ПРИВОД ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (3 ВАРИАНТА) Российский патент 2022 года по МПК H02K33/02 

Группа изобретений относится к электрическим машинам, в частности к двигателям с возвратно-поступательным, колебательным или вибрационным движением магнита, и может быть использовано в электромеханике, а именно, в электродинамических элементах, предназначенных для преобразования электрической энергии в механическую.

Из существующего уровня техники известен привод линейного перемещения (Патент SU 1386442 A1, 07.04.1988, B25J9/00), содержащий активный элемент, выполненный в виде петли из токопроводного материала, соединённой с источником постоянного тока, концы и средняя часть которой связаны с основаниями, установленными с возможностью перемещения друг относительно друга, а стороны петли скручены между собой, причём, с целью повышения надежности работы за счет исключения на выходе привода вращающего момента, он снабжен дополнительными активными элементами, при этом все активные элементы образуют две группы со встречным направлением закрутки петель.

Из уровня техники также известен привод линейного перемещения (Патент RU 2211523 C2, 27.08.2003, H02K41/00; H02K33/00; B25J9/08), содержащий расположенный в корпусе основной спирально-пространственный активный элемент, выполненный в виде двух скрученных между собой изолированных проводов, одни концы которых связаны с источником электрической энергии, а другие – соединены между собой и связаны с выходным штоком, причём, привод дополнительно снабжен С-образными магнитопроводами, расположенными в ряд в одной плоскости, и дополнительным спирально-пространственным активным элементом, витки которого последовательно охватывают торцы С-образных магнитопроводов, возбуждая магнитное поле в них, обеспечивающее чередование их полярности, а витки основного спирально-пространственного активного элемента расположены в зоне торцов С-образных магнитопроводов, причем каждый виток основного спирально-пространственного активного элемента соединен с помощью растяжки с корпусом, а выходной шток присоединен к крайнему витку основного спирально-пространственного активного элемента.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является привод линейного перемещения (Патент RU 2592070 C2, 20.07.2016, H02K33/00, B25J9/12), содержащий активный элемент, выполненный в виде закрученной петли из провода с изоляцией, одни концы которой связаны с источником электрической энергии, а другие – соединены между собой и связаны с выходным штоком, причём, изоляция выполнена в виде набора шайб, которые в развертке имеют форму равностороннего треугольника и соединены между собой общей продольной нитью, высота которой проходит по осевой линии продольной нити.

Основным недостатком вышеописанных технических решений является использование в качестве активных элементов гибких токопроводящих петель, что снижает удобство устройств в обслуживании, их ремонтопригодность и эксплуатационные характеристики.

Техническим результатом заявляемой группы изобретений является повышение простоты изготовления конструкции устройства, надежности и улучшение эксплуатационных характеристик.

Для достижения указанного технического результата предлагается группа приводов линейного перемещения (3 варианта).

По первому варианту исполнения привод линейного перемещения состоит, по меньшей мере, из одной пары магнитов, по меньшей мере, один из которых является электромагнитом, и которые жестко скреплены между собой, по меньшей мере, одним упругим элементом, упомянутый упругий элемент выполнен из немагнитного материала, магниты расположены разнополярно в каждой паре относительно друг друга, а упругий элемент выполнен с функцией сжатия.

Причём, все магниты выполнены в виде электромагнитов с электропитанием от источника электрического тока через коммутатор с контроллером, а упругий элемент выполнен в виде двух упругих пластин, площадь которых равна площади магнитов.

По второму варианту исполнения привод линейного перемещения состоит, по меньшей мере, из двух магнитных с разнополярно и/или однополярно расположенными магнитами пар, в каждой из которых, по меньшей мере, один магнит является электромагнитом, и которые жестко скреплены между собой через торцевые части магнитов, по меньшей мере, тремя упругими элементами растяжения и/или сжатия, а каждый из упомянутых упругих элементов выполнен из диэлектрического материала в виде упругой пластины.

В частности, все магниты могут быть выполнены в виде электромагнитов, а упругие пластины – прямоугольной формы.

По третьему варианту исполнения привод линейного перемещения состоит, по меньшей мере, из двух магнитных модулей, каждый из которых содержит, по меньшей мере, три магнита, скрепленных жестко между собой через торцевые части, по меньшей мере, двумя упругими элементами растяжения и/или сжатия, при этом магнитные модули также жестко скреплены между собой через торцевые части магнитов, по меньшей мере, двумя такими же упругими элементами растяжения и/или сжатия и расположены друг относительно друга с образованием, по меньшей мере, трёх магнитных с разнополярно и/или однополярно расположенными магнитами пар, в каждой из которых, по меньшей мере, один магнит является электромагнитом, а каждый из упомянутых упругих элементов выполнен из диэлектрического материала в виде упругой пластины.

