Поляризованный электромеханический преобразователь для электрочасов

(22) Заявлено 281279 (21) 2859200/18-10с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий3) Приор убли ЛЛЕтЕИЬ йо 3 вано 0 7,10.81. 3) УДК 681. 11Дата опубликования описания 0 7108.И.Краснопевце иия и сследовательский институт часовойпроььшленности ау(71) Заявите 54) ПОЛЯРИЗОВАННЫИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЧАСОВ ов и двумя ми, заьаакаю- полнительных О а. зубпреобразована фиг, 2иг, 3 - преИзобретение относится к приборамвремени,Известен поляризованный электромеханический преобразователь для5электрочасов, содержащий обмотку наферромагнитных сердечниках с полюсными наконечниками, и концентричныедисковые зубчатые магнитопроводы,два кольцевых магнита со встречнойориентацией полюсов, установленныемежду торцами полюсных наконечникови дисковых магнитопроводов, и зубчатый ротор, установленный междуорцами магнитов 1 .При достаточно высоком КПД и технологичности известный преобразователь обладает невысокой приемистостьювследствие того, что у него кольцевые магниты размещены в габаритеротора: усилие поляриэующего магнитного потока неизбежно влечет за собойувеличение инерционности ротора.Целью изобретения является повышение приемистости преобразователя.Для достижения цели поляризованный электромеханический преобразователь дпя электрочасов снабжен двумядополнительными кольцевыми магнитами,установленными концентрично основнымкольцевым магнитам и с противополож- ЗО ной им ориентацией полюсдисковыми магнитопроводащими торцы основных и домагнитов.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 роторВозможно также зубчатый ротор выполнить по высоте с двумя рядами цов при соотношении числа зубцов в рядах 1;2 л, где л - любое целое числоНа фиг. 1 представлентель, продольный разрез;разрез Ь"А на фиг.1; на фобраэователь 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 чере 5 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 не- магнитного материала. На цилиндричес 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, магниты б и 7 20 зафиксированы посредством зубчатых дисков 8 и 9служащих 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 полярностиС одного иэ торцов полюса магнитов 10 и 11 замкнуты на полюса противоположной полярности З 0 магнитов б и 7 посредством дисковых магнитопроводов 12 и 13. Между други" ми торцами магнитов 10 и 11 установлены полюсные наконечники 14 и 15 сердечников 16 и 17, на которых размещены катушки 18 и 19, образующие обмотку управления. Между собой сердечники 16 и 17 замкнуты пережчкой 20 (фиг. 2).Яа полюсных наконечниках 14 и 15 выполнены зубцы соответственно 141, 14и 15, 15 (фиг. 2), ширина этих зубцов одинакова с шириной зубцов 3 ротора 2. Между последнивщ в теле ротора 2 выполнены фиксирующие пазы 21, ширина которых одинакова с шири ной зубцов дисков 8 и 9В преобразов ателе (фиг, 3) управляющая обмотка образована двумя парами катушек 18, 19, 18, 19 , размещенных соответственно на двух парах сердеч ников 16, 17 и 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 1, 14, 40 15, 15, при этом зубцы 14 14 а и 15, 15 расположены против зубцов 81 диска 8 и зубцов диска 9 (не, показано), а зубцы 14, 14 и 15, 152,- против межзубцовых впадин 8того же 65 диска 8 и межэубцовых впадин диска 9(не показано),В преобраэон ателе (фиг. 4) ротор 2имеет два зубца 3 и 3. Угловая протяженность одного иэ зубцов, напримерзубца 3, одинакова с угловой протяженностью полюсных наконечников 14,15 и 14 , 15 , размещенных равномернопо окружности ротора 2. В то же времяугловая протяженность другого ротор.ного зубца - зубца 3 предпочтительно равна сумме угловйх протяженностей двух любых полюсных наконечникови промежутка между ними.В общем случае на роторе может,бить размещено в чередующейся последовательности различное число зубцсвразной угловой протяженности.У преобраэов ателя (фиг. 5) роторпо высоте имеет два ряда зубцов: вИодном ряду - два зубца 3,. 3, а вдругом ряду - один зубец 3При необходимости число зубцов может бытьвыбрано другим, но с сохранениемсоотношения зубцов в рядах 1;2 п,где и - любое целое число. Соотношение угловой протяженности зубцов 3,3,(, и угловой протяженности зубцаН3 предпочтительно такое же, как исоотношение угловой протяженностизубцов 3, и 3 ротора у преобразователя (фиг. 4). При необходимости узубцов обоих рядов могут быть совмещены оси симметрии.При работе. преобразователя, изображенного на фиг. 1 и 2 с поступлением импульса тока в катушки 18, 19создается магнитное поле, силовыелинии которого эаьыкаются через сердечники 16, 17, перемычку 20, полюсные наконечники 14, 15 и зубцы 3 ротора 2. Это поле ослабляет магнитныйпоток возбуждения, соэдаваеьый постоянными магнитами б, 7 и 10, 11 ввоздушном зазоре, например, Междузубцами 15, 15 полюсного наконечника 15 и эубцаьа 3 ротора 2. Это жеполе усиливает магнитный поток, возбуждаемый постоянными магнитами ввоздушном зазоре между зубцами 14и 14 полюсного наконечника 14 и зубцами 3 ротора 2,В результате возникает вращающиймомент, поворачивающий ротор 2 в такое положение, чтобы магнитная проводимость для наибольшего потока ввоздушном зазоре приняла максимальное значение.