Двигатель возвратно-поступательного движения

)5 Н 02 К 33/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С юл. М 32следовательский институттематики и механики МГТУа и А.М,Коцю(54) ДВИ" АТЕЛ ТЕЛЪНОГО ДВ ВОЗВРАТНЖЕНИЯ УП лр Фц(56) Авторское сМ 972636, кл. НАвторское сМ 1658310, кл,(57) Использование: в электротехнике для получения регулируемых силовых магнитных связей перемещающихся звеньев в любых приводах. Сущность изобретения; два неподвижных постоянных магнита 1, 2 статора, в зазоре между которыми расположен постоянный магнит 3 якоря, перемещающийся вдоль зазора и снабженный обмоткой 4 управления. Направления намагничивания магнитов 1, 2 статора и обмотки 4 совпадают и противоположны направлению намагничивания магнита 3 якоря. Такое выполнение позволяет расширить эксплуатационные возможности путем увеличения рабочего хода якоря, 1 з.п, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к силовым устройствам с постоянными магнитами и может быть использовано для получения регулируемых силовых магнитных связей перемещающихся звеньев в любых приводах,Известна система с пружинным эффектом и регулируемым возвращающим усилием, имеющая по крайней мере один магнит, в магнитном поле которого находится по крайней мере один проводник, питаемый током (якорь), В этой системе пружинный эффект и возвращающее усилие осуществляются за счет перемещения якоря вдоль поверхности магнита при подаче на обмотку регулируемого напряжения. Недостатком устройства является низкая надежность функционированиятак как возможны падения якоря на неподвижный магнит при отключении питающего напряжения и небольшая величина тягового усилия,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и положительному эффекту является электромагнитный вибратор, содержащий два постоянных магнита, образующих статор и якорь, и обмотку управления. Один иэ магнитов выполнен кольцевым, другой - цилиндрический расположен в его внутренней полости. Направление намагничивания магнитов и обмотки - осевое, Эта система обладает более высокой надекностыо, так как в ней принципиально невозможно падение якоря на статор при отключении питания и исключено соударение магнитов статора и якоря,Однако ус ройство имеет недостаточно большой ход якоря, так как используется аксидльное взаимодействие пОстоянных магнитов статора и якоря, силовая характеристика имеет резко падающий гиперболический характер, поэтому ухудшаются эксп луатацион н ые возможности.Цель изобретения - расширение эксплуагационных возможностей путем увеличения рабочего хода якоря,Поставленная цель достигается тем, что двигатель возвратно-поступательного движения снабжен /:,.полнительным постоян" ным магнитом статора, расположенным параллельно основному магниту статора и имеющим направление намагниченности, совпадающее с направлением последнего, а магнит якоря размещен в зазоре между магнитами статора так, что его полюса одноименны смежным полюсам постоянных магнитов статора, причем витки обмотки управления закреплены на якоре перпендикулярно направлени о его намагниченности, Кроме того, постоянные магниты статора и якоря выполнены призматическими,На фиг. 1 и 2 изображен двигатель возвратно-поступательного движения; на фиг,3 - графики силовых характеристик предлагаемого устройства,5 Двигатель возвратно-поступательногодвижения содержит два неподвижных постоянных магнита 1, 2, жестко закрепленных между собой, соосно которымрасположен постоянный магнит 3, являю 10 щийся якорем системы и имеющий возможность перемещаться в немагнитном зазоре.магнитов 1, 2 вдоль стрелки Р, а также обмотка управления 4, жестко закрепленнаяна якоре. причем выводы обмотки 4 подклю 15 чены к источнику регулируемого постоянного напряжения Оупр 5,,Цвигатель возвратно-поступательногодвижения работает следующим образом.В общем случае на якорь системы в виде20 подвижного постоянного магнита 3 с намагниченностью Ыз и объемом Чз действуетсуммарная сила Гиаг, определяемая как градиент энэргии В намагниченного объема25 Гмаг=Ягад Я= - а вагаб( МзН ФГ, (1)чзгде Н - вектор суммарной напряженности магнитного поля, в котором находится магнит 3,30Н =Н 1+Н 2+Нупр 4где Н 1 = КМ 1) - напряженность магнитного поля, созданная постоянным магнитом 1, определяемая его геометрией и величиной намагниченности М 1;Н 2 = т(М 2) - напряженность магнитногополя, созданная посоянным магнитом 2, определяемая его геометрией и величиной 40 намагниченности М 2;Нупр 4 = т(уор 4) - напряжен ность магнитного поля, созданная обмоткой управления 4, т,е, за счет витков с током обмотки управления, и определяемая геометрией обмотки 45 управления, величиной и направлением тока управленияупр в ней.3 двигателе возвратно-поступательного движения эффективно применение высококоэрцитивных постоянных магнитов, для которых имеет место свойство постоянной .