FI56938B - Elektromagnetisk vibrator - Google Patents

Description

---r-, KU ULUTUSJULKAISU

Ja ^ (11) UTLÄOGNI NGSSKRIFT 56938 C (45) Patentti -yann'tty 12 '5 1930

Patent meddelat ^ ’ (51) KyJk-'/IntCI.* B 06 B 1/04 H 02 K 33/08 SUOMI —FINLAND (21) JWttlh.kMWi-Pmnttmaiuilni 299U/T2 (22) Hak*ml»pUvl — An*6knlnpdag 27*10.72 (23) AlkupUvi—Glltl|hMtdag 27*10*72 (41) Tullut |ulklMk<l — Bllvlt offantHf 05*05* 73

Patentti- Ja rekisterihallitus (44)^.1^.^1.^.^^- 01 m An

Patent* och registerstyrelsen %mMcm utUjd och uti.*krtft*i pubitund 31* ui.ou (32)(33)(31) PyydMty «tuoilcus—fegird prtorlut 0U.11.71 USA(US) 1957^6 (71) Rex Chainbelt Inc., U701 West Greefield Avenue, Milwaukee, Wisconsin 53201, USA(US) (72) John Marshall Morris, Louisville, Kentucky, Preston Henry Schrader, Louisville , Kentucky, USA(US) (7^) 0y Kolster Ah (5U) Sähkömagneettinen tärytin - Elektromagnetisk vibrator Tämän keksinnön mukaisesti lisätään tehon siirron tehokkuutta sähkömagneettisessa tärytinmoottorissa lisäämällä tämän moottorin magneettisen piirin vaihtuvaan magneettivuohon tasavirralla aiheutettu magneettivuo, joka edullisimmin on suurempi kuin vaihtovirralla aikaansaadun magneettivuon huippuarvo. Tämä tasa-virran vuon lähteenä saattaa toimia käämitys, johon syötetään tasavirtaa tai tasa-suunnattua vaihtovirtaa. Vaihtoehtoisesti voidaan tasavirran vio saada kytkemällä yhteen suuntaan johtava elin tämän magneettisen piirin käämityksen yli. Tämä magneettinen piiri voidaan järjestää kehittämään voimaa vain toiseen suuntaan tai aikaansaamaan käyttövoima kumpaankin suuntaan kussakin tämän mekaanisen tärytyksen jaksossa.

Keksinnön mukaisen täryttimen tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Oheisissa piirustuksissa kuvjio 1 on yksinkertaistettu sivukuvanto tyypillisestä tärysyöttimestä, jossa käytetään tämän keksinnön mukaan aikaansaatua moottoria.

Kuvio 2 on kaavamainen esitys eräästä magneettipiirin muodosta, jota voidaan käyttää.

2 56938

Kuvio 3 on piirikaavio eräästä järjestetystä käämitysten kytkemiseksi teholähteeseen.

Kuviot 1» ja 5 ovat piirikaavioita muista järjestelyistä käämitysten kytkemiseksi tämän keksinnön mukaan.

Kuvio 6 on kaavio, joka esittää riippuvaisuutta tällä moottorilla aikaansaadun mekaanisen voiman ja ilmaraossa vaikuttavan magneettisen vuon tiheyden välillä.

Kuvio 7 on kaavio sähkömagneettisesta käyttölaitteesta, joka soveltuu käytettäväksi molempiin suuntiin, se tahtoo sanoa molempiin päihin mekaanista iskua.

Kuvio 8 on kaavamainen kuvio säätimestä, joka on kuvion k kaltainen järjestettynä vaihtamaan voimaverkosta otettua tehoa niin että voidaan vaihdella tämän tärytyksen amplitudia.

Kuten on kaavamaisesti havainnollistettuna kuviossa 1 muodostuu tämän keksinnön mukainen tärysyötin syöttimen kaukalosta 1, jota kannatetaan tärinää eristävillä jousilla 2 ja jota käytetään sähkömagneettisella käyttömoottorilla 3. Tämä sähkömagneettinen käyttömagneetti 3 sisältää ensimmäisen rautalevystä valmistetun U-muotoisen sydänosan U asennettuna syöttimen kaukaloon sekä toisen sydän-08an 5 asennettuna herätinpainoon 6, joka on kytketty tähän kaukaloon kytkinjou-sen 7 välityksellä. Näitten kytkevien jousien jousivakio on valittu siten, että värähtelevä systeemi, johon kaukalo kuuluu yhtenä massana, viritin toisena massana ja jouset resonoi jaksoluvulla, joka on hieman korkeampi kuin mitä on käyttö-jaksoluku.

