NL8104775A - Pulsmotor. - Google Patents

Description

* ... -; VO 2451

Titel: Pulsmotor

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een elektromotor, een zogenaamde pulsmotor, waarbij een pulserende magnetische aantrekkingskracht kan worden omgezet in een rotatiebeweging, waarbij het rendement van de motor groot is.

5 De uitvinding kan worden toegepast op het gebied van motoren, die een groot aanloopkoppel vereisen, ofschoon de uitvinding eveneens geschikt is voor elke andere mechanische toepassing.

De motor is ook geschikt voor die gevallen, waarbij een frequente verandering van de rotatiesnelheid nodig is, zonder, dat daarbij het aan-10 drijfkoppel in hoofdzaak wordt gewijzigd.

De elektromotor volgens de uitvinding omvat in hoofdzaak een stator en een rotor, geïntegreerd in een huis, waarbij de uiteinden van de rotoras zijn gemonteerd in een stel bussen, die één geheel vormen met het huis, waarbij de binnendiameter van deze bussen groter is dan 15 die van de uiteinden van de rotor-as. Deze uiteinden zijn gekoppeld met een stel uitgangsassen, waarvan de excentriciteit ten opzichte van de rotoras groter is dan het genoemde verschil in diameter, terwijl deze excentriciteit tussen de uitgangsassen en de rotoras wordt gedempt door middel van tussengelegen elastische koppelingen, die tijdens de werking 20 van de motor worden vervormd. Wanneer de motor met wisselstroom wordt gevoed, verplaatsen deze elastische koppelingen de rotor in een richting tegengesteld aan die van de door de stator uitgeoefende aantrekkingskracht, zodat de rotor een cirkelvormige beweging beschrijft, waarbij de as steeds in aanraking is met het binnenoppervlak van de 25 genoemde bussen, alsmede een rotatiebeweging om zijn eigen hartlijn uitvoert, welke beweging wordt omgezet in' .een rotatiebeweging van de uitgangsassen.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening Daarbij toont: 30 fig. 1 een zijaanzicht van een motor volgens de uitvinding? fig. 2 en 3 doorsneden van de motor volgens fig. 1 over de lijnen II-II en III-III van fig. 1? fig. 4 een perspectivische afbeelding van de motor zonder het huis en andere hulpelementen? en 810 4 775 -----------7-- » v ‘l# -2- fig. 5 schematisch de rusttoestand van de rotoras in een bus, alsmede twee door een stippellijn aangegeven mogelijke trajecten van de hartlijn van de rotoras tijdens de verplaatsingsbeweging daarvan in de bussen.

5 De motor omvat een huis, dat bij de weergegeven uitvoeringsvorm in hoofdzaak de vorm van een parallellepipedum heeft, doch elke andere vorm kan bezitten, welk huis is verdeeld in twee symmetrische helften 1, 1', waarbij deze helften op de volgende wijze zijn gevormds

In zijaanzicht volgens fig. 1 en in bovenaanzicht volgens fig. 2 .

10 bezitten de helften elk een' cilindrische holte, waarin door inklemming, door een schroefverbinding of door middel van bouten, een cilindrisch gestel 2 resp. 2* wordt vastgehouden, welke gestellen de bewegingsomzet-mechanismen op basis van elastische koppelingen bevatten.

De cirkelvormige bodem van de genoemde holte in elke huishelft 15 1 resp. 1' bezit een centrale doorgaande opening, waarin een cilindrische metalen bus 3 resp. 3' is ingeklemd, waarbij door deze bussen zich de uiteinden van de as 4 van de rotor van de motor uitstrekken, van welke as de diameter kleiner is dan de binnendiameter van de bussen 3 en 3', waarbij dit verschil in diameter tussen de bussen 3 en 3' en de as 4 van de 20 rotor een bepaalde speling verschaft, die voor de werking van de motor nodig is.

Elke huishelft 1, 1' bezit aan de zijde tegenover die, welke boven is omschreven, een holte met een vorm, welke geschikt is voor het daarin opnemen van een helft van een magneetkern 5, een spoel 6 en een rotor 7 25 met de as 4. Onder genoemde helft wordt verstaan elk van de delen, verkregen uit de doorsnede .van de motor volgens een ideaal vlak door de longitudinale symmetrieas van de rotor. 7.

