ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ОПИСАНИЕ, ЯВЛЯЮЩЕЕСЯ ЧАСТЬЮ ПАТЕНТА № 382279 ОТ 1 МАЯ 1888 Г. ЗАЯВКА ОТ 30 НОЯБРЯ 1887 Г., НОМЕР ЗАЯВКИ 256561 (МОДЕЛЬ НЕ ПРИЛАГАЕТСЯ)

Всем заинтересованным лицам:

Я, Никола Тесла, подданный Австрийской империи, родившийся в Смилянах Лики (провинция Австро-Венгрии), в настоящее время проживающий в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк, изобрел некоторые новые и полезные усовершенствования в электромагнитных двигателях, описание которых со ссылками на прилагающиеся чертежи приводится ниже.

В прошлой заявке, № 252132, представленной 12 октября 1887 г., я продемонстрировал и описал режим или схему управления электромагнитными двигателями посредством непрерывного движения полюсов одного или обоих элементов, то есть индуктора или якоря, или обоих. В качестве дополнения я разработал двигатель с двумя или более независимыми возбуждающими цепями, например, на индукторах, которые соединяю с соответствующими индукционными или генерирующими цепями генератора переменного тока, в результате чего переменный ток направляется по цепи двигателя. При этом полюса индуктора двигателя непрерывно перемещаются и под воздействием притяжения к якорю ротора заставляют его вращаться в направлении движения полюсов. В этом случае, однако, вращение вызывается и поддерживается непосредственным притяжением магнитных элементов двигателя. Я обнаружил, что в такой системе хороших результатов можно добиться за счет преимущественного движения полюсов за счет генерирования тока в замкнутом проводнике, расположенном в зоне влияния обмотки двигателя, чтобы воздействие таких токов на обмотку приводило к вращению двигателя.

Для более полной иллюстрации сущности изобретения я буду ссылаться на прилагаемые рисунки.

Рисунок 1 представляет собой боковой вид рабочих частей или элементов двигателя, воплощающих принципы моего изобретения, и разрез питающего генератора. Рисунок 2 — центральный горизонтальный разрез двигателя, изображенного на рисунке 1, на схеме представлена часть цепей. Рисунок 3 — модификация двигателя, вид сбоку. Рисунок 4 — горизонтальный поперечный разрез модели, показанной на рисунке 3.

На рисунках 1 и 2 А — сердечник из мягкого железа в виде кольца, предпочтительно из пластин или изолированных колец, способных воспринимать быстрые изменения магнитного поля. Этот сердечник имеет четыре обмотки ССС'С', из которых диаметрально противоположные соединены в одну цепь, а два свободных конца каждой пары, как показано, замкнуты на выводах tut’ соответственно. Внутри этого кольцевого индуктора А, на валу а и подшипниках ЬЬ смонтирован цилиндр или диск D из мягкого железа, поддерживаемый каркасом машины. Диск имеет две обмотки ЕЕ', витки которых изолированы и расположены под прямым углом друг к другу, а концы их соединены, так что каждая обмотка образует отдельный замкнутый контур.

Для иллюстрации принципа работы этой машины допустим, что кольцевой индуктор А постоянно намагничен, вследствие чего представляет собой два свободных полюса, диаметрально противоположных друг другу. Если теперь при помощи подходящего механического устройства заставить вращаться электромагнит вокруг диска, машина покажет состояние обычного магнитогенератора и токи пойдут по обмоткам или замкнутым проводникам ЕЕ' диска D. Очевидно - эти токи будут особо сильными в точках наибольшей плотности силовых линий или вблизи этих точек, и, как и во всех подобных случаях, названные токи, по меньшей мере теоретически, будут стремиться расположить магнитные полюса диска D под прямыми углами к полюсам кольцевого индуктора А. В результате воздействия этих полярностей друг на друга более или менее сильно проявится тенденция диска вращаться в том же направлении, что и индуктор. С другой стороны, если кольцевой магнит А неподвижен, а его магнитные полюса постепенно сдвигаются при пропускании через его обмотки С С' переменных токов, то очевидно, что результаты будут сходными, поскольку протекание тока, вызывающее сдвиг или вращение полюсов индуктора А, индуцирует токи в замкнутых контурах якорных обмоток ЕЕ', результатом чего является вращение диска D в направлении этого сдвига. Поскольку токи генерируются или индуцируются в обмотках ЕЕ' всегда одинаково, полюса диска или цилиндра непрерывно следуют за полюсами кольцевого индуктора, по меньшей мере теоретически сохраняя то же расположение. Как следствие, машина работает ровно и безупречно.

