Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12644
.pdf
переднего стекла или линзы или в дополнение к ним, с парой или парами пластин, таких как a, к которым по
трубопроводу 7h' от устройства создания давления e i05, установленного на приборной панели, подается
жидкая среда.
Следует понимать, что, хотя выгодно и предпочтительно, чтобы прозрачные пластины изначально
соприкасались своими смежными поверхностями, в некоторых случаях может быть желательно поддерживать
определенное начальное расстояние или пространство между ними и допускать увеличение ширины этого
пространства при введении в него жидкой или газообразной среды.
Следует понимать, что для целей изобретения может быть использована любая удобная и подходящая
жидкая или газообразная среда. Однако при использовании устройства в таких целях, как ветровые стекла и
фары автомобилей, желательно применять жидкость или раствор с низкой температурой замерзания,
например, 125-процентный спирт.
Следует также понимать, что для изобретения не имеет значения, расположены ли контейнеры для
газообразной или жидкой среды рядом с парами исходных пластин trans388,019 или нет. Это тоже так!
Управление может осуществляться на расстоянии механическими, электрическими, гидравлическими или
пневматическими средствами, причем простой метод заключается в использовании элемента передачи
Боудена или аналогичного элемента. Такое дистанционное управление особенно желательно в случае
применения изобретения для создания световых эффектов на сцене или экране.
Следует понимать, что при использовании жидкого красителя может применяться растворимый в нем
краситель, предназначенный для уменьшения интенсивности пропускаемого через него света в желаемой
степени, так чтобы пропускалась только часть света от источника.
Ограничения не распространяются ни на какие конкретные цвета, ни на конкретную плотность цвета или
достигаемые оптические эффекты. Кроме того, нет никаких ограничений ни по количеству используемых пар
пластин, ни по конкретным способам их крепления внутри сиденья, ни по форме пластин. Однако
предпочтительнее использовать уплотнительный элемент из эластичной или каучуковой прокладки, подобный
описанному выше, в котором в прокладке отформованы канавки для вставки краев стенок или пластин из
стекла или другого используемого материала. Эти канавки могут иметь угловое сечение, соответствующее
форме края используемых стеклянных стенок или пластин, причем угловое сечение на краю выполнено таким
образом относительно сечения канавки, что, хотя стекло или пластина могут быть легко вставлены так, чтобы
их края были вставлены в эластичную упаковку, таким образом обеспечивается идеально герметичное
соединение для жидкости или газа. Прозрачные стенки или пластины могут иметь форму линз или листов
стекла с плоскими поверхностями.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_388020.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=388020&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB388020A
[]
PATT i i SPEC F I CT--N -
Патентная спецификация. Дата Конвенции (США): 14 июля 1930 г. Дата подачи заявления (в Соединенном
Королевстве): 13 июля 1931 г. № 20,094131.
Завершено: февраль. 13, 1933.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области электродвигателей или связанные с ними.
Мы, компания WnTARitS TrLECHRON, корпорация, зарегистрированная в соответствии с законами штата Мэн,
Соединенные Штаты Америки, и имеющая свой главный офис в Ашленде, округ Мидлсекс, штат Массачусетс,
Соединенные Штаты Америки (правопреемники Генри Эллиса Уоррена, гражданина Соединенных Штатов
Америки и инженера-электрика, проживающего по адресу: Честнат-стрит, Ашленд, штат Массачусетс,
Соединенные Штаты Америки), настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электродвигателям и особенно подходит для использования в
малогабаритных двигателях, таких как двигатели, приводящие в действие устройства синхронизации. Одна из
целей изобретения — создание самозапускающегося синхронного двигателя, работающего на очень низкой
скорости, чтобы в значительной степени устранить проблемы, связанные с редуктором и смазкой, обычно
возникающие в маломощных двигателях с синхронным приводом. Еще одной целью изобретения является
создание малогабаритного, недорогого двигателя простой конструкции, работающего бесшумно и
экономичного в плане потребления электроэнергии.
В соответствии с изобретением мы предлагаем самозапускающийся синхронный двигатель, имеющий
средства для создания биполярного вращающегося магнитного поля, и поляризованный якорь, вращающийся
синхронно с полем. Предпочтительно предусматриваются средства для преобразования вращений якоря в
относительно медленное вращательное движение.
-40 Для целей данной спецификации термины «вибрация», «гирация» следует понимать как вращение якоря в
целом вокруг оси, зафиксированной в пространстве, в отличие от вращения якоря вокруг самого себя.
В одном из удобных вариантов осуществления изобретения предлагается генератор переменного тока
однофазного биполярного типа с экранированными полюсами для создания вращающегося магнитного поля в
воздушном зазоре, а также средства для создания однонаправленного поля, как правило, перпендикулярного
вращающемуся магнитному полю в воздушном зазоре. Предпочтительно использовать постоянный магнит
для создания однонаправленного поля 55. Эти два поля совместно воздействуют на подвижный магнитный
якорь, придавая ему вращательное движение, синхронное с частотой переменного тока. Движение
вращательного элемента на 60 градусов ограничивается за счет его перекатывания по подходящей
удерживающей поверхности. Контактирующие поверхности вращающегося и удерживающего элементов
имеют разные диаметры и периферийные длины 65 и обладают такими характеристиками, которые
препятствуют любому существенному скольжению между ними в тангенциальном направлении. В результате
происходит медленное относительное вращение между вращающимся и удерживающим элементами в
зависимости от разницы диаметров и характера контактирующих поверхностей.
