Электрический отбойный молоток Советский патент 1939 года по МПК B25D13/00 H01F3/10 H02K33/00 

Предметом настоящего изобретения является электрический отбойный молоток с одной катушкой, питаемой переменным током, и с ферромагнитным сердечником-бойком, имеющим частоту ударов, вдвое меньшую, чем частота питающего тока. При этом, согласно изобретению, магнитопровод, весь или частично, с целью получения колебания бойка в обе стороны от положения равновесия, выполнен из постоянных магнитов.

Магнитная система такого молотка может быть выполнена в виде полого цилиндра, две половины которого являются постоянными магнитами и снабжены полюсными зубчатыми насадками, снабженными нормальной двухполюсной обмоткой переменного тока. В видоизмененной четырехполюсной системе постоянные магниты могут чередоваться с магнитными вставками, причем полюса в этом случае выполняются сдвинутыми попарно друг относительно друга в осевом направлении и снабжаться нормальной четырехполюсной обмоткой переменного тока.

Сущность изобретения поясняется

чертежом, на фиг. 1 которого изображена принципиальная конструкция предлагаемого молотка в разрезе; фиг. 2 поясняет работу этого молотка; на фиг. 3 и 4 изображен в двух проекциях второй вариант молотка, на фиг. 5 и 6 - третий вариант, на фиг. 7 и 8 - четвертый вариант.

В варианте по фиг. 1 молоток состоит из железного или стального бойка 1., являющегося сердечником катушки 2, и из неподвижного магнитопровода 3, 4, 5 с указанной катущкой.

Любая часть магнитопровода (в том числе и боек) может быть при этом выполнена из постоянных магнитов, однако лучше всего выполнить из постоянных магнитов внешнюю замыкающую трубу 3. При выполнении какой-либо части магнитопровода из постоянных магнитов молоток при питании от сети переменного тока частотой в 50 герц будет работать с высоким коэфициентом мощности при 1500 ударах в минуту (без этого, т. е. когда весь магнитопровод выполнен из железа, молоток дает 3000 ударов в минуту, а при режиме 1500

ударов в минуту работает с низким cos ср).

Причину работы молотка на 1500 ударов в минуту и высокого cos 9 можно понять, если рассмотреть изменение потока постоянного магнита за время одного хода бойка. Предположим, что боек 7 (фиг. 2) находится в крайнем нижнем положении, т.е. верхний конец его будет на линии а, и предположим, что в этот момент переменный ток катушки создает ампервитки, совпадающие по направлению с магнито-движущей силой постоянного магнита.

Боек под действием суммы этих двух магнитодвижущих сил будет втягиваться. Пусть сила втягивания и масса бойка так рассчитаны, что к моменту, когда боек достигнет среднего положения (линии и), направление тока в катушке изменится. При этом результирующая магнитодвижущая сила будет меньше, чем у катушки и постоянного магнита порознь, и будет равна их разности, а не сумме. В идеале эта магнитодвижущая сила будет равна, примерно, нулю. Соответственно, тормозящая сила, препятствующая вылету бойка из среднего положения, будет весьма малой (сила тяжения изменяется, примерно, пропорционально квадрату магнитодвижущей силы)- Боек по инерции пролетает дальше среднего положения до линии с буфера 6. Пусть скорость и путь так рассчитаны, что после отражения бойка от буфера 6 ток в катушке снова изменится по направлению и теперь его магнитодвижущая сила будет снова складываться с магнитодвижущей силой постоянного магнита. Под действием этой суммарной магнитодвижущей силы снова начинается втягивание бойка к среднему положению, но теперь уже книзу. По достижении бойком среднего положения (линии V} направление тока в катушке снова меняется, и тормозящая сила будет весьма малой. Под действием инерции боек Пролетает вниз до линии а и ударяет , о зубок, после чего цикл повторяется.

Как видим, за время хода бойка кверху и книзу ток в катушке четыре раза менял свое направление, т. е.

время от этого удара до другого равно двум периодам. При частоте тока 50 периодов в секунду молоток будет давать 1500 ударов в минуту.

Высокий cos 9 такого молотка объясняется тем, что здесь возбуждение идет от постоянного магнита, т. е. двигатель будет синхронным, а не синхронно-реактивным, как это имеет место в молотке без магнита. Расчет показывает, что здесь возможно получить величину cos f :: 0,8. Благодаря этому снижается вес меди и потери в меди.

Некоторый недостаток молотка по фиг. 1 состоит в том, что здесь величина потока постоянного магнита изменяется по мере движения бойка, вследствие чего в этом магните имеют место потери на гистерезис и токи Фуко. Второй недостаток состоит в том, что поток проходит по оси бойка. При этом бывает трудно выполнить боек из расслоенного железа, вследствие чего повышаются потери в нем.

