RU2538094C1 - Impact electromechanical converter of combined type - Google Patents
Impact electromechanical converter of combined type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538094C1 RU2538094C1 RU2013131248/07A RU2013131248A RU2538094C1 RU 2538094 C1 RU2538094 C1 RU 2538094C1 RU 2013131248/07 A RU2013131248/07 A RU 2013131248/07A RU 2013131248 A RU2013131248 A RU 2013131248A RU 2538094 C1 RU2538094 C1 RU 2538094C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- disk
- electrically conductive
- shock
- armature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов, которые предназначены для создания циклических ударных импульсов, например, при деформации объектов в технологическом процессе.The invention relates to electromechanics and can be used in shock drives of machines and mechanisms that are designed to create cyclic shock pulses, for example, during deformation of objects in the process.
Известен преобразователь электрических импульсов в механические, содержащий размещенные в корпусе плоский индуктор и выводы для соединения с источником электрических импульсов, а также расположенный со стороны рабочей поверхности индуктора якорь (силопередающий элемент) из электропроводного материала, который выполнен составным из плоских элементов и заключен в гибкую оболочку [1]. При этом плоские элементы якоря могут быть выполнены в виде концентрических колец, параллельных или радиально расположенных полос.A known converter of electrical impulses into mechanical ones, comprising a flat inductor located in the housing and leads for connecting to a source of electrical impulses, as well as an armature (power-transmitting element) located on the side of the inductor’s working surface made of electrically conductive material, which is made up of flat elements and enclosed in a flexible shell [one]. In this case, the flat elements of the anchor can be made in the form of concentric rings, parallel or radially arranged strips.
Однако такая конструкция обладает низкой эффективностью за счет выполнения якоря не сплошным, а составным с неэлектропроводящими зазорами между плоскими электропроводящими элементами. Вследствие этого вихревые токи, индуцированные в якоре, имеют уменьшенную амплитуду, а значит, и электродинамическая сила между индуктором и якорем недостаточно велика. Кроме того, составная конструкция обусловливает низкую надежность якоря, а значит, и всего преобразователя.However, this design has low efficiency due to the implementation of the anchor is not continuous, but composite with non-conductive gaps between the flat conductive elements. As a result of this, the eddy currents induced in the armature have a reduced amplitude, which means that the electrodynamic force between the inductor and armature is not large enough. In addition, the composite design determines the low reliability of the armature, and hence the entire transducer.
Известно ударное электромеханическое устройство, содержащее плоскую обмотку возбуждения, размещенную в диэлектрическом корпусе, на котором установлены регулируемые упоры, обеспечивающие зазор между корпусом и стенкой объекта воздействия [2]. Ударник этого устройства выполнен в виде метаемой шайбы из электропроводящего материала, установлен над обмоткой возбуждения и связан с возвратно-фиксирующим механизмом. К ударнику прикреплена накладка с ребрами, причем форма накладки определяется формой обрабатываемой поверхности и ее жесткостью.Known shock electromechanical device containing a flat field winding located in a dielectric casing, on which adjustable stops are installed, providing a gap between the casing and the wall of the object of influence [2]. The drummer of this device is made in the form of a throwable washer from an electrically conductive material, mounted above the field winding and connected with a reciprocating mechanism. A pad with ribs is attached to the drummer, the shape of the pad being determined by the shape of the surface being machined and its rigidity.
Однако эффективность известного электромеханического устройства недостаточно высока из-за того, что выполненный в виде шайбы ударник и плоская обмотка возбуждения характеризуются относительно небольшим значением взаимной индуктивности. Вследствие этого в ударнике индуцируются вихревые токи небольшой величины, а значит, и развивается незначительная электродинамическая сила между обмоткой возбуждения и ударником.However, the efficiency of the known electromechanical device is not high enough due to the fact that the striker made in the form of a washer and a flat field winding are characterized by a relatively small value of mutual inductance. As a result of this, eddy currents of small magnitude are induced in the drummer, which means that a slight electrodynamic force develops between the field winding and the drummer.
Известна магнитно-импульсная установка для разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов, содержащая индуктор, выполненный в виде плоской обмотки возбуждения с диэлектрическим корпусом, подключаемой к источнику импульсного тока, и расположенный между индуктором и очищаемой поверхностью оборудования якорь, выполненный из материала с высокой электропроводностью и коаксиально установленный с обмоткой индуктора [3]. Якорь этой установки выполнен в форме плоского диска, торцевая поверхность которого прилегает к торцевой поверхности обмотки индуктора, с внутренней обечайкой, расположенной внутри обмотки индуктора так, что наружная боковая поверхность обечайки контактирует с частью внутренней боковой поверхности обмотки возбуждения.Known magnetic pulse installation for breaking arches and cleaning technological equipment from adhering materials, containing an inductor made in the form of a flat field winding with a dielectric housing connected to a pulse current source and located between the inductor and the surface of the equipment to be cleaned, an armature made of material with high electrical conductivity and coaxially mounted with an inductor winding [3]. The anchor of this installation is made in the form of a flat disk, the end surface of which is adjacent to the end surface of the inductor winding, with an inner shell located inside the inductor winding so that the outer side surface of the shell contacts with part of the inner side surface of the field winding.
В этом устройстве за счет наличия внутренней обечайки в дисковом якоре обеспечивается улучшенная магнитная связь между якорем и обмоткой индуктора, вследствие чего усиливается электродинамическое взаимодействие между ними, а значит, и силовое воздействие на очищаемую поверхность оборудования.In this device, due to the presence of the inner shell in the disk armature, an improved magnetic coupling between the armature and the inductor winding is provided, as a result of which the electrodynamic interaction between them is enhanced, and hence the force effect on the equipment surface being cleaned.
