PL227379B1 - Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego - Google Patents

Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego

Info

Publication number
PL227379B1
PL227379B1 PL405821A PL40582113A PL227379B1 PL 227379 B1 PL227379 B1 PL 227379B1 PL 405821 A PL405821 A PL 405821A PL 40582113 A PL40582113 A PL 40582113A PL 227379 B1 PL227379 B1 PL 227379B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
core
sections
winding
hammer
closing elements
Prior art date
Application number
PL405821A
Other languages
English (en)
Other versions
PL405821A1 (pl
Inventor
Jerzy Grygorczuk
Łukasz Wiśniewski
Łukasz Wisniewski
Marcin Dobrowolski
Bartosz Kędziora
Bartosz Kedziora
Original Assignee
Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk filed Critical Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk
Priority to PL405821A priority Critical patent/PL227379B1/pl
Priority to US14/782,833 priority patent/US20160067855A1/en
Priority to PCT/IB2013/059811 priority patent/WO2015063546A1/en
Priority to EP13802441.9A priority patent/EP3063776B1/en
Publication of PL405821A1 publication Critical patent/PL405821A1/pl
Publication of PL227379B1 publication Critical patent/PL227379B1/pl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06Means for driving the impulse member
    • B25D11/064Means for driving the impulse member using an electromagnetic drive
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1653Magnetic circuit having axially spaced pole-pieces
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/035DC motors; Unipolar motors
    • H02K41/0352Unipolar motors
    • H02K41/0354Lorentz force motors, e.g. voice coil motors
    • H02K41/0356Lorentz force motors, e.g. voice coil motors moving along a straight path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest napęd elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napędu elektromagnetycznego. W szczególności przedmiotem wynalazku jest napęd elektromagnetyczny penetratora do zastosowań w eksploracji obiektów kosmicznych, rdzeń uzwojenia przeznaczony dla takiego napędu oraz sposób wykonywania takiego napędu.
Analizowanie gruntu obiektów kosmicznych, takich jak komety, asteroidy, czy planety często wymaga zagłębienia się w obiekt. Do tego celu wykorzystywane są penetratory. Penetrator może być wyposażony we własny napęd, wówczas jest określany jako penetrator samowbijający, albo może być wbijany za pomocą zewnętrznego urządzenia.
Przykład penetratora samowbijającego został ujawniony w artykule J. Grygorczuka, K. Seweryna, R. Wawrzaszka, M. Banaszkiewicza, T. Rybusa, pt. „Eksploracja warstw podpowierzchniowych księżyca z wykorzystaniem penetratora KRET”, Wiertnictwo Nafta Gaz, tom 26, zeszyt 1-2, 2009 i został ukazany na fig. 1a.
Zasada wbijania się tego mechanicznego penetratora opiera się na wzajemnym, dynamicznym oddziaływaniu trzech mas: masy wbijanej obudowy, masy młotka i inercyjnej przeciwmasy. Do działania niezbędna jest również sprężyna napędowa i sprężyna powrotna. Zasada działania została ukazana na fig. 1b, na której wyróżniono cztery fazy. W fazie 1 młotek przesuwa się, a sprężyna napędowa ulega ściśnięciu. W fazie 2 zwolniony młotek przyspiesza i uderza w obudowę. Przy uderzeniu w wyniku wymiany energii i pędu obudowa kreta zagłębia się o Δx1. W tym samym czasie przeciwmasa porusza się w przeciwną stronę. W fazie 3 przeciwmasa osiąga najwyższe położenie. Obudowa nie przesuwa się ku górze, ponieważ jej opory ruchu są większe od siły sprężyny powrotnej. W ostatniej fazie 4 przyspieszona siłą sprężyny powrotnej przeciw-masa uderza w obudowę, co skutkuje dodatkowym zagłębieniem. Ostatecznie po pełnym cyklu pracy przyrost zagłębienia wynosi Δx2.
