Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов

 

Изобретение относится к приборам .точной механики и позволяет повысить точность отработки шага при одновременном упрощении конструкции и уменьшении аксиального размера. Магнитопровод-статор выполнен из расположенных в параллельных плоскостях пластины 7, выполненной заодно с Т-образным сердечником 6 обмотки 5 управления, и пластины 9, выполненной заодно с П-образным сердечником 8. При подаче импульса тока в обмотку 5 силовые линии магнитного поля замыкаются через сердечники 6 и 8, плас тины 7, 9 и сформированны в них полюса в виде венцов 14 и 15 статора, а также через зубцы ротора 2. Вращаюпщй момент, возникающий при сложении и вычитании магнитных потоков обмотки 5 и постоянного магнита 4, поворачивает ротор 2 в сторону наибольшей проводимости. По окончании импульса тока под действием реактивного момента, обусловленного наличием фиксатора 10, ротор 2 переходит в следующее устойчивое положение. 2 з.п. ф-лы, 27 ил. i (Л to Ч О fPae.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 04 С 13/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3793461/24-10; 3923027/24-10 (22) 24.07.84 (46) 15.12.86. Бюл. Р 46 (23) 04.07.85 по и. 3 (71) Научно-исследовательский институт часовой промышленности и Орджоникидзевский приборостроительный завод (72) А.И. Краснопевцев, Г.С. Булыгин

В.А. Шватов и С.С. Таратынко (53) 681.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 686008, кл. G 04 С 13/10, 1975.

Авторское свидетельство СССР

9 792211, кл. G 04 С 13/10, 1979., (54) ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЧАСОВ (57) Изобретение относится к приборам .точной механики и позволяет повысить точность отработки шага при одновременном упрощении конструкции

„„Я0„„1277061 А 1 и уменьшении аксиального размера.

Иагнитопровод-статор выполнен из расположенных в параллельных плоскостях пластины 7, выполненной заодно с Т-образным сердечником 6 обмотки

5 управления, и пластины 9, выполненной заодно с П-образным сердечником 8. При подаче импульса тока в обмотку 5 силовые линии магнитного поля замыкаются через сердечники 6 и 8, пластины 7, 9 и сформированные в них полюса в виде венцов 14 и 15 статора, а также через зубцы ротора

2. Вращающий момент, возникающий при сложении и вычитании магнитных потоков обмотки 5 и постоянного магнита 4, поворачивает ротор 2 в сторону наибольшей проводимости. По окончании импульса тока под действием реактивного момента, обусловленного наличием фиксатора 10, ротор 2 переходит в следующее устойчивое положение. 2 з.п. ф-лы, 27 ил.

1?77061

Изобретение относится к приборам точной механики, в частности к поляризованным электромеханическим преобразователям для электрочасов.

Целью изобретения является павы— шение точности отработки шага при одновременном упрощении конструкции и уменьшении аксиального размера.

Предлагаемый преобразователь более технологичен в изготовлении.

Из-за меньшего числа составных частей магнитопровада появляется воэможность обеспечения более высокой точности выполнения магнитной системы. Сравнительно просто обеспечивается равномерный зазор между полюсами статора с разноименной полярностью, что положительно сказывается на повышении стабильности поляриэующего магнитного потока от постоянного магнита и, в конечном счете, способствует повышению точности отработки шага и увеличению использования активной зубцовой эоны ротора, вследствие чего появляется возможность увеличить вращающий момент. Уменьшение числа деталей магнитной системы упрощает конструкцию и способствует повышению надежности преобразователя, На фиг. 1 показан преобразователь в разрезе; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 — разрез Д-Д на фиг. 2; на фиг. 7 — модификация преобразователя в разрезе; на фиг.8разрез E-E на фиг. 7; на фиг. 9— то же (вид устройства со стороны торца ротора, крышка корпуса опущена для наглядности изображения элементов магнитной системы); на фиг. 10 — ротор с валам; на фиг. 11 принцип действия устройства с шагом Г/6; на фиг. 12 — вторая модификация преобразователя в разрезе; на фиг. 13 — разрез Ж-Ж на фиг. 12; на фиг. 14 — вид со стороны торца ротора (крышка корпуса не показана); на фиг.. 15 — разрез в плоскости, перпендикулярной разрезу Ж-Ж и проходящей через ось вращения ротора; на фиг. 16 — принцип действия преобразователя rro фиг. 12-15; На фиг. 17 модификация устройства; на фиг. 18модификация преобразователя с повышенной мощностью на единицу объема; на фиг. 19 — преобразователь в выполнении с шагом 2 11, разрез; на фиг. 20 — разрез З-З на фиг. 19; на фиг. 21 — вид устройства по фиг. 19 са стороны торца рстора; на фиг. 22— принцип действия устройства по фиг. 19-21; на фиг. 23 — модификация устройства с шагам 7I/9; на фиг.24второе фиксированное положение ротора для устройства по фиг. 23> на

