Электромагнитный вибратор Советский патент 1979 года по МПК B06B1/04 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВИБРДТОР

f

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение при создании устройств для возбуждения: колебаний конструкций и особенно для многоточечного возбуждения колебаний сложных конструкций например летательных аппаратов, при исследовании их частотных характеристик .

Из-вестны электромагнитные вибраторы, содержащие магнитопровод, обмотку возбуждения, якорь -и пружин подвески якоря 1..

Однако эти вибраторы имеют большие габариты и их необходимо устанавливать на опор-е.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный вибратор, содержащий магнитопровод со сквозными соосными отверстиями на двух противоположных сторонах, в которые вставлена направляющая втулка с расположенным в ней якорем, обмотку возбуждения, охватывающую втулку, и пружины подвески якоря 2.

Этот вибратор содержит одну обмоку возбуждения, что позволяет созда вать усилие электромагнита в одном направлении. При этом якорь втягивается в обмотку. Для движения якоря в обратном направлении используется упругость испытываемой конструкции или специального упругого подвеса, деформируемого при втягивании якоря в обмотку..Поэтому этот вибратор не может создавать на всем диапазоне рабочих частот изменение возбуждающей силы по требуемому закону, например синусоидальному, а КПД вибратора низок. Кроме того, для такого вибратора необходима опора, что усложняет эксплуатацию и применение.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение коэффициента полезного действия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем что вибратор снабжен второй обмоткой возбуждения и двумя диодами, при этом обмотки установлены симметрично по обе стороны от середины якоря с зазором и электрически соединены последовательно через диоды, включенные в одном направлении, а якорь выполнен длиной, равной расстоянию между внутренними поверхностями полюсов- магнитопровода. Кроме того, для уменьшения часто ты собственных колебаний якоря и ог раничения его хода, а также для уве личения эффективности охлаждения об моток, он снабжен грузами из неферромагнитного материала, выполненным свыступами и установленными жестко на концах якоря, и спиральным змеевиком, установленным между торцами обмоток. На фиг.1 изображен предлагаемый электромагнитный вибратор; на фиг.2 сечение А-А фиг.1; на фиг.З схема подключения вибратора к генер тору синусоидальных токов. Вибратор содержит магнитопровод с полюсами 2 и 3, направляющую втул ку 4 из немагнитного материала, обмотки прямого 5 и обратного 6 .хода, включенные согласно, якорь 7 из ферромагнитного материала, выполнен ного длиной, равной расстоянию между внутренними поверхностями полюсо 2 и 3 магнитопровода 1. Между сопри касающимися торцами обмоток 5 и 6 установлен змеевик 8, выполненный в виде трубки, согнутой по спира.пи и залитой эпоксидным компаундом. На внутреннем витке змеевика 8 выполнены отверстия для выхода охлаждающего воздуха в обе стороны вдоль, внутренних поверхностей обмоток 5 и 6. Между поверхностями обмоток 5,6, втулкой 4 и полюсами 2,3 выполнены выступы 9 (или проложены изоляционные прокладки), которые образуют каналы 10 в виде узких щелей, имеющих увеличивающуюся площадь сечения по мере приближения к выходу. На концах якоря 7 установлены сменные грузы 11 и 12 из неферромагнитного материала, жестко соединенные с якорем-болтом 13. Гру зы 11 и 12 выполнены в торце с выстудами, в которые упираются пружины 14,15-- подвески чкоря, служащие для удержания якоря в среднем рабочем) положении. Вес грузов 11,12 и жесткост ь пружин 14,15 выбраны таким образом, чтобы собственная частота подвески якоря с грузами была ниже нижнего предел требуемого рабочего диапазона частот вибратора. Генератор 16 через диоды17,18 соединен с обмотками. Работает вибратор следующим обра зом. На обмотки прямого и обратного хода соответственно 5 и 6 подается питание от специальных генераторов или от генератора-усилителя 16 сину соидального напряжения регулируемой частоты через диоды 17,18, При этом положительная полуволна напряжения, например, через диод 17 