CS265832B1 - Zařízení pro elektromagnetické nastavování polohy - Google Patents

Abstract

žegení se týká zařízení pro elektromagnetické nastavování polohy. Obsahuje permanentní magnety, cívky elektromagnetů s jádry a magnetické jha s magnetickými nástavci. Je vhodné pro nastavování a přestavování polohy měřicích snímačů, elektronických a optoelektronických senzorů a částí optických systémů. Je též využitelné pro vyvažování periodických harmonických a neharmonických pohybů.

Description

Vynález se týká zařízeni pro elektromagnetické nastavování polohy, obsahující permanentní magnety, cívky elektromagnetů s jádry a magnetická jha s magnetickými nástavci·

V současné' době jsou známa zařízení, umožňující elektromagnetické nastavování polohy, obsahující cívky elektromagnetů s jádry a magnetické obvody, respektive jha z feromagnetických materiálů. U těchto známých zařízení je okamžitá výchylka kotvy dána v ustáleném stavu velikostí budící síly úměrné druhé mocnině protékajícího proudu elektromagnetů a dále velikostí direktivní síly vyvolané nejčastěji ocelovými nebo pryžovými pružinami· Nevýhodou těchto zařízení je principiálně nelineární závislost výchylky kotvy na proudu elektromagnetů, nutnost konstrukce 8 použitím součástí vyvozujících direktivní sílu, nutnost seřízení rovnovážné polohy správným předepnutím těchto součástí a dále únava, respektive stárnutí těchto součástí, a tím pokles direktivní síly. Jsou též známa zařízení s permanentními magnety, nejčastěj i ve tvaru trubky nebo toroidu. U těchto známých zařízení je v pracovní oblasti výchylka kotvy v rovnovážném stavu úměrná hodnotě protékajícího proudu elektromagnetů a remanentní indukce permanentního magnetu·

Při změně remanentní indukce s teplotou dochází i ke změně závislosti výchylky kotvy na velikosti proudu elektromagnetů.

Tyto nedostatky odstraňuje zařízení pro elektromagnetické nastavování polohy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pohyblivý permanentní magnet kotvy je umístěn mezi pevnými permanentními magnety tak, že osy magnetů jsou situovány do jedné přímky. Pevné permanentní magnety jsou orientovány tak, že sousedí s permanentním magnetem kotvy vždy souhlasným magnetickým gólem· Bále k pevným permanentním magnetům přiléhají vždy ze strany odvrácené od permanentního magnetu kotvy jedním koncem jádra elektromagnetů, na nichž jsou pevně nepohyblivě umístěny cívky elektromagnetů.

- 2 265 832

Ke druhým koncům jader elektromagnetů přiléhají magnetické jha, které obepínají z vnější strany cívky elektromagnetů a přesahuji přes pevné permanentní magnety a vzduchovou mezeru mezi pevnými permanentními magnety a permanentní magnet kotvy až k hraně permanentního magnetu kotvy· Oha jsou na koncích nad mezemami mezi pevnými permanentními magnety a permanentním magnetem kotvy opatřena magnetickými nástavci·

Hlavní výhody zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že výchylka permanentního magnetu kotvy v ustáleném stavu je v pracovní oblasti úměrná hodnotě proudu cívky elektromagnetu a není závislá na teplotě a dále že neobsahuje direktivní pružiny, čímž odpadá nutnost seřizování těchto pružin.

Příklad provedení zařízení pále vynálezu je znázorněn na obr.

a 2.

Permanentní magnet 3 kotvy je podle obr. 1 pohyblivě umístěn mezi pevnými permanentními magnety 1 a 2, které jsou orientovány tak že se s tímto permanentním magnetem odpuzují. Proto ve stayu, kdy cívkami 6 a 7 elektromagnetů protéká nulový proud, zaujímá permanentní magnet 3 kotvy klidovou polohu v rovnovážné poloze silového působení pevných permanentních magnetů 1 a 2. K pevným permanentním magnetům 1 a 2 přiléhají jedním koncem ze stran odvrácených od permanentního magnetu 3 kotvy jádra 4 a 5 elektromagnetů, na nichž jsou pevně umístěny cívky 6 a 7 elektromagnetů.

