Электромагнитная машина возвратно-поступательного движения Советский патент 1983 года по МПК H02K33/12 B06B1/04 

Изобретение относится к.вибротехнике, в частности к возбуждению механических колебаний электромз - нитным способом и может быть исполь зовано в вибротехнологии, виброинст рументе и испытательных вибростендах. По основому авт.св. № 425279 известна электромагнитная машина возвратно-поступательного движения, содержащая магнитопровод с обмотками, боек, набранный из аксиально расположенных ферромагнитных и диамагнитных звеньев, и упругий элемент, причем боек выполнен полым, а внутри него расположены упругий эл мент и дополнительный магнитопровод с обмотками, аналогичный основному Недостатками указанного возбудителя являются снижение КПД и надежности вследствие необходимости лостоянных реверсов магнитного поля, осуществляемых специальной переключающей схемой. Цель изобретения - повышение КПД и надежности возбудителя. Поставленная цель достигается тем, что полюса магнитопроводов со стороны бойка разделены на две части щелью перпендикулярной оси машины, причем на одной из частей, находящихся напротив друг друга полюсов внутреннего и внешнего магнитопроводов параллельно щели выполнены глухие пазы. На фиг. 1 изображена предлагаемая машина, продольный разрез; на фиг.2разрез А-А на фиг.1. Машина состоит из корпуса 1, в котором с помощью крышек 2 и 3 и втулки Ц жестко закреплен внешний цилинд.рический магнитопровод с полюсами 5, несущими обмотки 6 возбуждения. Внутренний магнитопровод с полюсами 7. несущими обмотки 8 возбуждения, жестко закреплен на крышке 3. Подвижный боек, играющий роль якоря, выполнен в виде полого стакана, набранного из чередующихся в аксиальном направлении ферромагнитных 9 и диамагнитных 10 звеньев, и фиксирован в наг правлении продольной оси упругими элементами 11, а в поперечном направлении - контактными кольцами 12. Каждый из примыкающих к бойку-якорю полюсов 5 и 7 внешнего и внутреннего магнитопроводов выполнен из двух частей, имеющих общую обмотку возбуждения, причем на одной из частей каждого полюса благодаря пазу-имеется шейка, площадь поперечного сечения которой меньше, чем площадь поперечного сечения другой части гюлюса, Час ти полюсов 5 и 7, имеющие шейку, рас- 15 положены,одна против другой, а обмотки 6 и 8 возбуждения подключены согласно. Машина работа следующим образом. При согласном подключении обмото 6 и 8 возбуждения к источнику пульсирующего тока магнитный поток Ф пр ходит так, как показано на фиг. 2 штрихпунктирными линиями. Если мгно венное знамение пульсирующего тока не прев-ниает тока насыщения материа ла шейки полюсов 5 и 7,то магнитное соп1 отивление, величина которого оп ределяется по формуле RM. Е/лМо S где В - длина линий магнитного потока ; S - поперечное сечение магнито провода; yix и/x,Q- магнитные проницаемости ма териала магнитопровода и воздуха соответственно, будет приблизительно одинаково для каждой части полюса. Боек-якорь стр мится занять положение наибольшей магнитной проводимости, т.е. его ферромагнитные звенья занимают приблизительно среднее положение между .частями полюсов так, как показано на фиг.1. При мгновенном значении тока возбуждения, равному току насыщения части полюсов с обмотками 6 и 8, имеющими шейку, величина магни ной проницаемости и., материала шейк резко, уменьшается и величина экви.валентного воздушного зазора, для указанных частей полюсов 5 и 7 становится равна 9кв где сЛ воздушный зазор-между внешним индуктором и якорем; воздушный зазор между внутренним индуктором иякоремJ радиальная длина шейки внешнего полюса; радиальная длина шейки внутреннего полюса. Знак приблизительного равенства в формуле (2) поставлен потому, что величина магнитной проницаемости материала шейки даже в режиме магнитного насыщения превосходит величину магнитной проницаемости воздуха. Beличина эквивалентного воздушного 7,не име зазора для части полюсов ющ-их шейки равна К8 . () так как площадь поперечного сечения частей полюса ,не имеющих шейки, выбирается такой, что максимальная величина тока возбуждения далека от тока насыщения указанных частей. Сопоставляя соотношения (2) и(3) и выбирая значения геометрических параметров полюсов такими, что ЕШ 6, Вщ имеемc |j c при насыщен ии части полюсов, имеющих шейку. Следовательно, положение наибольшей магнитной проводимости уже находится приблизительно против центров частей полюсов, не имеющих шейки, т.е. смещается в аксиальном направлении на величину д-(, где оГ - аксиальное расстояние между частями каждого полюса; аксиальная длина полюсного наконечника частей полюсов, не имеющих шейки. Боек-якорь перемещается в новое положение наибольшей магнитной проводимости до тех пор, пока значение пульсирующего тока не уменьшается до уровня, меньшего тока насыщения части полюсов, имеющих шейку, что вызывает обратное движение бойка-яко ря к прежнему положению наибольшей магнитной проводимости (.(йиг.). В таком режиме работы боек-якорь совершает механические колебания с частотой пульсирующего тока возбуждения. Если пульсирующий ток изменяется по закону 3 , ТО с целью увеличения амплитуды колебаний соотношение между амплитудным значением переменной составляющей тока От величиной постоянной составляющей DO и током насыщения материала шейки 3ц имеет вид

а

о,о„.(4;

2uj/

гдеш- цикличеЬкая частота переменной составляющей тока.

При выполнении соотношения () достигается равенство периодов нахом дения положения наибольшей магнитной проводимости в указанных выше местах вдоль продольной оси. Ес/1и пульсирующий ток изменяется по закону

3 Зд + т sinw-t I

то могут быть рекомендованы следующи соотношения между параметрами питающего тока

0 HI

3-т- (0,5-0,6) DH

Конструкция предлагаемой машины (как и известной}использует принцип периодического изменения магнитной проводимости вдоль продольной оси для возбуждения механических

колебани-, однако позволяет осуществлять колебательное движение бойкаякоря без реверса магнитного поля, что повышает КПД и надежность возбуд теля.

Формула изобретения

Электромагнитная машина возвратно-поступательного движения по авт. св. № 25279, отличающаяс я тем, что, с целью повышения КПД и надежностиJполюса магнитопроводов со стороны бойка разделены на две части щелью, перпендикулярной оси машины, причем на одной из частей находящихся напротив друг друга полюсов внутреннего и внешнего магнитопроводов параллельно щели выполнены глухие пазы;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ff «25279, кл. Н 02 К 33/12, 1971.

N

фиг. I

ф

fp

фиг. 2.