Электромагнитный двигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования, контроля и управления с неограниченным углом поворота рабочего органа. Технический результат - расширение функциональных возможностей и увеличение мощности на выходном валу устройства. Сущность изобретения состоит в том, что электромагнитный двигатель содержит два установленных в корпусах электромагнита с цилиндрическими катушками, закрепленные на круглой подвижной пластине скрученные элементы и контактирующий с подвижной пластиной рабочий орган в виде также круглой пластины, установленной в опорах вращения. На обращенных друг к другу торцах электромагнитов установлены амортизационные пружины из магнитной резины, скрученные элементы выполнены в виде двух отрезков троса, закрученных в противоположные стороны и закрепленных одними концами в центре подвижной пластины на разных ее сторонах, а другими концами - на соответствующей амортизационной пружине. Обе пластины выполнены из ферромагнитного материала, установлены в промежутке между торцами электромагнитов и параллельно им, а подвижная пластина размещена концентрично с зазором в осевом отверстии пластины рабочего органа. 2 ил.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в устройствах с неограниченным углом поворота рабочего органа, в частности в устройствах автоматического регулирования, контроля и управления.

Известны электромагнитные устройства вращения, содержащие электромагниты и механизм преобразования колебательного движения якоря во вращательное движение выходного вала /см. а.с. СССР 450292, кл. Н 02 K 33/04, 1974 [1]; а.с. СССР 408427, кл. H 02 K 33/02, 1973 [2]/.

Недостатками данных устройств являются сравнительная сложность конструкции, и главное - ограниченный диапазон и малая скорость вращательного движения на выходе.

Известен также электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрические ферромагнитные якорь и статор с винтовыми системами зубцов одного шага с левой и правой нарезкой /см. а.с. СССР 1377975, кл. Н 02 К 33/18, 1984 [3]/.

Недостатками данного двигателя являются значительная сложность конструкции, а также ограниченность поворотного движения якоря.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является электродинамический элемент, содержащий подвижную часть в виде двух гибких изолированных скрученных проводников, одни концы которых размещены на неподвижном основании, а другие соединены между собой и размещены на круглой подвижной пластине, контактирующей с рабочим органом в виде также круглой пластины, установленной в опорах вращения /см. а.с. СССР 1092673, кл. H 02 K 33/00, 1984 [4], принятый за прототип.

Недостатками устройства - прототипа являются ограниченные функциональные возможности вследствие обеспечения предельного поворота выходного звена только на заданный, причем, очень малый угол, а также предельно малый вращающий момент на выходном валу, и, соответственно, нестабильность поворота, малая скорость вращения и т.д.

Сущность изобретения заключается в создании электромеханического двигателя вращения, обеспечивающего непрерывное однонаправленное вращение выходного вала за счет преобразования импульсной энергии электромагнитного поля при управляющих воздействиях той же природы и того же источника в однонаправленный вращающий момент на выходном валу.

Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства и увеличение мощности на выходном валу.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном электромагнитном двигателе, включающем два установленных в корпусах электромагнита с цилиндрическими катушками, закрепленные на круглой подвижной пластине скрученные элементы, и контактирующий с подвижной пластиной рабочий орган в виде также круглой пластины, установленной в опорах вращения, особенность заключается в том, что на обращенных друг к другу торцах электромагнитов установлены амортизационные пружины из магнитной резины, скрученные элементы выполнены в виде двух отрезков троса, закрученных в противоположные стороны и закрепленных одними концами в центре подвижной пластины на разных ее сторонах, а другими - на соответствующей амортизационной пружине, обе пластины выполнены из ферромагнитного материала и установлены в промежутке между торцами электромагнитов, параллельно последним, при этом подвижная пластина размещена концентрично с зазором в осевом отверстии пластины рабочего органа.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый электромагнитный двигатель, общий вид с поперечным разрезом; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Электромагнитный двигатель содержит два установленных в корпусах 1 электромагнита с цилиндрическими катушками 2, закрепленные на круглой подвижной пластине 3 скрученные элементы 4, 5 и контактирующий с подвижной пластиной 3 рабочий орган 6 в виде также круглой пластины, установленной в опоре вращения, выполненной в виде подшипника качения, внутренняя подвижная обойма 7 которого закреплена по контуру рабочего органа 6, а наружная неподвижная обойма 8 установлена на неподвижном основании /основание не показано/. При этом на обращенных друг к другу торцах электромагнитов 1, 2 установлены /зажаты/ между резьбовыми кольцами 9, 10 амортизационные пружины 11 из магнитной резины, скрученные элементы 4, 5 выполнены в виде двух отрезков троса, закрученных в противоположные стороны и закрепленных /припаенных/ одними концами в центре подвижной пластины 3 на разных ее сторонах, а другими концами - на соответствующей близрасположенной амортизационной пружине 11 с помощью металлических крепежных пластинок 12. Обе круглые пластины 3 и 6 выполнены из ферромагнитного материала и установлены в промежутке между торцами электромагнитов 1, 2, параллельно последним, при этом подвижная пластина 3 размещена концентрично с зазором 13 в осевом отверстии пластины 6 рабочего органа 6.

