Двигатель возвратно-поступательного движения

 

Использование: в электротехнике для получения регулируемых силовых магнитных связей перемещающихся звеньев в любых приводах. Сущность изобретения: два неподвижных постоянных магнита 1,2 статора , в зазоре между которыми расположен постоянный магнит 3 якоря, перемещающийся вдоль зазора и снабженный обмоткой 4 управления . Направления намагничивания магнитов 1, 2 статора и обмотки 4 совпадают и противоположны направлению намагничивания магнита 3 якоря. Такое выполнение позволяет расширить эксплуатационные возможности путем увеличения рабочего хода якоря. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 К 33/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /улр

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784430/07 (22) 17.01.90 (46) 30.08.92, Бюл. ¹ 32 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики МГТУ им. Н,Э.Баумана (72) А.Г,Поляков, Е.В.Гаген и А.M.Êîöþáèíский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 972636, кл. Н 02 К 33/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1658310, кл, Н 02 К 33/00, 1988. (54) ДВИ!" АТЕЛЬ ВОЗВРАТНΠ— ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Ы,, 1758789 А1 (57) Использование: в электротехнике для получения регулируемых силовых магнитных связей перемещающихся звеньев в любых приводах. Сущность изобретения: два неподвижных постоянных магнита 1, 2 статора, в зазоре между которыми расположен постоянный магнит 3 якоря, перемещающийся вдоль зазора и снабженный обмоткой 4 управления. Направления намагничивания магнитов 1, 2 статора и обмотки 4 совпадают и противоположны направлению намагничивания магнита 3 якоря. Такое выполнение позволяет расширить эксплуатационные возможности путем увеличения рабочего хода якоря. 1 з.п, ф-лы, 3 ил.

1758789

Изобретение относится к силовым устройствам с постоянными магнитами и может быть использовано для получения регулируемых силовых магнитных связей перемещающихся звеньев в любых приводах, Известна система с пружинным эффектом и регулируемым возвращающим усилием, имеющая по крайней мере один магнит, в магнитном поле которого находится по крайней мере один проводник, питаемый током (якорь). В этой системе пружинный эффект и возвращающее усилие осуществляются за счет перемещения якоря вдоль поверхности магнита при подаче на обмотку регулируемого напряжения.

Недостатком устройства является низкая надежность функциокирования„так как возможны падекия якоря на неподвижный магнит при отключении питающего напряжения и небольшая величина тягового усилия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и положительному эффекту является электромагнитный вибратор, содержащий два постоянных магнита, образующих статор и якорь, и обмотку управления. Один иэ магнитов выполнен кольцевым, другой — цилиндрический расположен в его внутренней полости. Направление камагничивания магнигов и обмотки — осевое, Эта система обладает более высокой надежностью, так как в ней принципиально невозможно падение якоря на статор при отключении питания и исключено соударение магнитов статора и якоря, Однако ус ройство имеет недостаточно большой ход якоря, так как используется аксиальное взаимодействие пОстоянных магнитов ста ора и якоря, силовая характеристика имеет резко падающий гиперболический характер, поэтому ухудшаются эксп луатацион н ые возможности.

Цель изобретения — расширение эксплуагационных возможностей путем увеличения рабочего хода якоря.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель возвратно-поступательного движения снабжен J:,.>AÎëíèTÂëüíèì постоянным магнитом статора, расположенным параллельно основному магниту статора и имеющим направление намагниченности, совпадающее с направлением последнего, а магнит якоря размещен в зазоре между магнитами статора так, что его полюса одноименны смежным полюсам постоянных магнитов статора, причем витки обмотки управления закреплены на якоре перпендикулярно направлеки о его намагниченности.

Кроме того, постоянные магниты статора и якоря выполнены призматическими, На фиг. 1 и 2 изображен двигатель возвратно-поступательного движения; на фиг, 3 — графики силовых характеристик предлагаемого устройства.

5 Двигатель возвратно-поступательного движения содержит два неподвижных постоянных магнита 1, 2, жестко закрепленных между собой, соосно которым расположен постоянный магнит 3, являю10 щийся якорем системы и.имеющий возможность перемещаться в немагнитном зазоре. магнитов 1, 2 вдоль стрелки F, а также обмотка управления 4, жестко закрепленная на якоре. причем выводы обмотки 4 подклю15 чены к источнику регулируемого постоянного напряжения 0упр 5,,Двигатель возвратно-поступательного движения работает следующим образом.

В общем случае на якорь системь1 в виде

20 подвижного постоянного магнита 3 с намагниченностью Ыз и объемом Vs действует суммарн эя сила F !, определяемая как градиент энэргии W намагниченного объема

25 маг = Я ад М =- — pa Ягаб 1,> МзН cia), (1) з где Н вЂ” вектор суммарной напряженности магнитного поля, в котором находится магHHT 3, 30

Н =Н1+Н2+Ну р4 где Н1 = 1(М1) — напряженность магнитного поля, созданная постоянным магнитом 1, определяемая его геометрией и величиной намагниченности М1;

Н2 = f(M2) — напряженность магнитного поля, созданная постоянным магнитом 2, определяемая его геометрией и величиной

40 намагниченности М2;

Hypp4 = f(lyop4) — НаПРЯжЕННОСтЬ МаГНИтного поля, созданная обмоткой управления

4, т.е, за счет витков с током обмотки управления, и onðåäeëëåìàÿ геометрией обмотки

45 управления, величиной и направлением тока управления 1упр в ней.

