PL232575B1

PL232575B1 - Two-winding electromagnetic vibrator

Info

Publication number: PL232575B1
Application number: PL426269A
Authority: PL
Inventors: Przemysław Filipek
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2019-06-28
Also published as: PL426269A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest wibrator elektromagnetyczny dwuuzwojeniowy. Charakteryzuje się on tym, że składa się z obudowy (1), wewnątrz której umieszczony jest ruchomy magnes trwały (2), którego płaszczyzna wyznaczona przez linię międzybiegunową (2a) jest prostopadła do osi obudowy (1). Na obu końcach obudowy (1) umieszczone są nieruchomo magnesy odpychające (3a, 3b), których bieguny od strony wnętrza obudowy są jednoimienne z biegunami magnesu trwałego (2). Na zewnątrz obudowy (1) w sąsiedztwie magnesu trwałego (2) znajdują się nieruchome uzwojenia (4a, 4b), ułożone po obu stronach linii międzybiegunowej (2a). W pobliżu uzwojeń (4a, 4b) znajdują się czujniki (5a, 5b).The subject of the application is a two-winding electromagnetic vibrator. It is characterized in that it consists of a housing (1), inside which is located a movable permanent magnet (2), the plane of which, defined by the interpole line (2a), is perpendicular to the axis of the housing (1). At both ends of the housing (1), stationary repulsive magnets (3a, 3b) are located, the poles of which, from the inside of the housing, are identical to the poles of the permanent magnet (2). Outside the housing (1), adjacent to the permanent magnet (2), are stationary windings (4a, 4b), arranged on both sides of the interpole line (2a). Sensors (5a, 5b) are located near the windings (4a, 4b).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wibrator elektromagnetyczny dwuuzwojeniowy.The subject of the invention is a two-winding electromagnetic vibrator.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr CN107363046 (A) znany jest elektromagnetyczny wibrator hydrauliczny do rur. Składa się on z pokrywy, regulatora, źródła zasilania, osłony, cewki, elektromagnesu, sprężyny i młotka. Pokrywa jest cylindryczna i wewnętrznie pusta, zaopatrzona w ograniczający pierścień kontrolny. Elektromagnes i młot kołatkowy są odpowiednio rozmieszczone na dwóch końcach obudowy i są oddalone od ograniczającego pierścienia kontrolnego. Młot kołatkowy jest zamocowany do sprężyny, dzięki czemu może wykonywać ruch posuwisto-zwrotny w obudowie. Cewka jest owinięta wokół elektromagnesu. Uzwojenie elektromagnesu jest wyposażone w kontroler i źródło zasilania. Kontroler, źródło zasilania i cewka są połączone szeregowo. Kiedy sterownik włącza prąd do cewki powoduje, że elektromagnes działa z przerwami, tak że przyciąganie powoduje uderzenia młota. Kiedy źródło zasilania jest wyłączone, sprężyna powoduje ułożenie młota w pierwotnym położeniu.A hydraulic electromagnetic vibrator for pipes is known from the patent application no. CN107363046 (A). It consists of a cover, a regulator, a power source, a cover, a coil, an electromagnet, a spring and a hammer. The lid is cylindrical and internally hollow, provided with a confining inspection ring. The electromagnet and hammer are suitably disposed at the two ends of the housing and spaced from the bounding control ring. The rotary hammer is spring-mounted so that it can reciprocate in the housing. The coil is wrapped around the electromagnet. The winding of the electromagnet is equipped with a controller and a power source. Controller, power source and coil are connected in series. When the controller applies current to the coil it causes the electromagnet to operate intermittently so that the attraction causes the hammer to strike. When the power source is turned off, the spring returns the hammer to its original position.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr CN107046355 (A) znany jest liniowy wibrator. Górna część mocująca zawiera dużą obudowę i pierwszy magnes stały zamocowany w górnej obudowie. Dolna część mocująca składa się z małej obudowy, elastycznej płytki druk owanej i drugiego magnesu stałego przymocowanego do małej obudowy. Część wibracyjna zawiera część elastyczną, powietrzną cewkę, metalową płytkę i masę. Część elastyczna wzajemnie łączy część wibracyjną i obudowę górną. Pierwszy magnes trwały i drugi magnes trwały są biegunowo ułożone przeciwnie do górnej i dolnej powierzchni końcowej powietrznej cewki, a właściwości magnetyczne pierwszego magnesu trwałego i drugiego magnesu trwałego są identyczne z właściwościami magnetycznymi bieguna magnetycznego przeciwnego do powietrznej cewki. Masa jest umieszczona na obrzeżu powietrznej cewki; metalowy korpus jest umieszczony w powietrznej cewce. Zewnętrzny zasilacz doprowadza prąd do cewki przez sterownik na płytce drukowanej. Kiedy cewka jest zasilana, metalowy korp us staje się elektromagnesem.A linear vibrator is known from the patent application no. CN107046355 (A). The upper fastening portion includes a large housing and a first permanent magnet mounted in the upper housing. The lower mounting part consists of a small housing, a flexible PCB and a second permanent magnet attached to the small housing. The vibrating part includes a flexible part, an air coil, a metal plate and a mass. The flexible part interconnects the vibrating part and the upper housing. The first permanent magnet and the second permanent magnet are polar opposed to the upper and lower end surfaces of the air coil, and the magnetic properties of the first permanent magnet and the second permanent magnet are identical to the magnetic properties of the magnetic pole opposite to the air coil. The mass is placed on the periphery of the air coil; the metal body is placed in the air coil. An external power supply supplies current to the coil through a driver on the circuit board. When the coil is energized, the metal body us becomes an electromagnet.