Если одна из поверхностей перестает вращаться, то другая начинает вращаться, и 75 становится роторным
элементом двигателя.
Предусмотрены соответствующие средства для передачи вращательного движения на концевой вал.
Считается, что этот тип двигателя в целом является относительно новым и может быть собран в различных
модификациях. На чертежах фиг. 1, 2 и 3 представлены различные виды в плоскостях, перпендикулярных
друг другу, варианта изобретения, в котором вращательный элемент включает ротор и совершает 85
оборотов и вращается вокруг внутренней неподвижной удерживающей поверхности. На фиг. 4 представлен
увеличенный вид зубчатых поверхностей между вращающимися и удерживающими элементами двигателя,
изображенного на фиг. 1-3. На рис. 5 представлен поперечный разрез, показывающий внутреннюю зубчатую
поверхность вращающегося якоря этого двигателя. На фиг. 6 и 7 показаны детали механического соединения
для передачи вращательного движения на 95 градусов от вращательного элемента к концевому валу. На рис.
8 и 9 показаны различные виды двигателя, в котором удерживающий элемент неподвижен и расположен вне
вращающегося элемента. В модели 1JO для передачи вращательного движения от вращательного элемента
используется гибкая пружина. На фиг. 10 показан вариант изобретения, в котором движение от ротора с
вращающимися лопастями передается вверх 105 через штифт и кривошип.
Рисунок 11 в целом аналогичен рисунку 10, за исключением того, что контактирующие поверхности между
вращающимся элементом и удерживающими его частями являются поверхностями трения, а не зубчатой
передачей.
На рис. 12 показана модификация, в которой вращающийся роторный элемент представляет собой свободно
вращающееся внешнее зубчатое колесо; на рис. 13 показана модификация, в которой вращающийся якорь
удерживается от вращения, и единственным вращающимся элементом является конструкция концевого вала;
на рис. 14 показан частичный поперечный разрез двигателя, расположенного перпендикулярно оси ротора, в
котором магнитный вращающийся роторный якорный элемент имеет чашеобразную форму и снабжен
рифленой или волнистой поверхностью, взаимодействующей с поверхностью соответствующей формы на
неподвижном удерживающем элементе. Эти поверхности выполняют ту же функцию, что и зубья шестерен,
обеспечивая постоянное среднее передаточное отношение между вращающимися и удерживающими
элементами, поскольку первые вращаются вокруг последних синхронно с вращающимся магнитным полем, в
котором расположен якорь. На рис. 15 представлен частичный поперечный разрез, выполненный под прямым
углом к рис. 14, на котором показан универсальный подшипник вала вращающегося роторного элемента с
ведущей шестерней, расположенной близко к подшипнику, где вращательное движение мало.
На фиг. 16 представлен вид, соответствующий фиг. 2, двигателя, в котором вращающийся элемент ротора
снабжен крупными зубьями, взаимодействующими с многоугольным удерживающим элементом,
выполняющим ту же функцию, что и рифленые поверхности на фиг. 14; а на фиг. 17 и 18 представлены виды,
соответствующие фиг. 14 и 15, соответственно, двигателя с зубчатым магнитным вращающимся ротором и
гладким круглым удерживающим элементом. В этой модификации зубья ротора расположены таким образом,
чтобы обеспечить магнитное зубчатое зацепление с неподвижными концами полюсов на противоположных
сторонах ротора по мере вращения якоря, что способствует поддержанию субсинхронной связи между
вращающимся магнитным полем и более медленным вращательным движением вращающегося якоря.
Обращаясь более подробно к фиг. 1-4, представлен вариант изобретения, в котором сочетание
вращательного магнитного поля, создаваемого однофазным биполярным элементом с затененным полюсом,
и однонаправленного поля, создаваемого постоянным магнитом, вызывает вращательное движение элемента
магнитного якоря, на который одновременно действуют оба поля. Природа однофазного биполярного
полевого элемента с экранированными полюсами лучше всего показана на рис. 2, который можно
рассматривать как план рис. 1, где 10 представляет собой обмотку возбуждения, которая может быть
подключена к источнику напряжения 110 вольт, 60 Гц или рассчитана на другие напряжения и частоты, как это
обычно принято при проектировании двигателей переменного тока.
11 обозначает полевой металл, заканчивающийся разрезными полюсными наконечниками 12 и 13, причем
половина каждого полюсного наконечника затенена короткозамкнутой полосой 14, предпочтительно из меди.