Для лучшего понимания системы в целом я опишу режим, или схему, разработанную мной для генерирования токов, обусловливающих непрерывное движение полюсов двигателя.

На рисунке 1 ВВ' — полюса или полюсные наконечники генератора переменного тока. Они постоянно намагничены и имеют противоположную полярность. Р — якорь цилиндрической или другой формы, содержащий независимые обмотки ОС. Эти обмотки расположены под прямым углом друг к другу, поэтому в тот момент, когда одна из них пересекает наиболее напряженный участок силовых линий, другая находится в нейтральном положении. Обмотки вС заканчиваются двумя парами изолированных колец /~ и /"', на которых установлены щетки д и д' соответственно. При вращении генератора обмотка С в определенной точке, отмеченной на рисунках, производит максимум тока, тогда как обмотка С остается нейтральной. Допустим, что этот ток проводится от колец /У к выводам И и по обмоткам СС. В результате полюса установятся в кольце посередине двух обмоток. При дальнейшем вращении генератора обмотка С оказывается в зоне влияния поля и начинает производить ток, возрастающий по мере того, как названная обмотка приближается к самым сильным точкам поля, тогда как ток в обмотке С уменьшается по мере того, как названная обмотка отходит от этих точек. Ток от обмотки С, подающийся к выводам £'£' и по обмоткам С'С', имеет тенденцию устанавливать полюса под прямыми углами к полюсам обмоток СС; но из-за более сильного воздействия тока в обмотках СС полюса окажутся смещенными из положения, в котором они оставались бы под исключительным магнетизирующим влиянием обмоток СС. Это движение происходит на протяжении четверти оборота, пока обмотка СС не станет нейтральной, а обмотка С С не начнет производить максимум тока. Описанный процесс повторяется, причем полюса сдвинуты по отношению к полю или наполовину оборота. Вторая половина оборота проходит сходным образом, а прежняя полярность поддерживается в смещающихся полюсах за счет движения обмоток генератора попеременно через поля противоположной полярности.

Тот же принцип действия может применяться для двигателей различных типов, и я продемонстрировал одну из таких модификаций на рисунках 3 и 4. Здесь ММ' — индукторы, закрепленные на каркасе Р или образующие его часть; сам каркас установлен на основании Р. Эти магниты должны быть пластинчатыми или состоять из некоторого числа электрически изолированных магнитных сегментов с целью предотвратить циркуляцию индуцированных токов и обеспечить им возможность быстрых магнитных изменений. На этих магнитных сердечниках, или полюсах, имеются изолированные обмотки СС', причем диаметрально противоположные обмотки соединены последовательно, а свободные концы подведены соответственно к выводам и'. Между полюсами, на подшипниках поперечин С, расположен железный сердечник цилиндрической формы £); для предотвращения образования вихревых токов и связанных с этим потерь он разделен обычным способом. Вдоль диска И закреплены изолированные проводники, или обмотки, в качестве них можно использовать медные пластины ЕЕ', закрепленные на торцах и оконечностях цилиндрического сердечника известным способом. Эти пластины, или проводники, могут образовывать одну, но лучше несколько независимых цепей вокруг сердечника. На рисунках представлены две такие цепи, образованные соответственно изолированными друг от друга проводниками Е и Е'. Выгодно также установить эти пластины продольно для предотвращения вихревых токов и потерь энергии.

Из вышесказанного легко понять принцип работы данной машины. С клеммами Н' соединены соответствующие цепи генератора, вызывающие непрерывное движение результирующих магнитных полюсов, образованных магнитами М на якоре. Таким образом в замкнутых контурах на сердечнике наводятся токи, которые за счет сильного возбуждения сердечника поддерживают мощное притяжение между ним и обмоткой возбуждения, что приводит к вращению якоря в направлении сдвига результирующих полюсов.

