SU1758789A1 - Двигатель возвратно-поступательного движени - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике дл  получени  регулируемых силовых магнитных св зей перемещающихс  звеньев в любых приводах. Сущность изобретени : два неподвижных посто нных магнита 1,2 статора , в зазоре между которыми расположен посто нный магнит 3  кор , перемещающийс  вдоль зазора и снабженный обмоткой 4 управлени . Направлени  намагничивани  магнитов 1, 2 статора и обмотки 4 совпадают и противоположны направлению намагничивани  магнита 3  кор . Такое выполнение позвол ет расширить эксплуатационные возможности путем увеличени  рабочего хода  кор . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

1

w

Ё

Uynp

VJ

сл

00 XJ 00 О

Изобретение относитс  к силовым устройствам с посто нными магнитами и может быть использовано дл  получени  регулируемых силовых магнитных св зей перемещающихс  звеньев в любых приводах.

Известна система с пружинным эффектом и регулируемым возвращающим усилием , имеюща  по крайней мере один магнит, в магнитном поле которого находитс  по крайней мере один проводник, питаемый током ( корь). В этой системе пружинный эффект и возвращающее усилие осуществл ютс  за счет перемещени   кор  вдоль поверхности магнита при подзче на обмотку регулируемого напр жени .

Недостатком устройства  вл етс  низка  надежность функционировани , так как возможны падени   кор  на неподвижный магнит при отключении питающего напр жени  и небольша  величина т гового усили .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и положительному эффекту  вл етс  электромагнитный вибратор , содержащий два посто нных магнита, образующих статор и  корь, и обмотку управлени . Один из магнитов выполнен коль- цевым, другой - цилиндрический - расположен в его внутренней полости. Направление намагничивани  магнитов и об- могки - осевое. Эта система обладает более высокой надежностью, так как в ней принципиально невозможно падение  кор  на статор при отключении питани  и исключено соударение магнитов статора и  кор ,

Однако устройство имеет недостаточно большой ход  кор , так как используетс  аксиальное взаимодействие посто нных магнитов статора и  кор , сипова  характеристика имеет резко падающий гиперболический характер, поэтому ухудшаютс  эксплуатационные возможности.

Цель изобретени  - расширение эксплуатационных возможностей путем увеличени  рабочего хода  кор .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что двигатель возвратно-поступательного движени  снабжен ;-..члолнительным посто нным магнитом статора, расположенным параллельно основному магниту статора и имеющим направление намагниченности, совпадающее с направлением последнего, а магнит  кор  размещен в зазоре между магнитами статора так, что его полюса од- ноименны смежным полюсам посто нных магнитов статора, причем БИТКИ обмотки управлени  закреплены на  коре перпендикул рно направлению его намагниченности. Кроме того, посто нные магниты статора и  кор  выполнены призматическими.

На фиг. 1 и 2 изображен двигатель возвратно-поступательного движени ; на фиг, 3 - графики силовых характеристик предлагаемого устройства.

Двигатель возвратно-поступательного

движени  содержит два неподвижных посто нных магнита 1, 2, жестко закрепленных между собой, соосно которым расположен посто нный магнит 3,  вл ющийс   корем системы и имеющий возможность перемещатьс  в немагнитном зазоре магнитов 1, 2 вдоль стрелки F, а также обмотка управлени  4, жестко закрепленна  на  коре, причем выводы обмотки 4 подключены к источнику регулируемого посто нного напр жени  Uynp 5.

Двигатель возвратно-поступательного движени  работает следующим образом. 8 общем случае на  корь системы в виде

подвижного посто нного магнита 3 с намагниченностью Мз и объемом Уз действует суммарна  сила РМэг, определ ема  как градиент эизргии W намагниченного объема

Рмаг - grad W -//о grad{/ МзН dV}, (1)

V3

где Н -вектор суммарной напр женности магнитного пол , в котором находитс  магнит 3,

Н Hl + H2+Hynp4 ,

где Hi f{Mi) - напр женность магнитного пол , созданна  посто нным магнитом 1,

определ ема  его геометрией и величиной намагниченности MI;

На т(Мг) - напр женность магнитного пол , созданна  посто нным магнитом 2, определ ема  его геометрией м величиной

намагниченности М2;

Нупр4 f(iynp4) - напр женность магнитного пол , созданна  обмоткой управлени  4, т.е. за счет витков с током обмотки управлени , и определ ема  геометрией обмотки

управлени , величиной и направлением тока управлени  iynp в ней.

3 двигателе возвратно-поступательного движени  эффективно применение высо- кокозрцитивных посто нных магнитов, дл 

которых имеет место свойство посто нной намагниченности, жестко направленной по осм X с ортом Х0, перпендикул рным направлению Z действи  силы F на чертеже двигател  возвратно-поступательного движени , т.е.

