RU2046540C1 - Electromagnetic reciprocal-movement drive - Google Patents
Electromagnetic reciprocal-movement drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046540C1 RU2046540C1 SU4930001A RU2046540C1 RU 2046540 C1 RU2046540 C1 RU 2046540C1 SU 4930001 A SU4930001 A SU 4930001A RU 2046540 C1 RU2046540 C1 RU 2046540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coil
- armature
- current
- winding
- windings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитному приводу с двигателем возвратно-поступательного движения. The invention relates to electrical engineering, in particular to an electromagnetic drive with a reciprocating engine.
Известен электромеханический преобразователь возвратно-поступательного движения [1] состоящий из якоря, движущегося в диамагнитной направляющей трубе, обмотки возбуждения, помещенной в пазу магнитопровода индуктора, корпуса, буферного устройства и выключателя. При подключении обмотки возбуждения к источнику сетевой частоты якорь под действием электромагнитных сил начинает движение к положению магнитного равновесия. Рабочий процесс электромеханического преобразователя рассчитывается так, что при подходе якоря к положению магнитного равновесия протекание полуволны тока в обмотке возбуждения прекращается и якорь по инерции продолжает движение в том же направлении, начиная сжимать буферную пружину. При подходе якоря к крайнему положению начинает протекать новая полуволна тока по обмотке возбуждения, и якорь под действием электромагнитных сил обмотки возбуждения и упругих сил пружины движется в обратном направлении. При подходе к положению магнитного равновесия прекращаются действие упругих сил пружины и протекание тока в обмотке возбуждения. Далее якорь движется по инерции. Known electromechanical Converter reciprocating motion [1] consisting of an armature moving in a diamagnetic guide tube, a field coil, placed in the groove of the magnetic circuit of the inductor, housing, buffer device and switch. When the field winding is connected to a source of network frequency, the armature under the action of electromagnetic forces begins to move to the position of magnetic equilibrium. The workflow of the electromechanical transducer is calculated so that when the armature approaches the position of magnetic equilibrium, the flow of a half-wave of current in the field winding stops and the armature by inertia continues to move in the same direction, starting to compress the buffer spring. When the armature approaches the extreme position, a new half-wave of current begins to flow along the field winding, and the armature under the influence of electromagnetic forces of the field coil and elastic spring forces moves in the opposite direction. When approaching the position of magnetic equilibrium, the action of the elastic forces of the spring and the flow of current in the field winding cease. Further, the anchor moves by inertia.
Недостатками такого преобразователя являются ограничение времени движения, а следовательно, и хода якоря длительностью полупериода питающего напряжения и отсутствие регулировки частоты ударов при неизменной частоте питающего напряжения. Кроме того, при малой величине свободного выбега якоря в сторону пружины якорь подходит к положению магнитного равновесия раньше, чем прекратится протекание тока в обмотке, что приводит к электромагнитному торможению якоря и уменьшению КПД. При чрезмерно большой величине свободного выбега якоря в сторону пружины ток в обмотке прекращается раньше, чем якорь подойдет к положению магнитного равновесия, что уменьшает силу тяги и КПД преобразователя. The disadvantages of such a converter are the limitation of the travel time, and therefore the armature travel for a half-period of the supply voltage and the lack of adjustment of the shock frequency at a constant frequency of the supply voltage. In addition, with a small amount of free run-out of the armature towards the spring, the armature approaches the position of magnetic equilibrium before the current flow in the winding ceases, which leads to electromagnetic braking of the armature and a decrease in efficiency. With an excessively large amount of free run-out of the armature towards the spring, the current in the winding stops before the armature approaches the position of magnetic equilibrium, which reduces the traction force and the efficiency of the converter.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромеханический преобразователь возвратно-поступательного движения [2] состоящий из обмоток прямого и обратного хода, каждая из которых заключена в свой магнитопровод, состоящий из полюсов и ярма, якоря, расположенного во внутренней полости обмоток и имеющего возможность перемещаться в осевом направлении вдоль направляющих втулок, и системы питания. При попеременной подаче напряжения на обмотку якорь под действием электромагнитных сил втягивается то в одну, то в другую обмотку, совершая возвратно-поступательное движение. The closest in technical essence to the proposed one is an electromechanical reciprocating motion converter [2] consisting of forward and reverse windings, each of which is enclosed in its own magnetic circuit, consisting of poles and a yoke, an armature located in the inner cavity of the windings and having the ability to move in the axial direction along the guide bushings, and the power system. When alternately applying voltage to the winding, the armature under the influence of electromagnetic forces is drawn into one or the other winding, making a reciprocating motion.
