RU2361352C1

RU2361352C1 - Electro-magnetic vibrator (versions)

Info

Publication number: RU2361352C1
Application number: RU2008108662/09A
Authority: RU
Inventors: Роберт Радилович Саттаров (RU); Роберт Радилович Саттаров; Флюр Рашитович Исмагилов (RU); Флюр Рашитович Исмагилов; Наталья Львовна Бабикова (RU); Наталья Львовна Бабикова
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-07-10

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric engineering and may be used for driving vibration tools and in other devices making use of vibration. The electro-magnetic a.c. vibrator contains electric magnet and armature. Both elements are represented as two movable working parts having clearance between them and located on a.c. bus. If movable parts are identical, one of them is represented as a pair of ferromagnetic semi-rings joined together by non-magnetic washers. There is an extension represented as a permanent magnet and provided on front surface in the middle of semi-ring. The height H of the said extension is equal to the height of semi-ring h, while the extension length L is less than the clearance δ between semi-rings. If movable parts are different, one working part is represented as a pair of ferromagnetic semi-rings joined together by non-magnetic washers. There is an extension made from permanent magnet on one front surface in the middle of the semi-ring. The height H of this extension is equal to the height of semi-ring height h. The length L of the said extension is less than the clearance between semi-rings. The other working part, which is fixed to the non-magnetic non-conducting washer, is represented as a pair of permanent magnet extensions having height H equal to the height h of the semi-ring and length L less than the clearance δ between semi-rings.

EFFECT: reduced weight and dimensions, increased amplitude of vibration due to increased electro-magnetic force to join movable parts.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода виброинструментов и в других устройствах, использующих вибрацию.The invention relates to electrical engineering and can be used to drive vibration tools and other devices using vibration.

Известен двухтактный электромагнитный вибратор [А.С. СССР 1762371, МКИ⁴ Н02К 33/14, опубликовано 15.09.92], содержащий два электромагнита переменного тока, ферромагнитный якорь, жестко связанный с подвижной частью, упругую систему подвески подвижной части.Known push-pull electromagnetic vibrator [A.S. USSR 1762371, MKI ⁴ Н02К 33/14, published September 15, 1992] containing two electromagnets of alternating current, a ferromagnetic armature rigidly connected to the moving part, an elastic suspension system of the moving part.

Известен электромагнитный вибратор [А.С. СССР 1474807, МКИ⁴ Н02К 33/14, опубликовано 23.04.89], содержащий Н-образный сердечник с трехфазной обмоткой. Две обмотки намотаны на продольные стержни сердечника, а третья с противоположной намоткой - на поперечный стержень сердечника. Последовательно с первыми двумя обмотками включены полупроводниковые выпрямительные элементы.Known electromagnetic vibrator [A.S. USSR 1474807, MKI ⁴ H02K 33/14, published 04/23/89], containing an H-shaped core with a three-phase winding. Two windings are wound on the longitudinal rods of the core, and a third with opposite windings on the transverse core core. In series with the first two windings, semiconductor rectifier elements are included.

Известен электромагнитный вибратор [А.С. СССР 1363392, МКИ⁴ Н02К 33/14, опубликовано 30.12.87], состоящий из электромагнита переменного тока, ферромагнитного якоря, закрепленного на подвижной системе, и системы управления, содержащей источник питания переменного тока, конденсатор, включенный между источником и обмоткой.Known electromagnetic vibrator [A.S. USSR 1363392, MKI ⁴ Н02К 33/14, published December 30, 87], consisting of an alternating current electromagnet, a ferromagnetic armature mounted on a mobile system, and a control system containing an alternating current power source, a capacitor connected between the source and the winding.

Известен электромагнитный вибратор [Патент РФ 2130227, МКИ⁴ Н02К 33/00, 33/14, опубликовано 10.05.99], содержащий электромагнит и якорь, выполненные в виде двух одинаковых подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, каждая из которых представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, причем подвижные рабочие части установлены с возможностью поворота относительно друг друга.Known electromagnetic vibrator [RF Patent 2130227, MKI ⁴ Н02К 33/00, 33/14, published May 10, 1999], containing an electromagnet and an armature made in the form of two identical movable working parts with a gap between them, placed on an alternating current bus, each of which is a pair of half rings of ferromagnetic material, fastened with washers of non-magnetic material, and the movable working parts are mounted to rotate relative to each other.