Однако эффективность работы описанного электромеханического устройства недостаточно высока. Это связано с тем, что коэффициент магнитной связи между обмоткой индуктора и якорем небольшой, а значит, имеет место недостаточное силовое воздействие на якорь со стороны обмотки индуктора. Кроме того, в этом устройстве проблематично формирование значительной амплитуды электродинамической силы без увеличения параметров источника импульсного тока. Поскольку обмотка индуктора охвачена диэлектрическим корпусом, то эффективность ее охлаждения низка. Из-за повышенной температуры обмотки увеличивается ее сопротивление, ухудшается состояние электрической изоляции, что обуславливает уменьшение величины силового ударного импульса или частоты следования токовых импульсов, а значит, и производительности установки.However, the efficiency of the described electromechanical device is not high enough. This is due to the fact that the magnetic coupling coefficient between the inductor winding and the armature is small, which means that there is insufficient force acting on the armature from the side of the inductor winding. In addition, in this device, it is problematic to form a significant amplitude of the electrodynamic force without increasing the parameters of the pulse current source. Since the inductor winding is covered by a dielectric casing, its cooling efficiency is low. Due to the increased temperature of the winding, its resistance increases, the state of electrical insulation deteriorates, which leads to a decrease in the magnitude of the power shock pulse or the frequency of the current pulses, and, therefore, the performance of the installation.
Наиболее близким по технической сущности и заявляемому результату является линейный электромеханический преобразователь ударного действия, содержащий коаксиально расположенные ферромагнитный корпус, индуктор, подвижные якорь и боек [4]. Внутри ферромагнитного корпуса, выполненного в виде стакана с боковыми стенками и центральным стержнем, закрытого крышкой, расположены индуктор и электропроводящий диск якоря. Индуктор выполнен в виде соленоидальной катушки с центральным отверстием. Якорь выполнен в виде электропроводящего диска с центральным отверстием, плоская поверхность которого прилегает к индуктору, и коаксиально расположенного ударного диска, взаимодействующего с бойком, заостренный конец которого направлен в сторону объекта деформирования. Между крышкой ферромагнитного корпуса с аксиальным направляющим отверстием и электропроводящим диском якоря установлена возвратная пружина.The closest in technical essence and the claimed result is a linear electromechanical shock transducer containing coaxially located ferromagnetic body, inductor, movable armature and firing pin [4]. Inside the ferromagnetic housing, made in the form of a glass with side walls and a central rod, closed by a lid, an inductor and an electrically conductive armature disk are located. The inductor is made in the form of a solenoidal coil with a central hole. The anchor is made in the form of an electrically conductive disk with a central hole, the flat surface of which is adjacent to the inductor, and a coaxially located shock disk interacting with the striker, the pointed end of which is directed toward the object of deformation. Between the cover of the ferromagnetic housing with an axial guide hole and an electrically conductive armature disk, a return spring is installed.
В устройстве-прототипе ферромагнитный корпус обеспечивает ослабление внешних магнитных полей рассеяния и усиление полей в активной зоне между индуктором и электропроводящим диском якоря, создавая высокую механическую надежность преобразователя. Известный преобразователь обладает высокой технологичностью за счет простых конфигураций основных конструктивных элементов и характеризуется легкостью их сборки и настройки.In the prototype device, the ferromagnetic casing provides a weakening of the external magnetic fields of scattering and field amplification in the core between the inductor and the electrically conductive armature disk, creating high mechanical reliability of the converter. The known converter is highly manufacturable due to simple configurations of the main structural elements and is characterized by the ease of assembly and configuration.
При этом можно отметить следующие недостатки устройства-прототипа.In this case, the following disadvantages of the prototype device can be noted.
Аксиально вытянутая соленоидальная конфигурация индуктора и конфигурация ферромагнитного корпуса формируют малую площадь поверхности электропроводящего диска якоря, прилегающей к индуктору, что уменьшает электродинамическую силу взаимодействия между ними. При этом существенно возрастают аксиальные габариты устройства.The axially elongated solenoidal configuration of the inductor and the configuration of the ferromagnetic body form a small surface area of the electrically conductive armature disk adjacent to the inductor, which reduces the electrodynamic force of interaction between them. In this case, the axial dimensions of the device significantly increase.
Кроме того, после токового импульса в индукторе начинается перемещение якоря, что обуславливает ослабление магнитной связи между ними. В результате уменьшаются индуцированные токи в электропроводящем диске якоря, а значит, и электродинамическая сила отталкивания. Все это снижает эффективность электромеханического преобразователя ударного действия.In addition, after the current pulse in the inductor, the movement of the armature begins, which leads to the weakening of the magnetic coupling between them. As a result, the induced currents in the conductive disk of the armature are reduced, and hence the electrodynamic repulsive force. All this reduces the efficiency of the electromechanical shock transducer.