Как хорошо известно в данной области техники, экранирующие катушки приводят к тому, что магнитный поток
через них отстает от незатененной части полюсов и преобразует переменное магнитное поле в смещающееся
или вращающееся поле в направлении, указанном стрелкой 21а на рис. 2 и 4. Таким образом, мы можем
представить, что эта стрелка представляет собой поле северного полюса, исходящее от 80 неподвижных
полюсов поля и распространяющееся вокруг круглого воздушного зазора в направлении стрелки, а
диаметрально противоположно находится поле южного полюса, распространяющееся в том же направлении.
Можно использовать любой другой тип полевой структуры 85, подходящий для создания биполярного
вращающегося магнитного поля. В двухполюсном поле, заряженном с частотой 60 Гц, поле распространяется
со скоростью 3600 об/мин синхронно с частотой. 90 Упомянутое ранее однонаправленное поле создается
постоянным магнитом 15, хотя при необходимости это поле может быть создано электромагнитом
постоянного тока.
Постоянный магнит g5 имеет северный и южный полюса, расположенные таким образом, чтобы создавать
однонаправленное поле, как правило, перпендикулярное оси вращения вращающегося магнитного поля в
воздушном зазоре, но это однонаправленное поле в некоторой степени смещается вперед и назад под
действием переменного поля, как будет показано далее.
В воздушном зазоре находится магнитный элемент 16, предпочтительно стальной, который в данном случае
представляет собой трубчатый вращательный роторный элемент двигателя. Этот трубчатый элемент
простирается вниз, его нижний конец закрыт и имеет шарикоподшипник 17, установленный на нижнем полюсе
постоянного магнита, что позволяет элементу 16 вращаться, а его верхнему концу — совершать
колебательные движения. На внутренней верхней поверхности элемента 16 нарезаны зубья шестерни,
которые зацепляются с неподвижной шестерней 18 меньшего диаметра 115, имеющей на несколько зубьев
меньше. Шестерня 18 включает в себя удерживающий элемент, находящийся в телескопическом положении
относительно 16, вокруг которого вращается элемент 16, при этом шестерня 18 ограничивает орбиту такого
вращения кругом 120, концентричным вращающемуся магнитному полю, но имеющим несколько большие
размеры, чем якорь. Шестерня 18 и поддерживающая ее втулка 19 изготовлены из немагнитного материала и
удерживаются на месте 125 цельной полой втулкой уменьшенного размера, проходящей вверх через
центральное отверстие в верхнем полюсе постоянного магнита, как показано пунктирными линиями на
рисунке.
Рис. 3. Постоянный магнит E30 388,020 388,020 P зажат между пластинами 20 и 21 винтами 22, а пластина 21
прикреплена к конструкции переменного поля 11 болтами 23, но отделена от нее втулками 24.
Пластина 21 и болты 23 предпочтительно изготовлены из магнитного материала, такого как мягкая сталь, и в
данной модификации служат для передачи большей части однонаправленного магнитного потока от верхнего
полюса постоянного магнита к полюсным наконечникам 12 и 13 магнита переменного тока. Хомуты 24
предпочтительно изготавливаются из меди и служат для подавления переменного магнитного потока
электромагнита и предотвращения его прохождения через магнитный стержень 21. Разумеется, желательно,
чтобы переменный магнитный поток проходил через воздушный зазор, в котором расположен верхний конец
вращающегося элемента 16, и не замыкался накоротко через деталь 21.
Можно предположить, что верхний полюс постоянного магнита является южным полюсом, а нижний —
северным. Флункс северного полюса намагничивает элемент 16, и его верхний конец, таким образом, может
считаться северным полюсом или иметь полярность северного полюса магнита в любое время. Таким
образом, верхний конец элемента 16, который можно назвать поляризованным магнитным якорем, будет
притягиваться вращающимся южным полюсом и отталкиваться от вращающегося северного полюса
вращающегося магнитного поля, создаваемого электромагнитом переменного тока в воздушном зазоре,
окружающем верхний конец элемента 16. Верхний конец детали 16 имеет такие размеры, которые позволяют
ограниченное свободное эксцентрическое движение тела. Поскольку это поле вращается, а элемент 16
сильно намагничен, он будет вращаться вокруг стопорной шестерни 18 в направлении 0 и синхронно с
вращающимся магнитным полем. Магнитные и центробежные силы, безусловно, удерживают зубья шестерни
в зацеплении. Путь постоянного магнитного потока между верхним полюсом постоянного магнита и верхним
концом элемента 16 будет стремиться перемещаться вперед и назад, проходя то через левый конец стержня
21 и полюсный наконечник 12, когда он является южным полюсом, то через правый конец стержня 21 и
полюсный наконечник 13, когда он является южным полюсом, как показано на рис. 3.
Этот постоянный финус также будет иметь тенденцию смещаться с незатененных на затененные полюсные
участки электромагнита. Таким образом, создаются сильные вращательные магнитные силы, позволяющие
поддерживать постоянно намагниченный вращательный элемент в синхронном вращательном движении.
Было установлено, что магнитный стержень 21 и магнитные болты 23 не являются необходимыми, поскольку,
если их не использовать, достаточная часть магнитного потока постоянного магнита будет проходить через
воздушный зазор между верхним полюсом постоянного магнита и верхним концом элемента 16 для получения
желаемых результатов. Фактически, может быть использовано любое устройство, позволяющее
поддерживать поляризацию якоря в соответствии с определенной магнитной полярностью.
