Привод на постоянных магнитах

 

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах автоматики, в качестве приводов различных механизмов и машин.

Привод на постоянных магнитах содержит цилиндрический корпус, первый каркас с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, закрепленными на оси из диамагнетика в виде тонкостенной трубы, внутри которой расположен второй каркас с расположенными на нем в ряд внутренними кольцевыми индуктивными катушками, который закреплен на ярме из магнитомягкого железа, скрепленных с торцевыми стенками корпуса с помощью планок, проходящих через продольный паз в стенках оси якоря. Число внешних кольцевых индуктивных катушек, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, расположенных попарно одна над другой в перпендикулярных плоскостях. Выводы каждой из кольцевых индуктивных катушек электрически соединены через коммутатор, управляемый датчиком положения якоря, с источником постоянного тока.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах автоматики, в качестве приводных устройств различных механизмов и машин.

Известно устройство, содержащее постоянные магниты, кольцевую индуктивную катушку, обеспечивающую преобразование электрической энергии в возвратно-поступательное перемещение якоря (см. Патент РФ на полезную модель 94391, опубликованный 20.05.2010, Бюл. 14), прототип.

Недостатком прототипа является низкий КПД, связанный с большой длиной магнитной цепи, по которой замыкаются магнитные силовые линии магнитных потоков постоянных магнитов, а так же то, что в магнитном поле постоянных магнитов находится только часть витков кольцевой индуктивной катушки, активно взаимодействующих с магнитным потоком, часть магнитного потока, замыкающаяся через отверстия в кольцевых постоянных магнитах, в преобразовании энергии не участвует.

Технический результат заключается в устранении перечисленных недостатков: повышении КПД преобразования энергии за счет секционирования кольцевой индуктивной катушки и подключении источника постоянного тока только к тем секциям, которые находятся в магнитном поле кольцевых постоянных магнитов при использовании энергии полных магнитных потоков, в том числе части их, которая замыкается через отверстия в кольцевых постоянных магнитах.

Технический результат достигается тем, что привод на постоянных магнитах содержит цилиндрический корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, закрепленными на оси из диамагнетика с зазором между ними и чередующимися по направлению намагниченности. Ось якоря выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнетика, внутри которой помещен второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, с возможностью возвратно-поступательного перемещения его внутри оси якоря, который размещен на ярме из магнитомягкого железа внутри оси якоря соосно с ней, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси якоря, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон цилиндрического корпуса. Число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем, внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки расположены одна над другой в перпендикулярно секущих плоскостях, а начала и концы выводов каждой из которых электрически соединены через коммутатор, управляемый датчиком положения якоря, с источником постоянного тока. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: соотношение внешнего диаметра кольцевых постоянных магнитов с диаметром отверстия в них равно примерно три к одному; высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра; величина зазора между кольцевыми постоянными магнитами равна их высоте; величина зазора между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и величина зазора между внутренней поверхностью оси якоря и внешней поверхностью второго каркаса должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение якоря внутри корпуса; длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна сумме величин высоты кольцевого постоянного магнита и зазора между ними, а их число определяется длиной хода якоря и числом кольцевых постоянных магнитов на оси якоря.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция привода на постоянных магнитах; на фиг.2 - вид фрагмента конструкции привода на постоянных магнитах в сечении; на фиг.3 - схематически показаны силовые магнитные линии, и магнитопровод, по которому они замыкаются.