В такой конструкции перемещение якоря происходит под действием электромагнитной силы, создаваемой в основном поперечным магнитным потоком, замыкающимся в радиальном направлении с боковой поверхности якоря через обмотку прямого или обратного хода на магнитопровод индуктора. Поперечный магнитный поток создается лишь частью ампервитков обмотки, помещенных между якорем и магнитопроводом индуктора, а ток при этом протекает по всем виткам обмотки, что приводит к увеличению тепловых потерь в обмотке и снижению КПД преобразователя. Кроме того, обмотки прямого и обратного хода расположены в разных пазах магнитопровода, т.е. отделены одна от другой полюсами магнитопровода. Это приводит к увеличению длины якоря, его массы, а следовательно, к уменьшению быстродействия преобразователя. In this design, the movement of the armature occurs under the influence of electromagnetic force generated mainly by the transverse magnetic flux, which closes in the radial direction from the side surface of the armature through the forward or reverse winding to the inductor magnetic circuit. The transverse magnetic flux is created only by a part of the winding ampere-turns placed between the armature and the inductor magnetic circuit, while the current flows through all the turns of the winding, which leads to an increase in heat losses in the winding and a decrease in the converter efficiency. In addition, the forward and reverse windings are located in different grooves of the magnetic circuit, i.e. separated from one another by the poles of the magnetic circuit. This leads to an increase in the length of the armature, its mass, and therefore to a decrease in the speed of the transducer.
Цель изобретения увеличение быстродействия и КПД преобразователя. The purpose of the invention is the increase in speed and efficiency of the Converter.
Цель достигается тем, что в электромагнитном приводе возвратно-поступательного движения, содержащем индуктор с магнитопроводом и обмотками возбуждения прямого и обратного хода, ферромагнитный якорь и систему питания обмоток возбуждения, обмотки прямого и обратного хода расположены в одном пазу магнитопровода индуктора, включены встречно и выполнены по крайней мере из дух катушек, помещенных в пазу вплотную одна за дугой в осевом направлении и включенных между собой согласно, причем система питания обмоток возбуждения выполнена в виде источников импульсов тока, присоединенных к каждой катушке, а крайние катушки обмоток прямого и обратного хода зашунтированы диодами,
На фиг.1 изображена конструктивная схема электромагнитного привода возвратно-поступательного движения; на фиг.2 приведены зависимости во времени токов в обмотках; на фиг.3 показан пример выполнения системы питания обмоток возбуждения.The goal is achieved by the fact that in the electromagnetic drive of the reciprocating motion, containing an inductor with a magnetic circuit and excitation windings of forward and reverse motion, a ferromagnetic armature and a power supply system of excitation windings, windings of forward and reverse motion are located in one groove of the magnetic circuit of the inductor, are turned on and made in at least from the spirit of the coils placed in the groove close to one after the arc in the axial direction and included among themselves according to, and the power supply system of the field windings is made in the form sources of current pulses connected to each coil, and the extreme coils of the forward and reverse windings are shunted by diodes,
Figure 1 shows a structural diagram of an electromagnetic drive reciprocating motion; figure 2 shows the time dependence of the currents in the windings; figure 3 shows an example implementation of the power supply system of the field windings.
Электромагнитный привод возвратно-поступательного движения (фиг.1) включает в себя магнитопровод индуктора, состоящий из ярма 1, верхнего полюса 2 и нижнего полюса 3. В пазу магнитопровода размещены обмотки прямого и обратного хода. Обмотка обратного хода состоит из трех катушек 4,5,6, расположенных в верхней части паза вплотную одна за другой в осевом направлении и включенных между собой согласно. Обмотка прямого хода состоит из трех катушек 7, 8, 9, расположенных в нижней части паза вплотную одна за другой и включенных между собой согласно. Внутри индуктора помещен цилиндрический ферромагнитный якорь 10. Каждая из катушек как обмотки прямого, так и обратного хода присоединена к отдельному источнику 11.16 импульсов тока. Крайние катушки 4 и 9 обмоток обратного и прямого хода зашунтированы соответственно диодами 17 и 18. Обмотки прямого и обратного хода включены между собой встречно. The electromagnetic drive of the reciprocating movement (figure 1) includes an inductor magnetic circuit, consisting of a
По катушкам 6,5,4 обмотки обратного хода протекают соответственно токи 19,20,21 (фиг.2), а по катушкам 7,8.9 обмотки прямого хода токи 22,23,24.