Общим недостатком перечисленных устройств является сложность конструкции.A common disadvantage of these devices is the design complexity.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вибратор [Патент РФ 2251196 С1, МПК⁷ Н02К 33/00, 33/14, В06В 1/04, опубликовано 27.04.05], содержащий электромагнит и якорь, выполненные в виде двух одинаковых подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, каждая из упомянутых рабочих частей представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, причем на одной торцевой поверхности в средней части полукольца выполнен выступ, высота которого Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами.The closest in technical essence and the achieved effect is a vibrator [RF Patent 2251196 C1, IPC ⁷ Н02К 33/00, 33/14, В06В 1/04, published 04/27/05], containing an electromagnet and an armature made in the form of two identical movable workers parts with a gap between them, placed on the alternating current bus, each of the mentioned working parts is a pair of half rings of ferromagnetic material fastened with washers of non-magnetic material, and a protrusion is made on one end surface in the middle part of the half ring of H is equal to the height of the half ring h, and the length of the protrusion L is less than the gap δ between the half rings.

Недостатком прототипа является большая масса полуколец из ферромагнитного материала и малая электромагнитная сила притяжения между подвижными частями, что уменьшает амплитуду вибраций.The disadvantage of the prototype is the large mass of half rings of ferromagnetic material and a small electromagnetic force of attraction between the moving parts, which reduces the amplitude of the vibrations.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение электромагнитной силы притяжения подвижных частей и уменьшение массогабаритных показателей конструкции.The task to which the invention is directed is to increase the electromagnetic force of attraction of the moving parts and reduce the overall dimensions of the structure.

В первом варианте поставленная задача достигается тем, что электромагнитный вибратор переменного тока содержит электромагнит и якорь, выполненные в виде двух подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, в отличие от прототипа при двух одинаковых подвижных частях, каждая из подвижных частей представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, на одной торцевой поверхности в средней части полукольца выполнен выступ из постоянного магнита, высота которого Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами.In the first embodiment, the task is achieved in that the electromagnetic alternating current vibrator contains an electromagnet and an armature made in the form of two movable working parts with a gap between them, placed on the alternating current bus, in contrast to the prototype with two identical moving parts, each of which is movable parts is a pair of half rings of ferromagnetic material, fastened with washers of non-magnetic material, on one end surface in the middle part of the half ring made of a protrusion of a permanent magnet Whose height H is the height of the semiring h, and the protrusion length L is smaller than the gap δ between the semicircles.

Во втором варианте поставленная задача достигается тем, что электромагнитный вибратор переменного тока содержит электромагнит и якорь, выполненные в виде двух подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, в отличие от прототипа при двух различных подвижных частях, одна из подвижных рабочих частей представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, на одной торцевой поверхности в средней части полукольца выполнен выступ из постоянного магнита, высота которого Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами, другая - закрепленную на шайбе из немагнитного непроводящего материала пару выступов из постоянных магнитов, высота которых Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами.In the second embodiment, the task is achieved in that the electromagnetic vibrator of an alternating current contains an electromagnet and an armature made in the form of two movable working parts with a gap between them, placed on the bus with alternating current, in contrast to the prototype with two different movable parts, one of the movable the working parts is a pair of half rings of ferromagnetic material, fastened with washers of non-magnetic material, on one end surface in the middle part of the half ring a protrusion of constant m an agnite whose height H is equal to the height of the half-ring h, and the length of the protrusion L is less than the gap δ between the half-rings, the other is a pair of protrusions of permanent magnets fixed on a washer of non-magnetic non-conductive material, whose height H is equal to the height of the half-ring h and the length of the protrusion L is less than gap δ between half rings.