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr US2008001484 (A1) znany jest wibrator elektromagnetyczny, który ma ruchomy magnes mogący poruszać się liniowo w kierunku osiowym. Cewka otacza ruchomy magnes. Zderzaki magnetyczne są umieszczone na przeciwległych końcach wibratora i są zorientowane na odpychanie ruchomego magnesu. Gdy cewka zasilana jest prądem przemiennym, ruchomy magnes oscyluje liniowo w kierunku osiowym, uderzając w pole magnetyczne magnesów zderzaka, a tym samym wytwarzając drgania. Ruchomy magnes może mieć toroidalny kształt i być umieszczony na osiowym wale, aby liniowo ograniczać ruch ruchomego magnesu. Można zastosować dwie cewki do równoczesnego tworzenia sił popychających i ciągnących na ruchomym magnesie. Magnesy zderzakowe można zastąpić sprężynami dociskowymi.From the patent application No. US2008001484 (A1) an electromagnetic vibrator is known which has a movable magnet capable of linearly moving in the axial direction. The coil is surrounded by a movable magnet. The magnetic buffers are located at opposite ends of the vibrator and are oriented to repel the moving magnet. When the coil is energized with alternating current, the moving magnet oscillates linearly in the axial direction, striking the magnetic field of the bumper magnets, thereby generating vibration. The moving magnet may be toroidal in shape and placed on an axial shaft to limit the movement of the moving magnet linearly. Two coils can be used to simultaneously create push and pull forces on the moving magnet. The stop magnets can be replaced by pressure springs.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr US2011020143 (A1) znana jest metoda kontrolowania pompy do płynu. Pompa ma wiele tłoków oscylujących, które poruszają się wzdłuż środkowej osi tulei tłoka. Występuje wiele tłoków o podobnej masie w tulei tłoka, a sąsiednie tłoki są ustawione względem siebie pod kątem 180 stopni w oscylacjach fazowych. Każdy tłok posiada cewkę elektryczną z detekcją położenia sąsiednich tłoków. Prąd dla jednej z cewek elektrycznych dla tłoka jest regulowany, aby utrzymać różnicę 180 stopni w fazie między oscylacjami sąsiednich tłoków.From the patent application US2011020143 (A1) a method of controlling a fluid pump is known. The pump has a plurality of oscillating pistons that move along the center axis of the piston sleeve. There are multiple pistons of similar mass in the piston sleeve, and adjacent pistons are 180 degrees to each other in phase oscillation. Each piston has an electric coil with position detection of adjacent pistons. The current for one of the electric coils for the piston is adjusted to maintain a 180 degree difference in phase between the oscillations of adjacent pistons.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr US2012133308 (A1) znany jest moduł wibracyjny w zakresie drgań liniowo-rezonansowych. Siły wibracyjne są wytwarzane przez liniową oscylację masy lub pręta, co z kolei jest wytwarzane przez gwałtowne zmiany biegunowości jednego lub więcej elektromagnesów napędowych. Sterowanie sprzężeniem zwrotnym służy do utrzymywania częstotliwości drgań liniowo rezonansowego modułu wibracyjnego przy częstotliwości rezonansowej lub w jej pobliżu dla linioworezonansowego modułu wibracyjnego.From the patent application No. US2012133308 (A1) a vibration module in the range of linear-resonant vibrations is known. The vibrational forces are produced by the linear oscillation of a mass or rod, which in turn is produced by abruptly shifting the polarity of one or more drive solenoids. Feedback control is used to keep the vibration frequency of the linear resonant vibration module at or near the resonant frequency for the linear resonant vibration module.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr WO2010044823 (A2) znany jest silnik elektromagnetyczny z suwakiem, który porusza się liniowo względem stojana w dowolnym kierunku. Przykłady wykonania obejmują suwak wewnętrzny lub zewnętrzny stojana. Suwak zawiera jeden element wytwarzający strumień magnetyczny we wszystkich przykładach wykonania. Wewnętrzny stator stojana zawiera co najmniej trzy elementy wytwarzające strumień magnetyczny i maksymalnie cztery takie elementy. Zewnętrzny stator stojana zawiera dwa elementy wytwarzające strumień magnetyczny. Wszystkie przykłady wykonania zapewniają dodatni powrót suwaka do położenia środkowego w położeniu spoczynkowym. W przykładach wykonania suwaków wewnętrznych suwak jest wyśrodkowany w stojanie, co wynika z: kombinacji siły odpychającej z pojedynczego elementu wytwarzającego strumień magnetyczny w opozycji do przyciągania grawitacyjnego suwaka z powodu jego ciężaru; lub równe i przeciwne siłyFrom the patent application No. WO2010044823 (A2) there is known an electromagnetic motor with a slider which moves linearly with respect to the stator in any direction. Embodiments include an internal or external stator slider. The slider includes one magnetic flux generating element in all the embodiments. The internal stator stator comprises a minimum of three flux generating elements and a maximum of four such elements. The external stator stator contains two magnetic flux generating elements. All the embodiments provide positive return of the slider to its central position in the rest position. In embodiments of the internal sliders, the slider is centered in the stator as a result of: a combination of a repulsive force from a single magnetic flux generating element as opposed to gravitating the slider due to its weight; or equal and opposite forces

