CS269003B1 - Elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou - Google Patents

Description

269 003 1 CS 269003 B1

Vynález sa týká elektromagnetu sa viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medze-rou , najma s priamočiarým, otáčavým, kombinovaným pohybom kotvy. V skupině akčných členov i členov na přenos informácií sa často v automatizácii ne-spojitých technologických mikroelektronických výrob používajú elektromagnety. Použitieelektromagnetov je podmienené veťkosťou posuvu kotvy, tvarom statickej charakteristiky,vel’kosťou sil generovaných magnetickým polom elektromagnetu,rychlosťou časovej odozvya často je predepísaná horná hranica rozmerov a hmotnosti elektromagnetov. Dosiahnuťlimitně rozměry a hmotnosti elektromagnetov pri predpísanej charakteristike v převádzko-vom intervale pohybu kotvy často nejde použitím známých geometrií elektromagnetov s jed-nou aktívnou vzduchovou medzerou. Známe elektromagnety tejto triedy sú v zahraničí kon-struované z feromagnetík s vyššou magnetickou permeabili tou a vyššou magnetickou induk-ciou sýtenia, ktoré v CSSR nie sú k dos pozícii. S nimi nie je možno často dosiahnuťlimitně sily, rozměry a váhy pře potřeby mikroelektronických výrobných zariadení tradič-nou geometriou magnetického obvodu. Existujú aj známe riešenia s dvomi vnútornými aktív-nymi medzerami k vyvodzovaniu priamočiareho pohybu kotvy. Ich podstatnou nevýhodou je,že obidve medzery pósobia v sérii ako nenulové aj na konci zdvihu, kedy sa v dóslodkunelinearity funkcie 8 (H) spomaťuje prírastok energie magnetického pol’a, v důsledku če-ho nastáva pokles sily a niet fyzikálneho mechanizmu, ktorý by tento pokles zastavil.Ďalšou nevýhodou je, že aktivně medzery nemožno modifikovat’ po zmontovaní elektromagne-tu, pretože rozmontovanie magnetu vo vačšine prípadov znamená jeho poškodenie, nemožnotiež korigovat silovú charakteristiku v důsledku nepřesností výroby, respektive starnutismagnetického materiálu. Obidve aktivně medzery sú kuželového tvaru, sú trvale aktivně avyžadujú obidve značné a trvale presnú geometriu čo zdražuje výrobu. Tvary aktívnychvzduchových medier neumožňujú vyvodzovanie otáčivého momentu magnetickým potom magnetu.

Uvedené nevýhody zmierňuje a technický problém rieši elektromagnet s viacnásobnouriadenou aktívnou vzduchovou medzerou podl’a vynálezu, ktorého podstatou je, že medzikotvou a vonkajším pólovým nástavcom je vytvořená aspoň jedna vonkajšia aktívna vzduchovámedzera. Výhodou elektromagnetu s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou je,že v hlavnom magnetickom obvode působia najmenej dve aktivně vzduchové medzery a to buďsúčasne alebo ich aktivovanie je riadené automaticky změnou polohy kotvy. Vzájemnou súh-rou viacerých aktívnych vzduchových medzier možno formovat’ statickú silovú charakteristi-ku žetaterným spósobom, čo je v riešeniach s jednou aktívnou medzerou niekedy příliš ná-ročný problém teoretický, experimentální, technologický a tým aj ekonomický.

Fyzikálnu podstatu výhod tohto riešenia možno objasnit’ následovně:

Veťkosť sily vyvodzovanej sústavou elektromagnetu v smere súradnice x je z- z- /x/ r O W /x/ _ <f /v/ dv o-/ H // o d B /x/ F/x/ = - , _ kde x je geometrická súradnica, pozdťž ktorej sa uskutočňuje pohyb kotvy vzhladom kplášťů elektromagnetu W je energia magnetického poťa sústavyS je vektor magnetickej indukcie H je vektor sily mag. póla od makroskopických prúdovdv-element objemu magnetického obvodu elektromagnetu o-znak operácie skalárneho súčinu vektorov

Ak sa pri pohybe kotvy vzduchová medzera blíži k malým hodnotám, potom v důsledkunelinearity magnetického obvodu a změnách v rozptylových poliach sa velmi ťažko získápožadovaný tvar i veíkosť silovej charakteristiky. Ak v tejto fáze zapůsobí ďalšia