Выполнение одного кольца из непроводящего немагнитного материала позволяет уменьшить массу конструкции. Выступы из постоянных магнитов позволяют увеличить электромагнитную силу притяжения подвижных частей и изменять в широких пределах собственную частоту вибраций, что приводит к увеличению амплитуды вибраций.The execution of one ring of non-conductive non-magnetic material allows to reduce the mass of the structure. The protrusions from the permanent magnets allow you to increase the electromagnetic force of attraction of the moving parts and to vary within a wide range the natural frequency of vibrations, which leads to an increase in the amplitude of the vibrations.

Сущность устройства поясняется чертежами, гдеThe essence of the device is illustrated by drawings, where

- на фиг.1 изображен первый вариант общего вида электромагнитного вибратора;- figure 1 shows the first variant of the General view of the electromagnetic vibrator;

- на фиг.2 изображен второй вариант общего вида электромагнитного вибратора;- figure 2 shows a second variant of the General view of the electromagnetic vibrator;

- на фиг.3 изображен путь магнитного потока для первого варианта;- figure 3 shows the path of the magnetic flux for the first embodiment;

- на фиг.4 изображен путь магнитного потока для второго варианта.- figure 4 shows the path of the magnetic flux for the second option.

На фиг.1 электромагнитный вибратор содержит четыре полукольца 1, выполненные из ферромагнитного материала. Полукольца 1, имеющие выступ 2 высотой Н и скрепленные попарно с зазором δ между ними шайбами 3, выполненными из немагнитного материала, образуют две подвижные рабочие части электромагнитного вибратора, размещенные на шине с переменным током 4. Между подвижными рабочими частями электромагнитного вибратора существует упругая связь 5.In Fig.1, the electromagnetic vibrator contains four half rings 1 made of ferromagnetic material. Semirings 1 having a protrusion 2 of height H and fastened in pairs with a gap δ between them by washers 3 made of non-magnetic material form two movable working parts of the electromagnetic vibrator, placed on the bus with alternating current 4. Between the mobile working parts of the electromagnetic vibrator there is an elastic connection 5 .

На фиг.2 электромагнитный вибратор содержит два полукольца 1, выполненные из ферромагнитного материала, и кольцо из непроводящего материала 3. Полукольца 1 и кольцо 3 имеют выступы из постоянного магнита 2 высотой Н. Полукольца скреплены с зазором δ между ними шайбой, выполненной из немагнитного материала. Полукольцо 1 и кольцо 3 образуют две подвижные рабочие части электромагнитного вибратора, размещенные на шине с переменным током 4. Между подвижными рабочими частями электромагнитного вибратора существует упругая связь 5.Figure 2, the electromagnetic vibrator contains two half rings 1 made of ferromagnetic material, and a ring of non-conductive material 3. The half rings 1 and ring 3 have protrusions of a permanent magnet 2 of height N. The half rings are fastened with a gap δ between them with a washer made of non-magnetic material . The half ring 1 and ring 3 form two movable working parts of the electromagnetic vibrator located on the bus with alternating current 4. Between the mobile working parts of the electromagnetic vibrator there is an elastic connection 5.