В частности, все магниты могут быть выполнены в виде электромагнитов, а привод линейного перемещения может содержать пять магнитных модулей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен частный случай исполнения заявляемой группы изобретений:

на фигуре 1 представлен схематичный вид привода линейного перемещения в первом варианте исполнения в разжатом или растянутом состоянии с упругим элементом круглой формы, площадь которой равна площади магнита; на фигуре 2 – схематичный вид привода линейного перемещения в первом варианте исполнения в сжатом состоянии с упругим элементом круглой формы, площадь которой равна площади магнита; на фигуре 3 – схематичный вид привода линейного перемещения в первом варианте исполнения в разжатом или растянутом состоянии с упругим элементом, выполненным в виде двух пар упругих плоских круглой формы пластин; на фигуре 4 – схематичный вид привода линейного перемещения в первом варианте исполнения в сжатом состоянии с упругим элементом, выполненным в виде двух пар упругих плоских круглой формы пластин; на фигуре 5 – схематичный вид привода линейного перемещения во втором варианте исполнения в разжатом или растянутом состоянии; на фигуре 6 – схематичный вид привода линейного перемещения во втором варианте исполнения в сжатом состоянии; 7 – схематичный вид магнитного модуля привода линейного перемещения в третьем варианте исполнения; 8 – схематичный вид привода линейного перемещения в третьем варианте исполнения с двумя магнитными модулями в разжатом или растянутом состоянии; 9 – схематичный вид привода линейного перемещения в третьем варианте исполнения с двумя магнитными модулями в сжатом состоянии; 10 – схематичный вид привода линейного перемещения в третьем варианте исполнения с пятью магнитными модулями в разжатом или растянутом состоянии; 11 – схематичный вид привода линейного перемещения в третьем варианте исполнения с пятью магнитными модулями в сжатом состоянии; 12 – схематичный вид сверху магнитного модуля привода линейного перемещения в третьем варианте исполнения с концентричным расположением магнитов, где:

1 – магнит/электромагнит;

2 – упругий элемент;

3 – упругая пластина;

4 – источник электрического тока;

5 – коммутатор.

По первому варианту исполнения частный случай реализации привода линейного перемещения может быть выполнен следующим образом (фиг. 1-4).

Привод линейного перемещения состоит, по меньшей мере, из одной пары магнитов 1, по меньшей мере, один из которых является электромагнитом, и которые жестко скреплены между собой, по меньшей мере, одним упругим элементом 2, причём, упомянутый упругий элемент выполнен из немагнитного материала в виде витой цилиндрической, или витой конической, или спиральной, или тарельчатой, или волновой пружины, или упругой шайбы, или упругой пластины 3.

Магниты 1 могут быть расположены разнополярно в каждой паре относительно друг друга, а упругий элемент 2 может быть выполнен с функцией сжатия, обеспечивая позиционирование магнитов относительно друг друга.

Кроме этого, все магниты 1 могут быть выполнены в виде электромагнитов 1 с электропитанием от источника 4 электрического тока через коммутатор 5 с контроллером.

Причём, упругий элемент 2 может быть выполнен в виде двух упругих пластин 3, площадь которых равна площади магнитов 1.

По второму варианту исполнения частный случай реализации привода линейного перемещения может быть выполнен следующим образом (фиг. 5,6).

Привод линейного перемещения состоит, по меньшей мере, из двух магнитных с разнополярно и/или однополярно расположенными магнитами 1 пар, в каждой из которых, по меньшей мере, один магнит 1 является электромагнитом, и которые жестко скреплены между собой через торцевые части магнитов 1, по меньшей мере, тремя упругими элементами 2 растяжения и/или сжатия, причём, каждый из упомянутых упругих элементов 2 выполнен из диэлектрического материала в виде витой цилиндрической, или витой конической, или спиральной, или тарельчатой, или волновой пружины, или упругой шайбы, или упругой пластины 3.

Все магниты 1 могут быть выполнены в виде электромагнитов 1, а упругие пластины 3 – прямоугольной формы.

По третьему варианту исполнения частный случай реализации привода линейного перемещения может быть выполнен следующим образом (фиг. 7-11).

Привод линейного перемещения состоит, по меньшей мере, из двух магнитных модулей, каждый из которых содержит, по меньшей мере, три магнита 1, скрепленных жестко между собой через торцевые части, по меньшей мере, двумя упругими элементами 2 растяжения и/или сжатия, при этом магнитные модули также жестко скреплены между собой через торцевые части магнитов 1, по меньшей мере, двумя такими же упругими элементами 2 растяжения и/или сжатия и расположены друг относительно друга с образованием, по меньшей мере, трёх магнитных с разнополярно и/или однополярно расположенными магнитами 1 пар, в каждой из которых, по меньшей мере, один магнит 1 является электромагнитом, причём, каждый из упомянутых упругих элементов 2 выполнен из диэлектрического материала в виде витой цилиндрической, или витой конической, или спиральной, или тарельчатой, или волновой пружины, или упругой шайбы, или упругой пластины 3.