Работа электромагнитного двигателя осуществляется следующим образом.

В начальный момент времени при обесточенных катушках 2 электромагнита подвижная пластина 3 на скрученных в противоположные стороны элементах 4, 5 и амортизационных пружинах 11 находится в равновесном состоянии неподвижно и концентрично рабочему органу 6 при постоянстве радиального зазора 13 в любом месте. При включении электромагнитов, то есть при подаче в катушки 2 импульсов тока, происходит втягивание амортизационных пружин 11 из магнитной резины внутрь электромагнитов. В результате такого втягивания происходит линейное растяжение закрепленных на пружинах 11 внешних концов скрученных отрезков троса 4, 5, преобразующееся в поворот подвижной пластины 3. Как известно, даже минимальное линейное смещение концов скрученных в противоположных направлениях отрезков 4, 5 вызывает поворот пластины 3 на значительное число оборотов /данный эффект известен: например, палка зажимается в центре скрученной в разные стороны веревки, и растяжение концов скрученной веревки приводит к интенсивному вращению палки/. Одновременно с этим при включении электромагнитов 1, 2 за счет полей выпучивания в промежутке между электромагнитами /с этих сторон корпуса электромагнитов не замкнуты/ подвижная пластина 3 и пластина 6 рабочего органа намагничиваются, и пластина 3 в каком-либо месте по своей периферии/ в данном случае это место не имеет значения/ выбирает радиальный зазор 13 и притягивается к пластине 6. Поэтому, вращение пластины 3 будет происходить совместно с пластиной 6 рабочего органа, закрепленной во внутреннем кольце 7 подшипника качения. При выключении катушек 2 амортизационные пружины 11 опять смещаются в исходное состояние внутрь электромагнита, внешние концы скрученных элементов 4, 5 теперь линейно смещаются в обратных направлениях, то есть сжимаются, и пластина 3 раскручивается в обратную сторону. Однако при выключенных электромагнитах связь /магнитная/ между пластинами 3 и 6 устраняется, опять пластина 3 занимает концентричное положение в осевом отверстии пластины 6 с равномерным радиальным зазором 13. Поэтому, в данный полупериод работы двигателя пластина 6 рабочего органа не вращается в обратном направлении, а наоборот продолжает за счет сил инерции вращаться в том же направлении, что и в первый полупериод. Очевидно, что такое периодическое включение-выключение электромагнитов 1, 2 приводит к интенсивному однонаправленному вращению рабочего органа 6 в подшипнике качения 7, 8, причем вращение характеризуется значительной скоростью и неограниченным углом поворота. При достаточной мощности электромагнитов и соответствующих жесткостных характеристиках амортизационных пружин и скрученных элементов вращающий момент и мощность на выходном валу предлагаемого электромагнитного двигателя могут достигать больших значений. Устройство сравнительно просто по конструкции, практически не критично к разбросу электромеханических параметров отдельных элементов, не предъявляет никаких особых требований к сборке и регулировке. Устройство отличается широкими функциональными возможностями и позволяет получать неограниченные углы поворота на выходе при сравнительно больших скоростях вращения.

Формула изобретения

Электромагнитный двигатель, содержащий два установленных в корпусах электромагнита с цилиндрическими катушками, закрепленные на круглой подвижной пластине скрученные элементы и контактирующий с подвижной пластиной рабочий орган в виде также круглой пластины, установленной в опорах вращения, отличающийся тем, что на обращенных друг к другу торцах электромагнитов установлены амортизационные пружины из магнитной резины, скрученные элементы выполнены в виде двух отрезков троса, закрученных в противоположные стороны и закрепленных одними концами в центре подвижной пластины на разных ее сторонах, а другими концами - на соответствующей амортизационной пружине, обе пластины выполнены из ферромагнитного материала и установлены в промежутке между торцами электромагнитов, параллельно последним, при этом подвижная пластина размещена концентрично с зазором в осевом отверстии пластины рабочего органа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2