Przykład penetratora wbijanego za pomocą zewnętrznego urządzenia został ujawniony w artykule J. Grygorczuka, M. Banaszkiewicza, K. Seweryna i T. Spohnar „MUPUS insertion device for the Rosetta mission”, Journal of Telecommunicarions and Information Technology, 1/2007.
Do podłużnego urządzenia penetrującego o walcowatym kształcie wyposażonego na roboczym końcu w grot penetrujący lub pojemnik, na przeciwnym końcu podłączono napęd elektromagnetyczny dostarczający energii wbijającej to urządzenie w penetrowany obiekt, co ukazano na fig. 2a. Energii tej dostarcza uderzenie masywnym elementem, tzw. młotkiem w wolny koniec. Młotek jest rozpędzany za pomocą elektromagnesu nawiniętego na rdzeniu z ruchomą wewnętrzną częścią. Rdzeń elektromagnesu ma w przekroju podłużnym kształt przypominający literę „C” umieszczoną naprzeciwko swojego lustrzanego odbicia, co ukazano na fig. 2b. To co w przekroju podłużnym jest reprezentowane jako przerwa między literą „C” a jej lustrzanym odbiciem w istocie stanowi otwór wydrążony w osi rdzenia elektromagnesu. Uzwojenie elektromagnesu jest otoczone rdzeniem ale od wewnątrz rdzeń jest otwarty. W otworze osiowym, o którym mowa umieszcza się element wykonany z materiału ferromagnetycznego zawieszony na sprężynie tak, aby był tylko częściowo wsunięty w otwór. Przepływ prądu przez uzwojenie wywołuje wówczas siłę elektromagnetyczną, która dąży do domknięcia rdzenia tak, aby możliwie największa część pola magnetycznego była zamknięta w rdzeniu. Ruchomy element rdzenia jest gwałtownie „wciągany” do wnętrza rdzenia rozpędzając młotek. Kiedy prąd przestaje płynąć sprężyna przemieszcza ruchomy element rdzenia oraz młotek do położenia początkowego. Dzięki temu wielokrotnie włączając i wyłączając przepływ prądu można uzyskać efekt analogiczny do wbijania penetratora młotkiem w grunt. Takie rozwiązanie zastosowano n. in. w penetratorze MUPUS wysłanym w misji kosmicznej Rosetta.
Alternatywnie, zamiast stosować sprężynę można zastosować trwale namagnesowany ruchomy element rdzenia. Wówczas zmieniając kierunek przepływu prądu można przesuwać ruchomy element rdzenia w obu kierunkach. W wielu wypadkach jest to jednak wykluczone, ponieważ obecność stałego magnesu zakłóca pomiar niektórych urządzeń.
Do zalet przedstawionego penetratora samowbijającego należy zaliczyć możliwość wbijania się na głębokość wielokrotnie przekraczającą jego długość. Tej zalety nie ma opisany powyżej penetrator wbijany za pomocą zewnętrznego urządzenia. Jego zaletą natomiast jest napęd elektromagnetyczny, zapewniający prostotę konstrukcji i niezawodność działania.
Dla specjalisty w tej dziedzinie jest jasnym, że zastosowanie napędu elektromagnetycznego w krecie samowbijającym mogłoby być bardzo korzystne z uwagi na znaczne uproszczenie wewnętrznej konstrukcji. Kształt i rozmiary penetratora bardzo utrudniają to zadanie. Penetrator musi bowiem
PL 227 379 B1 mieć wydłużony kształt dla ograniczenia oporów wbijania w grunt. Wobec tego jego wymiary w przekroju poprzecznym muszą być niewielkie w porównaniu do jego długości. Wbijający napęd elektromagnetyczny mieszczący się w przekroju poprzecznym penetratora w konsekwencji musiałby mieć również niewielki przekrój. Taki napęd nie mógłby dostarczać energii wystarczającej do skutecznego wbijania. Rozwiązanie tego problemu jest celem niniejszego wynalazku.
