RU2123133C1

RU2123133C1 - Inertia engine

Info

Publication number: RU2123133C1
Application number: RU96111867A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1998-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; transport. SUBSTANCE: inertia engine has flat ferromagnetic support and flat nonmagnetic housing freely fitted on support. Sector unbalance weight mounted on housing is connected with electric motor for synchronous rotation in plane parallel to housing. Unbalance weight is made of ferromagnetic material. Flat permanent magnet is rigidly secured on housing under unbalance weight in zone of its rotation. Permanent magnet is orientated with its longitudinal axis coinciding with axis of magnetization along radial axis of unbalance weight when the latter is located under magnet. Magnet is limited in height by plane of rotation of unbalance weight, and in area, by outer contour of unbalance weight. It is installed for fixed turning relative to axis of rotation on unbalance weight. EFFECT: increased efficiency of translational motion drives of actuating mechanisms and machines, in particular, vehicle engines. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода поступательного движения исполнительных органов механизмов и машин и в качестве двигателя транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a drive for translational movement of the executive bodies of mechanisms and machines and as an engine of vehicles.

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]. A known inertial engine containing a support and mounted on it with the possibility of rotation around the axis of the housing with two identical unbalanced weights placed on it, connected by a transmission to the drive shaft, mounted on cranks symmetrically relative to the plane with the possibility of synchronous rotation in opposite directions [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. The disadvantage of this engine is the small magnitude of the traction force amplitude in the direction of movement due to the constant rotation speed of the cargo cranks. In addition, the design is extremely complex and unreliable due to the use of bulky kinematic linkage and traction units.

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]. An inertial motor is also known, which contains a housing with two unbalances connected to electric motors and having the possibility of synchronous rotation in opposite directions with variable speed, a start swinging unit and stabilizing the unbalance rotation speed connected to the housing, a generator of synchronous-pulse currents of variable direction [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. In this engine, due to the variable speed of rotation of the unbalances, a different value of the amplitudes of the inertial forces acting on the body in opposite directions is provided, and accordingly, the amplitude of the traction force in the direction of movement.

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. However, the electromechanical scheme of the proposed engine is characterized by considerable complexity, the presence of a significant number of elements, extremely high requirements for tuning and adjustment and is a complex control and regulation system. The circuit contains about 30 (thirty) electromechanical blocks and units, the work of which should occur in conditions of strict synchronization, the stability of the functioning of the elements. Therefore, the practical possibility of using this engine is extremely limited. In addition, in various cases, the amplitude of the pulling force may be insufficient for intensive translational movement of the body.

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]. The closest in technical essence and the achieved results to this invention is an inertial engine containing a support and a housing mounted on it with two unbalances placed on it, connected to the motor shaft with the possibility of synchronous rotation in opposite directions, kinematic linkage gears connecting the motor shaft with each of unbalances and consisting of cranks, connecting rods and cylindrical joints, oriented with their axes at strictly specified angles Ivanov [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. In this engine, due to the kinematic scheme, the uniform rotation of the motor shaft is converted to synchronous rotation of the unbalances in opposite directions with an uneven angular velocity per revolution, which ensures a different magnitude of the amplitude of inertial forces acting on the body in opposite directions.

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. However, the design of this engine is characterized by extreme structural complexity, low reliability, as well as the complexity of tuning and adjustment. This is due to both the large number, complexity and bulkiness of the applied lever and traction units themselves, and the instability, unreliability and fragility of their kinematic connections. In addition, the resulting traction amplitude, due to the difference in the amplitudes of the inertial forces acting on the body in opposite directions during the period, is insufficient if intensive translational movement of the body is necessary.

Целью изобретения является увеличение амплитуды тягового усилия, упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности инерционного двигателя. The aim of the invention is to increase the amplitude of traction, simplifying the design, improving the reliability and durability of an inertial engine.

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. This goal is achieved by the fact that in the known inertial engine containing a flat ferromagnetic support and a flat non-magnetic body freely mounted on it with a sector unbalance placed on it, connected to an electric motor with the possibility of synchronous rotation in a plane parallel to the body, the unbalance is made of ferromagnetic material, and on a housing under the unbalance in the zone of its rotation a flat permanent magnet is rigidly fixed, oriented with its longitudinal axis coinciding with the axis of magnetization, s radial axis unbalance when the latter over the magnet limited adjustment plane of rotation of the unbalanced mass, the area - the outer contour of the unbalanced mass and being configured to rotate relative to a fixed axis of rotation of the unbalanced mass.

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. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 schematically shows the proposed inertial engine, General view with a local section; in FIG. 2 - top view of the unbalance; in FIG. 3 - mount permanent magnet.

