Магнитный преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное

 

Сущность: несколько горизонтальных систем магнитов, полюса которых расположены по схеме -N - S - N - S-. В зазоре между горизонтальными магнитами расположены вертикальные, полюса которых ориентированы одноименными концами вверх. При вращении горизонтальных магнитов относительно вертикальных через каждые 90поворота их полярности меняются на противоположные. При этом благодаря определенному расположению полюсов всех магнитов соблюдены условия, если вертикальный магнит отталкивается от полюса верхнего горизонтального магнита. После поворота горизонтальных магнитов на 90 их полярности относительно вертикальных магнитов меняются на противоположные и вертикальные магниты совершают обратные движения. Таким образом происходит преобразование вращательного движения горизонтальных магнитов в возвратно-поступательное вертикальных. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано как для преобразования одного направления движения в другое, так и для быстроразъемных соединений, а также для совершения движений, не нарушающих вакуум.

Известно быстроразъемное соединительное устройство, в котором вращательное движение центрального постоянного магнита, имеющего форму цилиндра, преобразуется в возвратно-поступательное движение двух магнитных шпилек, обращенных разноименными полюсами к торцам центрального магнита. При вращении центрального магнита его полярности относительно шпилек магнитов меняются, что заставляет их совершать возвратно-поступательное движение, мгновенное направление которого зависит от взаимного расположения полюсов.

Однако известное устройство имеет ряд недостатков, что ограничивает его применение в технике: во-первых, при вращении центральных магнитов возникает тормозящий момент, возникновение этого момента обусловлено одновременным притяжением или отталкиванием шпилек от центрального магнита; во-вторых, шпильки взаимодействуют с центральным магнитом одним концом. В этом случае сила их взаимодействия убывает пропорционально квадрату расстояния между ними, что снижает надежность механизма.

Целью изобретения является повышение эффективности преобразования вращательного движения центрального магнита в возвратно-поступательное или колебательное движения периферийных магнитов.

Изобретение представлено на фиг. 1-6.

В случае, когда периферийные магниты, расположенные вертикально или горизонтально, размещаются по отношению к центральному магниту одноименными полюсами, возникают два магнитных момента М₁ и М₂, имеющих противоположные направления, которые при условии неподвижности периферийных магнитов равны между собой. Из этого следует, что вращение центрального магнита происходит с минимальным усилием, необходимым для преодоления сил трения.

В случае же "работы" периферийных магнитов сила, необходимая для вращения центрального магнита, возрастает и зависит от величины свободного хода периферийных магнитов.

На фиг. 2 показан общий вид устройства, позволяющий реализовать предложенный принцип, отраженный на фиг. 1.

Устройство включает два крестообразных горизонтально расположенных магнита: верхний 1 и нижний 2. Эти магниты (по два вверху и внизу) имеют расположение полюсов по схеме N-S-N-S. . . и т. д. , так как таких магнитов в одном горизонтальном "слое" может быть не два, как на фиг. 2, а более, что пропорционально числу полюсов увеличивает число рабочих циклов вертикальных магнитов. Другим требованием к горизонтальным магнитам является то, что одноименные полюса в каждом горизонтальном "слое" или "этаже" расположены друг против друга (фиг. 2).

В зазоре между горизонтальными магнитами 1 и 2 помещаются вертикальные 3 и 4, которые ориентированы одноименными полюсами вверх (S) и вниз (N) (фиг. 3 и 4). Кроме того, магниты 3 и 4 размещаются в направляющих 5, вдоль которых они имеют свободное скольжение по вертикали. Ось 6 предназначена для вращения горизонтальных магнитов относительно вертикальных.

Принцип работы описанного устройства заключается в следующем (фиг. 3 и 4). В исходном положении пара магнитов 3 отталкивается от магнита 1 и притягивается к магниту 2, другая пара магнитов 4 наоборот притягивается к магниту 1 и отталкивается от магнита 2. При одновременном повороте магнитов 1 и 2 на 90^о полярности горизонтальных магнитов по отношению к вертикальным меняются на противоположные, в результате чего магниты 3 и 4 по вертикали меняются на противоположные положения: магниты 3 поднялись, а магниты 4 опустились. Это повторяется через каждые 90^о.

Устройство, преобразующее вращательное движение в возвратно-поступательное, может быть "многоэтажным", т. е. количество горизонтальных магнитов может быть более двух, соответственно возрастает количество вертикальных магнитов, что повышает эффективность установки в результате более полного использования потенциальной энергии магнитных полей. При этом необходимо, чтобы в каждом горизонтальном этаже магнитов их полярности по вертикали совпадали по знаку.

Таким образом, цель изобретения достигается вращением центральных магнитов, в результате чего вертикальные магниты совершают возвратно-поступательное движение.

Эффективность изобретения (фиг. 2) может быть повышена путем увеличения количества магнитов (полюсов) как в горизонтальных "слоях", так и в вертикальных. Однако увеличение числа вертикальных (периферийных) магнитов приводит к нежелательному взаимодействию их между собой, что делает систему более инерционной и импульсной в работе. Для устранения данного недостатка предлагается экранирование вертикальных магнитов друг от друга (фиг. 5), что достигается путем введения между подвижными вертикальными магнитами 1 неподвижных магнитов 2. При этом магниты 2 располагаются перпендикулярно относительно магнитов 1. Такое относительное расположение магнитов не препятствует вертикальному перемещению магнитов 1. При этом необходимо соблюдать, что коэрцитивная сила магнитов 2 была выше аналогичной силы магнитов 1, чтобы избежать возможный магнитный "пробой" между двумя соседними магнитами 1.

Фрагмент реализации предложенной экранировки показан на фиг. 6.

Предлагаемое устройство имеет небольшую номенклатуру входящих деталей, просто по конструкции и надежно в работе.

Формула изобретения

1. МАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ, содержащий систему постоянных магнитов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, в каждой горизонтальной плоскости размещают многополюсную систему магнитов с чередованием полюсов магнитов по схеме N - S - N - S с зазором по вертикали между ними, причем полюса каждой многополюсной системы в одной горизонтальной плоскости и противолежащие им полюса в другой горизонтальной плоскости выполнены одной полярности, а в зазоре между полюсами магнитов размещены с возможностью возвратно-поступательного движения вертикальные магниты, одноименные полюса которых ориентированы к одной однополюсной системе.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что он имеет многоэтажную структуру, а вертикальные магниты на каждом этаже ориентированы относительно таких же магнитов на прилежащем этаже противоположными полюсами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6