КРУГОВОЙ МАЯТНИКОВЫЙ ПРИВОД Российский патент 2023 года по МПК A63H29/20 H02K33/18 H02K37/02 

Настоящее изобретение относится к приводным механизмам для игрушек с маховыми колесами и предназначено для использования в игрушках и устройствах, создающих визуальные эффекты при колебательном и вращательном движении инерционных колес соответствующей геометрической формы.

Известно устройство - бесконтактные электронные качели (РАДИО N 8, 1973 г. с. 52, с. 53), содержащее электромагнит постоянного тока, взаимодействующий с постоянным магнитом, закрепленным на маятнике и выполняющим роль якоря. Электромагнит состоит из двух катушек, намотанных на одном сердечнике. В одной из катушек при движении постоянного магнита, выполняющего роль якоря, наводится Э.Д.С., управляющая электронной схемой. Электронная схема осуществляет включение второй катушки электромагнита, которая обеспечивает качания маятника. Данное устройство послужило прототипом для изобретения.

Недостатками известного устройства являются:

1. Тормозной момент, уменьшающий время вращения инерционного колеса по инерции, возникающий из-за притяжения постоянного магнита (используемого в качестве якоря) к сердечнику электромагнита.

2. Небольшой вращающий момент, недостаточный для придания вращательного движения инерционному колесу значительной массы.

3. Повышенная сложность изготовления сдвоенной катушки электромагнита, которая выполнена бифилярной намоткой.

Задачей изобретения является создание разнонаправленного, в зависимости от периода колебаний маятника, вращающего момента.

Техническим результатом заявляемого изобретения является включение и отключение электромагнитов в последовательности, необходимой для создания разнонаправленного, в зависимости от периода колебаний маятника, вращающего момента.

Указанный технический результат достигается тем, что в круговом маятниковом приводе якоря электромагнитов установлены по кругу на приводном колесе, соединенном напрямую или посредством механической передачи с маятником, поддержание качаний и вращение которого осуществляется электромагнитами, управляемыми датчиками, воздействие на которые производится элементами, установленными непосредственно на приводном колесе. Таким образом, последовательность включения и отключения электромагнитов задается непосредственно самим маятником, в зависимости от периода его колебаний.

Перечень фигур чертежей

Фиг. 1-5 иллюстрируют круговой маятниковый привод на последовательных этапах его работы.

Фиг. 6 представляет собой пример использования изобретения в настенной фигуре «Цветок».

Фиг. 7 представляет собой боковой вид настенной фигуры «Цветок» в сечении.

Заявляемое устройство состоит из приводного колеса 1, на котором установлены якоря 2, элементы срабатывания датчиков 3 и маятник 4. Вращающий момент приводному колесу сообщают, управляемые датчиками 5 и 6, электромагниты постоянного тока 7, 8, 9, 10. Приводное колесо 1 имеет горизонтальную ось вращения. Количество электромагнитов и якорей задается, исходя из веса маятника. В представленном чертеже электромагнитов 4 шт., а якорей 6 шт., но их количество может быть любым.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Электромагниты 7, 8, 9, 10 коммутируются электронными ключами. Электронных ключей два, причем второй ключ инвертирован по отношению к первому, т.е. если первый ключ включен, то второй выключен и, соответственно, если первый выключен, то второй включен. Первый ключ управляется схемой управления по следующему алгоритму: при подаче сигнала от датчика 5 ключ открывается и остается открытым и после пропадания сигнала. При подаче сигнала от датчика 6 ключ закрывается и остается закрытым и после пропадания сигнала. Электромагниты 7 и 8 подключены к первому ключу, электромагниты 9 и 10 - ко второму. Количество датчиков и алгоритм работы схемы управления может быть изменен в зависимости от типа датчиков и количества электромагнитов. В каком бы направлении не двигался маятник, электромагниты будут включаться так, чтобы поддержать его движение в этом направлении. Фигура 1 показывает механизм в состоянии покоя. Маятник 4 находится внизу, поэтому приводное колесо 1 неподвижно. Для придания ему маятниковых колебаний повернем его на 90 градусов по часовой стрелке. Приводное колесо 1 примет положение, показанное на фиг. 2. Электромагниты 7 и 8 включаются датчиком 5. Электромагниты 9 и 10, соответственно, выключаются. Приводное колесо 1, под действием маятника 4, начинает двигаться против часовой стрелки. Якоря 2 при приближении к включенным магнитам 7 и 8 притягиваются к ним и сообщают приводному колесу 1 вращающий момент. Приводное колесо 1 принимает положение, показанное на фиг. 3. В этот момент, чтобы не создавать тормозного момента при дальнейшем вращении приводного колеса 1, электромагниты 7 и 8 выключаются датчиком 6. Соответственно, включаются электромагниты 9 и 10 (так как они инвертированы по отношению к электромагнитам 7 и 8). И приводное колесо 1 вращается дальше. Якоря 2 при приближении к включенным магнитам 9 и 10 притягиваются к ним и сообщают приводному колесу 1 следующий импульс вращающего момента. Приводное колесо 1 принимает положение, показанное на фиг. 4. Электромагниты 7 и 8 включаются датчиком 5. Электромагниты 9 и 10, соответственно, выключаются (так как они инвертированы по отношению к электромагнитам 7 и 8). При дальнейшем вращении приводного колеса 1 электромагниты работают аналогично, придавая ему толчок на каждом повороте на 30 градусов. При достижении приводным колесом 1 крайнего периода колебаний маятника 4, оно принимает положение, показанное на фиг. 5. Электромагниты 7 и 8 выключаются датчиком 6. Соответственно, включаются электромагниты 9 и 10 (так как они инвертированы по отношению к электромагнитам 7 и 8). Приводное колесо 1 меняет направление своего вращения на противоположное и начинает двигаться по часовой стрелке. Якоря 2 при приближении к включенным магнитам 9 и 10 притягиваются к ним и сообщают приводному колесу 1 вращающий момент в направлении его движения, т.е. по часовой стрелке. В дальнейшем, электромагниты управляются аналогично, как при вращении против часовой стрелки. Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает включение и отключение электромагнитов в последовательности, необходимой для создания, разнонаправленного в зависимости от периода колебаний маятника, вращающего момента.