создает ток в обмотке 5, а отрицательная полува на через диод 18 - в обмотке 6, я якорь 7 приводится в колебательное движение. Вследствие того, что соб-ствеяная частота подвески якоря с 74 грузами 11,12 выбрана ниже рабочих частот синусоидального тока, задаваемого генератором-усилителем, фаза колебаний якоря отстает от фазы изменения тока в обмотках на 180 то есть в момент нарастания тока, например, в обмотке 5 до максимума якорь 7 будет находиться в крайнем положении в обмотке 6. При этом магнитный поток включенной обмотки 5 практически замкнут по якорю 7, магнитопроводу 1 и полюсу 3 в стороне отк;тюченной обмотки 6 и имеет рабочий зазор между якорем 7 и полюсом 2 магнитопровода в стороне Включенной обмотки 5, Вследствие этого на якорь 7 действует максимальная сила, направленная в сторону включенной обмотки 5. Выполнение якоря 7 длиной, равной расстоянию между внутренними поверхностями полюсов 2 и 3 магнитопровода 1, позволяет уменьшить до минимума паразитные воздушные зазоры, умейьшающие силу, развиваемую вибратором. Это приводит к тому, что среднее положение якоря при работе обладает устойчивым состоянием. При работе якорь 7 самостоятельно устанавливается в среднее рабочее положение, а пружины 14 и 15 служат только для уравновешивания веса якоря с грузами. При выполнении якоря 7 длиной, меньшей предлагаемой, среднее рабочее положение якоря не обладает устой- , чивостью - якорь втягивается в сторону одной из обмоток 5,6, и сила, развиваемая вибратором, при этом уменьшается в несколько раз. При выполнении длины якоря большей, чем предлагаемая, вибратор не работает. Для охлаждения вибратора при работе в перегруженном режиме на вход змеевика 8 подается сжатый воздух, который, поступая в щелевидные каналы 10, охлаждает соприкасающиеся торцы, внутренние поверхности, наружные торцы и наружные поверхности обмоток 5 и 6. При использовании вибратора для многоточечного возбуждения колебаний сложных конструкций вследствие его сравнительно небольшого веса, вибратор можно закреплять непосредственно на исследуемой конструкции, не внося заметных искажений в частотные характеристики конструкции. При этом отпадает необходимость в громоздких сложных сооружениях для установки вибратора на опоре. ВиВра:торы закрепляются на исследуемую конструкцию за магнитопровод, а фазы.возбуждающей силы изменяются простым переключением очередности включения обмоток 5,6 на 180. (при этом вибраторы работают в фазе или противофазе). При использовании вибратора как вибростенда грузы 11,12 снимаются, и на якоре закрепляется предметный столик, а магнитопровод устанавливается на фундамент. Конструкция вибратора позволяет создать и применять для его писания простые мощные малогабаритные тенера торы регулируемой частоты на тиристорах . Формула изобретения 1. Электромагнитный вибратор, со держащий магнитопровод с двумя скво ными соосными отверстиями, в которы вставлена направляющая втулка с рас положенным в ней якорем, обмотку во буждения, охватывающую втулку, и пружины подвески якоря, отлича ющийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения коэффициента полезного действия, он снабжен второй обмотко возбуждения и двумя диодами, при. этом обмотки размещены симметрично по обе стороны от середины якоря с зазором и электрически соединени последовательно через диоды, включенные в одном направлении, а якорь выполнен длиной, равной расстоянию между внутренними поверхностями полюсов магнитопровода. 2.Вибратор по П.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения частоты собственных колебаний якоря и ограничения его хода, он снабжен грузами из неферромагнитмого материала, выполненными с выступги ш и установленными жестко на концах якоря, 3.Вибратор по П.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности охлаждения обмоток, он снабжен спиральным змеевиком, установленным между торцг1ми обмоток.. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Рекус Г.Г. и др. Вибраторы с электромагнитным приводом (обзор). Изд. ЦНИИЭСТРОЙМЙШ, M.,IV серия, 1970, с,4-8. 2. Авторское свидетельство 238648, кл. G 05 F 7/00, 1967 (прототип)..

//JL

ю

cpus. /

Y//////////////

V////////////

U5. 5