K opačným koncům jader 4 a 5 elektromagnetů přiléhají magnetická jha 8 a 9. Tato jha obepínají z vnější strany cívky 6 a 7 elektromagnetů, přesahují přes pevné permanentní magnety 1 a 2, vzduchové mezery mezi těmito magnety a permanentním magnetem 3 kotvy a končí nad hranou permanentního magnetu 3 kotvy. Ze strany přivrácené k permanentním magnetům 1 a 3, respektive 2 a 3, jsou magnetická jha 8a 9 opatřena na koncích nad vzduchovými mezerami mezi permanentními magnety 1 a 2 a permanentním magnetem 3 kotvy magnetickými nástavci 10 a 11. Polohovaný objekt 14 je spojen s permanentním magnetem 3 kotvy přes páku 12 kotvy, které prochází mezerou mezi magnetickými jhy 8 a 9 a je připevněna k permanentnímu magnetu 3 kotvy a k otočnému ložisku 13· □ádro 4 elektromagnetu, respektive 5, magnetické jho 8, respektive 9, magnetický nástavec 10, respektive 11. vzduchová mezera mezi magnetickým jhem 8,respektive 9₍a pevným permanentním magnetem l,respektive 2, pevný permanentní magnet 1, respek3

265 832 tive 2, částečně i vzduchová mezera mezi magnetickým jhem {^respektive 9, a permanentním magnetem 3 kotvy, část permanentního magnetu 3 kotvy a vzduchová mezera mezi permanentním megnetem 3 kotvy a pevným permanentním magnetem l_yrespektive 2,představují hlavní magnetické obvody, přes které se uzavírají magnetické toky, vyvolané proudem cívek 6,resp. 7,elektromagnetů. Cívky 6 a 7 elektromagnetů mohou být zapojeny buň paralelně, nebo sériově, ale vždy tak, aby vyvolávaly v ose permanentních magnetů magnetický tok navzájem v opačném směru. Jakmile cívkami 6 a 7 elektromagnetů protéká elektrický proud takové polarity, že se magnetický tok prvního pevného permanentního magnetu 1 zvyšuje, magnetický tok druhého pevného permanentního magnetu 2 se snižuje. Obdobným způsobemTelektrický proud opačné polarity. Proto se podle polarity a velikosti proudu, cívek 6 a 7 elektromagnetů vychyluje permanentní magnet 3 kotvy ze střední polohy na jednu nebo druhou stranu ve směru osy permanentních magnetů 1, 2 a 3. Při poklesu remanentní indukce permanentního magnetu 3 kotvy vlivem teploty klesá i silové působení magnetických toků cívek 6 a 7 elektromagnetů současně však klesá i direktivní silové působení pevných permanentních magnetů 1 a 2, takže zařízení je tímto teplotně kompenzováno.

Polohovaný objekt 14 lze připevnit k páce 12 kotvy buň přímo podle obr. 1, nebo s použitím polohovací tyče 16 podle obr. 2. Polohovací tyč 15 je s pákou 12 kotvy spojena ve svém druhém otočném ložisku 17 a dále je připevněna k ramenu 18, se kterým je spojena ve svém prvním otočném ložisku 16. Rameno 18 je druhým koncem upevněno ve svém pevném otočném ložisku 19.

Rozměry páky 12 kotvy a ramene 18 je možno zvolit podle známého principu tak, aby polohovaný objekt 14 vykonával pohyb po dráze, která má tříbodový dotyk s přímkou.