По окончании импульса тока ротор2, вращаясь под действием реактивного момента, обусловленного наличиеммагнитной Фиксации эа счет пазов 21в теле ротора и зубцов на дисках 8,9, в том же направлении, переходит вследующее устойчивое состояние. Далеепроцесс повторяется.Работа преобразователя, изображенного на фиг.3, происходит аналогичноописанному апае, При подключении кисточнику 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, 18и 19 меняется в чередующейся последовательности (фиг. 6), благодаря поляризующему магнитному потоку 0 постоянных магнитов б, 7 и,10, 11 зубцы 3, и Э ротора приобретают по Отношению к полюсным наконечникам .14, 15 и 14, 15 магнитный по. - тенциал полярности.й. В момент поступления импульса тока (фиг. б,а) полюсные наконечники 14 и 14 получают потенциал 5,а полюсные наконечники 15 и 15 - потенциал й, возникает 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 б, 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. попарно1 /одинаково, в момент поступления импульса тока (фиг. 7,а) полюсные наконечники 14 и 15 получают потенциал 40 й, а полюсные наконечники 14и 15 потенциал 5. Под действием вращающегоо момент а ( 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 180Работа 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 ности системы возбуждЕния от размеров ротора и за счет этого повысить приемистость преобразователя, Относительно высокий КПД прототипа сохраняется, поскольку в пребразователе прахтически полностью скомпенсированы какаксиальные, так и радиальные магнитные тяжения, воздействующие на ротор,а электромагнитная система обеспечивает высокую магнитную силу обмоткиуправления при минимальных злектри н.ских потерях,Помимо повышения приемистости преобразователь обеспечивает также и расширение Функциональных возможностей:благодаря разделению полюсных наконечников на две группы и размещениюкаждой из этих групп определеннымобразом относительно зубцов дисковыхмагнитопроводов обеспечивается реверсивность вращения ротора. При этомв зависимости от соотношения количества полюсных наконечников в группах достигается либо уравниваниеэнергетических характеристик при. работе преобразователя в режиме с реверсированием, либо обеспечение реверсивности для вспомогательного(кратковременного) режима при сохранении энергетических показателейосновного режима на уровне, близкомк показателям нереверсивного преобразователя,Выполнение зубчатого ротора,изображенного на Фиг. 4, позволяет засчет изменения схемы включения обмотки обеспечивать реверсирование вращения ротора и одновременно в двараза изменять его шаг, что бываетнеобходимо при установке часовыхстрелок.Выполнение зубчатого ротора повысоте с двумя рядами зубцов с соотношением числа зубцов в рядах 1:2 ппозволяет изменять величину шага, чтоможет оказаться полезным, например,в шахматных часах. В зависимости отвзаимного положения зубцов в рядахпри этом направлении вращения ротораможет или сохраняться, или изб.аняться на обратное; Изменяя соотношениевысоты зубцов в рядах, можно варьировать и соотношением энергетическихпоказателей преобразователя в разныхрежимах работы,Формула изобретения1. Поляризованный электромеханический преобразователь для электро- часов, содержащий платы, несущие обмотку на ферромагнитных сердечниках с полюсными наконечниками, и концентричные дисковые зубчатые магнитопро-. воды, два кольцевых магнита со встречной ориентацией цолюсов, установленных между торцами полюсных наконечников и дисйовых магнитопроводов, и зубчатый ротор, установленный между торцами магнитов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения приемистости преобразователя, он снабжен двумя дополнительными кольцевыми магнитами, установленными кон 871147центрично основным магнитам и с противоположной им ориентацией полюсов,и двумя дисковыми магнитопроводами,эаьыкающиьм торцы основных и дополнительных магнитов.2Преобразователь по п.1, о т л иа ю щ и й с я тем, что, на полюсныхнаконечниках выполнены зубцы, ширинакоторых равна ширине зубцов ротора,причем зубцы у одной части полюсныхнаконечников расположены против зуб"цов дисковых магнитопроводов, азубцы у другой части полюсных наконечников - против межзубцовых впадинукаэанных магнитопроводов,3. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что у зубчатого ротора одна половина зубцов вчередующейся 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 щ и й с я тем,.что, зубчатый ротор выполнен по высоте с двумя рядами зубцов при соотношении числа зубцов в рядах 1:2 п, где п " любое целое число. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,Ф 686008, кл. С 04 С 13/10, 1978