Sydänosat U ja 5 on varustettu käämityksillä 8 ja 9· Edullisimmin on nämä käämitykset jaeltu siten että osa niistä on toisella sydämellä ja osa niistä on toisella vaikkakin kaikki käämitykset saattavat sijaita vain toisella sydänosalla. Edullisimpana pidetyssä järjestelyssä joka on esitettynä kuviossa 2 on käämitykset 8 jaettu kahteen lohkoon tai käämiin, joista toinen sijaitsee kummallakin U-muotoisen sydänosan k haaralla, jotta voitaisiin helpottaa valmistusta ja kokoamista. Nämä käämitykset 9 on vastaavasti järjestettynä sydämelle 5· Tämän keksinnön mukaan nämä käämitykset saavat tehoa niin että aikaansaadaan pysyvän tilan vuo kulkemaan näiden sydänosien kautta ja tähän lisänä toinen vaihteleva vuo, niin että kokonaisvuo vaihtelee oleellisen minimi survon ja maksimiarvon välillä, joka saattaa olla lähellä rautasydämien kyllästystasoa.

Useita piirikaavioita voidaan käyttää virroittamaan näitä sähkömagneetteja vaihtovirran voimaverkosta. Ensimmäisen järjestelyn muksu.sesti, joka on esitetty-

Jr 3 56938 nä kuviossa 3 kulkee virtaa teho johtimesta LI, joka on kytketty käämin napaan Tl käämin 8 kautta kytkinnapaan T2. Käämin kytkinnavasta T2 tämä virta kulkee koko-aaltodiodisillan tasasuuntaajan kautta, johon sisältyy diodit Dl, D2, D3 ja Dl* ja sitten käämiin 9 palaten tehojohtimeen L2. Täten tämän johdon virta kulkee ilman tasasuuntausta käämin 8 kautta ja sama virtaa kulkee taaasuuntaamisen jälkeen käämin 9 kautta. Mikäli näillä käämeillä on sama määrä kierroksia ja mikäli jätetään huomiotta keskinäinen induktanssi vaihtelee magnetomotiivivoima kokonaisarvonaan nollasta kun virrat näissä käämeissä vastustavat toinen toistaan maksimiarvoon saakka, jolloin nämä käämit tehostavat toinen toistaan.

Todellisessa tärytinmoottorissa vuo kummastakin käämistä kulkee toisen käämin kautta aikaansaaden keskinäisinduktanssia. Täten kehittyy jännite kumpaankin käämiin riippuen vuon muutoksen nopeudesta, joka johtuu muuttuvasta virrasta toisessa käämissä. Mikäli tietty käämi tässä sydämellä on oikosuljettuna (sen kytkin-navat on kytketty yhteen) kulkee tässä käämissä virta, joka vastustaa kaikkia muutoksia vuossa tämän käämin kautta. Diodisilta toimii sen lisäksi, että se tasa-suuntaa tämän johdon virtaa kytkimenä oikosulkien käämin 9 indusoidun virran kulun toiseen suuntaan ja avaa tämän käämin estäen vastakkaisen indusoituneen virran kulun.

Tämä sallii vuon käämissä 9 muuttuvan nopeasti toiseen suuntaan mutta hitaasti päinvastaiseen suuntaan ja näin tuloksena oleva huomattava tasavirta kulkee tässä käämissä ja tasasuuntaajan sillassa tasasuunnatun virran lisäksi. Kun näissä sydämissä vaikuttaa yhtä suuret käämitykset on tasavirran komponentti tässä indusoituneessa virtakulussa käämissä 9 oleellisesti suurempi kuin mitä on tase-suunnattu virran osuus. Tämä oleellinen lisäys tasavirran komponentissa ja näin tuloksena oleva magneettinen vuo lisää oleellisesti tämän käyttomoottorin tehokkuutta.

Nyt on havaittu, että yhden näistä diodeista poistaminen tässä diodisillas-sa lisää tämän käyttomoottorin tehoa. Tämän tehon oletetaan aiheutuvan näin tuloksena olevasta tasavirran komponentista tämän käämin 8 vuossa. Voidaan todeta, että diodin D2 poistaminen tästä sillaiTpiiristä, joka on esitettynä kuviossa 3 johtaa kuviossa k esitettyyn piiriin. Mitä tulee kuvioihin 2 ja 3 on sydänosa 5> johon sisältyy käämi 9 täydellä teholla magnetisoitu lähelle kyllästystään kun taas sydän 1* käämeineen 8 on varustettu vaihtelevalla vuolla, niin että kokonais-vuo ilmaraon yli ja täten mekaaninen voima vaihtelee sen vuon arvon yläpuolella ja alapuolella, jonka sydänosa 5 kehittää. Kun kuitenkin tämä diodi poistetaan ja piiri vastaa kuviossa b esitettyä kuljettaa käämi 8 sydänosassa U puoliaaltotasa-suunnattua virtaa vaihtovirran sijaan. Tästä seurauksena vaihtelu vuossa on vähäisempää mutta kokonaisvuo on korkeampi ja todellinen teho lisääntyy.

