Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов

(5 бретен ой мех м .т чно си ном уп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ и. 3едовательский инстимышленности и Орджо- боростроительный АННЫИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИВАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОотносится к прибоки и позволяет повыаботки шага при одении конструкции и уменьшении аксиального размера.Магнитопровод-статор выполнен израсположенных в параллельных плоскостях пластины 7, выполненной заоднос Т-образным сердечником б обмотки5 управления, и пластины 9, выполненной заодно с П-образным сердечником 8. При подаче импульса тока вобмотку 5 силовые линии магнитногополя замыкаются через сердечники 6и 8, пластины 7, 9 и сформированныев них полюса в виде венцов 14 и 15статора, а также через зубцы ротора2, Вращающий момент, возникающийпри сложении и вычитании магнитныхпотоков обмотки 5 и постоянного магнита 4, поворачивает ротор 2 в сторону наибольшей проводимости. Поокончании импульса тока под действием реактивного момента, обусловленного наличием фиксатора 1 О, ротор 2переходит в следующее устойчивоеположение. 2 з.п. ф-лы, 27 ил./5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. р д,Ужго о ул. Проектная, 4Ф 665/40 Тираж 398 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва Ж, РаувИзобретение относится к приборам точной механики, в частности к поляризованным электромеханическим преобразователям для электрочасов.Целью изобретения является повышение точности отработки шага при одновременном упрощении конструкции и уменьшении аксиального размера.Предлагаемый преобразователь более технологичен в изготовлении. Из-за меньшего числа составных частей магнитопровода 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.8- разрез Е-Е 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 валом; 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 по фиг. 12-15; на Фиг, 17 модификация устройства; на фиг. 18- модификация преобразователя с повышенной мощностью на единицу объема; на Фиг. 19 - преобразователь в выполнении с шагом 211, разрез; нафиг. 20 - разрез З-З на фиг. 19; нафиг. 21 - вид устройства по фиг, 19со стороны торца ротора; на Фиг. 22 - 5 принцип действия устройства поФиг. 19-21; на фиг. 23 - модификация устройства с шагом П/9; на фиг.24 второе фиксированное положение ротора для устройства по фиг. 23; на 10фиг, 25 - модификация устройства сшагом 11/10, в разрезе; на фиг. 26разрез И-И на фиг, 25; на фиг. 27вид устройства по фиг. 25 и 26 состороны торца ротора (крышка корпуса не показана).На оси 1 поляризованного электромеханического преобразователя жесткозакреплен явнополюсный ротор 2 сзубцами 3 в виде лопастей, отогнутыхот его дисковой части и охватывающихрасположенный соосно с ротором 2постоянный магнит 4, намагниченныйв осевом направлении. Обмотка управления выполнена в виде секции 5, 25расположенной на Т-образном ферромагнитном сердечнике 6 с полюсными баш-маками 7, которые являются частямимагнитопровода ста"ора, имеющего ЗОФорму двух расположенных в параллельных плоскостях пластин, одна из которых выполнена заодно с Т-образнымсердечником 6, а другая с П-образнымсердечником 8 с полюсными башмаками9, Соосно с ротором 2 установлена З 5 профилированная пластина 10 из Ферромагнитного материала, выполняю щая роль фиксатора ротора 2 в паузахмежду импульсами тока, и кольцевоймагнитопровод 11. В полюсных башма- О ках (пластинах магнитопровода) 7 и9 выполнены радиальные пазы 12 и 13с образованием разноименных полюсов14 и 15 статора, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости магнитопровода статора, Продольные осисимметрии пластин 7 и 9 магнитопровода расположены в одной плоскостис осью вращения ротора 2.Разноименные полюсы 14 и 15 ста тора выполнены в виде зубчатых венцов. При этом зубцы одного из венцов(например 14) размещены напротиввпадин между зубцами другого венца(в данном случае - пазов 13). Т-об разный и П-образньй сердечники замкнуты между собой перамычкой 16.