Problem niedostatecznej energii napędu specjalista w dziedzinie napędów elektromagnetycznych rozwiązałby zwiększając liczbę zwojów, a w konsekwencji również rozmiar rdzenia. W niniejszym wynalazku zaproponowano napęd wielosekcyjny, w którym energia przekazywana młotkowi stanowi superpozycję energii dostarczanych do kilku rozmieszczonych szeregowo sekcji z uzwojeniami. Takie rozwiązanie przeczy praktykom znanym ze stanu techniki ale stanowi rozwiązanie złożonego problemu przedstawionego powyżej.
Postawiony problem można rozwiązać zapewniając napęd elektromagnetyczny penetratora zawierający rdzeń złożony z przynajmniej dwóch, częściowo otwartych sekcji. Każda sekcja otacza częściowo uzwojenie, umieszczone wewnątrz częściowo otwartych sekcji i jest domykana elementem domykającym połączonym z rdzeniem w sposób ruchomy. Element ten jest ustawiony tak, że w warunkach braku przepływu prądu przez uzwojenie rdzeń jest są jedynie częściowo domknięty. Elementy domykające są umieszczone na zewnątrz rdzenia i uzwojenia oraz są połączone ze sobą elementem separującym wykonanym z materiału o niższej przenikalności magnetycznej, tworząc korpus młota domknięty na jednym końcu tłuczkiem, tak że w warunkach przepływu prądu przez uzwojenie wywierana jest siła elektromagnetyczna na elementy domykające dla ich przesunięcia do położenia, w którym domykają one otwarte sekcje rdzenia, który obejmuje strumień magnetyczny generowany przez przepływ prądu i które wywołują ruch młota, z którym są zintegrowane, przy czym odstęp pomiędzy sąsiednimi sekcjami odpowiada długości sekcji, zaś długość elementu separującego odpowiada odstępowi między sekcjami.
Elektryczne połączenie uzwojeń w sekcjach rdzenia korzystnie przebiega w wyżłobieniach w rdzeniu. Elementy domykające korzystnie zawierają żelazo, które ma wysoką przenikalność magnetyczną μ. Materiał o niższej przenikalności magnetycznej, z którego jest wykonany element separujący korzystnie jest wybrany tak, że jest izolatorem elektrycznym. Mogą to być włókna węglowe. Alternatywnie może to być przewodnik elektryczny o niższej przenikalności magnetycznej, w którym zapewniono szczeliny przecinające przepływ prądów wirowych. Przykładem takiego przewodnika jest glin.
Rdzeń, elementy domykające oraz element separujący korzystnie wykazują symetrię osiową w tej samej osi. Rdzeń korzystnie obejmuje sześć sekcji i jest otoczony młotkiem obejmującym sześć elementów domykających, pięć elementów separujących oraz domkniętym na jednym końcu tłuczkiem. Odstęp pomiędzy sekcjami rdzenia korzystnie ma długość odpowiadającą długości sekcji, a ponadto długość elementu domykającego odpowiada długości otwarcia sekcji i długość elementu separującego odpowiada długości odstępu między sekcjami.
Cel wynalazku można osiągnąć stosując sposób wykonywania napędu elektromagnetycznego zawierającego częściowo otwarty rdzeń, uzwojenie oraz ruchomą część rdzenia, charakteryzujący się tym, że rdzeń wykonuje się z przynajmniej dwóch, częściowo otwartych sekcji z odstępem pomiędzy sekcjami odpowiadającym długości sekcji, zapewnia się w nim wyżłobienia przystosowane do mieszczenia drutu uzwojenia pomiędzy sekcjami, nawija się uzwojenie, pomiędzy sekcjami prowadząc drut w wyżłobieniach w sposób ciągły i nieprzerwany oraz otacza się rdzeń ruchomym młotkiem wykonanym z ułożonych naprzemiennie elementów domykających, z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej oraz elementów separujących, wykonanych z materiału o niższej przenikalności magnetycznej, przy czym młotek ma na swym jednym końcu tłuczek, przy czym młotek do rdzenia mocuje się za pośrednictwem środków przystosowanych do magazynowania energii tak, że w warunkach braku przepływu prądu przez uzwojenie otwarte sekcje rdzenia są tylko częściowo domknięte przez elementy domykające. Środki przystosowane do magazynowania energii korzystnie stanowi element sprężysty.
Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia schematycznie samowbijający penetrator ze stanu techniki w przekroju podłużnym, fig. 1b przedstawia schematycznie cykl pracy penetratora samowbijającego ze stanu techniki, w czterech fazach, fig. 2a przedstawia schematycznie cykl pracy penetratora wbijanego za pomocą zewnętrznego napędu elektromagnetycznego, ze stanu techniki, fig. 2b przedstawia przekrój podłużny przez napęd elektromagnetyczny penetratora wbijanego ze stanu techniki, fig. 3 przedstawia przekrój podłużny pojedynczej sekcji napędu według wynalazku, fig. 4 przedstawia przekrój podłużny rdzenia napędu
PL 227 379 B1 według wynalazku, fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny rdzenia z uzwojeniem według wynalazku.
fig. 6 - rdzeń z uzwojeniem według wynalazku w perspektywie, fig. 7 przedstawia w perspektywie młotek penetratora samowbijającego napędzany napędem według wynalazku, natomiast fig. 8 przedstawia przekrój podłużny wielosekcyjnego napędu elektromagnetycznego według wynalazku.
Zdolności penetracyjne penetratora samowbijającego zależą przede wszystkim od energii uderzenia młotka i przekroju poprzecznego wbijanej obudowy. Znaczenie ma też kształt grota i długość penetratora. Poniżej opisano penetrator o średnicy 25,4 mm, z napędem według wynalazku. Podczas cyklu pracy samowbijającego się penetratora część energii jest przekazywana w kierunku wbijania, a część w przeciwnym, niekorzystnym dla działania, zgodnie z zasadą zachowania pędu. Istotnym parametrem wpływającym na dużą sprawność przekazania energii w kierunku wbijania są proporcje pomiędzy trzema masami: penetratora obudowy, młotka i przeciwmasy. Masa młotka powinna być stosunkowo mała w porównaniu z masą przeciwmasy, aby zyskać jak najwięcej energii przy przyspieszaniu. Z drugiej strony masa uderzającego młotka nie może być za mała w stosunku do masy obudowy gdyż nastąpi nieoptymalne przekazanie energii i odbicie. Przy założeniu ograniczającym masę całego urządzenia do 0,8 kg, powyższy problem rozwiązano następująco:
a. zastosowano obudowę o ciężarze 60 g stosując kompozytową rurkę z włókna węglowego i tytanowy, hartowany grot. Połączenie tych różnych materiałów musi być bardzo wytrzymałe, gdyż podczas uderzeń młotka generowane są wielkie przeciążenia - powyżej 10000 g.
b. skonstruowano przeciwmasę o ciężarze 600 g. Do tego celu konieczne było zastosowanie dodatkowych elementów z materiału o dużym ciężarze właściwym. Właściwym wyborem okazał się obrabialny stop wolframu o ciężarze właściwym 18,1 g/cm3, dający się skrawać twardymi węglikami.
c. zastosowano młotek o masie dwukrotnie większej od obudowy: 120 g.
Masa całego penetratora wyniosła 780 g. W przybliżeniu uzyskano proporcje trzech mas: wbijanej obudowy, młotka i przeciwmasy jak: 1:2:5.