Задачей изобретения является повышение эффективности ударного электромеханического преобразователя.The objective of the invention is to increase the efficiency of an impact electromechanical transducer.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном линейном электромеханическом преобразователе ударного действия, содержащем коаксиально расположенные ферромагнитный корпус, индуктор, подвижный якорь и подвижный боек, внутри ферромагнитного корпуса, выполненного с боковым цилиндрическим и торцевыми дисковыми участками, расположены индуктор и электропроводящий диск якоря, индуктор выполнен в виде катушки с центральным отверстием, якорь выполнен в виде электропроводящего диска с центральным отверстием, плоская поверхность которого прилегает к индуктору, и коаксиально расположенного ударного диска, взаимодействующего с бойком, заостренный конец которого направлен в сторону объекта деформирования, между торцевым дисковым участком ферромагнитного корпуса с аксиальным направляющим отверстием и электропроводящим диском якоря установлена возвратная пружина, в соответствии с предлагаемым изобретением, индуктор, подсоединенный к импульсной системе возбуждения, выполнен в виде неподвижной и подвижной катушек, которые соединены между собой электрически последовательно и встречно по магнитному полю, неподвижная катушка индуктора прикреплена к боковому цилиндрическому участку ферромагнитного корпуса посредством кольцевого элемента так, что между плоской поверхностью неподвижной катушки и торцевым дисковым участком ферромагнитного корпуса, удаленным от объекта деформирования, выполнен зазор, в котором коаксиально расположен дисковый ферромагнитный сердечник, подвижная катушка индуктора содержит четыре упорядоченно расположенные в тангенциальном направлении и аксиально направленные стержневых элемента, которые размещены в направляющих отверстиях кольцевого элемента, при этом два противоположно расположенные направляющие стержневые элемента, которые соединены с электрическими выводами подвижной катушки индуктора, выполнены в виде электродов, контактирующих с электропроводящими вставками, которые электрически изолированы в кольцевом элементе, при этом к одной электропроводящей вставке присоединен электрический вывод неподвижной катушки индуктора, к другой электропроводящей вставке присоединен один электрический вывод системы возбуждения, второй вывод которой соединен с электрическим выводом неподвижной катушки индуктора, цилиндрический боек выполнен с направляющей, выступающей и ударной частями таким образом, что направляющая часть бойка проходит через внутренние отверстия катушек индуктора и якоря, выполненного в виде соединенных между собой электропроводящего и ударного дисков, а конец направляющей части бойка соединен с дисковым ферромагнитным сердечником, выступающая часть бойка содержит плоскую поверхность, которая взаимодействует с ударным диском якоря, и сужающуюся к объекту деформирования коническую поверхность, которая взаимодействует с возвратной пружиной, а ударная часть бойка выполнена с возможностью перемещения через центральное направляющее отверстие торцевого дискового участка ферромагнитного корпуса.The problem is solved due to the fact that in the well-known linear electromechanical shock transducer containing coaxially arranged ferromagnetic body, inductor, movable armature and movable hammer, inside the ferromagnetic body made with side cylindrical and end disk sections, there are an inductor and an electrically conductive armature disk, the inductor is made in the form of a coil with a central hole, the armature is made in the form of an electrically conductive disk with a central hole, a flat surface adjacent to the inductor, and a coaxially located shock disk interacting with the striker, the pointed end of which is directed towards the object of deformation, a return spring is installed between the end disk portion of the ferromagnetic body with the axial guide hole and the conductive disk of the armature, in accordance with the invention, the inductor connected to a pulsed excitation system, made in the form of a fixed and movable coils, which are interconnected electrically after Favorably and counter to the magnetic field, the fixed inductor coil is attached to the lateral cylindrical portion of the ferromagnetic casing by means of an annular element such that a gap is made between the flat surface of the fixed coil and the end disk portion of the ferromagnetic casing remote from the deformation object, in which the disk ferromagnetic core is coaxially located , the movable inductor coil contains four orderly located in the tangential direction and axially directed rod elements that are placed in the guide holes of the annular element, while two opposing guide rod elements that are connected to the electrical terminals of the movable inductor coil are made in the form of electrodes in contact with electrically conductive inserts that are electrically isolated in the ring element, while to one an electrically conductive insert is connected to an electrical terminal of a fixed inductor coil, one electric is connected to another electrically conductive insert The output of the excitation system, the second output of which is connected to the electrical output of the stationary inductor coil, the cylindrical hammer is made with a guide, protruding and shock parts so that the guide part of the hammer passes through the internal holes of the inductor coils and the armature, made in the form of interconnected electroconductive and shock disks, and the end of the guide part of the striker is connected to the disk ferromagnetic core, the protruding part of the striker contains a flat surface that interacts uet with impact armature disc and tapering to an object deformation conical surface which cooperates with a return spring, and the knock part of the striker is movable through the central guide hole of the end portion of the ferromagnetic disc housing.
Кроме того, импульсная система возбуждения включает последовательно соединенные емкостной накопитель энергии и электронный ключ, которые шунтированы обратным диодом.In addition, the pulsed excitation system includes a series-connected capacitive energy storage device and an electronic switch, which are shunted by a reverse diode.
Кроме того, в отверстии катушки индуктора зафиксирована цилиндрическая изоляционная втулка, внутреннее отверстие которой выполнено со скользящей поверхностью для направляющей части бойка.In addition, a cylindrical insulating sleeve is fixed in the hole of the inductor coil, the inner hole of which is made with a sliding surface for the guide part of the striker.
Кроме того, выполненный в виде электрода направляющий стержень и охватывающее его отверстие электропроводящей вставки выполнены с плоскими участками.In addition, the guide rod made in the form of an electrode and the hole of the electrically conductive insert covering it are made with flat sections.
Кроме того, внутри отверстия электропроводящей вставки установлены плоские контактные электропроводящие пружины, поверхности которых, обращенные к электроду, выполнены с малым коэффициентом трения.In addition, inside the hole of the electrically conductive insert, flat contact electrically conductive springs are installed, the surfaces of which facing the electrode are made with a low coefficient of friction.
Кроме того, поверхность электрода, обращенная к плоской контактной электропроводящей пружине, выполнена с малым коэффициентом трения.In addition, the electrode surface facing the flat contact conductive spring is made with a low coefficient of friction.