Вращательное движение зубца 16 передается в составляющую вращательного движения благодаря
различному числу зубьев у зубцов 16 и 18. Таким образом, если шестерня 16 имеет 150 зубьев, а шестерня 18
— 145 зубьев, то 16 будет вращаться на 50 или / от 7.
оборота за каждый полный оборот.
В данном случае такое вращение будет происходить в том же направлении, что и инерция вращения.
Таким образом, в поле с частотой 60 Гц, вращающемся со скоростью 3600 об/мин, элемент 16 будет
вращаться в том же направлении со скоростью 120 об/мин. Эту субсинхронную скорость вращения можно
несколько изменить, варьируя относительное количество зубьев. Однако наружная шестерня 16 должна
иметь как минимум на два зуба больше, 85 и предпочтительно как минимум на три зуба больше, чем
шестерня 18, из-за зазора, а шаг зубьев должен быть приблизительно одинаковым у обеих шестерен.
Диаметры шестерен можно несколько изменить до 90a, чтобы добиться наиболее оптимальных условий после
выбора желаемого понижения скорости.
Как показано на рис. 3, вращательное движение элемента 16 передается на концевой вал 25 посредством
гибкой муфты 95, две части которой показаны на рис.
6 и 7. Деталь 26, показанная на фиг. 7, закреплена в нижнем конце трубчатого элемента 16 таким образом,
чтобы вращаться вместе с 16. На его верхней поверхности 10U имеются перекрещенные прорези, в которые
свободно входят соответствующие поперечные лопасти 27 на нижнем конце вала 25. Таким образом,
вращательное движение передается на вал 25 без передачи какого-либо вращательного движения. Вал 18
проходит через полую шестерню 18 и втулку 19 и снабжен на своем внешнем конце червячной передачей 28
для привода необходимых устройств. Вал 25 должен быть изготовлен из немагнитного материала. Принцип
работы этого двигателя можно рассмотреть следующим образом: переменный ток подается на обмотку
возбуждения 10, создавая вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре.
Вращательное движение поляризованного литиевого магнитного якоря начинается мгновенно в направлении
вращения магнитного поля со скоростью, определяемой частотой 3600 об/мин на 60 циклах. В результате
верхний конец шестерни 16 вращается вокруг неподвижной шестерни 18 и входит с ней в зацепление,
заставляя элемент 16 вращаться с определенной долей синхронной скорости вращения и вызывая вращение
вала 25 с очень низкой субсинхронной скоростью i2P. Крутящий момент двигателя, передаваемый на вал 25,
достаточен для привода таких устройств, как часы, таймеры, регистрирующие диаграммы и т. д. При
отключении тока от i3QM обмотка возбуждения двигателя мгновенно останавливается.
Инерция вращения очень мала, и поле постоянного магнита стремится магнитно заблокировать ротор, как
только поле переменного тока S отключается. Он
Таким образом, устройство может использоваться для очень точного измерения времени в условиях запуска и
остановки, а поскольку полярность обмотки якоря всегда одинакова, его можно использовать для измерения
фазового соотношения. Возможность работы на очень низких скоростях существенно устраняет проблемы,
связанные с редуктором и смазкой, которые ранее были необходимы для высокоскоростных синхронных
электродвигателей с изменяемым временем вращения. Экономичность этого двигателя значительно выше,
чем у ранее использовавшихся синхронных двигателей, вероятно, из-за того, что большую часть рабочего
напряжения обеспечивает поле постоянного магнита. Грубые эксперименты показывают, что пусковая
мощность этого двигателя не превышает '/,uth от мощности, необходимой для запуска обычного синхронного
двигателя с таймером.
На рисунках с 8 по 13 включительно средства создания переменного и однонаправленного поля могут быть в
основном такими же, как описано ранее, и обозначены одинаковыми ссылочными символами.
В форме. Этот роторный механизм с вращающейся головкой включает в себя полую стальную
цилиндрическую мембрану 99, постоянно намагничиваемую с заданной полярностью постоянным магнитом
благодаря полюсному наконечнику 30 и верхнему полюсу постоянного магнита, между которыми расположена
мембрана 29.
Опора 31 предпочтительно изготовлена из немагнитного материала. Вращающийся элемент заключен в
неподвижный корпус 32. Торцевые стенки этого корпуса предпочтительно должны быть изготовлены из
немагнитного материала. Остальная часть корпуса может быть изготовлена как из магнитного, так и из
немагнитного материала.
Внутренней стенке неподвижного корпуса a5 вырезана шестерня 3.3, которая образует удерживающую
поверхность, по которой вращается ротор. На внешней поверхности вращающегося элемента предусмотрена
шестерня 34, которая при желании может быть изготовлена из крепированной резины или другого
подходящего материала, обладающего шумопоглощающими свойствами. Шестерня 33 имеет больший
диаметр, чем шестерня 34, и большее количество зубьев, что позволяет шестерне 34 вращаться вокруг своей
оси и медленно поворачиваться вокруг нее способом и с целью, описанными ранее. Верхняя часть корпуса 32
не является необходимой для удержания ротора вращающегося механизма на месте во время работы, но она
предотвращает попадание пыли и способствует фиксации неподвижных частей в заданном положении.