На фиг.3 приведен пример выполнения системы питания обмоток возбуждения электромагнитного привода возвратно-поступательного движения с обмотками прямого и обратного хода, состоящими из трех катушек (фиг.1). Каждая катушка 4.9 присоединена к источникам 11.16 импульсов тока, состоящим из конденсаторов 25.30 и тиристоров 31.36. Обкладки конденсаторов 25.30 присоединены к зарядному устройству 37, подключенному к источнику переменного напряжения. Катушка 4 обмотки обратного хода и катушка 9 обмотки прямого хода зашунтированы соответственно диодами 17 и 18. Катушки 4.6 обмотки обратного хода и катушки 7.9 обмотки прямого хода включены между собой согласно, а обмотки прямого и обратного хода встречно. Figure 3 shows an example of the power supply system of the field windings of the electromagnetic drive of the reciprocating movement with windings forward and reverse, consisting of three coils (figure 1). Each coil 4.9 is connected to sources of current pulses 11.16, consisting of capacitors 25.30 and thyristors 31.36. Capacitor plates 25.30 are connected to a
Электромагнитный привод возвратно-поступательного движения работает следующим образом. The electromagnetic drive of the reciprocating movement operates as follows.
В момент времени tо (фиг.2) в катушку 6 обмотки обратного хода от источника 13 импульсов тока подается импульс тока 19. Так как катушка 9 включена встречно с катушкой 6 и зашунтирована диодом 18, то в ней начинает протекать наведенный ток, экранирующий прохождение нарастающего магнитного потока, создаваемого катушкой 6 через нижние полюса 3 магнитопровода индуктора. Таким образом, суммарный магнитный поток Φ замыкается между якорем 10 и ярмом 1 в основном в области расположения катушек 7 и 8 и частично в области расположения катушки 9.At time t about (Fig. 2), a
В момент времени t1, когда якорь подойдет к катушке 5, источник 12 импульсов тока подключается к катушке 5, а источник 13 импульсов тока отключается от катушки 6. Так как катушки 5 и 6 расположены вплотную друг к другу, то между ними существует сильная взаимоиндуктивная связь и, следовательно, они охвачены общим магнитным потоком. Поскольку энергия магнитного поля скачком измениться не может, то при быстром уменьшении тока 19 в катушке 6 происходит быстрое увеличение тока 20 в катушке 5 на интервале t1-t1' так, чтобы магнитный поток за это время не изменился. В момент времени t1' катушка 6 обесточивается и дальнейшее движение якоря обеспечивается за счет электромагнитной силы, создаваемой катушкой 5.At time t 1 , when the armature approaches the
В момент времени t2, когда якорь подходит к катушке 4, источник 11 импульсов тока подключается к катушке 4, а источник 12 импульсов тока отключается от катушки 5. Так как катушки 4 и 5 расположены вплотную друг к другу, то между ними существует сильная взаимоиндуктивная связь и они охвачены общим магнитным потоком. Поскольку энергия магнитного поля скачком измениться не может, то при быстром уменьшении тока 20 в катушке 5 происходит быстрое увеличение тока 21 в катушке 4 на интервале t2-t2' так, чтобы магнитный поток за это время не изменился. В момент t2' катушка 5 обесточивается и дальнейшее движение якоря обеспечивается за счет электромагнитной силы, создаваемой катушкой 4. Источник 11 импульсов тока отключается от катушки 4 раньше, чем якорь 10 достигнет верхнего полюса 2. При этом открывается шунтирующий диод 17 и ток 21 замыкается через катушку 4 и диод 17. Дальнейшее движение якоря до крайнего верхнего положения происходит под действием электромагнитной силы, создаваемой катушкой 4.At time t 2 , when the armature approaches the
Для того, чтобы якорь начал двигаться вниз, в момент времени t4 подается импульс тока 22 в катушку 7 обмотки прямого хода от источника 14 импульсов тока. Так как катушка 4 включена встречно с катушкой 7 и зашунтирована диодом 17, то в ней начинает протекать наведенный ток, экранирующий прохождение нарастающего магнитного потока, создаваемого катушкой 7, через верхние полюса 2 магнитопровода индуктора. При подходе якоря к катушке 8 в момент времени t5 источник 15 импульсов тока подключается к катушке 8, а источник 14 импульсов тока отключается от катушки 7. За счет сильной взаимоиндуктивной связи между катушками 7 и 8, расположенными в пазу магнитопровода вплотную друг к другу, на интервале t5-t5' ток 22 в катушке 7 быстро уменьшается, а ток 23 в катушке 8 быстро возрастает. В момент t5' ток 22 в катушке 7 равен нулю, а якорь продолжает двигаться вниз под действием электромагнитной силы, создаваемой катушкой 8.In order for the armature to begin to move downward, at time t 4 , a