Otočná ložiska 16 a 17 polohovací tyče 15 a otočné ložisko 13 páky 12 kotvy mohou být nahrazena planžetami a planžetovými závěsy. V zařízení mohou být využity permanentní magnety ze všech magneticky tvrdých materiálů, výhodné jsou materiály ferritové nebo slitiny vzácných zemin. Magnety mohou mít tvar válcový nebo tvar hranolů, popřípadě dutých válců - trubek, toroidů - nebo hranolů s otvory. Výhodné jsou magnety z magneticky uspořádaně orientovaného materiálu, tzv. anisotropní magnety. Jako pevné magnety permanentní 1 a 2 je možno použít magnety koncentricky magnetované. Potom se použije permanentní magnet 3 kotvy lineárně

- 4 265 832 axiálně magnetovaný o velikosti plochy kolmé k oae permanentních magnetů 1, 2 a 3_?odpovídející velikosti plochy pevných permanentních magnetů 1 a 2 se zvýšenou indukcí· Magnetická jha § a 9 mohou být zhotovena z trubky nebo hranolů či pásů plechu· Pevné permanentní magnety 1 a 2 nebo permanentní magnet 3 kotvy mohou být složeny z několika magnetů· Pro zvýšení direktivní síly obvodu permanentních magnetů je možno umístit bud paralelně s pevnými permanentními magnety další shodně orientované pevné permanentní magnety,nebo paralelně s permanentním magnetem kotvy další pevné opačně magneticky orientované permanentní magnety· Pro zvýšení polohovací síly je možno spojit několik zařízení za sebou v ose mechanicky do série, přičemž sousedící části mohou být u dvou dílčích sousedních zařízení společné* Oe též možno propojit mechanicky několik zařízení paralelně přímo nebo přes dyouramenou páku·

Zařízení je vhodné zejména k polohování optických a elektronických senzorů, části optických systémů, měřících snímačů apod*

Je též využitelné pro vyvozování periodických harmonických a neharmonických pohybů.

Claims (3)

1· Zařízení pro elektromagnetické nastavování polohy obsahující permanentní magnety, cívky elektromagnetů s jádry a magnetická jha s magnetickými nástavci vyznačený tím, že první pevný permanentní magnet (1), druhý pevný permanentní magnet (2) a permanentní magnet (3) kotvy jsou uspořádány svými osami v jedné přímce, přičemž permanentní magnet (3) kotvy je umístěn mezi pevnými permanentními magnety (1, 2), které s ním sousedí souhlasnými magnetickými póly, dále k pevným permanentním magnetům (1, 2) přiléhají ze stran odvrácených od permanent ního magnetu (3) kotvy jádra (4, 5) elektromagnetů, na nichž jsou pevně umístěny cívky (6, 7) elektromagnetů a které na opačné straně přiléhají k magnetickým jhům (8, 9), která obepínají z vnější strany cívky (6, 7) elektromagnetů a přesahují přes pevné permanentní magnety (1, 2) a vzduchové mezery mezi pevnými permanentními magnety (1, 2) a permanentním magnetem (3) kotvy až k hranám permanentního magnetu (3) kotvy, přičemž magnetická jha (8, 9) jsou ze strany přivrácené k permanentním magnetům (1, 2, 3) opatřen# na koncích nad vzduchovou mezerou mezi permanentními magnety (1, 2) a permanentním magnetem (3) kotvy magnetickými nástavci (10, 11)* přičemž permanentní magnet (3) kotvy je spojen s polohovaným objektem (14).

2. Zařízení podle bodu 1,vyznačené tím, že k permanentnímu magnetu (3) kotvy je připevněna páka (12) kotvy, která prochází mezerou mezi magnetickými jhy (8, 9) a je upevněna otočně v otočném ložisku (13)_? přičemž je k ní připevněn polohovaný objekt (14).

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že k permanentnímu magnetu (3) kotvy je připevněna páka (12) kotvy, která prochází mezerou mezi magnetickými jhy (8, 9) a je upevněna otočně v otočném ložisku (13), přičemž k páce (12) kotvy je v druhém otočném ložisku (17) připojena polohovací tyč (15), ke které je připevněn polohovaný objekt (14) a která je dále připojena v prvním otočném ložisku (16) k ramenu (18), upevněnému ve svém pevném otočném ložisku (19).