Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов

 

Союз Советских

Социапнстиче-.них

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ („)S71147 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)М. Кл.з (22) Заявлено 281279 (21) 2859200/18-10 с присоединением заявки Hо— (23) ПриоритЕтG 04 C 13/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.1081. бюллетень Но 37

Дата опубликования описания 0 71081 (53) УДК 681. 11 (088. 8) (72) Автор изобретения

А.И.Краснопевцев

Научно-исследовательский институт часовой . проььшленности (71) Заявитель (54 ) ПОЛЯРИЗОВАННЫИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЧАСОВ

Изобретение относится к приборам времени.

Известен поляризованный электромеханический преобразователь для

5 электрочасов, содержащий обмотку на ферромагнитных сердечниках с полюсными наконечниками, и концентричные дисковые зубчатые магнитопроводы, два кольцевых магнита со встречной ориентацией полюсов, установленные между торцами полюсных наконечников и дисковых магнитопроводов, и зубчатый ротор, установленный между торцами магнитов (1 ).

При достаточно высоком КПД и технологичности известный преобразователь обладает невысокой приемистостью вследствие того, что у него кольцевые магниты размещены в габарите ротора: усилие поляриэующего магнитного потока неизбежно влечет за собой увеличение инерционности ротора.

Целью изобретения является повышение приемистости преобразователя.

Для достижения цели поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов снабжен двумя дополнительными кольцевыми магнитами, установленными концентрично основным кольцевым магнитам и с противополож- З0 ной им ориентацией полюсов, и двумя дисковыми магнитопроводами, замыкающими торцы основных и дополнительных магнитов.

Зубцы на полюсных наконечниках выполнены шириной, одинаковой .шириной зубцов ротора, причем зубцы у одной части полюсных наконечников расположенЫ против зубцов дисковых магнитопроводов, а зубцы у другой части полюсных накснечников — против межзубцовых впадин указанных магнитопроводов.

Одна половина зубцов зубчатого ротора в чередующейся последовательности выполнена с угловой протяженностью, по крайней мере в два раза меньшей угловой протяженности у другой половины зубцов и одинаковой с угловой протяженностью полюсных наконечников, число которых выбрано в два раза большим числа зубцов ротора.

Возможно также зубчатый ротор выполнить по высоте с двумя рядами зубцов при соотношении числа зубцов в рядах 1:2 и где n — любое целое число

На фиг. 1 представлен преобразователь, продольный разрез; на фиг. 2 разрез A-A на фиг.1; на фиг. 3 - пре-.

871147 обраэователь с реверсируеьим ротором, вид в плане; на фиг. 4 — преобразователь с двухскоростным ротором, вид в плане, на фиг. 5 — форма исполнения двухскоростного ротора; на фиг. б устойчивое положение ротора относительно полюсных наконечников с чере5 дующейся полярностью у преобразователя. иэобракенного на фиг.4; на фиг. 7 — то же при попарно чередующейся полярности полюсных наконечников.

В преобразователе (фиг. 1) на валу 1 жестко закреплен ротор 2 с расположенными равномерно по окружности зубцами 3 Вал 1 сидит в подшипниках, установленных в платах 4 и 5 иэ немагнитного материала. На цилиндричес- 15 ких выступах этих плат концентрично валу 1 надеты постоянные магниты б и 7, обращенные друг к другу одноимен-ными полюсами. Со стороны торцов, обращенных к ротору 2, магии ты 6 и 7 20 зафиксированы посредством зубчатых дисков 8 и 9, служащих магнитопроводаМи. Концентрично магнитам 6 и 7 установлены дополнительные кольцевые магниты 10 и 11, обращенные друг 25 к другу одноименными полюсами противоположной относительно магнитов б и 7 полярности. С одного иэ торцов полюса магнитов 10 и 11 замкнуты на полюса противоположной полярности у) магнитов б и 7 посредством дисковых магнитопроводов 12 и 13. Между другими торцами магнит ов 10 и 11 уст ановлены полюсные наконечники 14 и 15 сердечников 16 и 17, на которых раз— мещены катушки 18 и 19, образующие обмотку управления. Между собой сердечники 16 и 17 замкнуты пережчкой

20 (фиг. 2) .