намагниченности, жестко направленной по оси Х с ортом Хо, перпендикулярным направлению 7 действия силы Г на чертеже двигателя возвратно-поступательного движения, г,е.М 1 = М 1 хХо М 2 = М 2 хХо, Мз = МзхХо,М 1 х = сопзт; М 2 х = сопв 1; Мзх = сопэт, 1758789упр 4 = + (ЧЧ)упр 4: Нхупр 4 = ГО 1 Х А 4 45 50 55 Гмаг = Гмагг Ео Управляющее воздействие можно записать следующим образом т,е. управляющее воздействие определяется ампер-витками обмотки управления (с возможной сменной полярности) и ее геометрией,Напряженность магнитного поля, созданная обмоткой управления, в рассматриваемом двигателе возвратно-поступательного движения будет иметь составляющую вектора поля, направленную по оси Х обмотки управления, параллельную намагниченностям постоянных магнитов М 1 х, М 2, Мзх, т.е. Нхупр(упр 4), которая при скалярном произведении с Мз в формуле (1) даст составляющую Гмаг, отличную от нуля /Гмаг будет направлена по оси 7 параллельно действию внешней силы Г на чертеже двигателя возвратно-поступательного движения. Наличие составляющей Нхупр 4 СЛЕДУЕТ ИЗ УРаВНЕНИЯ ДЛЯ ВЕКТОРНОГО потенциала А контуров с током и связи(см. например Бессонов Л.А, Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле, М.; Высшая школа, 1978, с. 95, где рассмотоено поле кругового витка с током, аналогичные формулы будут и для прямоугольных контуров, направление в данной книге соответствует направлению Х в данном ответе). Составляющие напряженности магнитного поля обмотки управления, перпендикулярные полю постоянных магнитов, не дадут составляющих Гмаг, так как скалярное произведение двух перпендикулярных вектоРов в фоРмУле (1) (М 4 и Нгупр) РавнЯ- ется нулю.На основе этого для тягового усилия двигателя возвратно-поступательного движения, действующего на якорь, справедливо следующее уравнение Гмагг - д = 4 оМЗ Хд 7 Н 1(М 1)СЧ +з+ Г - Нх 2(мхх)СВх - Нхупрх(ЙП)упрпппд ддЕ д 2УЗ УЗ На основании формулы (2) следует, что регулируя ток в обмотке управления 4, за счет последнего слагаемого в формуле (2) регулируется и тяговое усилие в магнитной системе 5 10 15 20 25 30 35 40 привода, Изменение силовых характеристик показано на фиг, 3, Применение обмотки управления 4, расположенной на подвижном магните 3 в зазоре неподвижных магнитов 1, 2, требуется для обеспечения необходимой глубины регулирования тягового усилия по всей зоне перемещения якоря 3.Расширение эксплуатационных возможностей двигателя возвратно-поступательного движения путем увеличения рабочего хода якоря 3 обеспечивается тем, что подвижный постоянный магнит 3, расположенный между неподвижными полюсами магнитов статора 1, 2, намагничен так, что его полюса явля ются одноименными смежным полюсам неподвижных магнитов 1, 2 и, следовательно, якорь 3 испытывает отталкивание. При действии на якорь 3 внешних возмущающих сил Г, направленных по оси Е на чертеже двигателя возвратно-поступательного движения, участок А-В характеристики (фиг, 3) характеризуется большой жесткостью, При дальнейшем перемещении якоря 3 под действием внешних возмушающих сил вдоль действия стрелки Г, жесткость силовой характеристики уменьшается и приближается к нулю (участок В-С, фиг, 3), Это происходит ввиду того, что при данном перемещении якоря 3 используется тангенциальное взаимодействие между подвижным и неподвижными постоянными магнитами, Величина и жесткость линейной части характеристики (фиг. 3) зависит от геометрии постоянных магнитов,Применение предлагаемого двигателя возвратно-поступательного движения выгодно отличается от применения других аналогичных систем увеличенным ходом якоря в условиях повышенной жесткости и воэможностью управления величиной тягового усилия. Формула изобретения 1. Двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий постоянные магниты статора и якоря, имеющие противоположные направления намагничивания, а также обмотку управления, расположенную соосно с направлением намагниченности постоянных магнитов, отличающийся тем,что,сцелью расширения эксплуатационных возможностей путем увеличения рабочего хода якоря, устройство снабжено дополнительным магнитом статора, расположенным параллельно основному магниту статора и с тем же направлением намагничивания, а магнит якоря размещен в зазоре между магнитами статора так, что его полюса одноименны смежным полюсам магнитов статора, а1758789 2. Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что постоянные магниты статора и якоря выполнены призматической формы,АФи Составитель А,КоцюбинскийТехред М.Моргентал Корректор Н,Тупи еда асарда аказ 3008 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Р роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага витки обмотки управления расположены наякоре перпендикулярно направлению егонамагничивания. Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб., 4/5