[发明专利]回转装置

说明书

技术领域

本发明涉及马达，更具体地涉及旋转马达，该马达可响应于围绕一轴线的输入旋转动力供应围绕一不同的输出轴线的输出动力。 

背景技术

当旋转体上作用有围绕一与旋转轴线垂直的轴线的转矩时，将使旋转轴线自身围绕另一轴线旋转，所述另一轴线既垂直于所施加的转矩的轴线又垂直于旋转轴线。此原理是公知的。 

本发明的发明人已经发现，当体部的旋转轴线(以下称为第一轴线)自身限制成绕(a)与体部的旋转轴线形成锐角的第二轴线(以下称为输出轴线)和(b)大致垂直于第一轴线和第二轴线的第三轴线(以下称为倾斜轴线)旋转时，围绕倾斜轴线施加的使得锐角增大的转矩使得第一轴线绕输出轴线旋转。当体部的旋转速度超过一定的临界值时，此施加的转矩产生比所施加的转矩值更大的反动转矩，且该反动转矩也围绕倾斜轴线指向，但是方向相反。此反动转矩使第一轴线绕倾斜轴线以使得倾斜角减小的方向旋转。但是，如果这种绕倾斜轴线的旋转被例如机械装置所限制，那么体部绕输出轴线的旋转速度增加，由此产生有用的动力源。应当注意到，对于这种系统，用于限制这种旋转的装置不需要能量源，因此提高了马达的效率。 

为了理解这些效果，考虑体部以不同速度旋转时的位置是有用的。在体部根本不绕第一轴线旋转的简单情形中，绕倾斜轴线施加的使得锐角值增大的转矩仅产生第一轴线绕倾斜轴线的使得倾斜角增大的相应的旋转。如果体部以小于临界值的旋转速度旋转，则会有第一轴线的两个作为结果发生的旋转：不仅有第一轴线绕倾斜轴线的使倾斜角增大的旋转(这与体部不动的情况下相同)，而且有第一轴线绕输出轴线的旋转。当体部的旋转速度增加时，第一轴线绕倾斜轴线的旋转速度降低，而第一轴线绕输出轴线的旋转速度增加。当体部的旋转速度达到临界值时，仍然有第一轴线绕输出轴线的旋转，但是现在就不再有第一轴线绕倾斜轴线的任何旋转。在高于临界速度的旋转速度下，又有第一轴线的两个旋转，即：绕输出轴线的旋转和绕倾斜轴线的旋转，但在此情况下，绕倾斜轴线的旋转使得倾斜角减小。仅当体部的旋转速度高于临界速度时，马达才能产生有用的动力。 

由于体部的惯性使得施加转矩的时间和由此产生希望的第一轴线绕马达的输出轴线的旋转速度的时间之间存在延迟，在某些情况下通过向体部提供绕马达的输出轴线的附加的外部转矩来减小此延迟、以便启动和加速此旋转是有利的。这可以例如通过手动地或通过附加马达物理地旋转马达的输出轴来实现。 

已知体部的旋转速度的临界值根据体部的尺寸、体部的材料密度、倾斜角、转矩值和诸如环境温度和湿度的某些环境条件而变化。 

发明内容

本发明从实验中发现，供应到体部以使其旋转的输入动力用于产生所述体部绕此输出轴线以极高的效率旋转的形式的输出动力，因此根据此原理制成的马达将特别实用。 

这样，根据本发明的第一方面，提供了一种用于产生绕一输出轴线的旋转的马达，该马达包括：安装成绕第一轴线、第二轴线和第三轴线旋转的体部，第一轴线定方向为相对于第二轴线成一倾斜角、第二轴线构成马达的输出轴线，其中所述体部绕第三轴线的旋转造成倾斜角的改变；所述马达构造成使得所述体部能与一动力源连接，以便使体部以超过预定值的旋转速度绕第一轴线旋转；在第一轴线相对于第二轴线形成大于0度且小于90度的选定倾斜角时用于向体部施加绕第三轴线的使倾斜角增加的转 矩的装置，这样可产生绕第三轴线的使倾斜角减小的反向转矩；以及用于限制体部绕第三轴线的使得倾斜角减小的旋转的装置——否则该方向的旋转会由于反向转矩而产生，这样第一轴线相对于第二轴线的倾斜角保持大于0度且小于90度，从而启动或增大体部绕第二轴线旋转的速度以便产生动力。 

本发明已发现，由于这样的布置，马达的效率极高。此外，转矩施加装置方便地用作使得可产生输出动力的开关。 

如上所述，由于旋转限制装置不动，它可由不需要能量源的纯机械装置构成，因此有利于马达的高效率。 

限制装置布置成防止体部绕第三轴线的使倾斜角减小的任何旋转。 

体部可连接有一动力源，以便使得该体部以超过预定值的旋转速度绕第一轴线旋转。可选择地，该旋转可由手动产生。 

马达优选地包括用于将从体部绕第二轴线的运动产生的动力传递到动力源的回馈装置。这样，能够将至少一部分输出动力回馈回马达内。回馈装置优选布置成将足够的动力传递到动力源，以便克服由准衡状态(regimestate)下所述体部绕第一轴线旋转的摩擦而造成的能量损失。