Napęd elektromagnetyczny został w pełni zintegrowany z pozostałymi częściami penetratora. Energia napędu w każdym cyklu wynosiła około 2 J. Rdzeń 1 wraz z uzwojeniem, ukazany na fig. 5 stanowi element połączony z przeciwmasą, natomiast młotek ukazany na fig. 6 otacza i zamyka od zewnątrz rdzeń z uzwojeniem. Młotek został wykonany z ułożonych na przemian elementów domykających 2 w formie pierścieni z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej i elementów separujących 6 w formie pierścieni z włókna węglowego. Sztywne połączenie elementów domykających 2 oraz zasadniczo jednakowe położenie względem odpowiadających im sekcji rdzenia sprawia, że wszystkie są poddawane jednocześnie działaniu sił indukowanych przez przepływ prądu w sekcjach, a siła przesuwająca młotek stanowi wypadkową tych sił. Elementy domykające 2 zostały wykonane z żelaza z uwagi na jego wysoką przenikalność magnetyczną. Elementy separujące 6 zostały wykonane z włókien węglowych, które łączą dobre właściwości mechaniczne i wytrzymałość na uderzenia z wymaganymi dla ich funkcji właściwościami elektromagnetycznymi. Materiał, z którego wykonane są elementy separujące 6 musi bowiem mieć przenikalność magnetyczną μ znacznie mniejszą niż materiał, z którego wykonane są elementy domykające 2. Włókna węglowe mają znacznie mniejszą przenikalność magnetyczną niż żelazo. Dodatkowo stanowią izolator elektryczny, dzięki czemu nie indukują się w nich prądy wirowe. Możliwe jest ich zastąpienie tworzywem sztucznym albo innym materiałem o niskiej przenikalności magnetycznej. Elementy separujące można również wykonywać z materiałów przewodzących ale wówczas należy zapewnić w nich szczeliny, które będą przerywały obwody prądów wirowych.
W niniejszym przykładzie wykonania w napędzie według wynalazku zastosowano rdzeń 1 uwidoczniony na fig. 4. Całkowita długość rdzenia wynosiła 138 mm. Rdzeń zawiera 6 sekcji odseparowanych fragmentami rdzenia bez uzwojenia. Pojedyncza sekcja w przekroju podłużnym przypomina literę „H”. Kształt ten zapewnia możliwość łatwego nawijania uzwojenia 3 na środkowej części każdej z sekcji. Rdzeń z uzwojeniem ukazano na fig. 5.
Połączenia 3a, 3b uzwojeń 3 w poszczególnych sekcjach zapewniono bez przerywania drutu uzwojenia, prowadząc go kanałami 4a i 4b zapewnionymi w rdzeniu. Kanały ten nie tylko mieszczą drut ale dodatkowo przyczyniają się dc ograniczenia prądów wirowych w rdzeniu. Dzięki temu, że rdzeń jest otwarty na zewnątrz, uzwojenie można nawijać w prosty sposób na każdą z sekcji rdzenia stosując jedynie materiał izolujący zapobiegający zwarciu uzwojenia przez rdzeń. Ponadto, kanały 4a, 4b między sekcjami można zapewnić w formie wyżłobień w ściankach bocznych sekcji. Dzięki temu uzwojenia w kolejnych sekcjach można nawijać nie przecinając drutu, a jedynie wprowadzając go od zewnątrz do kanałów. Tym samym możliwe jest nawinięcie wszystkich uzwojeń we wszystkich sekPL 227 379 B1 cjach, za pomocą jednego fragmentu drutu. Wystarczy rozpocząć nawijanie od tej strony, od której mają docelowo znaleźć się wyprowadzenia, przeprowadzić połączenia kanałami 4a przez cała długość rdzenia a następnie nawijać uzwojenia w kolejnych sekcjach przeprowadzając drut kanałami 4b i wracając do miejsca, w którym mają znaleźć się wyprowadzenia. Połączenia 3a, 3b można poprowadzić też tym samym kanałem. Zapewnienie dwóch niezależnych kanałów pozwala jednaka na lepsze przerwanie prądów wirowych w rdzeniu.