Вращательное движение элемента 29 передается на концевой вал 35 посредством пружинной муфты 35'.
Принцип работы этого двигателя аналогичен описанному ранее, за исключением того, что, поскольку
вращающаяся шестерня 34 имеет меньший диаметр и меньшее количество зубьев, ее вращение происходит в
направлении, противоположном направлению вращающегося магнитного поля и направлению gVyrSation.
7G В этой конструкции постоянный магнит 1,5 имеет меньшие размеры, расстояние между его
параллельными ножками достаточно велико, чтобы охватить катушку 10.
На рис. 9 показан вид с левого торца двигателя 75, изображенного на рис. 8, демонстрирующий его
компактную и прочную конструкцию.
На фиг. 3.10 показана простая конструкция двигателя, выполненная в соответствии с изобретением.
Ротор 36, который также является вращающимся 80-мм ротором, представляет собой цельный стальной
элемент, шарнирно закрепленный в нижней части на одном из валов постоянного механизма, что позволяет
ему вращаться и совершать вращение. Верхний конец представляет собой мелкозубчатую шестерню 37 c,
имеющую, например, 90 зубьев. Фиксирующий элемент :3S включает в себя внутренний вырез, имеющий,
например, 9:3 зубьев. Между контактирующими поверхностями зубчатых колес предусмотрен достаточный
зазор, позволяющий элементу 36 развивать скорость g и вращаться со скоростью 9G вокруг зубчатого колеса
38. При указанном выше количестве зубьев в шестернях, шестерня 36 будет совершать ½ или ½ оборота за
каждый оборот, а при частоте 60 Гц ее скорость вращения составит 120 об/мин. Направление вращения будет
противоположно направлению вращения вокруг оси. Ушко 38, закрепленное между полюсами электромагнита,
предпочтительно должно быть изготовлено из немагнитного материала, а одна из шестерен может иметь
зубчатую поверхность из звукопоглощающего материала, хотя для применений, где небольшой шум не
является нежелательным, будет экономичнее нарезать шестерни на металлических поверхностях заготовки.
Вращение элемента 36 передается через штифт 39, расположенный внутри него, и кривошип на валу,
проходящем через немагнитную втулку 41 в верхнем полюсном наконечнике постоянного магнита. Штифт 39
не закреплен в кривошипе, а лишь упирается в его задний край. При желании, в кривошип можно сделать
прорезь для зацепления с приводным валом.
1
На фиг. 11 показан вариант изобретения, аналогичный показанному на фиг. 10, за исключением того, что
контактные поверхности зубчатой передачи заменены гладкими поверхностями, по меньшей мере одна из
которых представляет собой фрикционную поверхность, такую как резина. Таким образом, стопорное кольцо
42, закрепленное между полюсными наконечниками электромагнита, может представлять собой немагнитное
кольцо с гладкой круглой внутренней поверхностью. 43 может представлять собой резиновое кольцо, надежно
установленное на немагнитной втулке 44, имеющей стержень, выступающий в верхнюю часть элемента 36.
Предполагая отсутствие проскальзывания между контактирующими поверхностями, обратная скорость 130
388,020 388,020 оборотов в минуту в двигателе с частотой 600 Гц равна I = 3600 - T1 U3600, где d и d1 —
положительные ионы контактирующих поверхностей l A.3 и 42 соответственно. Эта скорость будет оставаться
постоянной, если только двигатель не будет нагружен до такой степени, что произойдет проскальзывание
между контактными поверхностями. Такой двигатель работает тихо и будет полезен там, где точное
передаточное отношение не требуется, или в тех случаях, когда желательно использовать муфту скольжения
в приводе двигателя. Если однонаправленное поле создается электромагнитом, а не постоянным магнитом,
то, изменяя напряженность этого однонаправленного поля, можно будет управлять процессом скольжения по
своему усмотрению. Благодаря небольшому зазору между 42 и 43 диаметры телескопических контактных
поверхностей могут быть сделаны практически одинаковыми, а снижение скорости может быть еще больше
увеличено по сравнению с зубчатыми передачами.
Конструкция двигателя, показанная на рис. 12, имеет свободно вращающийся элемент, в целом аналогичный
элементу на рис. 8, и устройство передачи движения, в целом аналогичное элементам на рис. 10 и 11.
Вращающийся роторный элемент представляет собой свободно вращающееся магнитное кольцо 44,
снабженное зубьями шестерни по внешней периферии и постоянно намагничиваемое через неподвижную
стальную трубку 45 от нижнего полюсного наконечника постоянного магнита.
33 представляет собой немагнитный удерживающий элемент, закрепленный на полюсных поверхностях
электромагнита и снабженный зубцами на своей внутренней поверхности. Элемент 44, как и соответствующий
элемент на рис. 8, не имеет отношения к чему-либо в обычном смысле этого слова, и T4o не требует смазки.