В первом варианте электромагнитный вибратор работает следующим образом. Переменный ток, протекая по шине 4, возбуждает в магнитной цепи электромагнитного вибратора переменный магнитный поток Ф. В области зазора между полукольцами часть магнитного потока замыкается через зазор и постоянный магнит, а другая часть - через второе ферромагнитное полукольцо (фиг.3). Первая часть магнитного потока Ф₁, взаимодействуя с полем постоянного магнита, приводит к возникновению переменной силы притяжения, изменяющейся по направлению. Вторая часть магнитного потока Ф₂ создает силу, постоянную по направлению и изменяющую свое значение от нуля до максимального. Под действием этих сил подвижные части будут совершать вынужденные колебания. Первая составляющая силы значительно превышает вторую, особенно при больших расстояниях между кольцами. При совпадении направления переменного магнитного потока с направлением потока постоянного магнита подвижные рабочие части электромагнитного вибратора начинают сближаться, при изменении направления тока и соответственно переменного магнитного потока взаимодействие постоянного магнита с этим потоком приводит к возникновению силы отталкивания между подвижными частями. Далее направление тока вновь изменяется, и цикл повторится снова. Упругая связь обеспечивает возврат в исходное положение. Частота изменения вынуждающей силы и колебаний определяется частотой переменного тока.In the first embodiment, the electromagnetic vibrator operates as follows. An alternating current flowing through bus 4 excites an alternating magnetic flux F. in the magnetic circuit of the electromagnetic vibrator. In the region of the gap between the half rings, part of the magnetic flux closes through the gap and a permanent magnet, and the other part through the second ferromagnetic half-ring (Fig. 3). The first part of the magnetic flux Ф ₁ , interacting with the field of a permanent magnet, leads to the appearance of a variable attractive force, which changes in direction. The second part of the magnetic flux f ₂ creates a force that is constant in direction and changes its value from zero to maximum. Under the action of these forces, the moving parts will make forced oscillations. The first component of the force significantly exceeds the second, especially at large distances between the rings. When the direction of the alternating magnetic flux coincides with the direction of the flux of the permanent magnet, the mobile working parts of the electromagnetic vibrator begin to approach each other, when the direction of the current and, accordingly, the alternating magnetic flux change, the interaction of the permanent magnet with this flux causes a repulsive force between the moving parts. Further, the direction of the current changes again, and the cycle repeats again. Elastic connection provides a return to its original position. The frequency of change of the driving force and vibrations is determined by the frequency of the alternating current.

Во втором варианте электромагнитный вибратор работает аналогично. При этом магнитный поток Ф замыкается только через постоянный магнит (фиг.4), и электромагнитная сила имеет одну составляющую, которая изменяется по направлению и величине с частотой переменного тока. В этом варианте возможно существенное уменьшение массы одной из подвижных частей, что увеличивает собственную частоту колебаний. При совпадении собственной частоты с частотой вынуждающей силы возможно значительное увеличение амплитуды вибрации.In the second embodiment, the electromagnetic vibrator works similarly. In this case, the magnetic flux Ф is closed only through a permanent magnet (Fig. 4), and the electromagnetic force has one component, which changes in direction and magnitude with the frequency of the alternating current. In this embodiment, it is possible to significantly reduce the mass of one of the moving parts, which increases the natural frequency of the oscillations. If the natural frequency coincides with the frequency of the driving force, a significant increase in the amplitude of vibration is possible.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет уменьшить массогабаритные показатели, увеличить амплитуду вибраций за счет увеличения электромагнитной силы притяжения подвижных частей.Thus, the claimed invention allows to reduce overall dimensions, increase the amplitude of the vibrations by increasing the electromagnetic force of attraction of the moving parts.

Использование предлагаемого электромагнитного вибратора в промышленности обеспечивает следующие преимущества.The use of the proposed electromagnetic vibrator in industry provides the following advantages.

1. Уменьшение массогабаритных показателей.1. The decrease in overall dimensions.

2. Расширение функциональных возможностей.2. Extension of functionality.

Claims

1. Electromagnetic vibrator of alternating current, containing an electromagnet and an armature, made in the form of two movable working parts with a gap between them, placed on the bus with alternating current, characterized in that with two identical moving parts each represents a pair of half rings of ferromagnetic material, fastened washers of non-magnetic material, on one end surface in the middle part of a half-ring a protrusion of a permanent magnet is made, the height of which H is equal to the height of the half-ring h and the length of the protrusion L is less s of the gap δ between the semicircles.

2. Electromagnetic vibrator of alternating current, containing an electromagnet and an armature, made in the form of two movable working parts with a gap between them, placed on the bus with alternating current, characterized in that when two different moving parts, one of the movable working parts is a pair of half rings of a ferromagnetic material, fastened with washers of non-magnetic material, on one end surface in the middle part of a half-ring a protrusion of a permanent magnet is made, the height of which H is equal to the height of the half-ring h, and lengths and the protrusion L is less than the size of the gap δ between the half rings, the other is a pair of protrusions of permanent magnets fixed on a washer of non-magnetic non-conductive material whose height H is equal to the height of the half ring h, and the length of the protrusion L is less than the size of the gap δ between the half rings.