Второго недостатка можно избегнуть, выполнив магнитопровод так, как показано фиг. 3 и 4. Здесь / - боек, выполненный частью из пакетов 9 железных листов (горизонтальная штриховка), частью из немагнитного материала, 7 - полюса с выступами 6, 2 -обмотка (катушка), надетая на полюс и приключенная к цепи переменного тока, 5 - труба из постоянного магнита, разрезанная пополам по образующим и намагниченная в тангенциальном направлении. Пути замыкания магнитного потока ф представлены пунктирными линиями на фиг. 4. Как видно из этой фигуры, магнитная система такого молотка выполнена по типу обычной двухполюсной машины с выступающими полюсами, причем станина выполнена из постоянных магнитов.

Принцип действия такого молотка аналогичен принципу действия молотка по первому варианту (фиг. 1). Также в те моменты, когда магнитодвижущая сила катушек суммируется с магнитодвижущей силой постоянных магнитов, боек / втягивается, стремясь занять такое положение, чтобы железные пакеты бойка пришлись против выступов полюсов, в тот момент, когда боек дошел до этого среднего положения, переменный ток катушек меняет свое направление и боек летит дальше по инерции. Число ударов и здесь 1500 в минуту при токе частотой в 50 герц.

На фиг. 5-б изображен молоток, в котором: а) боек выполнен из расслоенного железа и б) поток постоянных магнитов не пульсирует; таким образом в этом варианте нет потерь в магнитах.

Путь замыкания потока Ф постоянного магнита виден в плане из фиг. б. В этой конструкции поток постоянного магнита остается постоянным и только перераспределяется то в один, то в другой полюс статора, в зависимости от того, совпадают ли ампервитки обмотки данного полюса магнитодвижуш,ей силой постоянного магнита или направлены встречно. Соответственно, железные пакеты бойка подтягиваются к тому полюсу, у которого магнитодействующая сила обмотки и постоянных магнитов суммируются. Нетрудно видеть, что такая конструкция при ходе на одно полюсное деление дает 3000 ударов в минуту, а при входе на два полюсных деления 1500 ударов в минуту.

В этом варианте можно выполнить и боек из постоянного магнита. Тогда замыкающая труба из постоянного магнита не нужна.

Конструкцию молотка можно видоизменить согласно фиг. 7-8. Боек / (на фиг. 7 и 8 не показан) здесь также составлен из чередующихся железных и немагнитных пакетов. Четыре полюса Т и 7 снабжены катушками 2, приключаемыми к цепи переменного тока и соединяемыми таким образом, чтобы в любой момент времени полярность полюсов чередовалась. Цифрой 3 показаны замыкающие пластины из постоянных магнитов, намагниченные в тангенциальном направлении. Цифрами 3 показаны железные замыкающие пластины. Как видно из фиг. 7, полюса

имеют выступы, причем выступы у полюсов 7 сдвинуты по оси молотка относительно выступов полюсов 7. Очевидно, железные пакеты бойка будут поочередно притягиваться то к выступам полюсов 7, то полюсов 7, вследствие чего боек будет двигаться по оси. При ходе на один выступ молоток будет давать 3000 ударов в минуту, а при ходе на два выступа - 1500 ударов в минуту. Магнитный поток постоянных магнитов здесь не изменяется при движении бойка, а только перераспределяется то в полюса 7, то в полюса 7. Как видим, в вариантах по фиг. 5 и 7 получается молоток с поперечным прохождением потока, т. е. с легко выполнимым расслоенным бойком и без пульсаций потока постоянных магнитов, т. е. без потерь в них. Число ударов 1500 в минуту, cos Y - весьма высокий; соответственно высок и к. п. д.

Предмет изобретения.

1.Электрический отбойный молоток с одной катушкой, питаемый переменным током, и с ферромагнитным сердечником - бойком, имеющим частоту ударов, вдвое меньшую, чем частота питающего тока, отличающийся тем, что магнитопровод, весь или частично, с целью получения колебаний бойка в обе стороны от положения равновесия, выполнен из постоянных магнитов.

2.Видоизменение молотка по п. 1, отличающееся тем, что магнитная система выполнена в виде полого цилиндра, две половины которого являются постоянными магнитами и снабженьЕ полюсными зубчатыми насадками, снабженными нормальной двухполюсной обмоткой переменного тока.

3.Форма выполнения молотка по п. 2, отличающаяся тем, что постоянные магниты в системе чередуются с магнитными вставками и полюса сдвинуты попарно друг относительно друга в осевом направлении и снабжены нормальной четырехполюсной обмоткой переменного тока.

к авторскому свидетельству А. И, Москвитина

Л 54926