В момент времени t6, когда якорь подходит к катушке 9, источник 16 импульсов тока подключается к катушке 9, а источник 15 импульсов тока отключается от катушки 8. За счет сильной взаимоиндуктивной связи между катушками 8 и 9, расположенными в пазу магнитопровода вплотную друг к другу, на интервале t6-t6' ток 23 быстро уменьшается, а ток 24 быстро возрастает. В момент t6' ток 23 в катушке 8 равен нулю, а якорь продолжает двигаться вниз под действием электромагнитной силы, создаваемой катушкой 9. Источник 16 импульсов тока отключается от катушки 9 раньше, чем якорь достигнет нижних полюсов 3. При этом открывается шунтирующий диод 18 и ток 24 замыкается через катушку 9 и диод 18. Дальнейшее перемещение якоря до крайнего нижнего положения происходит под действием электромагнитной силы, создаваемой катушкой 9.At time t 6 , when the armature approaches coil 9, the
Система питания обмоток возбуждения электромагнитного привода возвратно-поступательного движения (фиг.3) работает следующим образом. The power supply system of the field windings of the electromagnetic drive of the reciprocating motion (figure 3) works as follows.
В момент времени tо (фиг.2) подается управляющий импульс на тиристор 33. Он открывается, и конденсатор 27 разряжается на катушку 6, формируя импульс тока 19. За счет наведенной в катушке 9 ЭДС открывается диод 18, и по катушке 9 начинает протекать ток, экранирующий прохождение нарастающего магнитного потока, создаваемого током 19 катушки 6, через нижние полюса магнитопровода индуктора.At time t o (Fig. 2), a control pulse is applied to the
В момент времени t1, когда якорь подходит к катушке 5, подается управляющий импульс на тиристор 32. Он открывается, и в катушке 5 формируется импульс тока 20 за счет разряда на нее конденсатора 26. За счет сильной взаимоиндуктивной связи между катушками 5 и 6 ток 19 быстро спадает до нуля, и тиристор 33 закрывается, а ток 20 быстро возрастает. Наведенная в катушке 6 ЭДС приложена к тиристору 33 в обратном направлении, и он восстанавливает свои запирающие свойства.At time t 1 , when the armature approaches the
В момент времени t2, когда якорь подходит к катушке 4, подается управляющий импульс на тиристор 31. Он открывается, а в катушке 4 формируется импульс тока 21 за счет разряда на нее конденсатора 25. За счет сильной взаимоиндуктивной связи между катушками 4 и 5 ток 20 быстро спадает до нуля и тиристор 32 закрывается, а ток 21 быстро возрастает. Наведенная в катушке 5 ЭДС приложена к тиристору 32 в обратном направлении, и он восстанавливает свои запирающие свойства. При перезаряде конденсатора 25 током 21 обратной полярности открывается диод 17, ток 21 катушки 4 перехватывается в цепь шунтирующего диода 17, а тиристор 31 закрывается. Работа схемы при движении якоря вниз происходит аналогично. При этом по мере перемещения якоря вниз к конденсаторам 28.30 поочередно через тиристоры 34.36 подключаются катушки 7. 9 обмотки прямого хода.At time t 2 , when the armature approaches
Таким образом, за время перемещения якоря при его движении вверх при обратном ходе на интервале времени to-t3 ток протекает по катушке 6 лишь на интервале времени to-t1', по катушке 5 на интервале времени t1-t2' и по катушке 4 на интервале времени t2-t3. Поэтому тепловые потери выделяются в каждой из катушек 4-6 обмотки обратного хода не на всем интервале времени движения якоря вверх (to-t3), а лишь в течение времени протекания тока по соответствующей катушке, которое для каждой из катушек меньше общего времени перемещения якоря.Thus, during the movement of the armature when it moves upward during the reverse stroke in the time interval t o -t 3, the current flows through the
