МАГНИТНЫЙ АНАЛОГОВЫЙ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ РЕГУЛЯТОР Советский патент 1968 года по МПК G05F7/00 

Известны магнитные аналоговые регуляторы, содержащие управляющий магнитопровод с отверстиями, разрезами и обмотками и чувствительные элементы.

Предложенный магнитный аналоговый многоэлементный регулятор содержит постоянный магнит, магнитопроводы, управляющий магнитопровод с обмоткой и магниточувствительные элементы и отличается от известных тем, что в нем магниточувствительные элементы включены в плечи моста, в одной из диагоналей которого установлены управляющий магнитопровод с обмоткой, а во второй - постоянный магнит, причем взаимное расположение магнитопроводов, управляющего магнитопровода и магниточувствительных элементов зафиксировано жесткими немагнитными пластинами так, что каждый магниточувствительный элемент укреплен в гнезде, образованном выступом магнитопровода, управляющим магнитопроводом и соответствующей фиксирующей пластиной.

Это позволяет повысить чувствительность и точность устройства.

На фиг. 1 показана принципиальная схема соединения магнитных цепей одного из вариантов регулятора, на фиг. 2 - варианты его конструктивного выполнения.

Устройство включает элементы и узлы, имеющие следующие обозначения:

1 - постоянный магнит;

2, 3, 4, 5, 6, 7 - магнитопроводы из магнитомягкого материала;

8 - управляющий стержневой магнит из материала с прямоугольной петлей гистерезиса;

9 - управляющая обмотка;

10, 11, 12, 13 - управляемые сердечники (магниточувствительные элементы);

14, 15, 16, 17 - обмотки управляемых сердечников;

18, 19, 20, 21 - немагнитные зазоры;

22 - магнитный поток смещения;

23 - управляющий магнитный поток;

24, 25 - гнезда магниточувствительных элементов;

26 - генератор симметричного прямоугольного питающего напряжения с частотой 100 кгц;

27, 28, 29, 30 - активные нагрузочные сопротивления.

Для исключения взаимного влияния между цепью смещения и цепью управления все устройство выполнено по схеме уравновешенного по магнитным потокам моста. В каждое плечо этого моста включен управляемый сердечник, в одну диагональ - постоянный 1, а в другую - управляющий магнит 8, так что поток одного из этих магнитов не протекает по другому. Если магнитные сопротивления всех плеч моста равны друг другу, то в каждом плече моста протекает половина потока, поступающего к нему от каждого магнита. При указанной на фиг. 1 полярности магнитов постоянный поток смещен и протекает по цепи: северный полюс магнита 1, магнитопроводы 4 и 5, управляемые сердечники 10 и 12, наконечники управляющего магнита 8, управляемые сердечники 10 и 13, магнитопроводы 6 и 7, магнитопровод 3, южный полюс магнита 1.

Управляющий поток протекает по цепи: северный полюс магнита 8, сердечники 12 и 13, магнитопроводы 5, 4 и 7, 6, сердечники 10 и 11, южный полюс магнита 8.

Кроме того, при глубоком насыщении сердечников 10-13 управляющим потоком часть этого потока замыкается по соответствующим немагнитным зазорам 18-21. Основное назначение этих зазоров - улучшить линейность выходных характеристик регулятора при глубоком насыщении сердечников, когда магнитное сопротивление последних возрастает.

Таким образом магнитные потоки обоих магнитов 1 и 8 в сердечниках 10 и 13 складываются, а в сердечниках 10 и 12 вычитаются. В результате токи в обмотках 14 и 17 возрастают, а в обмотках 15 и 16 - падают, т.е. имеется два двухтактных выхода. Изменение полярности управляющего тока меняет полярность или величину намагничивания магнита 8 и, следовательно, изменяет токи в обмотках сердечников. Постоянным смешением можно выбрать требуемую рабочую точку на характеристиках регуляторов.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

31 - постоянный магнит;

32, 33 - магнитопроводы моста;

34 - винты;

35 - управляемые элементы (управляемые дроссели насыщения);

36 - фигурный выступ магнитопровода;

37 - фиксатор;

38 - управляющие магниты;

39 - управляющие обмотки;

40 - фигурные отверстия фиксатора;

41 - крепящие винты;

42 - эквивалентные воздушные зазоры;

43 - подгоночные отверстия;

44, 45 - магнитопроводы распределителя магнитного поля.