11 56938

Koska pääasiallisin osa tasavirran kulusta käämissä 9 on seurauksena indusoidusta virrasta voidaan tasasuuntaajaailta jättää pois ja käämi 8 kytkeä suoraan voimaverkkoon ja käämi 9 sulkea diodin D5 avulla kuten on esitettynä kuviossa 5· Tämän moottorin toiminta kun se on kytketty täten on käytännöllisesti katsoen sama kuin mitä se on kun se on kytkettynä kuvioiden 3 tai U mukaisesti. Missä tahansa näistä järjestelyistä tämän moottorin toiminta on parempaa kuin tavanomaisesti kytketyn toiminta, se tahtoo sanoa kun diodi on kytkettynä sarjaan voimaverkon syöttävän johdon kanssa tässä moottorissa.

Se teho, jonka sähkömagneettinen moottori kehittää ollessaan sitä tyyppiä, jota käytetään täryttimen käyttöön riippuu erosta magneetin aikaansaaman voiman suuruudessa kun ilmarako on sulkeutumassa ja voimasta kun aukko avautuu. Kun tämä rako on sulkeutumassa on magneettinen voima yleensä samavaiheinen suhteellisen nopeuden kanssa näissä osissa ja energiaa syötetään tähän värähtelijän systeemiin. Kun rako aukeaa on magneettinen voima eri vaiheessa nopeuden kanssa ja energiaa palaa mekaanisesta systeemistä sähköverkkoon. Energian nettovirtauksen määrä jaksoa kohden on täten verrannollinen eroitukseen sen voiman, joka kehitetään raon sulkeutuessa ja sen voiman välillä, joka kehitetään sen avautuessa. On myös sinänsä hyvin tunnettua kuten on havainnollistettuna kuviossa 6, että voima kehitettynä ilmaraon yli vaihtelee vuon tiheyden neliön mukaisesti. Tästä siis seuraa, että tiettyä muutosta kohden vuon tiheydessä tuloksena oleva muutos mekaanisessa voimassa on verrannollinen keskimääräiseen vuon tiheyteen. Tavanomainen järjestely sähkömagneettiselle moottorille toimii yleensä tämän käyrän alemmassa osassa. Juuri kuvatuissa järjestelyissä ylimääräinen tasavirran komponentti kohottaa keskimääräistä vuon tiheyttä, niin että toiminta tapahtuu tämän käyrän ylemmässä osassa, jossa suhteellisesti suuremmat voiman vaihtelut voidaan toteuttaa tietyllä magneettisen vuon muutoksella.

Useimmat sähkömagneettiset täryttimet toimivat vain tiettyyn määrättyyn suuntaan. Tämän keksinnön periaatteita voidaan käyttää sähkömagneettisessa moottorissa, joka on rakennettu kuvion 7 mukaisesti. Tässä järjestelyssä on U-muotoinen sydänosa tai käämitys 11 yhteistoiminnassa T-muotoisen sydänosan 12 kanssa, johon kuuluu joukko käämejä tai käämityksiä 13, 1^ ja 13. Tämä T-muotöinen sydän 12 on suunnattu siten että T-kappaleen varsi sijaitsee U-kappaleen keskellä sydämessä 11 ja tämän T-:n poikkipalkki ulottuu pitkin viivaa U-muotoisen sydänosan 11 haarojen päiden välillä ja on näistä ilmarakojen erottama. Suhteellinen täryliike tapahtuu tämän T-osan poikkipalkin suunnassa.

5 56938 Tässä järjestelyssä käämi 13 tämän T osan varressa on virroitettu tasavir-ralla tai tasasuunnatulla virralla niin että vuohon aikaansaadaan tasajännite-komponentti, sen kulkiessa käämin 13 kautta, ylittäessä raon U-muotoisen sydämen keskelle ja jakautuessa sitten kumpaankin osaan ja kulkien tämän U-muotoisen sydämen osan kautta ja palatessa ilmarakojen ja vierekkäisten osuuksien kautta T-muotoi-sen sydämen 12 poikkipalkkiin. Tämä on se vuo, joka toteuttaa toiminnan kuvion 6 mukaisen käyrän ylemmässä osuudessa.

Tämän vuon vaihtokomponentti, joka joko lisää tai vähentää tätä tasakompo-nenttia vaihtelee vuon tiheyttä näissä ilmaraoissa vuon tiheyden toisessa raossa lisääntyessä kun taas vuo toisessa pienenee.