Оно вращается вокруг своей оси и передает не это вращательное движение, а лишь свое вращательное
движение. Вращательное движение передается через штифт 39, кривошип 40, на вал 46, проходящий вниз
через 45 к шестерне 47.
В модификации, показанной на рис. 10, 11 и 12, станет возможным сделать вертикальные стальные элементы
36 и 45 постоянными магнитами и обеспечить любой подходящий путь возврата для однонаправленного
магнитного потока. Таким образом, на рис. 12 45 может представлять собой постоянный магнит из
кобальтовой стали, а 15 — путь магнитного возврата для потока постоянного s-магнита.
Во всех описанных до сих пор двигателях вращающийся элемент также являлся элементом ротора. Однако
на рис. 13 показана конструкция, в которой вращающийся элемент не вращается. Полный двигатель не
показан, но его конструкция в остальном будет аналогична описанной ранее. На фиг. 13, 48 изображен
вращающийся элемент, состоящий из стальной трубки с зубчатым сечением на верхней внутренней
поверхности, простирающейся вниз в непосредственной близости от нижнего полюса постоянного магнита.
Этот элемент удерживается от вращения благодаря тонкому стержню tO, жестко закрепленному своим
нижним концом в постоянном магните 7, а верхним концом — на поперечной перекладине 50 вблизи верхнего
конца трубки 48. Таким образом, элемент 48 не может вращаться, но может свободно поворачиваться
благодаря пружинному действию тонкого стержня 48. Этот. Стержень может быть изготовлен из стали таких
размеров, чтобы его можно было легко согнуть под действием магнитных сил, действующих в верхней части
трубки, для поддержания контакта зубчатой поверхности трубки 48 с внутренним зубчатым колесом 51,
имеющим на несколько зубьев меньше, чем трубка 48.
Шестерня 51 установлена непосредственно на концевом валу 52, который имеет подшипник во втулке 53,
проходящей через верхний полюсный наконечник постоянного магнита, и снабжена ведущей шестерней 54. В
этой конструкции шестерня 51 приводится в движение непосредственно в направлении, противоположном
направлению вращения, со скоростью, определяемой разницей в количестве зубьев в шестернях 48 и 51. В 90
модификациях изобретения, которые будут описаны далее, вращающийся элемент также является роторным
элементом, как в вариантах, показанных на фиг. 1–12 включительно.
Следует отметить, что в модификациях 9E на фиг. 14–18 включительно ведущая шестерня установлена
непосредственно на валу ротора в точке, близкой к универсальному подшипнику, вокруг которого вращается
ротор, при этом величина вращения невелика. 100 Обращаясь теперь к рис. 14 и 15, следует отметить, что
двигатель включает в себя однофазный биполярный элемент с экранированными полюсами, снабженный
воздушным зазором практически круглой формы, в котором расположен якорь, выполненный таким образом,
чтобы вращаться и вращаться вокруг своей оси, причем якорь постоянно поляризуется с заданной магнитной
полярностью под действием поля постоянного магнита. Конструкция такова, что роторный механизм 1iU0
вращается вокруг внутреннего удерживающего элемента синхронно с вращающимся магнитным полем,
создаваемым элементом поля с затененным полюсом, и при этом совершает вращение вокруг меньшего
удерживающего элемента, вызывая относительно медленное субсинхронное вращение вращающегося
элемента. Это действие станет понятнее после подробного описания частей и их функций.
120 Биполярный полевой элемент 11 с полюсными наконечниками 12 и 13 питается от однофазной катушки
10. Таким образом, переменный магнитный поток, создаваемый через круглый воздушный зазор якоря,
смещается j25 или приобретает вращательное движение благодаря экранирующим катушкам 14 на разрезных
участках полюсных наконечников 12 и 13. Другие средства, помимо описанных, могут быть предусмотрены
для создания биполярного вращающегося магнитного поля в воздушном зазоре арматуры.
При расположении экранирующих катушек, показанном на рис. 14, направление вращения поля будет против
часовой стрелки, как указано стрелкой 5.3. Таким образом, эта стрелка может представлять собой поле
северного полюса, а на противоположной стороне якоря будет поле южного полюса, движущееся в том же
направлении вращения. Если предположить, что частота источника питания составляет несколько циклов, то
биполярное поле будет вращаться с частотой
3600 об/мин
В этом круглом воздушном зазоре находится тонкий чашеобразный магнитный якорь 56, закрепленный на
конце магнитного вала 5d7, который снабжен универсальным шарикоподшипником 58 в неподвижной опоре
59, расположенной рядом с другим его концом. Якорь 56 поляризуется с постоянной магнитной полярностью с
помощью постоянного магнита 15. Якорь 56 расположен между полюсными наконечниками постоянного
магнита, при этом вал 57 проходит через центральное отверстие в полюсном наконечнике 60 постоянного
магнита. Поток постоянного магнита от полюсного наконечника 60 будет следовать вдоль вала 57, якоря 56,
окружающих полюсных наконечников 12 и 13 и пересекать воздушный зазор к другому полюсному
наконечнику 61. Это поляризует якорь 56, придав ему ту же полярность, что и полюсному наконечнику 60,
который, как мы будем считать, является северным полюсом. Крепёжный элемент 62 и его опора 63 С,
примыкающая к полюсу 61, изготовлены из немагнитного материала. Удерживающий элемент 62, или, по
крайней мере, его поверхность, предпочтительно изготовлен из звукопоглощающего материала, такого как
резина, а опора 63 может быть выполнена из латуни.