De magneetkern 5 van de motor omvat een stapel magnetiseerbare platen van goede kwaliteit, in een vorm met drie benen, waarbij om het 30 middenbeen de spoel 6 wordt gewikkeld, welke onderdelen tezamen de stator vormen. Aan -.de bovenzijde zijn de uiteinden van de benen cirkelvormig afgerond met het doel de rotor 7 op te nemen, welke eveneens uit een stapel magnetiseerbare platen bestaat, waarbij slechts de onderhelft van de rotor 7 zonder raking met de magneetkern 5 samenwerkt.

35 De spoel 6 van de stator bestaat uit een wikkeling van koperdraad of een ander geschikt elektrisch geleidend materiaal met een geschikte 8 1 0 4 775-----------------=- fc' * -3- doorsnede en isolatie óp een voor het doel geschikte klos 8, waarbij het geheel zich, zoals bovenbeschreven, om het centrale been van de magneetkem 5 bevindt.

De rotor 7 bestaat uit een cilindrisch onderdeel van ferro-5 magnetisch materiaal, bijvoorbeeld een stapel platen met een diameter en lengte, geschikt voor die functie, gemonteerd op de as 4, waarvan de uiteinden kegelvormig zijn uitgevoerd. De rotor 7 en de *as 4 daarvan vormen een eenheid, waarbij de rotor 7 is aangebracht tussende huis-helft 1 en 1' en de magneetkem 5, terwij 1 de uiteinden van de as 4 10 uit de huishelften steken via de bussen 3, 3', waarvan de binnendia-meter groter is dan de diameter van de as 4.

De afstand tussen de tegenover elkaar liggende buitenvlakken van de rotor 7 en de benen van de magneetkem 5 is groter dan het verschil in diameter van de as 4 en binnendiameter van de bussen 3, 31 opdat er 15 tijdens de werking van de motor geen contact tussen de rotor 7 en de kern 5 bestaat, zoals hierna zal worden uiteengezet.

De gestellen 2, 2', die het bewegingsomzetmechanisme omgeven, bestaan uit holle cilinders, die aan één grondvlak op een geschikte wijze aan iedere huishelft 1, 1' zijn bevestigd en aan het andere 20 grondvlak waarvan,bijvoorbeeld door bouten een kap 9 resp. 9' voor een leger 10 resp. 10' is bevestigd, in welke legers zich uitgangsassen 11, 11* van de motor uitstrekken.

Binnen elk gestel 2, 2' bevindt zich het bewegingsomzetmechanisme op basis van een elastische koppeling, bestaande uit stellen stalen 25 schijven 12,-12', waarbij elk van de genoemde schijven aan één van de zijden daarvan glad is en aan de andere zijde is voorzien van een cilindrisch uitsteeksel, dat in het geval van de buitenschijf de uitgangsas 11, 11' is, terwijl voor de binnenschijf een kegelvormige boring 13 aanwezig is waarvan de afmetingen geschikt zijn voor het daarin ópnemen 30 van het overeenkomstige kegelvormige uiteinde van de as 4 van de rotor 7. De beide stellen schijven 12, 12' vormen één geheel met elkaar doordat tussen de gladde zijden daarvan een derde schijf 14 van elastisch materiaal, bijvoorbeeld rubber of een ander materiaal met voor dit doel geschikte eigenschappen is aangebracht. De diameter van de tussenschijf 35 14 is gelijk aan of iets kleiner dan die van de schijven 12, 12' en de tussenschijf heeft een dikte, die groter of kleiner is dan die van de 8 1 0 4 7 7 5

* V

-4- schijven 12, 12', afhankelijk van de elasticiteitseigenschappen van het materiaal waaruit de schijf 14 is vervaardigd. Laatstgenoemde schijf is door middel van een krachtig hechtmiddel stevig aan de gladde zijden van de schijven 12, 12' bevestigd.