Tämä vaihtelevan vuon komponentti aikaansaadaan virralla käämityksissä lU ja 15, jotka on järjestetty napaisuudeltaan samanlaisiksi, toisin sanoen molemmat käämit olivat ne sitten sarjaan kytkettyinä tai rinnakkain aikaansaavat vuon samaan sumtaan pitkin tämän T-muotoisen sydämen poikkipalkkia. Käämit lU ja 15 on kytketty kuljettamaan vaihtovirtaa kuten käämi 8 kuviossa 3, km taas käämi tai käämitys 13 saa syöttövirtansa tasasuuntaajan kautta samaan tapaan kuin käämi 9 kuviossa 3.

Tässä järjestelyssä syötetään tehoa magneetista tähän värähtelevään systeemiin värähtelevien osien lähestyessä kumpaakin värähtely!akunsa päätä. Täten on mahdollista kaksinkertaistaa energiansisäänsyöttö tähän värähtelevään systeemiin.

Edellä olevissa järjestelyissä ei ole esitetty mitään laitteistoa moottoriin tulevan tehon säätämiseksi. Säätö voidaan toteuttaa helposti käyttämällä säätomuun-tajaa voimaverkon ja moottorin käämityksien välillä.

Säätö voidaan myös toteuttaa korvaamalla kuviossa U esitetty sarjakytket-ty diodi kuviossa 8 esitetyllä tyristorilla 20. Valitsemalla hetki, jolloin tämä tyristori sytytetään kussakin tehojaksossa voidaan tehokasta jännitettä ja virtaa näissä käämityksissä helposti säätää. Tätä piiriä voidaan myös käyttää tyydyttävästi voimaverkon jaksoluvun puolella jaksoluvulla virittämällä värähtelevä systeemi resonanssiin jaksoluvulla, joka on jonkin verran korkeampi kuin puolet voimaverkon jaksoluvusta ja järjestämällä sytytyssäätö 21 syöttämään sytyttävä lii-paisinvirta tyristoriin 20 valittuna ajanhetkenä joka toisena jaksona tämän voimaverkon jännitteestä. Säädin 21 saattaa olla puoliaaltoversio tavanomaisesta "nouauosan ja tasanteen” tyyppisestä säätimestä, jollainen on esitettynä osissa 8, U, 2 General Electric SCR manuaalin kolmas painoa, tämän ollessa liitetty yksinkertaiseen jakolaitteeseen, jolla lasketaan kahteen ja joka liipaistaan verkon jännitteellä ja joka on kytketty sammuttamaan joka toinen jakso ajoituspiiristä.

Kussakin näistä lukuisista järjestelyistä käytetään hyödyksi tasavirtasyö-tettyä magneettivuon komponenttia lisäämään vaihtovirtasyötetyn vuon aikaansaamaa voimaa ja täten lisäämään tämän sähkömagneettisen tärytinmoottorin tehoulostuloa.

Claims (4)

56938 ί

1. Sähkömagneettinen tärytin, jossa joustava elin (7) yhdistää kaksi eri osaa (1, 6) värähtelysysteemin muodostamiseksi, jolloin täryttimeen sisältyy ferromagneettinen piiri (1+, 5; 11, 12), jossa on kummallakin mainitulla osalla oleva osuus, vähintään kaksi käämitystä (8, 9; 13, 1U, 15) tällä ferromagneettisella piirillä, välineet virran johtamiseksi vaihtovirtalähteestä ainakin ensimmäisen käämityksen (8; 1U, 15) läpi ainakin puoliaaltovirran syöttämiseksi mainittuun käämitykseen, tunnettu siitä, että toisen käämityksen (9; 13) kanssa on kytketty rinnan tasasuuntaaja (D1, D2, D3, DU, D5), joka on sovitettu päästämään läpi virtaa siitä jännitteestä riippuvaisesti, joka syntyy mainitussa toisessa käämityksessä (9; 13) tämän ja vaihtovirtalähteestä virtaa saavan käämityksen (8j 14, 15) välisen keskinäisen kytkennän seurauksena.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkömagneettinen värähtelijä, tunnet-t u siitä, että voimaverkon virtaa kulkee vähintäin kahden käämityksen (14, 15) kautta tässä ferromagneettisessa piirissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkömagneettinen värähtelijä, tunnet-t u siitä, että tasasuuntaaja (D1, D2, D3, Dh-, D5) ja siihen liittyvä käämitys (9; 13) ovat sähköisesti eristettyjä muista käämityksistä tai käämityksestä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkömagneettinen tärytin, tunnettu siitä, että ferromagneettinen piiri (11, 12) on jaettu kahteen haaraan ja toinen käämitys (13) on kytketty molempiin näistä haaroista, tasasuuntaajan ollessa kytketty tähän käämitykseen ja toisen käämityksen (lU, 15) ollessa kytketty kumpaankin näistä haaroista niin, että muutetaan vuon jakaantumaa näiden haarojen välillä.