На полюсных наконечниках 14 и 15 выполнены зубцы соответственно 14, 14 и 15, 15 (фиг. 2), ширина этих зубцов одинакова с шириной зубцов 3 ротора 2. Между последниьы в теле ротора 2 выполнены фиксирующие пазы

21, ширина которых одинакова с шири- 45 ной зубцов дисков 8 и 9 °

В преобразов ателе (фиг. 3) управляющая обмотка образована двумя парами катушек 18, 19, 18, 19, размещенных соответственно на двух парах сердеч- 0 ников 16, 17 H 16, 17, которые попарно соединены перемычками 20 и 20, при этом к источнику питания подключена только одна пара катушек, в зависимости от требуемого направления 55 вращения ротора.

На каждом из полюсных наконечников

14, 15 и 14, 15 выполнено,по два зубца 14, 14, 15, 15, 14, 14, 40

15, 15, при этом зубцы 14,, 14 g u

15, 15 расположены против зубцов

81 диска 8 и зубцов диска 9 (не, показано), а зубцы 14„, 14 и 15„, 15 t против межзубцовых впадин 8 того же 65 диска 8 и межэубцовых впадин диска 9 (не показано) .

В преобраэон ателе (фиг. 4) ротор 2 имеет два зубца 31 и 3 . Угловая протяженность одного иэ зубцов, например зубца 3, одинакова с угловой протяженностью полюсных наконечников 14, 15 и 14, 15, размещенных равномерно

I I по окружности ротора 2. В то же время угловая протяженность другого ротор.ного зубца — зубца 3 предпочтительно равна сумме угловйх протяженностей двух любых полюсных наконечников и промежут ка между ними.

В общем случае на роторе может, бить размещено в чередующейся последовательности различное число зубцсв разной угловой протяженности.

У преобраэов ателя (фиг. 5 ) ротор по высоте имеет два ряда зубцов: в

И одном ряду — два зубца 3,. 3, а в другом ряду — один зубец 3 ° При необходимости число зубцов может быть выбрано другим, но с сохранением соотношения зубцов в рядах 1: 2 и, где и — любое целое число. Соотношение угловой протяженности зубцов 3, 3, и угловой протяженности зубца

3 предпочтительно такое же, как и соотношение угловой протяженности зубцов 3 и 3 ротора у преобразователя (фиг. 4) . При необходимости у зубцов обоих рядов могут быть совмещены оси симметрии.

При работе. преобразователя, иэ ображенного на фиг. 1 и 2 с поступлением импульса тока в катушки 18, 19 создается магнитное поле, силовые линии которого эаьыкаются через сердечники 16, 17, перемычку 20, полюсные наконечники 14, 15 и зубцы 3 ротора 2. Это поле ослабляет магнитный поток воз буждения, соэдаваеьый постоянными магнитами б, 7 и 10, 11 в воздушном зазоре, например, Между зубцами 15, 15 полюсного наконечника 15 и эубцаьм 3 ротора 2. Это же поле усиливает магнитный поток, возбуждаемый постоянными магнитами в воздушном зазоре между зубцами 14, и 14 полюсного наконечника 14 и зубцами 3 ротора 2.

В результате возникает вращающий момент, поворачивающий ротор 2 в такое положение, чтобы магнитная проводимость для наибольшего потока в воздушном зазоре приняла максимальное значение.

По окончании импульса тока ротор

2, вращаясь под действием реактивного момента, обусловленного наличием магнитной фиксации эа счет пазов 21 в теле ротора и зубцов на дисках 8, 9, в том же направлении, переходит в следующее устойчивое состояние. Далее процесс повторяется.

Работа преобразователя, изображен ного на фиг.3, происходит аналогично описанному мпае, При подключении к

871147 источнику питания катушек 18, 13 вращение ротора 2 происходит по часовой стрелке, а при подключенИи катушек 18, 19 - в противоположном направлении.

При работе преобразователя, изображенного на фиг. 4, в случае, когда направление тока в катушках 18, 19, 18 и 19 меняется в чередующейся последовательности (фиг. б ), благодаря поляризующему магнитному потоку 10 постоянных магнитов 6, 7 и,10, 11 зубцы 3, и Э ротора приобретают по отношению к полюсным наконечникам .

14, 15 и 14 15 магнитный по.— тенциал полярности М. В момент поступления импульса тока (фиг. 6, а) полюсные наконечники 14 и 14 получают потенциал S а полюсные наконечники 15 и 15 — потенциал й, возниI кает вращающий момент (направление показано стрелкой), и ротор переходит в новое устойчиьое положение (фйг.бв).

По прохождении импульса ротор переходит в новое положение (фиг. б,б) под действием реактивного момента, обусловленного наличием пазов 21 на роторе и зубцами дисков 8 и 9, завершая таким образом отработ ку шага.