Кроме того, кольцевой элемент выполнен из изоляционного материала.In addition, the annular element is made of insulating material.
Кроме того, катушка индуктора совместно с цилиндрической изоляционной втулкой выполнена монолитной путем пропитки эпоксидной смолой с последующим ее затвердеванием.In addition, the inductor coil together with a cylindrical insulating sleeve is made monolithic by impregnation with epoxy resin and its subsequent hardening.
Кроме того, боковой цилиндрический и торцевые дисковые участки ферромагнитного корпуса выполнены с возможностью разъединения.In addition, the lateral cylindrical and end disk sections of the ferromagnetic body are made with the possibility of separation.
Кроме того, цилиндрический боек выполнен из ферромагнитного материала, а его ударная часть выполнена закаленной.In addition, the cylindrical firing pin is made of ferromagnetic material, and its impact part is hardened.
Выполнение индуктора в виде двух катушек, которые соединены между собой электрически последовательно и встречно по магнитному полю, обеспечивает при подключении к импульсной системе возбуждения создание аксиально направленной электродинамической силы отталкивания между ними. Эта электродинамическая сила возникает из-за взаимодействия противоположно направленных токов в катушках. Поскольку одна из катушек является неподвижной, то под действием электродинамической силы происходит отталкивание от нее подвижной катушки. При этом на дисковый ферромагнитный сердечник со стороны неподвижной катушки индуктора действует электромагнитная сила притяжения, а на электропроводящий диск якоря со стороны подвижной катушки индуктора действует электродинамическая сила индукционно-динамического отталкивания.The execution of the inductor in the form of two coils, which are interconnected electrically in series and counter-magnetic field, provides when connected to a pulse excitation system creates an axially directed electrodynamic repulsive force between them. This electrodynamic force is due to the interaction of oppositely directed currents in the coils. Since one of the coils is stationary, under the action of electrodynamic forces repulsion of the moving coil from it occurs. In this case, the electromagnetic ferromagnetic force acts on the disk ferromagnetic core from the side of the stationary inductor coil, and the electrodynamic force of induction-dynamic repulsion acts on the electrically conductive armature disk from the side of the movable inductor coil.
Поскольку боек соединен с дисковым ферромагнитным сердечником и все силы (электродинамическая сила взаимодействия токов катушек, электромагнитная сила притяжения сердечника и электродинамическая сила индукционно-динамического отталкивания) направлены в одну сторону, то под действием суммарной силы боек воздействует на объект деформирования со значительной кинетической энергией, обеспечивая высокую эффективность электромеханического преобразователя.Since the firing pin is connected to a ferromagnetic disk core and all the forces (electrodynamic force of coil currents interaction, electromagnetic core attraction force and electrodynamic force of induction-dynamic repulsion) are directed in one direction, under the action of the total firing force acts on the deformation object with significant kinetic energy, providing high efficiency electromechanical converter.
Крепление неподвижной катушки индуктора к боковому цилиндрическому участку ферромагнитного корпуса посредством кольцевого элемента обеспечивает возможность эффективного взаимодействия путем контактирования ее свободных плоских поверхностей с дисковым ферромагнитным сердечником и с подвижной катушкой. При этом формируется зазор между неподвижной катушкой и торцевым дисковым участком ферромагнитного корпуса, в котором коаксиально расположен подвижный дисковый ферромагнитный сердечник, выполняющий роль якоря электромагнита.The fastening of the fixed inductor coil to the lateral cylindrical portion of the ferromagnetic casing by means of the annular element provides the possibility of effective interaction by contacting its free flat surfaces with the disk ferromagnetic core and with the movable coil. In this case, a gap is formed between the fixed coil and the end disk portion of the ferromagnetic casing, in which the movable disk ferromagnetic core is coaxially located, which acts as the armature of the electromagnet.
Наличие у подвижной катушки индуктора четырех стержневых элементов, которые упорядоченно расположены в тангенциальном направлении, аксиально направлены и размещены в направляющих отверстиях кольцевого элемента, обеспечивает строго аксиальное перемещение данной катушки относительно неподвижной катушки индуктора.The presence of four rod elements, which are arranged in a tangential direction, axially directed and placed in the guide holes of the annular element of the movable inductor coil, ensures strictly axial movement of this coil relative to the stationary inductor coil.
Выполнение двух противоположно расположенных направляющих стержневых элементов, которые соединены с электрическими выводами подвижной катушки, в виде электродов, контактирующих с электропроводящими вставками, обеспечивает электрическую связь подвижной катушки с неподвижной катушкой индуктора и с импульсной системой возбуждения. Образование такой электрической цепи происходит за счет того, что к одной электропроводящей вставке присоединен электрический вывод неподвижной катушки индуктора, к другой электропроводящей вставке присоединен один электрический вывод системы возбуждения, второй вывод которой соединен с электрическим выводом неподвижной катушки индуктора.The implementation of two oppositely located guide rod elements, which are connected to the electrical terminals of the moving coil, in the form of electrodes in contact with the electrically conductive inserts, provides electrical connection of the moving coil with the stationary coil of the inductor and with the pulse excitation system. The formation of such an electric circuit occurs due to the fact that an electrical terminal of the fixed inductor coil is connected to one electroconductive insert, and one electrical terminal of the excitation system is connected to another electroconductive insert, the second terminal of which is connected to the electrical terminal of the stationary inductor coil.
Надежная работа преобразователя обеспечивается за счет того, что электропроводящие вставки электрически изолированы в кольцевом элементе, через который не происходит перетекание токов. Этой же цели способствует выполнение кольцевого элемента из изоляционного материала.Reliable operation of the converter is ensured by the fact that the electrically conductive inserts are electrically isolated in the annular element through which currents do not flow. The same goal is facilitated by the implementation of the annular element of insulating material.