PL 232 575 B1 odpychające po przeciwnych stronach stojana od elementu wytwarzającego strumień magnetyczny po przeciwnych stronach stojana. Wszystkie trzy elementy znajdują się w podłużnym wyrównaniu względem siebie.They repel on opposite sides of the stator from the magnetic flux-generating element on opposite sides of the stator. All three elements are longitudinally aligned with each other.

Znana jest z katalogu firmy Enes klisza magnetyczna, umożliwiająca wizualną kontrolę położenia linii granicznej pomiędzy biegunami magnesu trwałego (linii międzybiegunowej).A magnetic plate is known from the Enes catalog, which enables visual inspection of the position of the boundary line between the poles of a permanent magnet (inter-pole line).

Celem wynalazku jest poprawa wydajności wibratora elektromagnetycznego dwuuzwojeniowego.The object of the invention is to improve the performance of a two-winding electromagnetic vibrator.

Przedmiotem wynalazku jest wibrator elektromagnetyczny dwuuzwojeniowy, posiadający obudowę w kształcie rury, wewnątrz której umieszczony jest ruchomy magnes trwały, którego płaszczyzna wyznaczona przez linię międzybiegunową jest prostopadła do osi obudowy. Na obu końcach obudowy umieszczone są nieruchomo magnesy odpychające, których bieguny od strony wnętrza obudowy są jednoimienne z biegunami magnesu trwałego. Natomiast na zewnątrz obudowy w sąsiedztwie magnesu trwałego znajdują się nieruchome uzwojenia.The subject of the invention is a two-winding electromagnetic vibrator having a tubular casing inside which a movable permanent magnet is placed, the plane of which is defined by the inter-polar line perpendicular to the casing axis. At both ends of the housing, there are stationary repulsion magnets, whose poles from the inside of the housing are identical with the poles of a permanent magnet. On the other hand, on the outside of the housing, in the vicinity of the permanent magnet, there are fixed windings.