5 Uit de fig. 2 en 3 blijkt, dat de symmetrieas van de assen 11, 11'· en^de legers 10, 10' is verschoven ten opzichte van de symmetrieas van de rotor 7 en de as 4 en wel over een afstand, die iets groter is: dain de afstand tussen de* as 4 en de bussen 3, 3'. Deze excentriciteit wordt veroorzaakt door de ondersteuning van de legers 10, 10' in de kappen 9, 10 9' en de elastische vervorming van de schijf 14, wanneer de kappen 9, 9' in de holten van de gestellen 2, 2' worden gebracht. Derhalve is de omtrek van elk van de uiteinden van de as 4 steeds in aanraking met het binnenvlak van de bussen 3, 3' en wel ten gevolge van de excentriciteit, veroorzaakt door de assen 11, 11', de buitenschijf 12', de elastische 15 schijf 14, de binnenschijf 12 en de koppeling 13 met elk uiteinde van de as 4.

Bij een op deze wijze opgebouwde inrichting zal, wanneer aan de spoel 6 van de motor een wisselstroom wordt toegevoerd een wisselende magnetische flux ontstaan waarvan de frequentie gelijk is aan die van de 20 voedingsstroom, zoals 50/60 Hz bij normale netvoeding, waarbij de grootte van de flux van 0 tot een maximumwaarde, hetzij positief of negatief, varieert en wel tweemaal per cyclus van de voedingsstroom. Ten gevolge hiervan zal er een lineaire aantrekkingskracht tussen de rotor 7.;.en de kern 5 van de stator ontstaan, waarbij de grootte van deze kracht afhangt 25 van de bestaande magnetische flux en van de waarde 0 tot een maximum waarde, overeenkomende met het moment waarop de magnetische flux maximaal is, varieert.

De rotor kan echter niet lineair overeenkomstig de aantrekkingskracht naar de stator worden verplaatst aangezien de uiteinden van de 30 as 4 van de rotor in de bussen 3, 3' worden ondersteunden daartussen een enkel permanent contact"aanwezig is, zodat tijdens de verplaatsing de as 4 van de rotor een boogvormig traject, toegestaan, .door de bussen 3, 3' zal volgen. Gezien het'feit, dat er in het contact tussen elk uiteinde van de as 4 en de bussen 3, 3' wrijving aanwezig is, zal de as 35 gedwongen worden een rollende glijbeweging en rotatie in de bussen 3, 3* uit te voeren. Hiertoe bezitten de bussen 3, 3' een voering van gehard staal.

% 1 0 4 7 7 B “ : C' * -5-

Tijdens de genoemde verplaatsing van de rotor 7 en de as 4, veroorzaakt door de aantrekking door de kern 5 van de stator, worden de rubberschijven 14 vervormd, waardoor een kracht wordt opgewekt, die tegen gesteld is gericht aan de verplaatsingsrichting van de rotor 7 en de 5 elasticiteitsconstante van de schijven 14 afhankelijk is. Wanneer de magnetische flux eenmaal een maximumwaarde heeft bereikt, begint deze af te nemen en dientengevolge vermindert de aantrekkingskracht, die door de kern 5 van de stator op de rotor 7 wordt uitgeoefend, waarbij dan de kracht, die door de elastische schijven 14 op de rotor 7 wordt uitge-10 oefend, een grotere waarde heeft (vanaf elke binnenschijf 12, verbonden met elk uiteinde van de as 4) dan de magnetische aantrekkingskracht, uitgeoefend door de stator, waardoor de rotor 7 naar de oorspronkelijke positie wordt gedreven, waarna de cyclus zich herhaald zolang als aan de stator een stroom wordt toegevoerd.