Все магниты 1 могут быть выполнены в виде электромагнитов 1, а привод линейного перемещения может содержать пять магнитных модулей.

Приводы линейного перемещения работают следующим образом: при включении источника электрического тока 4 посредством коммутатора 5 с контроллером обеспечивается регулировка подачи электропитания на электромагниты 1, попарно разнополярно и/или однополярно расположенных относительно друг друга в зависимости от варианта использования. Причём, с помощью контроллера задаётся частота включения/отключения электропитания на электромагниты 1 в соответствии с необходимым алгоритмом работы приводов. При подаче сигнала от контроллера через коммутатор 5 на включение электропитания электромагниты 1 в зависимости от полярности расположения в парах либо притягиваются друг к другу, либо отталкиваются друг от друга, а упругие элементы 2 либо сжимаются, либо растягиваются соответственно. А при подаче сигнала от контроллера через коммутатор 5 на выключение электропитания электромагниты 1 посредством упругих элементов 2, выполненных с упругими пластинами 3, возвращаются в исходное положение.

Указанный технический результат достигается за счет того, что конструктивные особенности исполнения устройств позволяют реализовать, как минимизацию количества составных элементов данных устройств, так и уменьшение сложности изготовления данных элементов, обеспечивается возможность простоты изготовления конструкции устройств в целом (например способом 3D печати). При этом конструктивное выполнение устройств с минимальным количеством движущихся элементов и с максимальным исключением смазочных материалов, а также с возможностью унификации и взаимозаменяемости основных элементов устройств позволяет в полной мере повысить их надёжность и обеспечить улучшение таких эксплуатационных характеристик, как: снижение уровня шума и экологической нагрузки.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой группы изобретений, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой группы изобретений такому условию патентоспособности как «новизна».

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой группы изобретений такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение технологичности изготовления, надежности и эксплуатационных характеристик. По первому варианту исполнения привод линейного перемещения состоит по меньшей мере из одной пары магнитов, которые жестко скреплены между собой по меньшей мере одним упругим элементом. Упомянутый упругий элемент выполнен из немагнитного материала. Магниты расположены разнополярно в каждой паре относительно друг друга, а упругий элемент выполнен с функцией сжатия. Все магниты выполнены в виде электромагнитов с электропитанием от источника электрического тока через коммутатор с контроллером, а упругий элемент выполнен в виде двух упругих пластин, площадь которых равна площади магнитов. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Привод линейного перемещения, состоящий, по меньшей мере, из одной пары магнитов, по меньшей мере, один из которых является электромагнитом, и которые жестко скреплены между собой, по меньшей мере, одним упругим элементом, упомянутый упругий элемент выполнен из немагнитного материала, магниты расположены разнополярно в каждой паре относительно друг друга, а упругий элемент выполнен с функцией сжатия, причём, все магниты выполнены в виде электромагнитов с электропитанием от источника электрического тока через коммутатор с контроллером, а упругий элемент выполнен в виде двух упругих пластин, площадь которых равна площади магнитов.

2. Привод линейного перемещения, состоящий, по меньшей мере, из двух магнитных с разнополярно и/или однополярно расположенными магнитами пар, в каждой из которых, по меньшей мере, один магнит является электромагнитом, и которые жестко скреплены между собой через торцевые части магнитов, по меньшей мере, тремя упругими элементами растяжения и/или сжатия, а каждый из упомянутых упругих элементов выполнен из диэлектрического материала в виде упругой пластины.

3. Привод линейного перемещения по п.2, отличающийся тем, что все магниты выполнены в виде электромагнитов, а упругие пластины – прямоугольной формы.

4. Привод линейного перемещения, состоящий, по меньшей мере, из двух магнитных модулей, каждый из которых содержит, по меньшей мере, три магнита, скрепленных жестко между собой через торцевые части, по меньшей мере, двумя упругими элементами растяжения и/или сжатия, при этом магнитные модули также жестко скреплены между собой через торцевые части магнитов, по меньшей мере, двумя такими же упругими элементами растяжения и/или сжатия и расположены друг относительно друга с образованием, по меньшей мере, трёх магнитных с разнополярно и/или однополярно расположенными магнитами пар, в каждой из которых, по меньшей мере, один магнит является электромагнитом, а каждый из упомянутых упругих элементов выполнен из диэлектрического материала в виде упругой пластины.

5. Привод линейного перемещения по п.4, отличающийся тем, что все магниты выполнены в виде электромагнитов, а привод линейного перемещения содержит пять магнитных модулей.