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. The inertial motor of the invention comprises a flat ferromagnetic support 1 and a flat non-magnetic housing 2 freely mounted on it with a sector unbalance 3 made of ferromagnetic material placed thereon and connected via a gearing in the form of an axis 4 with a tube and a gear wheel 6 with the axis of an electric motor 7 mounted in an arm 8 on the housing 2, and having the possibility of synchronous rotation in a plane parallel to the housing 2, while the axis 4 is mounted to rotate in the hole of the cylindrical protrusion 9 of the housing 2. On pus 2 under the unbalance 3 in the zone of its rotation a flat permanent magnet 10 is rigidly fixed, oriented with its longitudinal axis coinciding with the axis of magnetization, along the radial axis of the unbalance 3 when the latter is above the magnet 10, limited in height by the plane of rotation of the unbalance 3, in area - external unbalance circuit 3. In this case, the magnet 10 is rigidly fixed with screws 11 in a special clamp 12, put on the protrusion 9 of the housing 2, with the possibility of rotation about the axis of rotation of the unbalance 3 and fixation in any angular position using Inta 13.

Предлагаемый инерционный двигатель работает следующим образом. The proposed inertial engine operates as follows.

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.The uniform rotation of the shaft of the motor 7 through the

gearing

5, 6 also causes a uniform synchronous rotation of the sector unbalance 3 of ferromagnetic material in a plane parallel to the housing 2. When the unbalance 3 rotates, a constant inertial force arises

transmitted to the housing 2, while the vector

has a radial direction and rotates with unbalance 3. Under the action of this vector, the housing 2, freely mounted on the support 1, will tend to make oscillations in the radial directions relative to the support 1. However, almost the entire period of the complete unbalance 3 reversal, with the exception of the time span of the unbalance 3 sector over the permanent magnet 10, the magnetic field lines of the permanent magnet 10 are closed through the ferromagnetic base 1. Therefore, magnet 10 almost the entire period of the unbalance 3 reversal presses the housing 2 to the base 1 and does not allow the housing 2 to make radial vibrations relative to the support 1. But in the period of time when the ferromagnetic imbalance 3 is above the magnet 10, due to the fact that the gap between the 10 and unbalance 3 is less than the gap between the magnet 10 and the base 1, that is, the thickness of the non-magnetic body 2, the magnetic field lines of the magnet 10 are closed through the unbalance 3, shunting the base 1. During this period of time, the magnet 10 is practically not attracted to the base 1 and naturally does not presses the housing 2 against the base 1; therefore, once for the entire period of the unbalance 3 circulation during the period of the unbalance 3 being located above the magnet 10, the housing 2 is shifted relative to the base 1 in the radial direction of the inertial force

that is, along the radial axis of the unbalance sector 3, coinciding with the longitudinal axis of the magnet 10 when the unbalance is located above the magnet. Since in this case, the movement of the housing 2 is not due to the difference in the amplitudes of the inertial forces acting in opposite directions, as in the known constructions, but under the action of the full inertial force

which, according to the very principle of the device’s operation, each period of unbalance reversal is strictly in one direction, then here you can achieve a significant amplitude of traction, and therefore, a significant intensity of movement of the body. The magnitude of this intensity, as well as the need for radial displacement of the housing in other directions, is extremely easily regulated by the selection of unbalance mass 3, magnetic characteristics of magnet 10 and ferromagnetic parameters (magnetic permeability) of unbalance 3, as well as structural parameters of the device (ratio of gaps between magnet 10 and unbalance 3 and between magnet 10 and base 1, etc.). To change the direction of displacement of the housing 2 relative to the base 1, it is only necessary to rotate the magnet 10 around the axis of rotation of the unbalance 3 to this radial direction. after which the screw 13 is locked.

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. Obviously, in comparison with the known ones, this design is extremely simple, reliable, and highly efficient. There is not a single complex electromechanical element, electrical unit, etc. The author hopes that structures of this kind, in his opinion, fundamentally different from the known structures of the same purpose, will be the beginning in the development of a new direction of inertial engines.

Источники информации. Sources of information.

1. Авторское свидетельство СССР N 347232, кл. B 62 D 57/02, опублик. 1971. 1. USSR author's certificate N 347232, cl. B 62 D 57/02, published. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР N 1513174, кл. F 03 G 3/00, опублик. 1989. 2. USSR author's certificate N 1513174, cl. F 03 G 3/00, published. 1989.

3. Авторское свидетельство СССР N 939817, кл. F 03 G 3/00, опублик. 1988 (прототип). 3. Copyright certificate of the USSR N 939817, cl. F 03 G 3/00, published. 1988 (prototype).

Claims

An inertial engine containing a flat ferromagnetic support and a flat non-magnetic body freely mounted on it with a sector unbalance placed on it, connected to the motor with the possibility of synchronous rotation in a plane parallel to the body, characterized in that the unbalance is made of ferromagnetic material, and on the body under the unbalance in the zone of its rotation is rigidly fixed to a flat permanent magnet oriented by its longitudinal axis, which coincides with the axis of magnetization, along the radial axis of unbalance n and finding the last magnet of limited height plane of rotation of the unbalanced mass, the area - the outer contour of the unbalanced mass, and having a possibility of rotation relative to a fixed axis of rotation of the unbalanced mass.