Młotek złożony z elementów domykających 2 oraz elementów separujących 6 otacza rdzeń od zewnątrz i od strony przeznaczonej do uderzania jest zamknięty tłuczkiem 5. Wyprowadzenia uzwojeń 3 znajdują się z przeciwnej strony. Młotek i przeciwmasa, której część stanowi rdzeń 1 są napędzane za pomocą energii elektromagnetycznej i połączone za pośrednictwem sprężyny powrotnej. W położeniu równowagi, przy braku przepływu prądu przez uzwojenia 3 elementy domykające muszą częściowo domykać rdzeń pozostawiając relatywnie niedużą szczelinę, którą można zamknąć wychylając młotek z położenia równowagi. Położenie elementu domykającego 2 względem domykanej sekcji rdzenia 1 ukazano na fig. 3. Porównanie fig. 2 i fig. 3 pozwala również zauważyć istotną przewagę rdzenia według wynalazku nad zwykłym połączeniem w sposób szeregowy napędów elektromagnetycznych znanych ze stanu techniki. Napęd znany ze stanu techniki ukazano na fig. 2b. W takich napędach wewnątrz rdzenia 1 umieszcza się uzwojenie 3 po nawinięciu go na karkas (nie pokazany na rysunku) w tym celu rdzeń musi składać się z dwóch części, które złącza się dopiero po nawinięciu uzwojenia. Ponadto, wyprowadzenia cewki można wyprowadzić na zewnątrz rdzenia tylko otworami w rdzeniu. W takiej konfiguracji nie jest możliwe skonstruowanie napędu wielosekcyjnego, w którym uzwojenie nawija się jednym odcinkiem drutu.
Zastosowanie sześciu sekcji umożliwiło zapewnienie wymaganej energii około 2 J, napędu mieszczącego się w penetratorze o średnicy 25,4 mm. Optymalną liczbą sekcji jest sześć. Część miejsca w penetratorze zajmują urządzenia pomiarowe.
Typowo połączenia pomiędzy młotkiem, przeciwmasą i obudową są sprężyste. Dzięki temu po uderzeniu te trzy obiekty wracają do położenia równowagi. Alternatywą dla połączeń sprężystych mogą być inne połączenia, które umożliwiające absorpcję i magazynowanie energii. Do takich zaliczają się połączenia z kołem zamachowym, a także elektryczne układy ładujące kondensator przy wymuszonym ruchu w jedną stronę, a rozładowujące się wymuszając ruch w stronę przeciwną. Takie rozwiązania jako alternatywne dla sprężyn zostały ujawnione w na konferencji oraz w artykule pt. „Advanced penetrators and hammering sampling devices for planetary body exploration”.
Dla specjalisty jest jasnym, że wynalazek można urzeczywistnić nie tylko stosując rdzeń o symetrii osiowej, ale również o dowolnych przekrojach poprzecznych dopasowanych do określonego zastosowania lub procesu produkcyjnego. Mogą to być rdzenie o przekrojach wielokątnych, prostokątnych, trójkątnych lub eliptycznych. Przekrój poprzeczny sekcji może się zasadniczo różnić od przekroju rdzenia pomiędzy sekcjami.
Napędy elektromagnetyczne według wynalazki można wykorzystywać w licznych zastosowaniach nie związanych z penetratorami, w których wymiary przekroju poprzecznego napędu podlegają silniejszym ograniczeniom niż długość. Wybranie liczby sekcji oraz właściwego kształtu będzie w świecie niniejszej dokumentacji dla specjalisty oczywiste. Zaprezentowane przykłady wykonania nie ograniczają w żaden sposób zakresu ochrony zdefiniowanego w zastrzeżeniach patentowych.