Istotą wynalazku jest to, że nieruchome uzwojenia ułożone są po obu stronach linii międzybiegunowej. W pobliżu uzwojeń znajdują się czujniki umożliwiające wykrycie biegunów magnesu trwałego. Korzystnie, czujnik jest czujnikiem hallotronowym albo czujnikiem indukcyjnym.The essence of the invention is that fixed windings are arranged on both sides of the inter-pole line. There are sensors near the windings to detect the poles of the permanent magnet. Preferably, the sensor is a hall sensor or an inductive sensor.

Zaletą zastosowania wibratora elektromagnetycznego dwuuzwojeniowego według wynalazku jest to, że ma małą masę w stosunku do innych rozwiązań o tej samej mocy i nie występują w nim straty magnesowania rdzenia. Wibrator charakteryzuje się małym poborem mocy ze względu na fakt bezpośredniego oddziaływania przewodu z prądem na pole magnesu trwałego.The advantage of using a two-winding electromagnetic vibrator according to the invention is that it has a low weight compared to other solutions of the same power and does not suffer from core magnetization losses. The vibrator is characterized by low power consumption due to the direct interaction of the conductor with the current on the field of the permanent magnet.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w widoku perspektywicznym z wyrwaniem wibratora elektromagnetycznego dwuuzwojeniowego.The invention has been illustrated in an exemplary embodiment shown in a broken perspective view of a two-winding electromagnetic vibrator.

Wibrator elektromagnetyczny dwuuzwojeniowy w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku składał się z obudowy 1 w kształcie rury zaślepionej obustronnie. Rura wykonana była ze szkła akrylowego i posiadała długość 120 mm, średnicę wewnętrzną 13 mm i średnicę zewnętrzną 16 mm. Wewnątrz obudowy 1 umieszczony był ruchomy, neodymowy magnes trwały 2 - MW12x50/N38 w kształcie walca o średnicy 12 mm i wysokości 50 mm, którego płaszczyzna wyznaczona przez linię międzybiegunową 2a była prostopadła do osi obudowy 1. Na obu końcach obudowy 1 umieszczone były nieruchomo magnesy odpychające 3a, 3b - MW12x4/N38, których bieguny od strony wnętrza obudowy były jednoimienne z biegunami magnesu trwałego 2. Na zewnątrz obudowy 1 w sąsiedztwie magnesu trwałego 2 znajdowały się nieruchome uzwojenia 4a, 4b, składające się pięćdziesięciu zwojów miedzianego drutu nawojowego DN2E o średnicy 0,5 mm i szerokości całkowitej 4 mm, ułożone po obu stronach linii międzybiegunowej 2a. W pobliżu uzwojeń 4a, 4b znajdowały się czujniki 5a, 5b hallotronowe - AH3503, połączone z układem sterowania, który zmieniał kierunek przepływu prądu stałego przez uzwojenia 4a, 4b.The two-winding electromagnetic vibrator in the embodiment shown in the drawing consisted of a casing 1 in the shape of a tube, blind on both sides. The tube was made of acrylic glass and was 120 mm long, with an inner diameter of 13 mm and an outer diameter of 16 mm. Inside the housing 1 there was a movable, neodymium permanent magnet 2 - MW12x50 / N38 in the shape of a cylinder with a diameter of 12 mm and a height of 50 mm, the plane of which was defined by the inter-pole line 2a perpendicular to the axis of the housing 1. On both ends of the housing 1 there were fixed magnets repulsive 3a, 3b - MW12x4 / N38, whose poles from the inside of the housing were identical with the poles of the permanent magnet 2. Outside the housing 1, in the vicinity of the permanent magnet 2, there were fixed windings 4a, 4b, consisting of fifty turns of a copper winding wire DN2E with a diameter of 0.5 mm and a total width of 4 mm, arranged on both sides of the inter-polar line 2a. Near the windings 4a, 4b there were hall sensors 5a, 5b - AH3503, connected to the control system, which changed the direction of the direct current flow through the windings 4a, 4b.