IO фиг. 25 — модификация устройства с шагом Ti /10, в разрезе; на фиг. 26 разрез И-И на фиг. 25; на фиг. 27 вид устройства по фиг. 25 и 26 со стороны торца ротора (крышка корпуса не показана).

На оси 1 поляризованного электромеханического преобразователя жестко закреплен явнополюсный ротор 2 с зубцами 3 в виде лопастей, отогнутых от его дисковой части и охватьгвающих расположенный соасно с ротором 2 постоянный магнит 4, намагниченный в осевом направлении. Обмотка управления выполнена в виде секции 5, 25 расположенной на Т-образном ферромагнитном сердечнике 6 с полюсными башмаками 7, которые являются частями магнитопровода ста"..ора, имеющего

ЗО форму двух расположенных в параллельных плоскостях пластин, одна из которых выполнена заодно с Т-образным сердечником 6, а другая с П-образным сердечником 8 с полюсными башмаками

9. Соосно с ротором 2 установлена

З5 профилираванная пластина 10 из ферромагнитного материала, выполняю щая роль фиксатора ротора 2 в паузах между импульсами тока, и кольцевой магнитопровод 11. В полюсных башма®О ках (пластинах магнитопровада) 7 и

9 выполнены радиальные пазы 12 и 13 с образованием разноименных полюсов

14 и 15 статора, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости магнитопровода статора. Продольные оси симметрии пластин 7 и 9 магнитапровода расположены в одной плоскости с осью вращения ротора 2.

Разноименные полюсы 14 и 15 статора выполнены в виде зубчатых венцов. При этом зубцы одного из венцов (например 14) размещены напротив впадин между зубцами другого венца (в данном случае — пазов 13). T-об55 разный и П-образный сердечники замкнуты между собой перемычкой 16.

В модификации электромеханичес кого преобразователя согласно фиг.71277061

5 5

20

30

40

55 цов ротора с было

ll пазы в пластинах 7 и 9 магнитопровода образуют пары диаметрально расположенных полюсов 14 и 15, при этом пластины установлены на противоположных торцах квадратного корпуса 17 с центральным отверстием, снаб женного крышкой 18, расположенной между полюсами пластины 7. Крышка, 18 и корпус 17 выполнены из немагнитного материала. Полюсы 14 и 15 в области активной поверхности имеют идентичные размеры и конфигурацию.

Для взаимной ориентации пластин 7 и

9 и крышки 18 могут быть использованы штифты 19-21, установленные в корпусе 17.

Для крепления к корпусу крышки

18 могут быть использованы винты 22, а для крепления пластин 7 и 9 магнитопровода — винты 23 и 24 и гайки 25.

Ротор 2 (фиг. 10) выполнен из двух соосных зубчатых чашек 26 и 27.

Верхняя (внешняя) чашка 26 имеет шесть зубцов с угловой протяженностью Т/6, а внутренняя чашка 27 может иметь, например, двенадцать зубцов с угловой протяженностью Г/12. Угловая протяженность пазов 28 фиксатора 10 одинакова с угловой протяженностью зубцов у чашки ротора 27, т.е. Tf/12, а количество этих пазов

1 может быть различным, в зависимости от конкретных требований эксплуата-. ции. При числе пазов 12 — наиболее жесткая фиксация, что может приводить и к повышению вращающего момента. При минимальном числе пазов

28, например, два, уменьшается порог срабатывания, т.е. устройство, в принципе, способно функционировать при минимальном уровне. сигнала, однако перегрузочная способность при этом падает. B общем случае выбор числа фиксирующих пазов — задача, решаемая при оптимальном проектировании для конкретных условий. Преобразователь в варианте согласно (фиг; 13-16) может иметьдополнительно уменьшенный аксиальный размер при малой величине шага .(ТИ/30). Особенностью его являются зубцы разной угловой протяженности на роторе 2.