Claims (10)

1. Napęd elektromagnetyczny penetratora zawierający rdzeń mający przynajmniej dwie, częściowo otwarte sekcje, z których każda otacza częściowo uzwojenie umieszczone wewnątrz częściowo otwartych sekcji i przy czym każda z sekcji jest domykana elementem domykającym połączonym z rdzeniem w sposób ruchomy, ustawionym tak, że w warunkach braku przepływu prądu sekcje rdzenia są jedynie częściowo domknięte, znamienny tym, że elementy domykające (2) są umieszczone na zewnątrz rdzenia i uzwojenia oraz tym, że elementy domykające (2) są połączone ze sobą elementem separującym (6) wykonanym z materiału o niższej przenikalności magnetycznej, tworząc korpus młota domknięty na jednym końcu tłuczkiem (5), tak że w warunkach przepływu prądu przez uzwojenie wywierana jest siła elektromagnetyczna na elementy domykające (2) dla ich przesunięcia do położenia, w którym domykają one otwarte sekcje rdzenia, który obejmuje strumień magnetyczny gene6
PL 227 379 B1 rowany przez przepływ prądu i które wywołują ruch młota, z którym są zintegrowane, przy czym odstęp pomiędzy sąsiednimi sekcjami odpowiada długości sekcji, zaś długość elementu separującego (6) odpowiada odstępowi między sekcjami.
2. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że elektryczne połączenie (3a, 3b) uzwojeń (3) w sekcjach rdzenia przebiega w wyżłobieniach (4a, 4b), w rdzeniu (1).
3. Napęd według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że elementy domykające (2) zawierają żelazo.
4. Napęd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że materiał o niższej przenikalności magnetycznej, z którego jest wykonany element separujący (6) jest dodatkowo izolatorem elektrycznym.
5. Napęd według zastrz. 4, znamienny tym, że izolator elektryczny stanowią włókna węglowe.
6. Napęd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że materiał o niższej przenikalności elektrycznej (6) stanowi przewodnik elektryczny, w którym zapewniono szczeliny przecinające przepływ prądów wirowych.
7. Napęd według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że rdzeń (1), elementy domykające (2) oraz element separujący (6) wykazują symetrię osiową w tej samej osi.
8. Napęd według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że rdzeń obejmuje sześć sekcji.
9. Sposób wykrywania napędu elektromagnetycznego zawierającego częściowo otwarty rdzeń, uzwojenie oraz ruchomą część rdzenia, znamienny tym, że rdzeń wykonuje się z przynajmniej dwóch częściowo otwartych sekcji z odstępem pomiędzy sekcjami odpowiadającymi długości sekcji, zapewnia się w nim wyżłobienia przystosowane do mieszczenia drutu uzwojenia pomiędzy sekcjami, nawija się uzwojenia pomiędzy sekcjami prowadząc drut w wyżłobieniach w sposób ciągły i nieprzerwany oraz otacza się rdzeń (1) ruchomym młotkiem wykonanym z ułożonych naprzemiennie elementów domykających (2), z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej oraz elementów separujących (6), wykonanych z materiału o niskiej przenikalności magnetycznej, przy czym młotek ma na swym jednym końcu tłuczek (5), przy czym młotek do rdzenia (1) mocuje się za pośrednictwem środków przystosowanych do magazynowania energii tak, że w warunkach braku przepływu prądu przez uzwojenie otwarte sekcje rdzenia (1) są tylko częściowo domknięte przez elementy domykające (2).
10. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że środki przystosowane do magazynowania energii stanowi element sprężysty.