Привод на постоянных магнитах (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 из магнитомягкого железа, первый каркас 2 из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками 3, разделенными щечками 4, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами 5 с радиальной намагниченностью, закрепленными на оси 6 из диамагнетика с зазором между ними и чередующимися по направлению намагниченности. Ось 6 якоря выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнетика, внутри которой помещен второй каркас 7 из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками 8, разделенными щечками 4, с возможностью возвратно-поступательного перемещения его внутри оси 6 якоря, который размещен на ярме 9 из магнитомягкого железа внутри оси 6 якоря соосно с ней, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок 10, проходящих через продольные пазы 11 в стенках оси 6 якоря, крепятся на торцевых крышках 11 с обеих сторон цилиндрического корпуса 1. Число внешних кольцевых индуктивных катушек 3, установленных на первом каркасе 2, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек 8, установленных на втором каркасе 7, причем, внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки 3, 8 расположены одна над другой в перпендикулярно секущих плоскостях, а начала Н11, Н12, Н13 ,Н1n, Н21, Н22, Н23 ,Н2n и концы k11, k12, k13,k1n, k21, k22, k23 ,k2n выводов каждой из которых электрически соединены через коммутатор 12, управляемый датчиком положения якоря 13, с источником 14 постоянного тока. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: соотношение внешнего диаметра Дм кольцевых постоянных магнитов 5 с диаметром dM отверстия в них равно примерно три к одному (ДМ:dМ=3:1); высота h каждого постоянного магнита 5 составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра Дм (h:Дм=0,2÷0,4); величина зазора между кольцевыми постоянными магнитами 5 равна их высоте (=h); величина зазора между внутренней поверхностью первого каркаса 2 и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов 5 и величина зазора между внутренней поверхностью оси 6 якоря и внешней поверхностью второго каркаса 7 должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение якоря внутри корпуса 1; длина lk каждой кольцевой индуктивной катушки 3, 7 равна сумме величин высоты h кольцевого постоянного магнита 5 и зазора между ними (lk=h+), а их число определяется длиной lk хода якоря и числом кольцевых постоянных магнитов 5 на оси 6 якоря.

Величина зазора устанавливается с помощью упорных втулок 15 из немагнитного материала. Кольцевые постоянные магниты 5 зафиксированы на оси 6 с помощью гаек 16, соприкасающихся в крайних положениях якоря с демпферами 17, размещенными на внутренних поверхностях торцевых крышек 11. Ось 6 имеет хвостовик 18 для связи с исполнительным механизмом (на фиг. не показан).

Длина lП продольных пазов 19 в стенках оси 6 больше длины lХ свободного хода якоря (фиг.2) и таким образом чтобы обеспечить полный ход якоря внутри корпуса 1, а ширина b продольного паза 19 должна обеспечить свободное перемещение в нем поперечных крепежных планок 10.

Коммутатор 12, управляемый датчиком 13 положения якоря, обеспечивает отклонение тех кольцевых индуктивных катушек 3, 8, от источника 14, которые находятся вне поля кольцевых постоянных магнитов 5 и коммутирует (изменяет) направление тока в кольцевых индуктивных катушках 3, 8 в соответствии с их положением над зазорами между кольцевыми постоянными магнитами 5 (фиг.3).

В предложенной полезной модели привода на постоянных магнитах используется энергия всего магнитного потока, как внешнего, так и части потока, которая замыкается через отверстия в кольцевых постоянных магнитах 5, что приводит к повышению КПД преобразования по сравнению с прототипом.

1. Привод на постоянных магнитах, содержащий цилиндрический корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, внутри которого размещен способный к возвратно-поступательному перемещению якорь с как минимум двумя кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, закрепленными на оси из диамагнетика с зазором между ними и чередующимися по направлению намагниченности, отличающийся тем, что ось якоря выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнетика, внутри которой помещен второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, с возможностью возвратно-поступательного перемещения его внутри оси якоря, который размещен на ярме из магнитомягкого железа внутри оси якоря соосно с ней, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси якоря, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон цилиндрического корпуса.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки расположены одна над другой в перпендикулярно секущих плоскостях, а начала и концы выводов каждой из которых электрически соединены через коммутатор, управляемый датчиком положения якоря, с источником постоянного тока.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: соотношение внешнего диаметра кольцевых постоянных магнитов с диаметром отверстия в них равно примерно три к одному; высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра; величина зазора между кольцевыми постоянными магнитами равна их высоте; величина зазора между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и величина зазора между внутренней поверхностью оси якоря и внешней поверхностью второго каркаса должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение якоря внутри корпуса; длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна сумме величины высоты кольцевого постоянного магнита и зазора между ними, а их число определяется длиной хода якоря и числом кольцевых постоянных магнитов на оси якоря.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в области энергетики
Наверх