Например, на фиг. 13 и 14 зубцы 29 ротора 2 имеют угловую протяженность

211/90, а зубцы 30 — угловую протяженнбсть 2Tf/45. Края зубцов 29 и 30 установлены с одной стороны равномерно по окружности. При общем числе зубцов ротора 2 Z 30 межэубцовые промежутки между ними также соответственно разные: 2Тп/45 и 211/90 в чередующейся последовательности. Полюсы 14 и 15 статора при этом имеют зубцы 31 с угловой протяженностью

2Tf/90, разделенные промежутками 32 с угловой протяженностью 2 R/45.

В варианте устройства по фиг. 1215 возможно выполнение ротора 2 с зубцами в виде-чередующейся последовательности с протяженностью 2F/90;

21Ч60, 27 /45. В последнем случае предпочтительно выполнить по шесть зубцов 31 на каждом из полюсов статора 14 и 15.

Если малый шаг не требуется (например при шаге 7Г/4), можно повысить использование активного объема путем выбора более благоприятных угловых соотношений магнитной системы в пределах, предусмотренных фиг. 17 (для полюсов 14 и 15 и зубцов 29 и

30 ротора), Модификация устройства согласно фиг. 18 (с шагом P/2) позволяет дополнительно увеличить мощность, приходящуюся на единицу объема преобразователя; По сравнению с друг|ми примерами исполнения здесь меньше всего магнитное рассеивание поляризующего потока при относительно большом шаге и уравновешенной в диаметральном направлении магнитной системе. Оба зубца 33 ротора 2 имеют уступы 34 в пределах от )/5 до 2/3 аксиального размера.

По конструктивно-технологическим соображениям применительно к использованию в стационарных приборах наиболее целесообразна модификация устройства (фиг. 19-22) с шагом в полный оборот выходного вала.

Для обеспечения четкой фиксации ротора в исходных положениях на каждой из двух пластин магнитопровода преобразователя (фиг. 23) помимо полюсов, имеющих угловую протяженность, равную зубцам 35 и 36 ротора, выполнены полюса с угловой протяженностью меньшей,чем зубцы 37 и 38 ротора, и большей,чем зубцы39 и40 ротора.

Целесообразйо, чтобы при этом отношение протяженностей в трех группах зубцов статора к протяженности зуб1277061 при величине . в пределах от 1/3 до 2/5 зубцового деления ротора.

Во всех модификациях преобразователя постоянный магнит 4 закреплен любым известным способом, например, на немагнитной втулке 41.

Поляризованный электромеханический преобразователь согласно фиг.1-6 работает следующим образом.

При подаче импульса тока в обмотку 5 управления создается магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через сердечники 6 и 8, ппастины (полюсные башмаки) 7 и. 9, полюсы

14 и 15, зазоры между последними и зубцами 3 ротора, и зубцы 3 ротора 2.

В зависимости от полярности тока в зазоре между полюсами 14 магнитопровода статора и зубцами 3 ротора происходит сложение магнитных потоков обмотки 5 и постоянного магнита

4, в то время как в воздушном зазоре между полюсами 15 статора и зубцами 3 ротора происходит вычитание магнитных потоков обмотки 5 и постоянного магнита 4. В результате этого возникает вращающий момент, поворачивающий ротор 2 в сторону наибольшей проводимости.

По окончании импульса тока ротор

2, вращаясь под действием реак:тивного момента, обусловленного наличием фиксатора 10, переходит в следующее устойчивое положение. Далее цикл возобновляется.

Работа аналогичного по принципу . действия преобразователя по фиг. 710 поясняется на фиг. 11, При подаче импульса тока в обмотку управления (фиг. 11о) зубцы ротора,, подмагниченные со стороны магнита 4, например с полярностью N», отталкиваются от полюсов магнитопровода с полярностью Ы, (наведенными ИДС обмотки управления) и притягиваются к полюсам магнитопровода S., в результате чего возникает активный момент М, стремящийся повернуть ротор в положение согласно фиг. 11,Я, где полюсы (зубцы) ротора с полярностью

N располагаются напротив полюсов статора с полярностью Б, а полюсы статора с полярностью N - наоборот, располагаются напротив йромежутков между зубцами ротора. В положении согласно фиг. 11б активный момент

2S

ЗО

55 равен нулю, однако на ротор действует реактивный момент фиксации M, под действием которого ротор продолжает движение в том же направлении и переходит в устоичивое положение по фиг. 11, 6 при окончании импульса тока в обмотке управления. Со сменой полярности импульса в обмотке управления процесс повторяется в указанной последовательности (фиг. 11,> и г), поскольку теперь полярность полюсов на статоре, возбуждаемых обмоткой управления, меняется на обратную.