Поскольку якорь 56 полностью поляризован как северный полюс, он будет отталкиваться вращающимся
полем северного полюса.
55 и притягиваются полем южного полюса вращающегося магнитного поля, создаваемого электромагнитом в
воздушном зазоре. В силу такой конструкции станет очевидно, что якорь 56 будет вращаться, если ему это
будет позволено, синхронно с вращающимся магнитным полем и в том же направлении, что и оно. Следует
отметить, что внешний диаметр удерживающего элемента 62 несколько меньше внутреннего диаметра якоря
56, а круговой воздушный зазор между полюсными наконечниками 12 и 13 достаточно велик, чтобы
обеспечить ограниченное свободное перемещение якоря в плоскости вращающегося магнитного поля, при
этом якорь соприкасается с удерживающим элементом и едва не задевает поверхности окружающих
полюсных наконечников. Поскольку подшипник 58 является универсальным подшипником, якорь 56 может
вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем, при этом величина такого вращательного движения
ограничивается удерживающим элементом 62.
Если между якорем 70 и удерживающим элементом не происходит проскальзывания, когда якорь катится по
последнему, якорь будет вращаться и совершать инерционные колебания, причем величина такого вращения
определяется разницей в длинах периферийных контактирующих поверхностей 75, находящихся в
телескопическом положении. Для облегчения установления этой движущей силы между арматурой и
неподвижным удерживающим элементом, арматура снабжена равномерно расположенными неглубокими
гофрами или канавками, а удерживающая стойка имеет соответствующие канавки или гофры на своей
внешней поверхности. На иллюстрации количество гофрирований в арматуре равно 1, а число 85 в
удерживающей стойке на единицу меньше. Таким образом, эти гофрированные детали выполняют ту же
функцию, что и зубья шестерни, помогая вращать якорь во время его вращения. Якорь будет вращаться на V/,
1/2 оборота в минуту на 9° при каждом вращении в том же направлении, что и в двигателе с частотой 60 Гц
вал 17 будет вращаться на 1/5 1/2 от 3600 или 240 об/мин.
Магнитные силы и центробежная сила вращения будут надежно поддерживать приводное соединение, так что
такие устройства, как часы, таймеры и тому подобное, могут приводиться в движение этим двигателем без
использования сложных редукторов и без возникновения проблем со смазкой, связанных с высокой скоростью
вращения. Если крепежный элемент изготовлен из звукопоглощающего материала, например, крепированной
резины, то двигатель работает чрезвычайно тихо. Момент инерции якоря очень мал, и поле постоянного
магнита стремится магнитно заблокировать ротор, как только поле переменного тока прекращается, в
результате чего двигатель запускается и останавливается практически мгновенно при включении и
выключении поля переменного тока. Вследствие наличия поля постоянных магнитов установлено, что
переменный ток 115, подаваемый на этот двигатель, значительно меньше, чем в предыдущих двигателях,
использовавшихся для тех же целей.
Следует отметить, что вал 657 снабжен приводной или концевой зубчатой передачей 120 64, которая
расположена вблизи карданного подшипника 58 и удалена от якоря. Установлено, что размещение зубчатой
передачи на конце вала в точке, где вращательное движение вала 125 пренебрежимо мало, не требует
специальных приспособлений для снятия вращательного движения с целью привода внешних устройств, и
может быть использована обычная зубчатая передача с небольшим зазором. 130 388,020 передаточное
отношение между вращающимся магнитным полем и ротором. Корректирующее действие по соотношению
скоростей также будет происходить при расположении, показанном на рис. 14, если оно будет иметь
тенденцию к «рысканию». Удерживающий штифт предпочтительно изготовлен из резины или имеет
немагнитный штифт 7 с резиновой внешней поверхностью.
Другой тип универсального шарикоподшипника представлен на рисунке 66, а шестерня 64 установлена на
противоположной стороне подшипника от якоря, но близко к 7-му выступу, так что колебания практически
незаметны.
В модификации, показанной на рис. 17 и 18, удерживающая стойка 62 имеет гладкую круглую поверхность.
Роторный якорь имеет g( зубьев 65), и если разница между внутренним диаметром ротора и внешним
диаметром стопорной стойки выбрана таким образом, чтобы избежать проскальзывания, то вращение якоря
составляет приблизительно 1/15 оборота на один оборот, или 240 об/мин. Последовательное прохождение
зубьев или полюсов ротора мимо воздушных зазоров между неподвижными концами полюсов, где
сосредоточен магнитный поток, будет поддерживать эту субсинхронную скорость за счет магнитного поля,
поскольку при этой скорости ротор продвигается на расстояние одного зуба за один оборот, а поскольку число
зубьев нечетное, они будут иметь то, что можно назвать регулярным повторяющимся магнитным зубчатым
зацеплением относительно концов полюсов на противоположных сторонах якоря каждые пол-оборота.