Działanie wibratora elektromagnetycznego dwuuzwojeniowego polega na tym, że prąd stały doprowadzony do końców 6a, 6b uzwojeń 4a, 4b, bezpośrednio oddziałuje z magnesem trwałym 2, powodując wytworzenie siły przesuwającej magnes trwały 2 względem uzwojeń 4a, 4b w osi obudowy 1. W zależności od kierunku prądu stałego płynącego przez uzwojenia 4a, 4b, magnes trwały 2 przemieszcza się w stronę jednego z uzwojeń 4a, 4b, do chwili wykrycia przez odpowiadający mu czujnik 5a, 5b - zmiany bieguna magnesu trwałego 2. Układ sterowania przełącza kierunek prądu stałego płynącego przez uzwojenia 4a, 4b a magnes trwały 2 przemieszcza się w stronę drugiego z uzwojeń 4a, 4b. Zasilanie uzwojeń 4a, 4b powoduje cykliczne ruchy magnesu 2, który swoją masą wprawia urządzenie w wibracje. Po wyłączeniu prądu stałego w uzwojeniach 4a, 4b, magnes trwały 2 przesuwa się do położenia ustalonego siłami odpychającymi magnesów odpychających 3a, 3b.The operation of a two-winding electromagnetic vibrator is based on the fact that the direct current supplied to the ends 6a, 6b of the windings 4a, 4b directly interacts with the permanent magnet 2, causing the creation of a force shifting the permanent magnet 2 against the windings 4a, 4b along the axis of the housing 1. Depending on the direction direct current flowing through the windings 4a, 4b, the permanent magnet 2 moves towards one of the windings 4a, 4b, until the corresponding sensor 5a, 5b detects a change in the pole of the permanent magnet 2. The control system switches the direction of the direct current flowing through the windings 4a , 4b and the permanent magnet 2 moves towards the other of the windings 4a, 4b. The supply of the windings 4a, 4b causes cyclic movements of the magnet 2, which causes the device to vibrate due to its mass. After turning off the direct current in the windings 4a, 4b, the permanent magnet 2 moves into a fixed position by the repulsive forces of the repulsive magnets 3a, 3b.

W przedmiotowym wynalazku, wykorzystano nowo odkryte zjawisko fizyczne dotyczące oddziaływania przewodnika z prądem stałym na linię międzybiegunową, będącą linią graniczną pomiędzy biegunami magnetycznymi magnesu trwałego. Zjawisko to nie zostało dotychczas opisane i jest rozszerzeniem bądź dopełnieniem zjawiska opisującego ruch przewodnika z prądem stałym w stałym polu magnetycznym. Zjawisko dotyczy oddziaływania (przyciąganie/odpychanie) przewodnika z prądem stałym na linię międzybiegunową, która to linia jest pomijana lub wręcz nie występuje w znanych opisach zjawisk magnetycznych. Nie znaleziono również opisu takiej linii, która istnieje i jest wykrywana wizualnie przez użycie kliszy magnetycznej.In the present invention, the newly discovered physical phenomenon concerning the interaction of a conductor with a direct current on the interpolar line which is the boundary line between the magnetic poles of a permanent magnet is used. This phenomenon has not been described so far and is an extension or supplement to the phenomenon describing the movement of a DC conductor in a constant magnetic field. The phenomenon concerns the interaction (attraction / repulsion) of a direct current conductor on an interpolar line, which line is omitted or even absent in known descriptions of magnetic phenomena. Also, no description of such a line has been found which exists and is visually detected by the use of magnetic film.

Claims

Patent claims

1.A two-winding electromagnetic vibrator, with a tube-shaped housing (1), inside which a movable permanent magnet (2) is placed, the plane of which is defined by the inter-pole line (2a) perpendicular to the housing axis (1), and at both ends of the housing ( 1) there are stationary repulsive magnets (3a, 3b), whose poles on the inside of the housing are identical with the poles of a permanent magnet (2), while outside the housing (1), near the permanent magnet (2), there are stationary windings (4a, 4b), characterized in that the fixed windings (4a, 4b) are arranged on both sides of the inter-pole line (2a), and near the windings (4a, 4b) there are sensors (5a, 5b) that enable detection of the poles of the permanent magnet (2 ).

2. The vibrator according to claim The method of claim 1, characterized in that the sensor (5a, 5b) is a hall sensor.

3. The vibrator according to claim The method of claim 1, characterized in that the sensor (5a, 5b) is an inductive sensor.