Выполнение якоря в виде электропроводящего и ударного дисков, соединенных между, собой делает его конструкцию надежной и прочной.The implementation of the anchor in the form of electrically conductive and shock disks connected between each other makes its design reliable and durable.
Выполнение цилиндрического бойка с направляющей, выступающей и ударной частями позволяет выполнять различные функции.Performing a cylindrical striker with a guide, protruding and shock parts allows you to perform various functions.
Направляющая часть бойка, которая проходит через внутренние отверстия катушек индуктора и якоря, обеспечивает строго аксиальное перемещение якоря, бойка и дискового ферромагнитного сердечника.The guide part of the striker, which passes through the internal holes of the inductor coils and the armature, provides strictly axial movement of the armature, the striker and the disk ferromagnetic core.
Выступающая часть бойка плоской поверхностью обеспечивает передачу электродинамической силы взаимодействия токов катушек и электродинамической силы индукционно-динамического отталкивания от якоря к бойку. Коническая поверхность, которая сужается в направлении объекта деформирования, обеспечивает высокую жесткость выступающей части бойка, а ее взаимодействие с возвратной пружиной обеспечивает первоначальное положение якоря, бойка и дискового ферромагнитного сердечника после затухания токового импульса в индукторе.The protruding part of the striker with a flat surface ensures the transfer of the electrodynamic force of the interaction of the coil currents and the electrodynamic force of the inductive-dynamic repulsion from the armature to the striker. The conical surface, which narrows in the direction of the deformation object, provides high rigidity for the protruding part of the striker, and its interaction with the return spring ensures the initial position of the armature, striker, and disk ferromagnetic core after the current pulse decays in the inductor.
Наличие центрального направляющего отверстия в торцевом дисковом участке ферромагнитного корпуса исключает боковое смещение ударной части бойка даже при взаимодействии с объектом деформирования.The presence of a central guide hole in the end disk portion of the ferromagnetic body eliminates lateral displacement of the impact part of the striker even when interacting with the deformation object.
Выполнение цилиндрического бойка из ферромагнитного материала обеспечивает увеличение электромагнитных и электродинамических сил за счет магнитного поля, поскольку боек выполняет функции магнитопровода. Выполнение ударной части бойка закаленной увеличивает его прочность, что важно при взаимодействии с объектом деформирования.The implementation of a cylindrical hammer made of ferromagnetic material provides an increase in electromagnetic and electrodynamic forces due to the magnetic field, since the hammer acts as a magnetic circuit. The implementation of the impact part of the strikers hardened increases its strength, which is important when interacting with the object of deformation.
Выполнение импульсной системы возбуждения с последовательным соединением емкостного накопителя энергии и электронного ключа, которые шунтированы обратным диодом, обеспечивает электронное управление ударного электромеханического преобразователя комбинированного типа путем подачи управляющего импульса на электронный ключ. При этом формируется апериодический импульс тока в индукторе с коротким фронтом и последующим плавным затуханием. Резкий фронт тока эффективен для индуцирования вихревых токов в электропроводящем диске якоря и создания индукционной силы отталкивания, а плавное затухание тока эффективно для электромагнитной силы притяжения дискового ферромагнитного сердечника.The implementation of a pulsed excitation system with a series connection of a capacitive energy storage device and an electronic key, which are shunted by a reverse diode, provides electronic control of a shock electromechanical converter of the combined type by supplying a control pulse to the electronic key. In this case, an aperiodic current pulse is formed in the inductor with a short front and subsequent smooth damping. The sharp front of the current is effective for inducing eddy currents in the conductive disk of the armature and creating an induction repulsive force, and smooth attenuation of the current is effective for the electromagnetic force of attraction of the disk ferromagnetic core.
Фиксирование цилиндрических изоляционных втулок в отверстиях катушек индуктора упрощает технологию их изготовления за счет намотки провода катушек непосредственно на данные втулки. Пропитка каждой катушки индуктора совместно с втулкой эпоксидной смолой с последующим ее затвердеванием делает конструкцию монолитной.The fixing of cylindrical insulating bushings in the holes of the inductor coils simplifies their manufacturing technology by winding the coil wire directly onto these bushings. The impregnation of each inductor coil together with the epoxy sleeve and its subsequent hardening makes the design monolithic.
Выполнение цилиндрических втулок с внутренними отверстиями со скользящей поверхностью обеспечивают перемещение направляющей части бойка с малым трением.The implementation of cylindrical bushings with internal holes with a sliding surface provide movement of the guide part of the striker with low friction.
При выполнении электродов и отверстий электропроводящих вставок, которые их охватывают, с плоскими участками в них можно легко вставить плоские контактные электропроводящие пружины, что обеспечит эффективную передачу тока между электродом и электропроводящей вставкой.When making electrodes and holes of the electrically conductive inserts that enclose them, with flat portions, it is possible to easily insert flat contact electrically conductive springs therein, which will ensure efficient current transfer between the electrode and the electrically conductive insert.