На фиг. 2 (а, б, в) показана конструкция монолитного блока регуляторов в трех проекциях. Постоянный магнит 31 расположен между общих магнитопроводов 32 и 33, скрепленных между собой стяжными винтами 34. Управляемые сердечники 35 расположены в специальных гнездах, образованных фигурными выступами 36 магнитопроводов 32 и 33, магнитом 38 и фиксатором 37.

Фиксатор 37 представляет собой немагнитную полосу (фиг. 2, г) из жесткого материала (например, из гетинакса, латуни и т.п.), вдоль центральной линии которой вырезаны фигурные отверстия 40 (например, квадратные). Концы магнитов 38 имеют площадь поперечного сечения меньшую, чем на других участках тела магнита, и по форме и размерам в точности соответствуют отверстиям 40. Фиксатор 37 укреплен винтами 41 к боковым стенкам магнитопроводов 32 и 33 на участках между гнездами. Длина магнита 38 несколько превышает ширину магнитопроводов 32 и 33 так, что фигурные концы входят в фигурные отверстия фиксатора 37.

На фиг. 2 (д-к) показана конструкция блока, в котором каждый многоэлементный регулятор является съемным и оформлен в виде ячейки (фиг. 2, д, е). Каждая ячейка состоит из двух магнитопроводов 32 и 33, скрепленных между собой фиксатором 37 (рис. 2, е).

На фиг. 2, ж показан вид на ячейку сбоку при снятом фиксаторе 37. На фиксаторе 37 имеются три отверстия: одно (40) в центре для фиксации управляющего магнита и два (43) - по краям для крепления. Последние имеют продольную форму, что позволяет более точно подгонять взаимное положение элементов регулятора. После сборки ячейки ее магнитопроводы 32 и 33 слегка прижимаются друг к другу и в этом положении привинчивают фиксаторы 37. Расположение элементов внутри ячейки прежнее. Цепь смещения выполнена отдельно и содержит постоянные магниты 31 между двумя протяжными магнитопроводами 44 и 45 (фиг. 2, к). Последние скрепляют немагнитными стяжными винтами (на фиг. не показаны). Постоянные магниты 31 расположены на равном расстоянии друг от друга (например, через каждые 15 ячеек) вдоль магнитопроводов 44 и 45 (на рис. 2 показан лишь один магнит). Магнитопроводы 44 и 45 распределяют постоянное магнитное поле равномерно в промежутке между ними. На фиг. 2, д показано расположение ячейки в магнитном распределителе. Так как в этой конструкции имеется немагнитный зазор между магнитопроводами 44 и 32, то требуется несколько более мощный магнит, чем в предыдущей конструкции (фиксирование положения ячейки и коммутация электрических цепей на фиг. 2 не показаны).

На фиг. 2, д показан пример двухэлементного регулятора. На фиг. 2, и показан пример регулятора с четырьмя управляемыми сердечниками 35 у одного полюса управляющего магнита 38. Площадь поперечного сечения последнего должна соответствовать управляющему потоку.

Магнитный аналоговый многоэлементный регулятор, содержащий постоянный магнит, магнитопроводы, управляющий магнитопровод с обмоткой и магниточувствительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в нем магниточувствительные элементы включены в плечи моста, в одной из диагоналей которого установлены управляющий магнитопровод с обмоткой, а во второй - постоянный магнит, причем взаимное расположение магнитопроводов и магниточувствительных элементов зафиксировано жесткими немагнитными пластинами, так что каждый магниточувствительный элемент укреплен в гнезде, образованном выступом магнитопровода, управляющим магнитопроводом и соответствующей фиксирующей пластиной.