В модификации электромеханического преобразователя согласно Фиг.7 1277061при величине с- в пределах от 1/3до 2/5 зубцового деления ротора,Во всех модификациях преобразователя постоянный магнит 4 закрепленлюбым известным способом, например,на немагнитной втулке 41,Поляризованный электромеханический преобразователь согласно фиг,1-6работает следующим образом.При подаче импульса тока в обмотку 5 управления создается магнитноеполе, силовые линии которого замыкаются через сердечники 6 и 8, ппастины (полюсные башмаки) 7 и, 9, полюсы14 и 15, зазоры между последними изубцами 3 ротора, и зубцы 3 ротора 2.В зависимости от полярности токав зазоре между полюсами 14 магнитопровода статора и зубцами 3 роторапроисходит сложение магнитных потоков обмотки 5 и постоянного магнита4, в то время как в воздушном зазоре между полюсами 15 статора и зубцами 3 ротора происходит вычитаниемагнитных потоков обмотки 5 и постоянного магнита 4. В результатеэтого возникает вращающий момент,поворачивающий ротор 2 в сторонунаибольшей проводимости,По окончании импульса тока ротор2, вращаясь под действием реак:тивного момента, обусловленного наличием Фиксатора 10, переходит в следующее устойчивое положение. Далеецикл возобновляется.Работа аналогичного по принципу. действия преобразователя по фиг, 710 поясняется на Фиг. 11, При подаче импульса тока в обмотку управления (фиг, 11 о) зубцы ротора подмагниченные со стороны магнита 4,например с полярностью Юм, отталкиваются от полюсов магнитопровода сполярностью Ы, (наведенными МДС обмотки управления) и притягиваютсяк полюсам магнитопровода Б , в результате чего возникает активный момент М , стремящийся повернуть роторв положение согласно Фиг. 11,3, гдеполюсы (зубцы) ротора с полярностьюН располагаются напротив полюсовстатора с полярностью 8 , а полюсыстатора с полярностью Ы - наоборот,располагаются напротив йромежутковмежду зубцами ротора. В положениисогласно Фиг. 11 б активный момент 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 равен нулю, однако на ротор действует реактивный момент фиксации М , под действием которого ротор продолжает движение в том же направлении и переходит в устойчивое положение по фиг. 11, Ь при окончании импульса тока в обмотке управления, Со сменой полярности импульса в обмотке управления процесс повторяется в указанной последовательности (фиг. 11,Ь 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 М 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 1/3 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). За счет того, что зубцы 3 ротора с угловой протяженностью 2%/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 преобразователяс 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 гравитацииОзанимает положение согласно фиг. 22 о О(примерно). При включении тока в обмотку 5 полюсы, наведенные обмоткойуправления, изменяют соотношениемагнитных потенциалов. Этот эффектприводит к повороту ротора 2 из по15ложения на Фиг. 22,п последовательнов положение по фиг. 22,6.После окончания импульса токамагнитные потенциалы полюсов на Тобразном и П-образном сердечниках 2 Опрактически уравниваются и под комлексным воздействием сил магнитнойфиксации и гравитации ротор 2 завершает шаг, вновь занимая устойчивоеисходное положение. 25Характер результирующего момента,вызванного своеобразием его составляющих, обуславливает возможностьэффективного использования в качестве первого звена кинематической пе- ЗОредачи, связывающей вал 1 ротора 2с часовым механизмом, мальтийскогомеханизма с передаточным отношением,например 1:4. 35Формула изобретения 1.Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов,Об 1 8содержащий зубчатый ротор, охватывающий постоянный магнит, и статор с размещенной на сердечнике обмоткой управления, образующий магнитопро - вод, 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 щ и й с я тем, что раз в , ноименные полюса статора выполнены в виде зубчатых венцов, причем зубцы одного из венцов размещены напротив впадин между зубцами другого вен 3. Преобразователь по пп 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтопластины магнитопровода закрепленына торцах корпуса, выполненного сцентральным отверстием и снабженного крышкой, размещенной между полюсами статора одной из пластин, приэтом крышка и корпус выполнены изнемагнитного материала, 1277061 Б-Б