мощность в ваттах были равны, то квадрат тока, умноженный на электрическое сопротивление, должен
равняться квадрату силы на единицу тока, умноженному на квадрат тока, деленному на 115 механического
сопротивления, умноженному на 107.
Коэффициент 107 необходим для преобразования механической мощности из эрг в секунду в ватты. То есть,
1'2L (I/Cl N)2 120 u--Wf, 107 243,787 V 1 1 v Ir 243,787 Решая это уравнение относительно k, получаем k =
-fc,vm L 107 (a) N(a на ампер-виток в катушке питания.
Последнее уравнение позволяет определить количество дин на ампер-виток, необходимое для любых
заданных значений массы, индуктивности и диапазона частот, если вся энергия входящих электрических волн
должна выходить в виде энергии механических волн, за исключением потерь в железе, меди и трения.
Анализ задействованных физических факторов показывает, что физически возможно сконструировать
элемент магнитного двигателя, удовлетворяющий условиям уравнений, приведенных в уравнении (а).
Сначала движущая сила якоря F в динах будет выражена через стационарную плотность магнитного потока B
в линиях на квадратный сантиметр и полный переменный поток 1p' в законе Максвелла = F = kNI B 1(b) (b)
Переменный поток (p') будет выражен через магнитодвижущую силу и магнитное сопротивление R.
1.26NI 1 = l.26 Исключая p', N и I из этих 2B уравнений, получаем k = 10 R. Используя это выражение, можно
оценить типичное значение k.
Например, B может быть изготовлено примерно в 7500 раз, а R — приблизительно в 1,2 раза больше, чем
воздушный зазор между полюсными наконечниками и якорем. При общей длине воздушного зазора в цепи
переменного магнитного потока 0,071 см и общей площади полюсных поверхностей, соединенных
параллельно, 0,25 см², значение k будет равно k = 2 × 7500 × 0,071 × 1,2 = 4400 дин. (c) 0,25 Следующим
шагом будет выражение 1 через ток в амперах I, затухающую индуктивность в генри L и d — долю связи
катушки, обусловленную магнитным потоком, проходящим через полюсные поверхности к якорю. Это дает p
Ld 10. Исключая (1, I, L и N N между этим уравнением и уравнениями (a) и (b), получаем k 6=2f/ ' Bcd. Для
высококачественной передачи речи и музыки f может иметь значение 6000 циклов. Практически приемлемое
значение для d составляет 0,8, а для B3 — 7500 гаусс, хотя значения даже в 4000 гаусс будут
удовлетворительными. Подставив эти значения и значение k из уравнения (c) в последнее уравнение и решив
относительно массы якоря m, получим массу якоря 0,1 грамма.
Это требуемое значение m для площади поверхности опоры 0,25 см². Толщина стального якоря площадью
0,25 см², вес которого составляет 0,1 грамма, приблизительно равна 60 см² или 0,02 дюйма. Если якорь имеет
скошенную форму между полюсными наконечниками, как показано на рис. 1, то обнаруживается, что эта
толщина может быть приблизительно удвоена, в этом случае толщина составит приблизительно 65,04”. Если,
например, поток B следует увеличить с 7500 до 10 000 гаусс, то допустимая толщина увеличится
пропорционально квадрату этих чисел — с 0,40 дюйма до 0,07 дюйма. Аналогично, если воздушный зазор в 10
000 гаусс уменьшить с 0,071 см до 0,036 см, то значение 70 также следует уменьшить.
Допустимое значение толщины якоря составляет 0,14 дюйма.
Конструкция приемника, изображенная на рис. 1 (75), относится к типу, в котором значение k, то есть сила в
динах, действующая на якорь на ампер-виток возбуждающей обмотки, может иметь измеренное значение,
близкое к теоретическому значению, заданному уравнением (а) выше.
Цепь переменного магнитного потока, включающая прямоугольные элементы, закрепленные на магните 15 и
заканчивающиеся полюсом 85, элементами 10-13, может быть изготовлена из ламинированного магнитного
материала, такого как кремний или никелевая сталь. Эти прямоугольные элементы должны иметь большую
площадь поперечного сечения, но быть как можно короче, чтобы уменьшить до 90° малое значение
магнитного сопротивления цепи переменного тока. Полюсные наконечники 13 расположены крест-накрест, как
показано на рис. 1, чтобы минимизировать переменный поток рассеяния и свести к минимуму длину пути
потока через якорь под углом 95°. Если постоянный магнитный поток в магнитной системе на рис. 1
составляет 7500 гаусс, а доля связей, обусловленных переменным потоком на полюсах, равна 0,7, и масса
якоря 100 1 грамм, то измеренное значение k, то есть измеренное значение силы в динах, действующей на
якорь на ампер-виток катушки, будет очень близко к значению, приведенному в приведенном выше уравнении
105, благодаря чему может быть обеспечена практически свободная передача полосы речевой энергии от 60
до 6000 циклов, например, из электрической системы в механическую с очень высокой степенью
эффективности.
110 На принципиальной схеме на рис. 8 электрический эквивалент импеданса якоря 14 показан просто как
последовательная индуктивность 76. Однако импеданс якоря в некоторых случаях 115 будет не приближаться
к чистой массе или эквивалентной индуктивности, а также будет обладать, в результате своих
поддерживающих средств, последовательной упругостью или эквивалентной последовательной емкостью,
если не предусмотрены средства для 120 243,787, нейтрализующие этот эффект последовательной
упругости.
