Поляризованный электромагнитный излучатель Советский патент 1992 года по МПК H04R11/00 

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в акустических и гидроакустических устройствах, в вибрационной технике для возбуждения колебаний в различных средах и устройствах.

Известен электродинамический преобразователь для низкочастотных широкополосных подводных применений, содержащий корпус с эластичной водонепроницаемой оболочкой, поршень-излучатель с индукционной катушкой, смонтированные на гибкой , подвеске, магнитопровод с постоянными магнитами.

Недостатком этого преобразователя является низкий электроакустический КПД.

Наиболее близким к изобретению является низкочастотный электромагнитный

преобразователь большой мощности, содержащий корпус, в котором смонтирован алюминиевый поршень с якорем. К поршню на дистанционных втулках болтами закреплена магнитная система, состоящая из маг- нитопроводов, образующих воздушный зазор с якорем, постоянных магнитов и индукционных катушек, вложенных в пазы магнитолроводов. Вся магнитная система закреплена к немагнитному основанию (плите), смонтированному на наружных подвесках.

Недостатком этого электромагнитного преобразователя является низкий электроакустический КПД.

Цель изобретения - повышение электроакустического КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в известном электромагнитном преобразователе, содержащем корпус, поршень-излучатель с упругими подвесками, магнитную систему с индукционными катушками и постоянными магнитами, якорь с рабочим магнитным зазором, кольцевой постоянный магнит между индукционными катушками, причем якорь своей поверхностью прилегает к поверхности постоянного магнита и размещен в рабочих зазорах между полюсами статора, причем магвитопровод статора выполнен по форме незамкнутого тора.

В поляризованном электромагнитном излучателе поршень-излучатель закреплен и центрируется гибкой подвеской, размещенной в два яруса.

Имеется еще одно преимущество магнитной системы поляризованного электромагнитного излучателя. Поскольку якорь перемещается в рабочих магнитных зазорах Xi и Х2 между полюсами статора, причем один зазор уменьшается, а второй соответственно увеличивается, то для магнитной системы это один зазор и он постоянный. А сохранение постоянного магнитного зазора в процессе работы не изменяет индуктивности магнитной системы и цепи электропитания в целом.

Нелинейное уравнение силы, действующей в рабочем магнитном зазоре X,

F -

1

dL.2 dTx

преобразуется в линейное

с1.L.2

h 2 X

где I - ток в индукционной катушке;

X - воздушный рабочий магнитный зазор.

Это существенно улучшает условия электропитания индукционных катушек, снижая нелинейные искажения во всей цепи электропитания, и, как следствие, это фактор повышения КПД.

Отличительными признаками изобретения по сравнению с прототипом являются снабжение излучателя кольцевым постоянным магнитом и размещение его между индукционными катушками в статоре; исполнение магнитной системы коаксиальной конструкции по форме кольца, в которой выполнено прилегание поверхности якоря к поверхности постоянного магнита с сохранением в паразитном зазоре постоянной индуктивности; размещение якоря в рабочих зазорах между полюсами статора так,

что рабочий магнитный зазор не изменяет индуктивности магнитной системы, а нелинейное уравнение силы преобразуется в линейное; якорь со всей колебательной

системой закреплен и центрируется упругой подвеской, расположенной в два яруса. На чертеже представлена конструкция поляризованного электромагнитного излучателя (ПЭМИ).

Поляризованный электромагнитный излучатель состоит из корпуса 1, в котором смонтирована коаксиальная магн итная система 2 с индукционными катушками 3 и 4. Между катушками 3 и 4 размещен кольцееой постоянный магнит 5, к внешнему диаметру которого своим внутренним диаметром прилегает якорь 6, перемещающийся между двумя полюсами статора 7 и 8. Якорь 6 вмонтирован во внутренний диаметр цилиндра 9, прикрепленного к поршню-излучателю 10. Цилиндр 9 и поршень-излучатель 10 вместе с якорем 6 отцентрованы и закреплены подвесками 11 и 12, на которых вся колебательная система

перемещается вдоль своей оси.

Для герметизации и обеспечения компенсации гидростатического давления под поршнем-излучателем 10 размещена эластичная оболочка 13, которая одной кромкой прикреплена к цилиндру 9 колебательной системы, а второй - к корпусу 1.