Mi MuXo; M2 М2хХ0; М3 МзхХ0; Mix const; M2x - const; Мзх const;

Управл ющее воздействие можно записать следующим образом

+ (IW)ynp4;

т.е. управл ющее воздействие определ етс  ампер-витками обмотки управлени  (с возможной сменной пол рности) и ее геометрией.

Напр женность магнитного пол , созданна  обмоткой управлени , в рассматриваемом двигателе возвратно-поступательного движе- ни  будет иметь составл ющую вектора пол , направленную по оси X обмотки управлени , параллельную намагниченност м посто нных магнитов Mix, M2x, Мзх, т.е. НхупрОупрз), котора  при скал рном произведении с Мзх в формуле (1) даст составл ющую Рмаг, отличную от нул  /Рмаг будет направлена по оси Z параллельно действию внешней силы F на чертеже двигател  возвратно-поступательного движени . Наличие составл ющей НХупр4 следует из уравнени  дл  векторного потенциала А контуров с током и св зи

НХупр4 rot X А4

(см. например Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле, М.: Высша  школа, 1978, с. 95, где рассмотрено поле кругового витка с током, аналогичные формулы будут и дл  пр моугольных контуров, направление в данной книге соответствует направлению X в данном ответе). Составл ющие напр женности магнитного пол  обмотки управлени , перпендикул рные полю посто нных магнитов, не дадут составл ющих FMar, так как скал рное произведение двух перпендикул рных векторов в формуле (1) (М4х и Hzynp) равн етс  нулю.

На основе этого дл  т гового усили  двигател  возвратно-поступательного движени , действующего на  корь, справедливо следующее уравнение

V3

V3

На основании формулы (2) следует, что регулиру  ток в обмотке управлени  4, за счет последнего слагаемого в формуле (2) регулируетс  и т говое усилие в магнитной системе

привода. Изменение силовых характеристик показано на фиг, 3. Применение обмотки управлени  4, расположенной на подвижном магните 3 в зазоре неподвиж- 5 ных магнитов 1, 2, требуетс  дл  обеспечени  необходимой глубины регулировани  т гового усили  по всей зоне перемещени   кор  3.

Расширение эксплуатационных возмож0 ностей двигател  возвратно-поступательного движени  путем увеличени  рабочего хода  кор  3 обеспечиваетс  тем, что подвижный посто нный магнит 3, расположенный между неподвижными полюсами магнитов статора

5 1,2, намагничен так, что его полюса  вл ютс  одноименными смежным полюсам неподвижных магнитов 1, 2 и, следовательно,  корь 3 испытывает отталкивание. При действии на  корь 3 внешних возмущающих сил F, на0 правленных по оси Z на чертеже двигател  возвратно-поступательного движени , участок А-В характеристики (фиг, 3) характеризуетс  большой жесткостью. При дальнейшем перемещении  кор  3 под действием внеш5 них возмущающих сил вдоль действи  стрелки . F, жесткость силовой характеристики уменьшаетс  и приближаетс  к нулю (участок В-С, фиг, 3). Это происходит ввиду того, что при данном перемещении  кор  3 использу0 етс  тангенциальное взаимодействие между подвижным и неподвижными посто нными магнитами. Величина и жесткость линейной части характеристики (фиг. 3) зависит от геометрии посто нных магнитов.

5 Применение предлагаемого двигател  возвратно-поступательного движени  выгодно отличаетс  от применени  других аналогичных систем увеличенным ходом  кор  в услови х повышенной жесткости и возмож0 ностью управлени  величиной т гового усили .

Claims (2)

1. Формула из обретени 

   51. Двигатель возвратно-поступательного

   движени , содержащий посто нные магниты статора и  кор , имеющие противоположные направлени  намагничивани , а также обмотку управлени , расположенную соосно с на0 правлением намагниченности посто нных магнитов, отличающийс  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей путем увеличени  рабочего хода  кор , устройство снабжено дополнительным маг5 нитом статора, расположенным параллельно основному магниту статора и с тем же направлением намагничивани , а магнит  кор  размещен в зазоре между магнитами статора так, что его полюса одноимен- ны смежным полюсам магнитов статора, а

   витки обмотки управлени  расположены на  коре перпендикул рно направлению его намагничивани .

   А-А

   J.

   г1Фиг . 2

   2. Двигатель по п. 1,отличающий- с   тем. что посто нные магниты статора и  кор  выполнены призматической формы.
2. 1.(W)ynp. Oi

   2.(W)ynp.1

   3.(lW)ynp.2

   {lW}ynp2 (W}ynp1

   Фиг.З