При смене полярности импульса ротор из положения, показанного на фиг, б,б, переходит в положение 6, г 30 и т. д. Ротор преобразователя в данном случае вращается по часовой стрелке с шагом Ж/р, где р = 2, т.е. с шагом 90 .

При работ преобразователя (фиг. 4) 35 в случае, когда направление тока в катушках 18, 19 и 18, 19, попарно

I / одинаково, в момент поступления импульса тока (фиг. 7,а) полюсные наконечники 14 и 15 получают потенциал 4() й, а полюсные наконечники 14 и 15 потенциал S. Под действием вращающего момента (направление показ ано стрелкой) ротор переходит в новое

Устойчивое положение (фиг. 7, в), 4 и далее процесс повторяется аналогично описанному применительно к фиг.б.

Однако в данном случае ротор преобразователя вращается против часовой стрелки с шагом 2®/р, т.е. с шагом

Работа преобразователя согласно (фиг. 4) с ротором (фиг. 5) происходит аналогично вышеописанному. Новый эффект заключается в том, что эа счет кратности числа зубцов в рядах достигается кратность изменения шага ротора при сохранении неизменным направления вращения.

Такое исполнение магнитной системы позволяет устранить зависимость мощ- ф0 ности системы возбуждЕния от размеров ротора и за счет этого повысить приемистость преобразователя. Относительно высокий КПД прототипа сохраняется, поскольку в пребразователе прах<5 тически полностью скомпенсированы как аксиальные, так и радиальные магнитные тяжения, воздействующие на ротор, а электромагнитная система обеспечивает высокую магнитную силу обмотки управления при минимальных злектри н.ских потерях.

Помимо повышения приемистости преобразователь обеспечивает также и расширение функциональных возможностей: благодаря разделению полюсных наконечников на две группы и размещению каждой из этих групп определенным образом относительно зубцов дисковых магнитопроводов обеспечивается реверсивность вращения ротора. При этом в зависимости от соотношения количества полюсных наконечников в группах достигается либо уравнивание энергетических характеристик при. работе преобразователя в режиме с реверсированием, либо обеспечение реверсивности для вспомогательного (кратковременного) режима при сохранении энергетических показателей основного режима на уровне, близком к показателям нереверсивного преобразователя, Выполнение зубчатого ротора,изображенного на фиг. 4, позволяет за счет изменения схемы включения обмотки обеспечивать реверсирование вращения ротора и одновременно в два раза изменять его шаг, что бывает необходимо при установке часовых стрелок.

Выполнение зубчатого ротора по высоте с двумя рядами зубцов с соотношением числа зубцов в рядах 1:2п позволяет изменять величину шага, что может оказаться полезным, например, в шахматных часах. В зависимости от взаимного положения зубцов в рядах при этом направлении вращения ротора может или сохраняться, или изб.аняться на обратное . Изменяя соотношение высоты зубцов в рядах, можно варьировать и соотношением энергетических показателей преобразователя в разных режимах работы.

Формула изобретения

1. Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов, содержащий платы, несущие обмотку на ферромагнитных сердечниках с полюсными наконечниками, и концентричные дисковые зубчатые магнитопро-. воды, два кольцевых магнита со встречной ориентацией полюсов, установленных между торцами полюсных наконечников и дисйовых магнитопроводов, и зубчатый ротор, установленный между торцами магнитов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения приемистости преобразователя, он снабжен двумя дополнительными кольцевыми магнитами, установленными кон871147

Ф центрично основным магнитам и с противоположной им ориентацией полюсов, и двумя дисковыми магнитопроводами, эаьыкающиьм торцы основных и дополнительных магнитов.

2 ° Преобразователь по п.1, о т л и а ю шийся тем, что, на полюсных наконечниках выполнены зубцы, ширина которых равна ширине зубцов ротора, причем зубцы у одной части полюсных наконечников расположены против зубцов дисковых магнитопроводов, а зубцы у другой части полюсных наконечников - против межзубцовых впадин указ анных магнитопроводов.

3. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что у зубчатого ротора одна половина зубцов в чередующейся последовательности выполнена с угловой протяженностью, по крайней мере в два раза меньшей угловой протяженности у другой половины зубцов и одинаковой с угловой протяженностью полюсных наконечников, число которых выбрано в два раза больше числа зубцов ротора.

4. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем,.что, зубчатый ротор выполнен по высоте с двумя рядами зубцов при соотношении числа зубцов в рядах 1:2п, где п - любое целое число.

И ст оч ни ки и нформаци н, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, Ф 686008, кл. С 04 С 13/10, 1978 (прототип) .