инерционный двигатель

Формула изобретения

Инерционный двигатель, содержащий плоскую ферромагнитную опору и свободно установленный на ней плоский немагнитный корпус с размещенным на нем секторным дебалансом, соединенным с электродвигателем с возможностью синхронного вращения в параллельный корпусу плоскости, отличающийся тем, что дебаланс выполнен из ферромагнитного материала, а на корпусе под дебалансом в зоне его вращения жестко закреплен плоский постоянный магнит, ориентированный своей продольной осью, совпадающей с осью намагниченности, вдоль радиальной оси дебаланса при нахождении последнего над магнитом, ограниченный по высоте плоскостью вращения дебаланса, по площади - внешним контуром дебаланса, и имеющий возможность фиксированного поворота относительно оси вращения дебаланса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода поступательного движения исполнительных органов механизмов и машин и в качестве двигателя транспортных средств.

Известен инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней с возможностью поворота вокруг оси корпуса с размещенными на ней двумя одинаковыми дебалансными грузами, соединенными передачей с приводным валом, установленными на кривошипах симметрично относительно плоскости с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях [1].

Недостатком данного двигателя является малая величина амплитуды тягового усилия в направлении перемещения из-за постоянной скорости вращения кривошипов грузов. Кроме того, конструкция предельно сложна и ненадежна вследствие применения громоздких кинематических рычажных и тяговых узлов.

Известен также инерционный двигатель, содержащий корпус с двумя дебалансами, соединенными с электродвигателями и имеющими возможность синхронного вращения в противоположных направлениях с переменной скоростью, связанный с корпусом узел стартовой раскачки и стабилизации частоты вращения дебалансов, формирователь синхронно-импульсных токов переменного направления [2].

В данном двигателе за счет переменной скорости вращения дебалансов обеспечивается разная величина амплитуд инерционных усилий, действующих на корпус в противоположных направлениях, и соответственно повышается амплитуда тягового усилия в направлении перемещения.

Однако электромеханическая схема предложенного двигателя характеризуется значительной сложностью, наличием значительного числа элементов, предельно высокими требованиями к настройке и регулировке и представляет собой сложную систему управления и регулирования. Схема содержит порядка 30-ти (тридцати) электромеханических блоков и узлов, работа которых должна происходить в условиях строгой синхронизации, стабильности функционирования элементов. Поэтому практическая возможность применения данного двигателя предельно ограничена. Кроме того, в различных случаях амплитуда тягового усилия может быть недостаточна для интенсивного поступательного перемещения корпуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней корпус с размещенными на нем двумя дебалансами, соединенными с валом электродвигателя с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, кинематическими рычажными передачами, соединяющими вал электродвигателя с каждым из дебалансов и состоящими из кривошипов, шатунов и цилиндрических шарниров, ориентированных своими осями под строго заданными углами скрещивания [3].

В данном двигателе за счет кинематической схемы равномерное вращение вала двигателя преобразуется в синхронное вращение дебалансов в противоположных направлениях с неравномерной угловой скоростью за оборот, чем и обеспечивается разная величина амплитуды инерционных усилий, действующих на корпус в противоположных направлениях.

Однако конструкция данного двигателя характеризуется предельной конструктивной сложностью, низкой надежностью, а также сложностью настройки и регулировки. Это объясняется как большим количеством, сложностью и громоздкостью самих применяемых рычаговых и тяговых узлов, так и нестабильностью, ненадежностью и недолговечностью их кинематических соединений. Кроме того, результирующая амплитуда тягового усилия, обусловленная разностью амплитуд инерционных сил, действующих на корпус в противоположных направлениях в течение периода, недостаточна при необходимости интенсивного поступательного перемещения корпуса.

Целью изобретения является увеличение амплитуды тягового усилия, упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности инерционного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном инерционном двигателе, содержащем плоскую ферромагнитную опору и свободно установленный на ней плоский немагнитный корпус с размещенным на нем секторным дебалансом, соединенным с электродвигателем с возможностью синхронного вращения в параллельной корпусу плоскости, дебаланс выполнен из ферромагнитного материала, а на корпусе под дебалансом в зоне его вращения жестко закреплен плоский постоянный магнит, ориентированный своей продольной осью, совпадающей с осью намагниченности, вдоль радиальной оси дебаланса при нахождении последнего над магнитом, ограниченный по высоте плоскостью вращения дебаланса, по площади - внешним контуром дебаланса и имеющий возможность фиксированного поворота относительно оси вращения дебаланса.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый инерционный двигатель, общий вид с местным разрезом; на фиг. 2 - вид сверху на дебаланс; на фиг. 3 - узел крепления постоянного магнита.