15 Het is duidelijk, dat de hoek- of rotatieverplaatsing van de as 4 voor iedere aantrekkingspuls bij de rotor 7 afhangt van de aantrekkingskracht. Zoals uit fig. 5 blijkt, bestaan er verschillende banen, die de rotor 7 of de as 4 daarvan binnen elke bus 3, 3' kan volgen. Indien de aantrekkingskracht, die door de stator op de rotor wordt uitgeoefend, 20 zodanig is, dat deze wordt gedwongen zich naar het laagste punt te bewegen, dat door de bussen 3, 3' wordt toegestaan, zal de as 4 van de rotor 7, bij het verminderen van de aantrekkingskracht, uitgeoefend op de rotor 7, en bij het terugwinnen van de in de elastische schijven 14 opgezamelde energie, door traagheid zich roterend naar boven bewegen 25 over het hinnenoppervlak van de bussen 3, 3' en wel diametraal tegengesteld aan de beweging tijdens de daling van de as, waardoor tijdens de roterende verplaatsing van de as een omwenteling plaatsvindt. Deze beweging komt overeen met de baan ”a", aangegeven met een stippellijn in fig. 5, welke baan door de hartlijn van de as 4 wordt, doorlopen.

30 Met "b" is in dezelfde figuur aangeduid het ongunstigste geval van de door de hartlijn van de as 4 doorlopen baan, nl. wanneer de werking van de motor wordt onderbroken, terwijl het in de praktijk het meest voorkomt, dat de as 4 naar de uitgangs- of rustpositie daarvan terugkeert via dezelfde baan, doch in een richting, tegengesteld aan die bij de 35 dalende beweging.

8 1 0 4 7 75 --------- -6- Zóals bovenvermeld, is de excentriciteit, die voor elke uitgangs-as 11, 11' door de ondersteuning van de legers 10, 10' respectievelijk van de symmetrieas van de rotor 7 en de as 4 daarvan wordt veroorzaakt, groter dan de afstand, bepaald door het verschil in diameter tussen de 5 as 4 en de binnendiameter van de bussen 3, 3', zodat de omtrek van de as 4 steeds in aanraking is met het binnenvlak van elke bus 3, 3'. Bovendien wordt de excentriciteit van de beide assen 11, 11' zodanig gekozen, dat het contact tussen de as 4 en het binnenoppervlak van de bussen 3, 3' zich in het gunstigste punt voor het starten van de motor 10 bevindt of, hetgeen hetzelfde is, zodanig, dat de as 4 van de rotor 7 ingeval van motorstilstand naar deze gunstige uitgangspositie terugkeert. Deze vooraf bepaalde excentriciteit dient tegelijkertijd om de rotatie-richting van de motor te besturen. Gegeven de cirkelbaan, die de as 4 in de bussen 3, 3' doorloopt, wordt de excentriciteit, van de assen 11, 15 11' zodanig gekozen, dat de begin- of rustpositie van de as 4 in een punt van het eerste of vierde.:kwadrant van de te beschrijven cirkelbaan of, hetgeen hetzelfde is, van de binnencirkél, die door de bussen 3, 3’ wordt bepaald, blijft. Wanneer derhalve aan de stator voor het starten van de motor een stroom wordt toegevoerd, zal een magnetische aantrek-20 kingskracht op de rotor 7 worden uitgeoefend, die de rotor zal doen dalen, waarbij de bedrijfscyclus begint en de draairichting van de motor afhankelijk-:is van het kwadrant, het eerste of vierde kwadrant, waarin het rustpunt van de as 4 in de bussen 3, 3' wordt gekozen,en waarbij de bevestigingsmiddelen van de kappen 9, 9' aan de gestellen 2, 2' zodanig 25 zijn gekozen, dat de excentriciteit kan worden gevarieerd en de rotatie-richting van de motor kan worden gewijzigd.

Gezien het bovenstaande wordt de rotatie tot stand gebracht door de uitgangsassen 11, 11' onder invloed van de zich herhalende en cyclische aantrekkingpulsen tussen stator en rotor; aangezien deze aan-30 trekkingskracht afhankelijk is van de flux en deze op zijn beurt van de stroom, die door de wikkeling vloeit., is het duidelijk, dat de rotatie-snelheid van de motor op een eenvoudige wijze kan worden geregeld door middel van een variatie van de bekrachtiging.