Пример

Фиг. 6 и 7 иллюстрируют настенную фигуру «Цветок», которая включает в себя круговой маятниковый привод по настоящему изобретению. Настенная фигура может быть использована для оформления, например, цветочного магазина. Настенная фигура включает в себя основание 15, смонтированное на стене, с закрепленными на нем датчиками 5 и 6 и электромагнитами 7, 8, 9, 10. В основание 15 установлена на подшипниках ось вращения 14. На оси вращения 14 жестко закреплены приводное колесо 1 и ведущее инерционное колесо 11 с установленным на нем маятником 4. Ведомое инерционное колесо 12 установлено на оси вращения 14 на подшипниках. Инерционные колеса 11 и 12 имеют геометрические формы, совокупно создающие форму цветка. Разнонаправленное вращение этих колес создает визуальный эффект распускающихся лепестков. А неравномерное вращение придает общий динамизм и усиливает эффект. Круговой маятниковый привод по настоящему изобретению обеспечивает ведущему инерционному колесу 11 маятниковые движения и вращение так, как описано выше. Ведомое инерционное колесо 12 соединяется с ведущим колесом 11 через обгонную муфту 13. Ведущее инерционное колесо 11 передает вращающий момент ведомому инерционному колесу 12 через обгонную муфту 13 в момент совершения качания в противоположную от своего основного направления вращения сторону. Таким образом, обеспечивается разнонаправленное вращение инерционных колес. Время включения и выключения кругового маятникового привода по настоящему изобретению задается таймером в цикличной последовательности для обеспечения инерционного вращения ведущего и ведомого инерционных колес с переходом маятникового движения во вращательное и наоборот.

Список библиографии

1. РАДИО N 8, 1973 г. с. 52, с. 53

Круговой маятниковый привод предназначен для придания маятнику 4 колебательного и вращательного движения. Это достигается путем взаимодействия электромагнитов постоянного тока 7, 8, 9, 10 с якорями 2, установленными на приводном колесе 1. Приводное колесо 1 соединено напрямую или посредством механической передачи с маятником 4. Электромагниты 7, 8, 9, 10 управляются датчиками 5 и 6, воздействие на которые производится элементами 3, установленными непосредственно на приводном колесе 1. Таким образом, обеспечивается включение и отключение электромагнитов 7, 8, 9, 10 в последовательности, необходимой для создания, разнонаправленного в зависимости от периода колебаний маятника 4, вращающего момента. 8 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

1. Круговой маятниковый привод, содержащий электромагниты постоянного тока, взаимодействующие с якорями, отличающийся тем, что якоря установлены по кругу на приводном колесе, соединенном напрямую или посредством механической передачи с маятником, поддержание качаний и вращение которого осуществляется электромагнитами, управляемыми датчиками, воздействие на которые производится элементами, установленными непосредственно на приводном колесе.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используются датчики Холла, а воздействующими элементами являются постоянные магниты.

3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используются герконы, а воздействующими элементами являются постоянные магниты.

4. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используются катушки индуктивности, а воздействующими элементами являются постоянные магниты.

5. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используются индуктивные датчики, а воздействующими элементами являются металлические пластины.

6. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используются щелевые оптические датчики, а воздействующими элементами является диск с прорезями.

7. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве якорей используются постоянные магниты, которые одновременно являются воздействующими элементами, а в качестве датчиков используются датчики Холла.

8. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используются индуктивные датчики, а воздействующими элементами являются непосредственно сами якоря.

9. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве якорей используются постоянные магниты, которые одновременно являются воздействующими элементами, а в качестве датчиков используются катушки индуктивности.