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通过磁屏蔽获得相位差的方法

  尼古拉·特斯拉的发明、研究和著作(13)
  作者:托马斯·科默福德·马丁

  第13章 通过磁屏蔽获得相位差的方法
  在这类电机中,采用了两组或多组励磁磁铁,并通过人为方法使其在各自的最大或最小周期或相位之间有一定的时间间隔,两组磁铁之间的间隔或相位的差异是有限的。但是,为了使这种电机的工作更经济,最好是在另一组磁铁的强度或吸引力最小的时候达到最大,反之亦然;但这些条件迄今尚未实现,除非是在同一或不同的机器中从独立来源获得两种电流。因此,特斯拉先生设计了一种电机,其条件更接近完美工作的理论要求,或者换句话说,他通过来自单一主源的电流,以人工方式产生磁相的差异,其程度足以满足实际和经济工作的要求。他采用的电机有两组激励磁铁或磁场磁铁,每组磁铁都有线圈与交变或快速变化的电流源相连,但形成两个独立的路径或电路。一组磁铁在一定程度上受到保护,不受电流激励作用的影响,在磁铁和激励线圈之间有磁屏蔽。这种屏蔽适当地适应特定情况的条件,以便屏蔽或保护主磁芯免受磁化,直到它本身变得饱和,不再能够容纳电流产生的所有力线。我们可以看到,通过这种方法,激励动作在受保护的一组磁铁中开始的时间比在另一组磁铁中开始的时间要晚一些,而且通过这种方法单独或与以前使用的其他方法或装置一起使用,可以很容易地确保磁相的实际差异。
  图58是一个马达的视图,部分为剖面图,并附有说明本发明的图示。图59是一个类似的视图,说明了本发明的修改。
图58、图59
  在图58中,展示了本发明的最简单形式,A A是电机的磁场,比如说,有八个磁极或向内凸出的磁芯B和C,磁芯B形成一组磁体,由线圈D通电,形成另一组的磁芯C由线圈E通电,这些线圈最好相互串联,在两个导出或分支电路F G中,分别来自一个合适的电流源。每个线圈E被一个磁屏蔽H所包围,该磁屏蔽最好是由退火的、绝缘的或氧化的铁丝组成,以所示的方式包裹或缠绕在线圈上,以便在线圈周围以及线圈和磁芯C之间形成一个封闭的磁路。这种配置所产生的操作如下:如果一个电流脉冲通过电机的两个电路,它将迅速使铁芯B通电,但不是铁芯C,原因是在通过线圈E时,遇到了由屏蔽H形成的封闭磁路的影响。第一个作用是有效地延缓电路G中的电流冲动,同时,通过的电流比例不会使铁芯C被磁化,因为它被屏蔽了。由于越来越大的电动势促使更多的电流通过线圈E,铁丝H变得磁力饱和,无法承载所有的力线,因此不再保护铁芯C,铁芯C被磁化,在另一组磁体的类似强度表现之后的一段时间内形成最大的磁力,其程度由屏蔽层H的厚度和其他公认的条件决定。
  从上述情况可以看出,该装置或设备以两种方式发挥作用。首先,通过阻滞电流,其次,通过阻滞一组磁芯的磁化,从这一点上很容易看出其有效性。
  对本发明的原理进行许多修改是可能的。图59显示了本发明的一个有用且有效的应用。图中所示的电机在各方面都与上述电机相似,只是缠绕在线圈E上的铁丝H在本例中与线圈D串联。铁丝线圈H的连接和缠绕,使其几乎没有自感,并加入到电路F的电阻中,电流在该电路中的作用将被加速,而在另一个电路G中则被延缓。正如我们所理解的那样,屏蔽层H可以做成多种形式,并以不同的方式使用,这一点从前面的描述中可以看出。
  特斯拉先生对他的 "屏蔽式 "电动机进行了改进,建造了一种带有两组磁极或向内凸出的磁芯的电动机,并将其并排放置,以便实际上形成两个磁场力并交替放置,也就是说,一组磁极或磁场与另一组之间的空间相对。然后,他用比磁芯本身的截面小得多的层叠铁带或桥接件将一组磁芯的自由端连接起来,这样,磁芯就都形成了完整的磁路的一部分。当每组磁铁上的线圈从交流电源连接成多个电路或分支时,电动势就会同时在每个电路中产生或施加;但由于磁桥或分流磁芯上的线圈是封闭的磁路,因此会有很高的自感应,这就会阻碍电流,允许在每个脉冲开始时只有少量电流通过。另一方面,在另一组线圈中没有遇到这样的阻力,电流会自由地通过它们,使它们所缠绕的磁极磁化。然而,一旦层叠桥接件变得饱和,无法承载所有的力线,而这些力线是由不断上升的电动势和随之增加的电流产生的,就会在铁芯的两端形成自由极,这些自由极与其他极一起作用,产生电枢的旋转。
  说明本发明的详细结构见附图。
图60、图61
  图60是体现该原理的电机的侧视图。图61是该电机的纵剖面视图。A是电机的框架,它应该由铁板冲压成所需的形状,并用螺栓固定在一起,在铁板之间有绝缘层。为了适应这种特殊情况的需要,这些极片彼此不在一条直线上,标有B的极片围绕着电枢的一端,而其他极片,如C,则围绕着电枢的另一端,它们交替排列,也就是说,一组的极片与另一组的极片之间的空间对齐。
  电枢D是圆柱形的,也是以通常的方式叠加的,并且纵向缠绕着线圈,线圈本身是封闭的。极片C由桥接件E连接或分流。这些桥接件可以独立制作,并连接到极靴,也可以是形状的一部分,或者是用铁板冲压或冲压而成的毛坯。它们的大小或质量由各种条件决定,如要使用的电流强度、它们所适用的铁芯的质量或大小以及其他熟悉的条件。
  线圈F环绕着极片B,其他线圈G绕在极片C上。这些线圈串联在两个电路中,这两个电路是交流发电机电路的一个分支,它们可以如此缠绕,或者它们所包含的各自电路可以如此安排,以便线圈G的电路将具有比另一个电路或分支更高的自感应,这与所述的特定结构无关。
  分流器或电桥E的作用是,它们应与磁芯C形成一个封闭的磁路,以满足达到预定强度的电流,因此,当被这种电流饱和,无法携带比这种电流产生的更多的力线时,它们将不会再明显地干扰磁芯C两端的自由磁极的发展,通过更强的电流。
  在这样的电机中,电流在线圈G中是如此的迟缓,而在磁极C中自由磁力的表现是如此的延迟,超过了磁极B中最大磁效应周期,从而产生了一个强大的扭矩,电机运行的功率大约是这种由独立产生的电流相位差四分之一的电机所产生的功率。

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