Магнитоэлектрический измерительный механизм

 

Предлагается конструкция магнитоэлектрического измерительного механизма, которая позволяет демпфировать не только крутильные колебания подвижной системы, но и поперечные колебания. Механизм содержит подвижную рамку в виде трех расположенных в одной плоскости прямоугольных каркасов с рабочей обмоткой 1. Рамка подвешена в обойме 3 и помещена в рабочий зазор 4 магнитной системы 5 с внутрирамочным магнитом 6. К сторонам рабочей обмотки 1, помещенной на средний каркас 7, приклеены два боковых каркаса 9. Их стороны, примыкающие к среднему каркасу 7, помещены в рабочий зазор 4 магнитной системы. Две другие стороны каркасов 9 помещены в дополнительные зазоры 10 магнитопровода 11. 4 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устойчивых к механическим воздействиям электроизмерительных приборах.

Известны магнитоэлектрические измерительные механизмы, снабженные для демпфирования поперечных колебаний жидкостными успокоителями [1].

Серьезным недостатком таких механизмов является широкий разброс значений степени успокоения из-за невозможности установки растяжек точно по центру резервуара успокоителя, высокая трудоемкость сборки и низкая надежность измерительного механизма вследствие вытекания или вытряхивания жидкости из резервуара при механических воздействиях.

Известны также магнитоэлектрические измерительные механизмы, содержащие рамку с обмоткой, помещенную в рабочий зазор магнитной системы с внутрирамочным магнитом, имеющим сквозное отверстие. Рамка содержит рабочую обмотку для создания вращающего момента и короткозамкнутую обмотку для демпфирования крутильных колебаний. Для демпфирования поперечных колебаний рабочая и короткозамкнутая обмотки намотаны на каркас в форме восьмерки с элементами, расположенными в одной плоскости, причем элементы каркаса, соответствующие верхней и нижней сторонам восьмерки, помещены в рабочий зазор магнитной системы, а элементы каркаса, соответствующие крестообразной части восьмерки, состыкованы с помощью выполненных в них встречных пропилов, электрически изолированы друг от друга и помещены в сквозное осевое отверстие, выполненное во внутрирамочном магните [2].

Недостатком такой конструкции является сложность изготовления каркаса в форме восьмерки, а также сложность его сборки с магнитной системой, обусловленная наличием во внутрирамочном сердечнике сквозного осевого отверстия и наличием внутренней крестообразной части каркаса.

Сложность сборки заключается в том, что берут отрезок плоской ленты из токопроводящего материала и просовывают его в сквозное осевое отверстие внутрирамочного сердечника, придавая тем самым ленте форму восьмерки. Производят пайку или сварку концов каркаса и только затем закрепляют каркас с подвижной рамкой.

Наиболее близкими по технической сущности являются магнитоэлектрические измерительные механизмы, содержащие демпферы, выполненные из токопроводящего материала прямоугольной формы [3].

Недостатком таких магнитоэлектрических измерительных механизмов является отсутствие демпфирования поперечных колебаний, так как указанные в [3] демпферы не создают демпфирующих сил для гашения поперечных колебаний, а гасят только крутильные колебания. Это объясняется тем, что токи, наводящиеся при поперечных колебаниях каркаса в его сторонах, расположенных в рабочем зазоре магнитной системы, направлены навстречу друг другу. Виброустойчивость же магнитоэлектрических измерительных механизмов определяется в основном устойчивостью к поперечным колебаниям, поскольку задача демпфирования крутильных колебаний решается достаточно просто.

Целью изобретения является демпфирование поперечных колебаний подвижной части электроизмерительного прибора.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитопроводе, концентрично рабочему зазору в сторону периферии магнитопровода, выполнены два дополнительных зазора, соединенных с рабочими зазорами сквозными пазами, а подвижная система выполнена в виде трех расположенных в одной плоскости и электрически изолированных друг от друга прямоугольных каркасов, причем ориентированные вдоль оси вращения стороны среднего каркаса и примыкающие к ним стороны двух боковых каркасов расположены в рабочем зазоре магнитной системы, а две другие стороны боковых каркасов, ориентированные вдоль оси вращения, помещены в дополнительные зазоры магнитопровода.

Сущность изобретения поясняется на чертежах.

На фиг. 1 показан магнитоэлектрический измерительный механизм сверху; на фиг. 2 - разрез магнитоэлектрического измерительного механизма в плоскости оси вращения; на фиг. 3 - схема возникновения токов и сил в прямоугольных каркасах при крутильных колебаниях подвижной системы; на фиг. 4 - схема возникновения токов и сил в прямоугольных каркасах при поперечных колебаниях подвижной системы.