Предлагаемый инерционный двигатель содержит плоскую ферромагнитную опору 1 и свободно установленный на ней плоский немагнитный корпус 2 с размещенным на нем секторным дебалансом 3 из ферромагнитного материала, соединенным через зубчатое зацепление в виде оси 4 с трибкой и зубчатого колеса 6 с осью электродвигателя 7, установленного в кронштейне 8 на корпусе 2, и имеющим возможность синхронного вращения в параллельной корпусу 2 плоскости, при этом ось 4 установлена с возможностью вращения в отверстии цилиндрического выступа 9 корпуса 2. На корпусе 2 под дебалансом 3 в зоне его вращения жестко закреплен плоский постоянный магнит 10, ориентированный своей продольной осью, совпадающей с осью намагниченности, вдоль радиальной оси дебаланса 3 при нахождении последнего над магнитом 10, ограниченный по высоте плоскостью вращения дебаланса 3, по площади - внешним контуром дебаланса 3. При этом магнит 10 жестко закреплен винтами 11 в специальном зажиме 12, надетом на выступ 9 корпуса 2, с возможностью поворота относительно оси вращения дебаланса 3 и фиксации в любом угловом положении с помощью винта 13.

Предлагаемый инерционный двигатель работает следующим образом.

Равномерное вращение вала электродвигателя 7 через зубчатое зацепление 5, 6 вызывает также равномерное синхронное вращение секторного дебаланса 3 из ферромагнитного материала в параллельной корпусу 2 плоскости. При вращении дебаланса 3 возникает постоянная инерционная сила передаваемая на корпус 2, при этом вектор имеет радиальное направление и вращается вместе с дебалансом 3. Под действием данного вектора корпус 2, свободно установленный на опоре 1, будет стремиться совершать относительно опоры 1 колебания в радиальных направлениях. Однако практически весь период полного обращения дебаланса 3, за исключением промежутка времени нахождения сектора дебаланса 3 над постоянным магнитом 10, силовые линии магнитного поля постоянного магнита 10 замыкаются через ферромагнитное основание 1. Поэтому магнит 10 почти весь период обращения дебаланса 3 прижимает корпус 2 к основанию 1 и не дает корпусу 2 возможности совершать радиальные колебания относительно опоры 1. Но в промежуток времени, когда ферромагнитный дебаланс 3 находится над магнитом 10, за счет того, что зазор между магнитом 10 и дебалансом 3 меньше зазора между магнитом 10 и основанием 1, то есть толщины немагнитного корпуса 2, силовые линии магнитного поля магнита 10 замыкаются через дебаланс 3, шунтируя основание 1. В этот промежуток времени магнит 10 практически не притягивается к основанию 1 и естественно не прижимает к основанию 1 корпус 2. Поэтому один раз за весь период обращения дебаланса 3 в промежуток времени нахождения дебаланса 3 над магнитом 10 корпус 2 смещается относительно основания 1 в радиальном направлении действия инерционной силы то есть вдоль радиальной оси сектора дебаланса 3, совпадающей с продольной осью магнита 10 при нахождении дебаланса над магнитом. Так как в данном случае движение корпуса 2 происходит не из-за разности амплитуд инерционных сил, действующих в противоположных направлениях, как в известных конструкциях, а под действием полной инерционной силы которая согласно самому принципу работы устройства действует каждый период обращения дебаланса строго в одном направлении, то здесь можно добиться значительной амплитуды тягового усилия, а следовательно, значительной интенсивности перемещения корпуса. Величина данной интенсивности, а также необходимость отсутствия радиальных перемещений корпуса в других направлениях предельно легко регулируется подбором массы дебаланса 3, магнитных характеристик магнита 10 и ферромагнитных параметров (магнитной проницаемости) дебаланса 3, а также конструктивных параметров устройства (соотношением зазоров между магнитом 10 и дебалансом 3 и между магнитом 10 и основанием 1 и т.д.). Для изменения направления смещения корпуса 2 относительно основания 1 достаточно только повернуть до данного радиального направления магнит 10 вокруг оси вращения дебаланса 3. С этой целью ослабляется стопорный винт 13, зажим 12 с укрепленным на нем винтами 11 магнитом 10 поворачивается вокруг цилиндрического выступа 9 корпуса 2, после чего винт 13 стопорится.

Очевидно, что по сравнению с известными данная конструкция отличается предельной простотой, надежностью, высокой эффективностью работы. Здесь нет ни одного сложного электромеханического элемента, электрического узла и т.п. Автор надеется, что конструкции подобного рода, по его мнению, принципиально отличающиеся от известных конструкций того же назначения, будут началом в разработке нового направления инерционных двигателей.

Источники информации.

1. Авторское свидетельство СССР N 347232, кл. B 62 D 57/02, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР N 1513174, кл. F 03 G 3/00, опублик. 1989.

3. Авторское свидетельство СССР N 939817, кл. F 03 G 3/00, опублик. 1988 (прототип).