Главное преимущество конструкции, представленной на рисунках 3 и 4, заключается в получении сильного концентрированного поля и создании необычайно мощного вращательного момента в якоре. Те же результаты могут быть получены в модификации, представленной на рисунках 1 и 2, но благодаря формированию полюсных наконечников магнитов и якоря.

Когда эти двигатели не нагружены, а работают вхолостую, то вращение якоря происходит почти синхронно с вращением полюсов поля, и в этих условиях ток в обмотках ЕЕ' весьма слаб; но при увеличении нагрузки скорость уменьшается и токи в обмотках ЕЕ' возрастают, пропорционально чему растет и вращающее усилие.

Понятно, что принцип этого изобретения может быть воплощен во многих вариантах, большинство из которых логически следуют из описанных принципов. К примеру, обмотки якоря или обмотки с наведенным током могут оставаться неподвижными, а переменный ток идет от генератора и передается через вращающиеся индуцирующие обмотки, или обмотки возбуждения, при помощи подходящих скользящих контактов. Очевидно также, что индуцирующие обмотки могут быть подвижными, а магнитные элементы двигателя стационарными; но я полностью иллюстрировал эти модификации в приложении, на которое уже ссылался.

В случае, когда двигатели имеют независимые цепи возбуждающей обмотки и якоря и приводятся в движение посредством движения их полюсов, как описано в моей упомянутой предшествующей заявке, то закорачиванием обмотки якоря я могу использовать данное изобретение для получения ббльшей силы тока при запуске.

Преимущества и характерные особенности двигателей, сконструированных и управляемых в соответствии с этим изобретением, заключаются в их способности к почти мгновенному изменению направления посредством реверсирования одного из токов возбуждения генератора. Это можно понять, исходя из рабочих условий. Допустив, что якорь вращается в определенном направлении вслед за движением полюсов, изменяем направление движения путем реверсирования соединений одного или двух возбуждающих контуров. Если помнить, что в динамо- машине развиваемая энергия почти пропорциональна кубу скорости, становится очевидно, что в такой момент в реверсировании двигателя участвует огромная энергия. К тому же в этот момент сопротивление двигателя сильно снижается, вследствие чего через возбуждающий контур проходит ток гораздо большей силы.

Указанное явление, а именно: изменение сопротивления двигателя, подобно аналогичному явлению в обычных двигателях, я приписываю колебанию индуктивности в первичных или возбуждающих контурах.

Двигатели данного типа обладают многочисленными преимуществами, основными из которых являются: дешевизна, надежность, экономичность в конструкции и эксплуатации, а также простота и безопасность управления. Коммутаторы не требуются ни на генераторе, ни на двигателе, поскольку система работает превосходно и с незначительными потерями.

В формулу изобретения не входит изложенный здесь способ или схема производства токов в замкнутых проводниках в магнитном поле, за исключением ее применения только для этой цели.

Формула изобретения:

1. Сочетание двигателя, имеющего независимые индуцирующие, или возбуждающие, цепи и замкнутые индукционные цепи, с генератором переменного тока, имеющим индукционные или генерирующие цепи, соответствующие и соединенные с возбуждающими цепями двигателя.

2. Электромагнитный двигатель с независимой обмоткой индуктора и независимой замкнутой обмоткой якоря в сочетании с источником переменного тока, соединенным с обмоткой возбуждения и способным последовательно сдвигать полюса индуктора.

3. Двигатель, элементами которого являются кольцевой индуктор с независимой обмоткой и якорь в виде цилиндра или диска с замкнутой обмоткой, в сочетании с источником переменного тока, соединенным с обмоткой индуктора и последовательно сдвигающим или вращающим полюса обмотки.

Никола Тесла Свидетели: Ф.Б. Мерфи, Ф.Э. Хартли.

Н. ТЕСЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

№ 382279 1 МАЯ 1888 Г.

Н. ТЕСЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

№ 382279 1 МАЯ 1888 Г.