На фиг.1 представлено поперечное сечение ударного электромеханического преобразователя комбинированного типа в исходном положении;Figure 1 shows a cross section of a shock electromechanical transducer of a combined type in the initial position;
на фиг.2 - вид A на фиг.1;figure 2 is a view A in figure 1;
на фиг.3 - поперечное сечение преобразователя при работе;figure 3 is a cross section of the Converter during operation;
на фиг.4 - электрическая цепь преобразователя; точками (к нам) и крестиками (от нас) показаны направления токов в катушках индуктора;figure 4 - electric circuit of the Converter; dots (to us) and crosses (from us) show the directions of currents in the inductor coils;
на фиг.5 - токовый импульс индуктора преобразователя;figure 5 - current pulse of the inductor of the Converter;
на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.2 при наличии электрода в отверстии электропроводящей вставки;in Fig.6 is a section bB in Fig.2 in the presence of an electrode in the hole of the conductive insert;
на фиг.7 - сечение Б-Б на фиг.2 при отсутствии электрода в отверстии электропроводящей вставки;Fig.7 is a section bB in Fig.2 in the absence of an electrode in the hole of the conductive insert;
на фиг.8 - сечение B-B на фиг.2;in Fig.8 is a section B-B in Fig.2;
на фиг.9 - сечение Г-Г на фиг.2;figure 9 is a cross section GG in figure 2;
на фиг.10 - сечение Д-Д на фиг.2;figure 10 is a cross section DD in figure 2;
на фиг.11 - вид E на фиг.6;figure 11 is a view of E in figure 6;
на фиг.12 - вид электрода в отверстии электропроводящей вставки в аксонометрии;in Fig.12 is a view of the electrode in the hole of the conductive insert in a perspective view;
на фиг.13 - поперечное сечение бойка.Fig.13 is a cross section of the striker.
Ударный электромеханический преобразователь комбинированного типа состоит из коаксиально расположенных ферромагнитного корпуса 1, индуктора 2, подвижного якоря 3 и подвижного цилиндрического бойка 4.The shock electromechanical transducer of the combined type consists of a coaxially located
Ферромагнитный корпус состоит из бокового цилиндрического участка 1а и двух торцевых дисковых участков 16 и 1в, которые выполнены с возможностью разъединения путем использования, например, резьбового соединения (не показано).The ferromagnetic housing consists of a lateral cylindrical section 1A and two
Индуктор 2 через зажимы B и Б подсоединен к импульсной системе возбуждения 5, которая включает последовательно соединенный емкостной накопитель энергии C и электронный ключ VS, которые шунтированы обратным диодом VD (фиг.4).The
Индуктор 2 выполнен в виде неподвижной 2а и подвижной 2б катушек, каждая из которых имеет форму диска с центральным отверстием, соответственно 2в и 2г. Катушки соединены между собой электрически последовательно и встречно по магнитному полю. Узел соединения катушек между собой обозначен индексом Г (фиг.4).The
Неподвижная катушка 2а индуктора прикреплена к боковому цилиндрическому участку 1а ферромагнитного корпуса 1 посредством кольцевого элемента 6. Кольцевой элемент 6 выполнен из изоляционного материала, например текстолита. Между плоской поверхностью 2в неподвижной катушки индуктора 2а и торцевым дисковым участком 1б ферромагнитного корпуса выполнен зазор 7, в котором коаксиально расположен дисковый ферромагнитный сердечник 8.The fixed
Якорь 3 выполнен в виде электропроводящего 9 и ударного 10 дисков с центральными отверстиями, которые соединены между собой крепежными элементами 10а. Плоская поверхность 9а электропроводящего диска 9 прилегает к подвижной катушке 2б индуктора.
Между торцевым дисковым участком 1в ферромагнитного корпуса с аксиальным направляющим отверстием 1г и ударным диском 10 якоря установлена возвратная пружина 11.Between the end disk portion 1c of the ferromagnetic body with the axial guide hole 1g and the
Цилиндрический боек 4 выполнен с направляющей 4а, выступающей 4б и ударной 4в частями (фиг.13). Направляющая часть бойка 4а проходит через внутренние отверстия 2в и 2г катушек индуктора 2 и якоря 3, а ее конец соединен с дисковым ферромагнитным сердечником 8.The
Выступающая часть бойка 4б содержит плоскую поверхность 4г, которая взаимодействует путем прилегания с ударным диском 10 якоря 3, и коническую поверхность 4д, которая сужается в направлении объекта деформирования 12 и взаимодействует с возвратной пружиной 11.The protruding part of the striker 4b contains a flat surface 4g, which interacts by abutment with the
Ударная часть бойка 4в выполнена с возможностью перемещения через центральное направляющее отверстие 1г торцевого дискового участка 1в ферромагнитного корпуса. Ее заостренный конец 4е направлен в сторону объекта деформирования 12, в котором боек 4 выполняет отверстия 12а.The shock part of the striker 4c is arranged to move through the central guide hole 1g of the end disk portion 1c of the ferromagnetic body. Its
Цилиндрический боек 4 выполнен из ферромагнитного материала, а его ударная часть 4в выполнена закаленной, что обеспечивает ей повышенную жесткость.The
Подвижная катушка индуктора 2б содержит четыре упорядоченно расположенных в тангенциальном направлении и аксиально направленных стержневых элемента 13, которые размещены в направляющих отверстиях 14 кольцевого элемента 6 (фиг.10).The movable coil of the inductor 2b contains four orderly located in the tangential direction and axially directed
Два противоположно расположенных направляющих стержневые элемента выполнены в виде электродов 13а и соединены с электрическими выводами (не показаны) подвижной катушки индуктора 2б. Электроды 13а контактируют с электропроводящими вставками 15, которые расположены и электрически изолированы в кольцевом элементе 6.Two oppositely located guiding rod elements are made in the form of
К одной электропроводящей вставке 15 присоединен электрический вывод 16 неподвижной катушки индуктора 2а (фиг.9). К другой электропроводящей вставке 15 присоединен один электрический вывод 17 системы возбуждения 5 (фиг.6); второй вывод 18 системы возбуждения 5 соединен с электрическим выводом неподвижной катушки индуктора 2а (фиг.8).An
В отверстиях 2в и 2г катушек индуктора 2а и 2б зафиксированы цилиндрические изоляционные втулки, соответственно 19а и 19б, внутренние отверстия которых выполнены со скользящей поверхностью для направляющей части бойка 4а. Катушки индуктора 2а и 26 совместно с цилиндрическими изоляционными втулками, соответсвенно 19а и 19б, выполнены монолитными, что обеспечивается путем их пропитки эпоксидной смолой с последующим ее затвердеванием.In the holes 2b and 2d of the inductor coils 2a and 2b, cylindrical insulating
Направляющие стержни в виде электродов 13а выполнены с плоскими участками 13б. Отверстия 14 электропроводящих вставок 15, которые охватывают электроды 13а, выполнены с плоскими участками 14б (фиг.12).Guide rods in the form of
Внутри отверстий 14 электропроводящих вставок 15 установлены плоские контактные электропроводящие пружины 20, обращенная к электродам 13а поверхность которых имеет малый коэффициент трения.Inside the
Поверхность электродов 136, обращенная к плоским контактным электропроводящим пружинам 20, имеет малый коэффициент трения.The surface of the
Ударный электромеханический преобразователь комбинированного типа работает следующим образом.Shock electromechanical transducer of a combined type operates as follows.
