RU176928U1

RU176928U1 - Электромагнитный преобразователь прямолинейного движения в возвратно-поступательное

Info

Publication number: RU176928U1
Application number: RU2017131940U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Терентьевич Ключников
Original assignee: Анатолий Терентьевич Ключников
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-02-02

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и электромеханики и может быть использована для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением, в частности для электроинструментов, насосов, прессов и др. Техническим результатом является упрощение конструкции в совокупности с системой управления преобразователем и, следовательно, снижение массогабаритных показателей. Электромагнитный преобразователь содержит цилиндрический корпус (1), два подшипниковых щита (2), статор (3) из магнитопровода и кольцевых катушек А, В, С, якорь из радиально намагниченных кольцевых полюсов N-S (4), чередующихся с кольцевыми немагнитными вставками (5), внутри которых расположен стержень (6), предварительно напряженную пружину (7), соединенную с одной стороны жестко со стержнем в точке «а», ограничительную шайбу (8) с подшипником (9). Ограничительная шайба, удерживающая предварительно сжатую пружину, регулирует величину усилия пружины и величину хода стержня. Непрерывное питание катушек А, В, С от трехфазного источника или двухфазного создает для статора нереверсивное однонаправленное движение магнитного поля, а для ротора знакопеременное усилие.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и электромеханики и может быть использована для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением, в частности для электроинструментов, насосов, прессов и др.

Известны преобразователи электромагнитной энергии в возвратно-поступательное движение, содержащие две катушки, несколько пружин и другие необходимые элементы, например, Н02К 33/12, №2365020, авторы патента: РАЙНШКЕ Йоханнес (DE), РИС Гюнтер (DE).

К недостаткам следует отнести большое количество элементов устройства со сложной системой управления, что обусловлено резонансной частотой механической системы и необходимым смещением якоря относительно его среднего положения.

Известен также линейный преобразователь с одной катушкой и одной возвратной пружиной, но сложной геометрической магнитной системой, который принят за прототип в классе Н02К 33/02, №2405237, авторы Нейман В.Ю и др.

К недостаткам данного устройства относятся:

1. Наличие расчетных двух воздушных зазоров, необходимых для удержания в начальном положении.

2. Влияние усилия возвратной пружины и тока трогания на величину расчетных зазоров.

3. Энергия пружины не используется в рабочем ходе якоря, а только препятствует электромагнитному усилию.

Эти недостатки устраняются в предлагаемом электромагнитном преобразователе за счет использования энергии предварительно сжатой пружины согласованно с электромагнитной энергией преобразователя.

Задачей предлагаемого преобразователя является упрощение конструкции в совокупности с системой управления преобразователем и, следовательно, снижение массогабаритных показателей.

Поставленная задача решается за счет того, что в электромагнитном преобразователе, содержащем цилиндрический корпус, два подшипниковых щита, статор из магнитопровода и катушек, составной якорь, стержень, пружину, соединенную с якорем и корпусом, подшипники скольжения, составной якорь собран из радиально намагниченных полюсов N-S, чередующихся с кольцевыми немагнитными вставками, расположенными на стержне;

пружина с наружной стороны преобразователя соединена жестко со стержнем, а с другой стороны ограничена внутренним подшипниковым щитом, обеспечивающим направление усилия пружины на движение стержня в рабочем ходе;

ограничительная шайба, удерживающая предварительно сжатую пружину, регулирует величину усилия пружины и величину хода стержня; расчетная сила предварительного сжатия пружины не превышает максимальное усилие электромагнитного поля статора;

непрерывное питание трехфазных катушек А, В, С от трехфазного источника или двухфазного создает для статора нереверсивное однонаправленное движение магнитного поля, а для ротора знакопеременное усилие.

На чертеже представлена конструкция преобразователя.

Предлагаемый электромагнитный преобразователь содержит цилиндрический корпус (1), подшипниковые щиты (2), многофазный статор (3) с магнитопроводом и кольцевыми катушками А, В, С, якорь из радиально намагниченных кольцевых полюсов N-S (4), чередующихся с кольцевыми немагнитными вставками (5), внутри которых расположен стержень (6), предварительно напряженную пружину (7), соединенную с одной стороны жестко со стержнем в точке «а», ограничительную шайбу (8) с подшипником (9).

Электромагнитный преобразователь работает следующим образом. В начале цикла работы преобразователя пружина при сборке сжата на величину X1 между правым подшипниковым щитом (2) и ограничительной шайбой (8) с расчетным усилием не более максимального усилия электромагнитного усилия со стороны статора. При включении трехфазных или двухфазных катушек к источнику питания возникает бегущее магнитное поле с постоянной скоростью

где τ - межполюсное расстояние (деление).

Согласно фиг., направление движения магнитного поля от обмотки А к обмотке В, то есть влево, в следствии чего якорь перемещается и сжимает пружину на величину ΔХ=Х2-Х1. В пружине дополнительно накопленная энергия равна:

где К - жесткость пружины.

Конечное смещение пружины Х2 определяется величиной максимального электромагнитного усилия синхронного двигателя, которое имеет известную зависимость

где

- угол нагрузки изменяется от 0 до 2π.

В точке максимального смещения Х2 якорь останавливается

, и начинается движение якоря в обратном направлении, что соответствует началу рабочего хода якоря (на чертеже вправо). При угле нагрузки

до π электромагнитное усилие положительно, но меньше усилия пружины. В диапазоне, равном π до 2π, электромагнитное усилие отрицательно, но действует на якорь согласно с усилием пружины (на чертеже вправо), что обеспечивает практически двухкратное увеличение силы в рабочем ходе. Далее процесс повторяется без реверса магнитного поля, что позволяет уменьшить габариты преобразователя вдвое.

Claims

Электромагнитный преобразователь прямолинейного движения в возвратно-поступательное, содержащий цилиндрический корпус, два подшипниковых щита, статор из магнитопровода и катушки, составной якорь, стержень, пружину, соединенную с якорем и корпусом, подшипники скольжения, отличающийся тем, что
составной якорь собран из радиально намагниченных полюсов N-S, чередующихся с кольцевыми немагнитными вставками, расположенными на стержне;
пружина с наружной стороны преобразователя соединена жестко со стержнем, а с другой стороны ограничена внутренним подшипниковым щитом, обеспечивающим направление усилия пружины на движение стержня в рабочем ходе;
ограничительная шайба, удерживающая предварительно сжатую пружину, определяет величину начального усилия пружины и величину хода стержня;
расчетная сила предварительного сжатия пружины не превышает максимальное усилие электромагнитного поля статора;
трехфазные катушки А, В, С при непрерывном питании от трехфазного источника или двухфазного создают для статора нереверсивное однонаправленное движение магнитного поля, а для ротора знакопеременное усилие.