Claims (2)

1 269003 aktívna vzduchová medzera, ktorá možno l’ahko technologicky modifikovat' aj po zmontovaníelektroroagnetu a umožňuje jej změnu až na nulová hodnotu, možno problém úspěšně riešif.Ďalšou výhodou je možnost' realizácie nulovej vonkajšej aktívnej vzduchovej medzery nakonci zdvihu elektromagnetu, čím nastane značná změna magnetickej vodivosti a zmierni sapokles ťažnej sily na konci zdvihu, možnost’ modifika'cie vonkajšej aktívnej vzduchovejmedzery po zmontovaní elektromagnetu, možnost’ sformovania vonkajšej vzduchovej medze-ry do tvaru, ktorý umožní vyvodzovanie aj otáčivého momentu a tým natočenie kotvy. Elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou je znázorněnýna pripojenom výkrese v náryse, v řeze. Elektromagnet s viacnásobnou riadenou vzduchovou medzerou pozostává z plášťa 2.v ktorom je uložená cievka

2. V cievke 2 je sůoso uložená kotva y. Kotva 2 Je posuvnéa otočné uložená na magneticky nevodivom hriadeli uloženom v ložisku 2· PláSt 2spojuje vnútorný pólový nástavec í a vonkajší pólový nástavec 2· Medzi vnútorným pólo-vým nástavcom 6 a kotvou 2 je vytvořená vnútorná aktívna vzduchová medzera 11 a medzikotvou 2 θ vonkajším pólovým nástavcom 2 je vytvořená vonkajšia aktívna vzduchovámedzera 22· Vyhotovenie cievky 2 je známe. Plášt 2 ma tvar valca, vonkajší pólový nástavec 2 tvar rotačně symetrický s priemerom d při posuvnom pohybe kotvy alebo rotač-ně asymetrický s natáčeným i posuvným pohybem kotvy 2· Rozměr d možno vhodné meniť vrámci priemeru 0 plášťa 1 . Funkcia elektromagnetu s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou jenásledovná: kotva 2 je povysunutá, čo představuje východiskový stav nevybudovaného ele-ktromagnetu. Nastavenie kotvy 2 d0 tejto polohy vykonává například mechanizmus, ktorýkotva 2 ovládá. Po vybudení cievky 2 elektromagnetu sa vytvoří magnetické pole zobraze-né indukčnou čiarou 2 hlavného pol’a, ktorá se uzatvára pláštom 2> kotvou 2> vnútornouaktívnou vzduchovou medzerou 11 a vnútorným pólovým nástavcom 6. Podstatná časť energiemagnetického pol'a je sústredená v poli vnútornej aktívnej vzduchovej medzery 11 a vrozptylovom poli reprezentovanom indukčnou čiarou 9. Změna tejto energie pozdlž súrad-nice x spůsobí posuv kotvy v kladnom smere os i x. Ak sa kotva pod účinkom vyvodzovanýchsil posunie tak, že rozšířená časť kotvy 2 sa dostane do blízkosti vonkajšieho pólové-ho nástavca začne sa formovat magnetické pole zobrazené indukčnou čiarou 10 korekčné-ho póla a rast jeho energie spůsobí vytváranie ďalšej zložky sily, ktorá sa superponujevo výsledná silu pčsobiacu na kotvu 2· Ku konci zdvihu kotvy limituje vonkajšia aktívnavzduchová medzera 12 k nule. Rýchla změna například vodivosti e tým spojená spomalí po-kles ťažnej sily. V tomto bode působí parazitně v obvode jedna vzduchová medzera. Tvarvonkajšieho pólového nástavca 2 a priliehajúcej časti kotvy 2 možno voliť tak, aby přisúčasnom posuve kotvy 2 nastalo aj jej pootočenie. PREDMET VYNÁLEZU Elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou, pozostávájúciz cievky a plášťa, ktorý spája pólové nástavce, pričom v cievke je súoso na hriadeliotočné a posuvné uložená kotva s vnútornou aktívnou vzduchovou medzerou vyznačujúci satým, že medzi kotvou (3) a vonkajším pólovým nástavcom (7) je vytvořená aspoň jednavonkajšia aktívna vzduchová medzera (12). cs 269003 81 1 výkres