В исходном состоянии возвратная пружина 11 прижимает выступающую часть бойка 46 до прилегания ее плоской поверхности 4г к ударному диску 10 якоря 3. При этом плоская поверхность 9а электропроводящего диска 9 прилегает к подвижной катушке индуктора 26, а дисковый ферромагнитный сердечник 8 прилегает к торцевому дисковому участку ферромагнитного корпуса 16.In the initial state, the
При поступлении сигнала на электронный ключ VS заряженный емкостной накопитель энергии C разряжается на индуктор 2. Из-за наличия обратного шунтирующего диода VD формируется полярный апериодический импульс тока i в индукторе 2, имеющий короткий начальный фронт и последующее плавное затухание (фиг.5).When the signal arrives at the electronic switch VS, the charged capacitive energy storage device C is discharged to the
Поскольку катушки 2а и 2б индуктора соединены последовательно, то в их проводниках протекает один и тот же ток. Передача тока осуществляется через вывод 18 системы возбуждения 5 к неподвижной катушке индуктора 2а (зажим В); от этой катушки через электрический вывод 16 (узел Г) к электропроводящей вставке 15, где через контактные электропроводящие пружины 20 осуществляется передача тока через электрод 13а к подвижной катушке индуктора 2б. От второго электрода 13а подвижной катушки 2б через контактные пружины 20 электропроводящей вставки 15 - к системе возбуждения 5 (зажим Б).Since the inductor coils 2a and 2b are connected in series, the same current flows in their conductors. The current is transmitted through the terminal 18 of the
Поскольку катушки индуктора 2а и 2б соединены встречно по магнитному полю, то в них протекают токи в противоположных направлениях (фиг.4). Вследствие этого между ними возникает электродинамическая сила отталкивания, что приводит к перемещению подвижной катушки индуктора 2б в направлении объекта деформирования 12.Since the inductor coils 2a and 2b are connected counterclockwise in a magnetic field, currents flow in them in opposite directions (Fig. 4). As a result of this, an electrodynamic repulsive force arises between them, which leads to the displacement of the movable coil of the inductor 2b in the direction of the
При этом в электропроводящем диске якоря 9, в основном от близко расположенной катушки индуктора 2б, индуцируются вихревые токи, вследствие чего между ними возникает электродинамическая сила индукционно-динамического отталкивания, приводящая к перемещению якоря 3 относительно движущейся катушки 2б с высокой скоростью.In this case, eddy currents are induced in the electrically conductive disk of the
При этом на дисковый ферромагнитный сердечник 8 в основном со стороны близко расположенной неподвижной катушки индуктора 2а действует электромагнитная сила притяжения, которая сообщает якорю дополнительную скорость. Кинетическая энергия якоря 3 возрастает как за счет увеличения его скорости от направленных в одну сторону электродинамической силы взаимодействия токов катушек, электродинамической силы индукционно-динамического отталкивания и электромагнитной сил, так и за счет увеличения подвижной массы, в основном за счет присоединенного сердечника 8.At the same time, an electromagnetic attractive force acts on the disk
Боек 4 под действием значительной суммарной силы стремительно перемещается в сторону объекта деформирования 12, пробивая заостренным концом 4е отверстие 12а. При этом возвратная пружина 11 сжимается (фиг.3). После затухания токового импульса в индукторе 2 возвратная пружина 11 перемещает якорь 3 в исходное положение. После этого происходит смещение объекта деформирования 12 так, что напротив бойка 4 располагается непробитый участок.The
Таким образом, в предлагаемом ударном электромеханическом преобразователе комбинированного типа развиваются значительные суммарные силовые импульсы, которые передаются от бойка на объект деформирования, что повышает эффективность преобразования электрической энергии импульсного источника в кинетическую энергию.Thus, in the proposed shock electromechanical transducer of the combined type, significant total power pulses develop, which are transmitted from the striker to the deformation object, which increases the efficiency of converting the electrical energy of the pulse source into kinetic energy.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2018377, МКИ B06B 1/04. - Опубл. 30.08.94 г., Бюл. №16.1. RF patent №2018377,
2. А.с. СССР №796132, МКИ B65G 65/40. - Опубл. 15.01.81 г., Бюл. №2.2. A.S. USSR No. 796132, MKI B65G 65/40. - Publ. 01/15/81, bull. No. 2.