Магнитоэлектрический измерительный механизм содержит подвесную рамку в виде трех расположенных в одной плоскости и электрически изолированных друг от друга прямоугольных каркасов с рабочей обмоткой 1, подвешенную на растяжках 2 в обойме 3 электроизмерительного прибора и помещенную в рабочий зазор 4 магнитной системы 5 с внутрирамочным магнитом 6. Рабочая обмотка 1 помещена на средний каркас 7. К сторонам рабочей обмотки 1, помещенной на средний каркас 7, приклеены с помощью клеющих средств 8 (например эпоксидной смолы) два боковых каркаса 9, причем стороны двух боковых каркасов, примыкающие к среднему каркасу 7, расположены в рабочем зазоре 4 магнитной системы, а две другие стороны боковых каркасов, ориентированные вдоль оси вращения, помещены в дополнительные зазоры 10 магнитопровода 11. Дополнительные зазоры 10 соединены с рабочим зазором 4 сквозными пазами 12 и концентричны рабочему зазору 4 в сторону периферии магнитопровода 11.

Демпфирование поперечных колебаний подвижной системы осуществляется следующим образом.

При движении подвижной системы (рамки) в направлении, указанном стрелкой 13 (фиг. 4) в стороны каркаса 7, находящихся в рабочем зазоре 4 магнитной системы с индукцией возникают демпфирующие токи I^ʹ_д и I^ʺ_д, которые создают демпфирующие силы F^ʹ_д и F^ʺ_д, а в сторонах боковых каркасов возникают демпфирующие токи I_д, которые в свою очередь создают демпфирующие силы F_д.

Так как стороны среднего каркаса 4, ориентированные вдоль оси вращения, расположены в рабочем зазоре магнитной системы с индукцией а токи I^ʹ_д и I^ʺ_д направлены навстречу друг другу, то демпфирующие силы F^ʹ_д и F^ʺ_д компенсируют друг друга, т. е. суммарная демпфирующая сила будет равна нулю. Следовательно, демпфирование поперечных колебаний подвижной системы будет осуществляться лишь двумя боковыми каркасами 9, так как демпфирующие силы F_д возникают только в сторонах, находящихся в рабочем зазоре магнитной системы. Две другие стороны боковых каркасов 9, ориентированные вдоль оси вращения, помещены в дополнительные зазоры 10 магнитопровода 11 и демпфирующие силы в них не возникают.

Демпфирование крутильных колебаний подвижной системы показано на фиг. 3 и происходит следующим образом.

При движении рамки прибора в направлении, указанном стрелкой 12, в сторонах каркаса 4 и 9, находящихся в рабочем зазоре 4 магнитной системы с индукцией , возникают демпфирующие токи I_д, I^ʹ_д и I^ʺ_д, которые создают демпфирующие силы F_д, F^ʹ_д и F^ʺ_д. Суммарная емпфирующая сила будет равна сумме трех сил F_д+F^ʹ_д+F^ʺ_д , то есть демпфирование крутильных колебаний осуществляется всеми тремя каркасами.

В случае, если время успокоения подвижной части будет больше времени успокоения задаваемого ТУ, то средний каркас 4 необходимо изготавливать из неэлектропроводящего материала или делать рамку безкаркасной. Тогда роль демпфера поперечных и крутильных колебаний будет выполнять демпфер поперечных колебаний, выполненный из двух боковых каркасов 9.

Таким образом, в заявляемом устройстве благодаря возникновению демпфирующих сил F_д, действующих на боковые каркасы 9, достигается демпфирование поперечных колебаний подвижной системы магнитоэлектрического измерительного механизма.

Реализация заявляемого магнитоэлектрического измерительного механизма не вызывает затруднений. На его основе могут быть построены магнитоэлектрические измерительные приборы повышенной виброустойчивости.

Источники информации.

1. А.С. СССР N 104186 - опубл. в Б.И. N 9, 1956.

2. А.С. СССР N 805774 - опубл.,1980 -(прототип).

3. Фремке А.В. "Электрические измерения", Л., Энергия, 1973, с. 66 - 67.

Формула изобретения

Магнитоэлектрический измерительный механизм, содержащий магнитную систему с магнитопроводом и внутрирамочным магнитом, подвижную рамку в виде каркаса прямоугольной формы с рабочей обмоткой, рабочие стороны которой помещены в рабочий зазор магнитной системы, отличающийся тем, что в магнитопроводе концентрично рабочему зазору в сторону периферии магнитопровода выполнены два дополнительных зазора, соединенных с рабочими зазорами сквозными пазами, к сторонам обмотки, находящимся в рабочем зазоре, приклеены два боковых прямоугольных каркаса для демпфирования поперечных колебаний так, что три каркаса расположены в одной плоскости и электрически изолированы друг от друга, причем ориентированные вдоль оси вращения стороны среднего каркаса и примыкающие к ним стороны двух боковых каркасов расположены в рабочем зазоре магнитной системы, а две другие стороны боковых каркасов, ориентированные вдоль оси вращения, помещены в дополнительные зазоры магнитопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4