3 двигателе возвратно-поступательного движения эффективно применение высококоэрцитивных постоянных магнитов, для которых имеет место свойство постоянной намагниченности, жестко направленной по оси Х с ортом Х, перпендикулярным направлению 7 действия силы F на чертеже двигателя возвратно-поступательного дви55 жения, г,е.

M1 — M1xXo, Ы2 — t42xXo, M3 — Ыэх о, Ч1х = СОПЗТ; Ы2х = СОПЯ; Ызх = СОПЗТ, 1758789

lynp4 = + (IW)ynp4:

Н»упр4 = гот х А4

Гмаг = Рмагт Zo

Управляющее воздействие можно записать следующим образом т,е. управляющее воздействие определяется ампер-витками обмотки управления (с возможной сменной полярности) и ее геометрией, Напряженность магнитного поля, созданная обмоткой управления, в рассматриваемом двигателе возвратно-поступательного движе ния будет иметь составляющую вектора поля, направленную по оси Х обмотки управления, параллельную намагниченностям постоянНЫХ МаГНИтОВ М1». М2», МЗ», т.Е. Hxynp(lynp4), которая при скалярном произведении с Мз» в формуле (1) даст составляющую F»i, отличную от нуля /Гмаг будет направлена по оси Z параллельно действию внешней силы

F на чертеже двигателя возвратно-поступательного движения. Наличие составляющей

Н»упр4 СЛЕДУЕТ ИЗ УРаВНЕНИЯ ДЛЯ ВЕКТОРНОГО потенциала А контуров с током и связи (см. например Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле, M.: Высшая школа, 1978, с. 95, где рассмотрено поле кругового витка с током, аналогичные формулы будут и для прямоугольных контуров, направление в данной книге соответствует направлению Х в данном ответе). Составляющие напряженности магнитного поля обмотки управления, перпендикулярные полю постоянных магнитов, не дадут составляющих FMar, так как скалярное произведение двух перпендикулярных вектоРов в фоРмУле {1) {M4» и +zynp) РавнЯется нулю.

На основе этого для тягового усилия двигателя возвратно-поступательного движения, действующего на якорь, справедливо следующее уравнение маГе я / ОМЗ fóН»1(М1»)С /+ з

+ (— Hx2(M2x)(IV + ) — Н,рпрп(!П)рпрпбр) д д д2 BZ

УЗ УЗ

На основании формулы (2) следует, что регулируя ток в обмотке управления 4, за счет последнего слагаемого в формуле (2) регулируется и тяговое усилие в магнитной системе

40 привода, Изменение силовых характеристик показано на фиг, 3, Применение обмотки управления 4, расположенной на подвижном магните 3 в зазоре неподвижных ма(нитов 1, 2, требуется для обеспечения необходимой глубины регулирования тягового усилия по всей зоне перемещения якоря 3.

Расширение эксплуатационных возможностей двигателя возвратно-поступательного движения путем увеличения рабочего хода якоря 3 обеспечивается тем, что подвижный постоянный магнит 3, расположенный между неподвижными полюсами магнитов статора

1, 2, намагничен так, что его полюса являются одноименными смежным полюсам неподвижных магнитов 1, 2 и, следовательно, якорь

3 испытывает отталкивание. При действии на якорь 3 внешних возмущающих сил F, направленных по оси Z на чертеже двигателя возвратно-поступательного движения, участок А-В характеристики (фиг, 3) характеризуется большой жесткостью. При дальнейшем перемещении якоря 3 под действием внешних возмушающих сил вдоль действия стрелки F, жесткость силовой характеристики уменьшается и приближается к нулю (участок

В-С, фиг, 3), Это происходит ввиду того, что при данном перемещ нии якоря 3 используется тангенциальное взаимодействие между подвижным и неподвижными постоянными магнитами, Величина и жесткость линейной части характеристики (фиг. 3) зависит от геометрии постоянных магнитов, Применение предлагаемого двигателя возвратно-поступательного движения выгодно отличается от применения других аналогичных систем увеличенным ходом якоря в условиях повышенной жесткости и воэможностью управления величиной тягового усилия.

Формула изобретения

1. Двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий постоянные магниты статора и якоря, имеющие противоположные направления намагничивания, а также обмотку управления, расположенную соосно с направлением намагниченности постоянных магнитов, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем увеличения рабочего хода якоря, устройство снабжено дополнительным магнитом статора, расположенным параллельно основному магниту статора и с тем же направлением намагничивания, а магнит якоря размещен в зазоре между магнитами статора так, что его полюса одноименны смежным полюсам магнитов статора, а

1758789

А-4

4.

Составитель А. Коцюбинский

Редактор И.Касарда Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Заказ 3008 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 витки обмотки управления расположены на якоре перпендикулярно направлению его намагничивания.

2. Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что постоянные магниты статора и якоря выполнены призматической формы,