Энергетический характер потока, обусловленного смещением якоря, таков, что накопленная энергия
пропорциональна смещению якоря, то есть на 90 градусов меньше скорости якоря, что делает его
эквивалентным последовательной упругости, величина которой обратно пропорциональна частоте. В этом
случае он препятствует передаче энергии с частотой ниже собственного периода колебаний якоря и вызывает
нелинейные искажения. Эти два негативных эффекта можно устранить с помощью упругости, которая
уравновешивает силу магнитного потока, обусловленного смещением якоря для всех положений якоря, в этом
случае суммарная упругость и собственный период колебаний якоря будут практически равны нулю.
Энергия в таком нейтрализованном элементе передается из электрической системы в механическую
посредством переменного магнитодвижущего потока, создаваемого магнитодвижущей силой электрического
тока, а из механической системы в электрическую — посредством переменного потока, обусловленного
изменением магнитного сопротивления вследствие вибрации якоря; при этом оба потока полностью
независимы друг от друга до тех пор, пока магнитная проницаемость остается постоянной.
На фиг. 1 показана схема, обеспечивающая возвратную силу пружины, которая уравновешивает постоянное
магнитное притяжение для всех положений якоря. Как кратко описано выше, компенсирующее средство
создается путем зажима одного конца якоря 14 между двумя изогнутыми поверхностями 21 и 23. При каждом
смещении якоря из нейтрального положения якорь будет раздвигать две изогнутые поверхности 21 и 23,
преодолевая упругость соединительной части якоря с изогнутыми поверхностями 23 и 24, так что якорь будет
соприкасаться с точками на изогнутых поверхностях, удаленными от их центра. Это создаст
восстанавливающую силу, которая может изменяться в зависимости от величины смещения якоря таким
образом, что восстанавливающая сила во всех положениях будет в значительной степени уравновешивать
постоянное магнитное притяжение, оказываемое на якорь. На практике восстанавливающая сила для
максимального смещения якоря должна быть немного больше магнитного притяжения якоря, чтобы
предотвратить возможность прилипания якоря к полюсным наконечникам.
Изогнутые поверхности 21–24 не обязательно будут дугами окружности, но будут иметь такую кривизну,
которая обеспечит желаемую компенсацию для всех положений якоря.
Следует понимать, что восстанавливающая сила для изменений магнитного потока, вызванных переменными
токами в обмотке приемника, обеспечивается упругостью, которая фактически действует параллельно линии
распространения, т.е. посредством язычка 20.
Если предположить, что необходимо передавать все частоты от 70 до 6000 циклов в секунду, то подходящие
параметры диафрагмы из алюминиевого сплава плотностью 2,7 следующие: внешний диаметр 117 дюймов.
75 Диаметры зажима 1l, 1- дюйм.
Масса.198 улыбка.
Толщина 0,0020 дюйма. При использовании восьми зубцов на паука требуемая эластичность на один зубец
составляет 2,92 × 10⁶ дин/см для маленького паука и 6,41 × 10⁶ дин/см для большого паука.
Суммарная масса соединительного стержня и центральных дисков двух крестовин должна быть равна массе
85 диафрагмы. При площади поверхности полюса 0,516 кв. см масса якоря должна составлять 0,1032 м.
Разумеется, следует понимать, что система, изображенная на рис. 1, может с одинаковой эффективностью
использоваться для преобразования электрической энергии в механическую или механической энергии в
электрическую, так что данное устройство может применяться либо в качестве электромагнитного приемника,
либо в качестве электромагнитного передатчика. Следует также понимать, что конкретное расположение
частей магнитной системы может быть изменено различными способами, при этом сохраняя высокую
эффективность, характерную для описанного выше типа, приведенного в качестве иллюстрации.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_243788.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=243788&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB243788A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: сентябрь.
1,
1924. № 20605/24.
Полный текст слева: 2 июня 1925 г., полный текст принят к публикации: декабрь. 1, 1925.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области комбинированных всасывающих и напорных насосов и тому подобного. Я,
Джон Лангли, подданный короля Великобритании, ранее проживавший по адресу: Гиллингем-стрит, 33,
Лондон, юго-запад 1, а теперь на птицеферме «Инвикта», Сторрингтон, Сассекс, настоящим заявляю, что суть
данного изобретения заключается в следующем: данное изобретение относится к комбинированным
всасывающим и напорным насосам и тому подобному и, в частности, к насосам, предназначенным для
использования в колодцах, шахтах или карьерах и тому подобном, и имеет своей главной целью создание
усовершенствованного насоса, в котором количество деталей сведено к минимуму, и который легко и дешево
изготавливается, собирается, смазывается и разбирается, обеспечивая очень прямой путь для потока
жидкости.
С учетом этих целей, а также других, которые могут возникнуть в дальнейшем или являются сопутствующими
им, усовершенствованный насос согласно настоящему изобретению включает в себя цилиндр с подвижным
поршнем, соединенным с напорной трубой или подобным устройством, который действует как шток поршня и
служит для приведения поршня в движение во время такта всасывания.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения насос включает в себя цилиндрический корпус,
снабженный обратным клапаном и закрепленный любым подходящим способом, предпочтительно в
вертикальном положении на удобном уровне, и поршень или плунжер в виде полого цилиндра,
перемещающегося внутри корпуса и снабженного напорным клапаном, причем поршень или плунжер
соединен с напорной трубой или подобным устройством, к которому прикладывается движущая сила для
обеспечения перемещения поршня или плунжера в одном направлении.
Поршень может быть изготовлен или снабжен достаточным весом, чтобы с необходимой скоростью
перемещать его вниз по стволу против напора воды. Предпочтительно, верхний конец поршня — 'rMe.1I1' —
снабжен фланцем 46, к которому крепится воздушный сосуд или камера, причем подающая труба, которая
может быть изготовлена из гибкого материала, расположена соосно с поршнем или плунжером и крепится,
Соседние файлы в папке патенты