ПЭМИ работает следующим образом. В магнитной системе ПЭМИ работают

два магнитных потока: магнитный поток от кольцевого постоянного магнита Фи переменный магнитный поток Фот тока в индукционных катушках.

Поэтому в рабочих магнитных зазорах

Xi и Ха сила FM, воздействующая на якорь 6 и приводящая его в колебания, будет складываться из

45

FM R + Fe

(1)

где FA,- сила притяжения якоря к статору от переменного потока Ф,;

F - сила притяжения якоря к статору от постоянного магнитного потока Фх. Для осуществления колебаний якоря 6 (поршня-излучателя) подают ток на индукционные катушки 3 и 4.

Образовавшийся магнитный поток Ф начинает противодействовать постоянному

1

магнитному потоку « Ф. в рабочем зазоре

Xi, а в рабочем зазоре Х2 магнитные потоки -ф и Ф будут действовать согласно. В

результате чего якорь 6 начнет перемещаться вправо, уменьшая зазор Х2 и увеличивая зазор XL. .

Приуменьшении зазора Х2 весь магнитный поток Ф.. от постоянного магнита 5 перебросится в зазор Х2, развивая в этом зазоре максимальную силу FM.

Для смены направления перемещения якоря 6 на индукционные катушки 3, 4 подают ток в обратном направлении,создавая в рабочем магнитном зазоре Х2 переменным магнитным потоком Ф-v противодействие постоянному магнитному потоку Ф . В результате чего в рабочем зазоре Х2 постоянный поток Ф исчезает и начина- ет действовать в рабочем зазоре Xi согласно с переменным магнитным потоком Ф,. От действия двух сил F, и F в зазоре Xi якорь 6 переместится влево, уменьшая зазор Xi и увеличивая зазор Ха. Для осущест вления перемещения якоря 6 вправо поменяют направление тока в индукционных катушках 3 и 4, создают противодействие постоянному магнитному потоку ФЈ в зазор Xi и поток Ф начнет действовать в зазоре Х2 согласно с переменным потоком Ф/v , от чего якорь 6 переместится вправо.

Изменением направления тока в индукционных катушках 3 и 4 обеспечивают колебания якорю 6 (поршню-излучателю), который генерирует в окружающую среду акустические колебания.

Колебательная система с якорем тирована на подвесках 11 и 12, расположен

ных по окружности стакана.9 магнитной системы в два яруса, одни концы подвесок прикреплены к стакану 9 колебательной системы, а вторые - к корпусу 1.

Применение поляризованного электромагнитного излучателя позволяет создавать экономичные возбудители колебаний для различных устройств, в т.ч. и для устройств, объединяющих группу излучателей, работающих с фазовой модуляцией.

Формула изобретения

Поляризованный электромагнитный излучатель, содержащий корпус, в котором расположен магнитопровод статора, в пазах которого размещены индукционные катушки и постоянный магнит, магнитопровод якоря, расположенный в рабочем зазоре, излучающий поршень и гибкие подвески, отличающийся тем, что, с целью повышения электроакустического КПД за счет увеличения пондеромоторной силы в рабочем магнитном зазоре, магнитопровод статора выполнен в виде незамкнутого тора, магнитопровод якоря выполнен кольцевым, одним торцом прилегающим к поверхности постоянного магнита, а другим жестко соединенным с внутренней поверхностью введенного полого цилиндра, торцом закрепленного на излучающем поршне, при этом внешняя поверхность цилиндра соединена с гибкими подвесками.

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в акустиче- ских и гидроакустических устройствах, в вибрационной технике для возбуждения колебаний в различных средах и устройствах. Целью изобретения является повышение электроакустического коэффициента полезного действия за счет увеличения пондеро- моторной силы, действующей в рабочем магнитном зазоре. Поляризованный электромагнитный излучатель содержит корпус, в котором расположен магнитопровод статора, выполненный по форме незамкнутого тора, в пазах которого размещены индукционные катушки и постоянный магнит, причем между полюсами статора в магнитном зазоре расположен якорь, выполненный кольцевым, одним торцом прилегающий к поверхности постоянного магнита, а другим жестко закрепленный со стороны цилиндра, который крепится на поршне-излучателе, а также колебательную систему и гибкие подвески. 1 ил. (Л