В модификации двигателя, показанного на фиг. 17 и 18, цилиндрический шток 62 может быть снабжен одним
выступом, который действует как своего рода один зуб шестерни, фиксирующейся в пространстве между
зубьями якоря 65 один раз за каждый оборот, при этом якорь перемещается на расстояние одного зуба за
каждый оборот. В такой модификации выступающий зуб на стойке 62 должен быть расположен относительно
ближайших полюсных наконечников электромагнита 10 таким образом, чтобы тенденция зуба притягиваться к
ближайшему к нему полюсному наконечнику способствовала поддержанию субсинхронного вращения.
Все описанные двигатели работают на основе одних и тех же общих принципов, и нет необходимости
повторять эти принципы при описании различных конструктивных модификаций. Из приведенного выше
описания видно, что предлагается двигатель 120, обладающий преимуществами простой, компактной
конструкции, низкой стоимости и обеспечивающий низкую скорость вращения без сложных проблем с
редуктором и смазкой. В случае использования постоянного магнита 125 для создания однонаправленного
потока, КПД двигателя значительно превосходит КПД других двигателей, работающих в том же классе задач.
Возможно, будут приняты соответствующие меры. На остальных рисунках показаны двигатели, работающие
по тем же общим принципам, что и описанные ранее, и, за исключением деталей, которые отличаются,
повторять описание не потребуется. Части, которые по существу одинаковы на всех рисунках, при
необходимости обозначаются одинаковыми ссылочными символами.
На фиг. 16 показана модификация конструкции, изображенной на фиг. 14 и 15, в которой якорь включает в
себя магнитный чашеобразный элемент 56, который вместо гофрирования или канавок снабжен большими
пазами на своей цилиндрической поверхности, образующими равномерно расположенные зубцы 65,
параллельные оси, внутри воздушного зазора вращающегося магнитного поля. Кроме того, удерживающий
элемент 62 представляет собой резиновый штифт с наружной поверхностью в виде многоугольника 2O
вместо рифленой или волнистой поверхности, причем количество сторон на нем предпочтительно должно
быть на одну меньше, чем количество зубьев якоря. Например, в якоре P5 может быть девять зубьев, а на
поверхности многоугольника — восемь сторон. Зазор между полюсами и удерживающим элементом якоря
может быть больше, чем показано на рис. 14, чтобы обеспечить большую степень вращения и меньшее
снижение скорости вращения между вращающимся магнитным полем и ротором.
В этом случае якорь продвигается на 1/1 оборота за каждый оборот, и, следовательно, скорость вращения
составляет 9 = 400 об/мин. Диаметр многоугольника выбран таким образом, что когда зубья 65 ротора входят
в зацепление с центром граней многоугольника, скорость вращения немного превышает его субсинхронное
значение, а когда зубья входят в зацепление вблизи углов многоугольника, скорость немного меньше
субсинхронного значения из-за разного диаметра удерживающего элемента в этих точках. Учитывая эти
условия, зацепление произойдет в некоторой промежуточной точке сторон многоугольника, где эффективный
диаметр и скорость точно соответствуют субсинхронной скорости 400 об/мин, и если по какой-либо причине
ротор стремится вращаться быстрее, то он автоматически замедлится, перекрывая грань многоугольника в
точках, где эффективный диаметр больше, а если он стремится вращаться медленнее, зубья 1; вернутся в
точки зацепления ближе к центру граней многоугольника, что приведет к увеличению скорости.
Такой двигатель может немного колебаться выше и ниже субсинхронной скорости, но будет иметь
корректирующее действие по передаточному отношению скорости и будет поддерживать истинную среднюю
субсинхронную скорость, соответствующую эффективным диаметрам поверхностей в средней точке контакта,
и, таким образом, поддерживать постоянную среднюю скорость 388,020 388,020 скорость редукции r,tio il c]
---in--- 11 11,1e-se D-Iotc)rs 13, l,- ii - 1, - sur3 till r d -'l-. all Gpie ol- -the be llo- U en I '11 is deshed.
Y 1 1 -1G 1) l I t 1 C '(1 L1 r I a c p 1, 11) e (1 -t 71 9 fil V 1 C e u 01 0 1, 1 n ii 4"0 -L-"jBled in Ibe sl-.iiie is 1.3 desire
Gi;.i alld a pol--Ales l c fill Floor To the Gyrations of tile into a relativel slo-.-- fairy nioveY 3..471n electric motor
egmpri;iil, a field haviii- in air -iid means a or a field n -th- air ---ap, a polarised armature mem- Iii the air c.,,ap so
diiiiensi-oiied a d mounled tliat it is -Permitted 'to, yr.,,t'le in fie air -ap it'ii the rotaLin,--, field, ait-err-.linal shait for tie
motgr. and lor tile U10-,;Oll of the armature fl) roti'cj s,,1-i2ft at a slower speed tlian the speed of the in- ina,-,necie
field.
Соседние файлы в папке патенты