С увеличением уровня фиксации при включении тока поворот ротора полу чается больше, чем на 3/4 шага, под действием результирующего момента

М, который складывается иэ активного момента M и реактивного момента фиксации Мр. Если же уровень момента фиксации относительно невелик, то при включении тока поворот занимает практически 3/4 шага, а доворот около 1/4. В большинстве же случаев для обеспечения надежной работы преобразователя момент фиксации целесообразно выбрать в пределах от

l/3 до 2/3 активного момента и, по крайней мере, в два-три раза больше момента нагрузки.

В варианте по фиг. 13-16 при отсутствии тока в обмотке управления ротор 2 занимает фиксированное угловое положение (фиг. 16, вверху). 3а счет того, что зубцы 3 ротора с угловой протяженностью 211/90 ориентируются напротив зубцов одного из сердечников с такой же угловой протяженностью.

При подаче импульса тока в обмотку управления соответствующей полярности (фиг. 16) зубцы ротора переходят в положение, соответствующее показанному на фиг. 16 внизу, поскольку одноименные полюсы на роторе и статоре отталкиваются, а разноименные притягиваются.

В случае выполнения ротора в варианте с чередованием трех размеров (вместо варианта по фиг. 13-16) следует число зубцов на магнитопроводе выбрать с учетом одновременного взаимодействия одинакового числа зуб цов статора и ротора (по два одинаковой угловой протяженности с каждой стороны у каждого из магнитопрово1277 ца.

4-А

Раг.2 дов}. Это повысит надежность и четкость отработки шага.

Принцип действия преобразователя с реактивно-гравитационным фиксатором по фиг. 19-22 заключается в следующем. При отсутствии тока в обмотке 5 управления преобразователя ротор 2 под комплексным воздействием, сил магнитной фиксации и гравитации

10 занимает положение согласно фиг. 22ц (примерно). При включении тока в обмотку 5 полюсы, наведенные обмоткой управления, изменяют соотношение магнитных потенциалов. Этот эффект приводит к повороту ротора 2 из no- f5 ложения на фиг. 22,п последовательно в положение по фиг. 228,5,, После окончания импульса тока магнитные потенциалы полюсов на Тобразном и П-образном сердечниках 2 практически уравниваются и под комплексным воздействием сил магнитной фиксации и гравитации ротор 2 завершает шаг, вновь занимая устойчивое исходное положение. 25 Характер результирующего момента, вызванного своеобразием его составляющих, обуславливает возможность эффективного использования в качестве первого звена кинематической пе- 30 редачи, связывающей вал 1 ротора 2 с часовым механизмом, мальтийского механизма с передаточным отношением, например 1:4.

Формула изобретения

1.Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов, О61 8 содержаший зубчатый ротор, охватываюший постоянный магнит, и статор с размещенной на сердечнике обмоткой управления, образующий магнитопровод, разноименные полюса которого расположены в плоскости, перпендикулярной к плоскости магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отработки шага при одновременном упрощении конструкции и уменьшении аксиального размера, магнитопровод имеет форму двух расположенных в параллельных плоскостях пластин, одна из которых выполНена заодно с сердечником обмотки управления, имеющим Т-образную форму, а другая — заодно с П-образ-. ным сердечником. при этом разноименные полюса статора сформированы в разных пластинах, а продольные оси симметрии пластин расположены в одной плоскости с осью вращения ротора.

2. Преобразователь по п. 1; о т— л и ч а ю шийся тем, что раз вЂ, ноименные полюса статора выполнены в виде зубчатых венцов, причем зубцы одного из венцов размещены напротив впадин между зубцами другого вен3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пластины магнитопровода закреплены на торцах корпуса, выполненного с центральным отверстием и снабженного крышкой, размещенной между полюсами статора одной из пластин, при этом крышка и корпус выполнены из немагнитного материала.

1277061

b-Б

1277061

15

- 8

Е-

25 1у

Риг.9

i277061

)27706) 1277063

)2770б1 — 3 Д иг. з

Щ2 19

izxxoe i

Рю.20 рие.2

127 706.) тю sy

2t

Ф

f7

Ю

Фиг 25

Г1 75

l27706l

Составитель Н. Соловьева

Редактор 3. Слиган Техред В.Кадар Ко ектор А. Обручар

PP

Заказ 6665/40 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

li3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. р д, Ужго о ул. Проектная, 4 т