3. Тютькин В.А. Магнитно-импульсный способ разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов // Электротехника. - М., - 2002. - №11. - С.24-28.3. Tyutkin V.A. Magnetic-pulse method of destruction of arches and cleaning of technological equipment from adhering materials // Electrical Engineering. - M., - 2002. - No. 11. - S.24-28.
4. Патент Украины №97561, МКИ G06F 12/14. - Опубл. 27.02.2012, Бюл. №4 (прототип).4. Patent of Ukraine No. 97561,
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201306132A UA107733C2 (en) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | SHOCK ELECTRO-MECHANICAL CONVERTER OF COMBINED TYPE |
UAA201306132 | 2013-05-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538094C1 true RU2538094C1 (en) | 2015-01-10 |
RU2013131248A RU2013131248A (en) | 2015-01-20 |
Family
ID=52989328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013131248/07A RU2538094C1 (en) | 2013-05-17 | 2013-07-08 | Impact electromechanical converter of combined type |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538094C1 (en) |
UA (1) | UA107733C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2594990C1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-08-20 | Владимир Федорович Болюх | Electromechanical pulse device of impact-mechanical and electromagnetic effect |
RU189454U1 (en) * | 2019-02-11 | 2019-05-23 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | SHOCK ELECTROMECHANICAL CONVERTER WITH PULSE EXCITATION SYSTEM |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU308690A1 (en) * | 1970-02-11 | 1975-08-15 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Reciprocating electric motor |
SU1601708A1 (en) * | 1988-11-21 | 1990-10-23 | Усть-Каменогорский Строительно-Дорожный Институт | Electromagnetic hammer |
SU1721740A1 (en) * | 1989-12-29 | 1992-03-23 | Усть-Каменогорский Строительно-Дорожный Институт | Reciprocating motor |
RU2065659C1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-08-20 | Институт горного дела СО РАН | Linear electric motor |
US20080252150A1 (en) * | 2005-04-15 | 2008-10-16 | Compact Dynamics Gmbh | Linear Actuator in an Electric Percussion Tool |
UA97561C2 (en) * | 2010-06-11 | 2012-02-27 | Владимир Федорович Болюх | Electromechanical device for protecting information on a digital carrier against unauthorized access |
-
2013
- 2013-05-17 UA UAA201306132A patent/UA107733C2/en unknown
- 2013-07-08 RU RU2013131248/07A patent/RU2538094C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU308690A1 (en) * | 1970-02-11 | 1975-08-15 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Reciprocating electric motor |
SU1601708A1 (en) * | 1988-11-21 | 1990-10-23 | Усть-Каменогорский Строительно-Дорожный Институт | Electromagnetic hammer |
SU1721740A1 (en) * | 1989-12-29 | 1992-03-23 | Усть-Каменогорский Строительно-Дорожный Институт | Reciprocating motor |
RU2065659C1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-08-20 | Институт горного дела СО РАН | Linear electric motor |
US20080252150A1 (en) * | 2005-04-15 | 2008-10-16 | Compact Dynamics Gmbh | Linear Actuator in an Electric Percussion Tool |
UA97561C2 (en) * | 2010-06-11 | 2012-02-27 | Владимир Федорович Болюх | Electromechanical device for protecting information on a digital carrier against unauthorized access |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2594990C1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-08-20 | Владимир Федорович Болюх | Electromechanical pulse device of impact-mechanical and electromagnetic effect |
RU189454U1 (en) * | 2019-02-11 | 2019-05-23 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | SHOCK ELECTROMECHANICAL CONVERTER WITH PULSE EXCITATION SYSTEM |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA107733C2 (en) | 2015-02-10 |
RU2013131248A (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1513176B1 (en) | Linear switch actuator | |
US8957571B2 (en) | Ionizing electrode with integral cleaning mechanism | |
US3453463A (en) | Electrodynamic actuator | |
CA1073507A (en) | Repulsion coll actuator for high speed high power circuits | |
RU2006128211A (en) | ELECTROMAGNETIC DRIVE AND CIRCUIT BREAKER CONTAINING THIS DRIVE | |
JP2015502737A (en) | Small linear vibrotactile actuator | |
RU2538094C1 (en) | Impact electromechanical converter of combined type | |
SU1041047A3 (en) | Solenoid-tyre electromagnetic device | |
CN106402227A (en) | Intelligent eddy current sensing and damping device | |
US5422617A (en) | Multiple coil, multiple armature solenoid | |
RU2309505C1 (en) | Device for cleaning wires of electric lines | |
US6483207B1 (en) | Auto-centering linear motor | |
CN108418383B (en) | Self-generating switch device | |
US20160067855A1 (en) | Electromagnetic drive and method of production thereof | |
KR101552573B1 (en) | High speed solenoid | |
RU2531701C1 (en) | Linear electromechanical converter of impact action | |
CN101452754A (en) | Microsecond level quick electromagnet | |
US6246563B1 (en) | Double-acting electromagnetic actuator | |
RU189454U1 (en) | SHOCK ELECTROMECHANICAL CONVERTER WITH PULSE EXCITATION SYSTEM | |
RU2091971C1 (en) | Shock-action induction motor | |
Ghazaly et al. | Force characterization of a tubular linear electromagnetic actuator using finite element analysis method (fem) | |
EA200701722A1 (en) | ELECTRODYNAMIC DRIVE | |
GB1158805A (en) | Electromagnetic Actuating Devices | |
SU1215991A1 (en) | Electric shock mechanism | |
US1941655A (en) | Electromagnetic hammer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150709 |