PL405821A 2013-10-29 2013-10-29 Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego PL227379B1 (pl)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL405821A PL227379B1 (pl) 2013-10-29 2013-10-29 Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego
US14/782,833 US20160067855A1 (en) 2013-10-29 2013-10-31 Electromagnetic drive and method of production thereof
PCT/IB2013/059811 WO2015063546A1 (en) 2013-10-29 2013-10-31 Electromagnetic drive and method of production thereof
EP13802441.9A EP3063776B1 (en) 2013-10-29 2013-10-31 Electromagnetic drive and method of production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL405821A PL227379B1 (pl) 2013-10-29 2013-10-29 Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL405821A1 PL405821A1 (pl) 2015-05-11
PL227379B1 true PL227379B1 (pl) 2017-11-30

Family

ID=49726830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL405821A PL227379B1 (pl) 2013-10-29 2013-10-29 Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160067855A1 (pl)
EP (1) EP3063776B1 (pl)
PL (1) PL227379B1 (pl)
WO (1) WO2015063546A1 (pl)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2491194A (en) * 2011-05-27 2012-11-28 Norbar Torque Tools Torque tool with synchronous reluctance motor
CN107030652B (zh) * 2016-09-30 2023-08-18 中国科学院沈阳自动化研究所 一种撞击式穿入器
CN110601494B (zh) * 2019-10-10 2024-04-05 周文忠 直线驱动装置和智控窗帘盒应用
CN111277109B (zh) * 2020-03-11 2021-02-23 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种磁浮列车直线电机及一种磁浮列车
KR20210133025A (ko) * 2020-04-28 2021-11-05 한국기계연구원 충격 액튜에이터 및 이를 이용한 편심량 자동 보정 시스템 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4366401A (en) * 1979-12-01 1982-12-28 Lucas Industries Limited Electromagnetic devices
GB2107935B (en) * 1981-10-23 1985-02-20 Lucas Ind Plc Stator core structure for an electromagnetic actuator
US4746887A (en) * 1984-09-06 1988-05-24 Techonological Research Association Hollow cylindrical movable body for an electromagnet

Also Published As

Publication number Publication date
EP3063776A1 (en) 2016-09-07
WO2015063546A1 (en) 2015-05-07
US20160067855A1 (en) 2016-03-10
EP3063776B1 (en) 2019-10-23
PL405821A1 (pl) 2015-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL227379B1 (pl) Naped elektromagnetyczny oraz sposób wykonywania napedu elektromagnetycznego
EP1513176B1 (en) Linear switch actuator
US20080272659A1 (en) Electro-Magnetic Force Driving Actuator and Circuit Breaker Using the Same
EP1157789B1 (de) Handwerkzeuggerät mit elektromagnetischem Schlagwerk
US9543817B2 (en) Hollow magnetic metal core pulse energy harvesting generator
CN102030113B (zh) 强效电磁推进力装置
CA1073507A (en) Repulsion coll actuator for high speed high power circuits
JP3553598B2 (ja) 良好な電力/力比を有する、短ストローク単相電磁アクチュエータ
EP0485501A1 (en) High efficiency, flux-path-switching, electromagnetic actuator
US10348160B2 (en) Rotationally activated generator
EP3825496A1 (en) Electromechanical lock and method
Torah et al. Development of a cantilever beam generator employing vibration energy harvesting
KR20170056970A (ko) 톰슨 코일 액츄에이터
KR100718927B1 (ko) 전자기력을 이용한 조작기 및 이를 이용한 차단기
DE2202881A1 (de) Quecksilberschalter
WO2007089240A1 (en) A voice coil actuator having a flux guide at both ends
CN105960695A (zh) 电磁继电器
Parekh et al. Study of a linear Halbach passive magnetic damper
Grygorczuk et al. A Multi-Sectioning, Reconfigurable Electromagnetic Hammering Propulsion for Mole Penetrators
US920709A (en) Electromagnetic gun.
Drogosz et al. Impact of tubular reluctance motor design parameters on the performance of ground penetrator for space missions
Carden An historical review of the development of high-field electromagnets, particularly with regard to the theory of mechanical strength and the limits of performance
US438837A (en) Electric drill
JP2009098246A (ja) 理科実験キット
UA88640C2 (ru) Многополюсный ротор синхронной машины с постоянными магнитами