В прототипе, рассчитанном на тот же ход якоря, что и заявляемое устройство, при движении якоря вверх ток протекает по всей обмотке обратного хода в течение всего времени перемещения якоря вверх. Поэтому тепловые потери выделяются во всей обмотке и на всем интервале времени движения якоря вверх. То же самое происходит и при прямом ходе якоря. Следовательно, в заявляемом устройстве тепловые потери, выделяемые как в обмотке прямого хода, так и в обмотке обратного хода, меньше, чем тепловые потери, выделяемые в соответствующих обмотках прототипа, что приводит к повышению КПД электромагнитного привода, особенно при большом ходе якоря. In the prototype, designed for the same armature stroke as the claimed device, when the armature moves upward, current flows throughout the reverse winding during the entire time the armature moves up. Therefore, heat losses are released throughout the winding and over the entire interval of time the armature moves up. The same thing happens with the direct course of the anchor. Therefore, in the inventive device, the heat loss emitted both in the forward winding and the reverse winding is less than the heat loss emitted in the corresponding windings of the prototype, which leads to an increase in the efficiency of the electromagnetic drive, especially with a large armature.
Подключение шунтирующих диодов к нижней катушке обмотки прямого хода и к верхней катушке обмотки обратного хода позволяет уменьшить тормозные эффекты, возникающие при выходе конца якоря из области полюсов магнитопровода в начале движения якоря и, следовательно, повысить быстродействие и КПД привода по сравнению с прототипом. Connecting the shunt diodes to the lower coil of the forward winding and to the upper coil of the reverse winding can reduce the braking effects that occur when the end of the armature leaves the pole region of the magnetic circuit at the beginning of the armature movement and, therefore, increase the speed and efficiency of the drive compared to the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4930001 RU2046540C1 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Electromagnetic reciprocal-movement drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4930001 RU2046540C1 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Electromagnetic reciprocal-movement drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2046540C1 true RU2046540C1 (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=21571141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4930001 RU2046540C1 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Electromagnetic reciprocal-movement drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2046540C1 (en) |
-
1991
- 1991-04-22 RU SU4930001 patent/RU2046540C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Ряшенцев Н.П., Тимошенко Е.М., Фролов А.В. Теория, расчет и конструирование электромагнитных машин ударного действия. Новосибирск: Наука, 1970, с.64-69. * |
2. Малов А.П., Ряшенцев Н.П. и др. Электромагнитные молоты, Новосибирск: Наука, 1979, с.14-16. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4994698A (en) | Vibratory linear motor system | |
EP3021333A1 (en) | Magnetic actuator | |
KR20010080034A (en) | Electromagnetic valve actuator | |
US20010004171A1 (en) | Linear electric motor | |
EP0766271B1 (en) | Magnetic attraction driving engine using permanent magnet | |
SU1066469A3 (en) | Reciprocation generator | |
US5719543A (en) | Magnetically powered linear displacement apparatus | |
RU2046540C1 (en) | Electromagnetic reciprocal-movement drive | |
CA1081349A (en) | Electromagnetic vibrator | |
WO2008139250A1 (en) | Combined electrically-controlled actuator | |
US3706018A (en) | Electromagnetic vibrator employing rectification of induced currents | |
Huang et al. | Research on voice coil motor for a new construction with wireless power supply | |
JPH02211048A (en) | Electromagnetic driving device | |
RU2043693C1 (en) | Electrical-to-mechanical energy converting device | |
RU2172496C1 (en) | Pulse electromagnetic drive of non-explosive seismic source | |
RU2810637C1 (en) | Linear magnetoelectric machine | |
JPS5814699Y2 (en) | Reciprocating drive device | |
SU1327243A1 (en) | Reciprocating electric drive | |
JPS62260308A (en) | Method and apparatus for driving multi-electromagnet apparatus | |
US4396874A (en) | Magnetic apparatus for producing movement | |
RU2236744C1 (en) | Electromagnetic motor (variants) | |
SU936258A1 (en) | Electromagnetic reciprocal motion motor | |
SU1622924A1 (en) | Current pulse generator | |
SU853749A1 (en) | Submersible electric impact machine | |
RU1814165C (en) | Line stepping motor |