Bij de weergegeven uitvoeringsvorm is het binnenvlak van de bus-35 sen 3, 3' alsmede het buitenvlak van de as 4 glad, doch het is ook mogelijk, dat deze vlakken ruw, geribd, enz. zijn ofwel een getande vorm ____________jsjf -04-ZX5___,_—-; » -7- bezitten, die de rotatie van de uiteinden van de as 4 tijdens de beweging in de bussen 3, 3' vergemakkelijken, ofschoon dergelijke constructies alleen geschikt zijn voor motoren met grote afmetingen.

Voorts is elke andere vorm van de magneetkem van de stator, 5 afwijkend van die, welke in de bijgaande figuren is weergegeven, en waarbij de aantrekkingskracht van de rotor 7 op de bovenbeschreven wijze wordt opgewekt, eveneens geschikt.

Verder kan' elke andere uitvoeringsvorm van de gestellen 2, 21, waarin de bewegingsomzetmechanismen zijn ondergebracht, en een voldoende 10 koppeling met de assen 1, 1* verschaft en de excentrische verplaatsing toestaat, teneinde de rotatierichting van de motor te variëren, worden toegepast.

Als de vervorming absorberend en elastisch terugwinelement is boven voorgesteld een rubberschijf of een schijf van gelijksoortig mate-15 riaal, doch het is duidelijk, dat dezelfde werking en hetzelfde effect kunnen worden verkregen wanneer tussen de schijven 12, 12' een aantal stalen banden wordt aangebracht, die aan de tegenover elkaar gelegen gladde oppervlakken van de schijven zijn bevestigd.

20 8 1 0 4 7 75 —--------

Claims (2)

1. Pulsmotor gekenmerkt door een stator, omvattende een kern van magnetiseerbare platen, welke kern kan worden geactiveerd door een. spoel, waarbij in het bovenste deel van de kern een half-cilindrische holte aanwezig is waarboven de cilindrische rotor van de motor, aan de 5 uiteinden van de as daarvan ondersteund, is opgesteld, waarbij het geheel is opgenomen'in een huis, dat in twee star verbonden helften is gesplitst, waarbij aan de buitenzijde van elk van de huishelften kegelvormig verlopende uiteinden van de as van de rotor uitsteken, welke uiteinden worden ondersteund in bussen, die in de huishelften zijn inge-10 laten, waarbij de diameter van deze bussen groter is dan de diameter van de as van de rotor, terwijl met elk van de kegelvormige uiteinden van de rotoras een elastisch bewegingsomzetmiddel is gekoppeld, gevormd door een stel schijven met één glad vlak, met aan de tegenovergelegen zijde een cilindrisch uitsteeksel, dat ten opzichte van de schijf is 15 gecentreerd, waarbij, in het geval van de binnenste schijf deze schijf een kegelvormige boring bezit voor het opnemen van het overeenkomstige kegelvormige uiteinde/.van de rotoras, terwijl het uitsteeksel van de buitenste schijf de uitgangsas van de motor.:-vormt, waarbij tussen de f genoemde schijven een derde schijf aanwezig is, die uit een elastischver-20 vormbaar materiaal bestaat en aan de gladde zijden van de eerstgenoemde schijvends bevestigd, waarbij de bewegingsomzetmiddelen zijn onderge-bracht-in gestellen, die star met elk van da huishelften zijn gekoppeld en welke gestellen aan het uiteinde tegenover het uiteinde, dat aan de huishelft is bevestigd, zijn voorzien van kappen, welke legermiddelen r·. 25 voor de uitgangsassen van de motor omvatten, welke middelen ten opzichte van de motorrotor en de as daarvan een excentriciteit bezitten, die groter is dan het verschil in diameter tussen de as van de rotor en de binnendiameter van de bussen, zodat de as van rotor wordt gedwongen steeds in aanraking te zijn met het binnenoppervlak van de bussen. 30

2. Pulsmotor volgens concousie 1, met het kenmerk, dat de excentri citeit van de legermiddelen, die de uitgangsassen van de motor ondersteunen, zodanig is, dat het contact tussen de uiteinden van de as van de rotor en de binnenwand van de bussen, in de rustpositie van de genoemde as, in één van de hoge kwadranten van de binnencirkel, bepaald door 35 de genoemde bussen, is gelegen. v ~ 81 ff 4 7 7 5---------------;--