Электромеханический преобразователь

(51) М. Кл. Н 011 7/14Н 0111 53/О 22) Заявлено 24,07.72 (21) 1816785/2 заявкис присоедине Государствеиимк комитет Совета Министров СССР(088.8) по делам изосретеии и открытийДата опубликования описания 01,04.75 2) Авторы изобретения(71) Заявите ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ 2 4) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕС Известны электромеханические преобразователи с уравновешенным якорем, поляризованные постоянным магнитом и имеющие обмотки управления, обхватывающие якорь,Такие преобразователи имеют значительную электрическую постоянную времени катушек.Преобразователи с обмотками на магнитопроводах требуют вдвое большей мощности управления по сравнению с преобразователями с обмотками на якоре. Кроме того, у этих конструкций преобразователей велика индуктивная связь между катушками управления. Указанные преобразователи имеют якорь, вдоль которого проходит либо поляризующий, либо управляющий поток, поэтому необходимо делать якорь ферромагнитным и с достаточным поперечным сечением.Это приводит так же к увеличению инерционности якоря и к снижению быстродействия устройства в целом.Цель изобретения - увеличить быстродействие и уменьшить необходимую мощность управления,Это достигается тем, что магнитопроводы преобразователя соединены посредине постоянным магнитом так, что каждый его полюс прилегает только к одному магнитопроводу, торцовые поверхности которых образуют две пары рабочих воздушных зазоров с магнитопроводящими пластинами на концах якоря.Ось последнего лежит в одной плоскости с осью постоянного магнита и по крайней мере по одну сторону от этой плоскости. В магни топроводах выполнены делящие их поперечноесечение на части сквозные пазы, в которые уложена обмотка управления, обхватывающая части обоих магнитопроводов.Для обеспечения возможности дифферен циального управления другая обмотка располагается в пазах магнитопровода симметрично первой.На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - вид по стрелке А на 15 фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1;на фиг. 4 - устройство в обесточенном состоянии; на фиг. 5 - устройство, общий вид.Магнитоэлектрическая система ЭМП состоит из неподвижной части и подвижного 20 якоря. Неподвижная часть имеет два магнитопровода 1 и 2, между которыми расположен постоянный магнит 3, полюса последнего прилегают к магнитопроводам. Торцовые поверхности магнитопровода образуют две пары ра бочих полюсов.На концах каждого магнитопровода имеется сквозной паз 4, в который проходят витки катушек 5 и 6 управления. Подвижный якорь 7 закреплен в корпусе на оси 8, которая проЗ 0 ходит через центр масс якоря, Якорь состоитиз магнитопроводов 9 и 10, связанных немагнитопроводящей частью 11, которая (при обеспечении достаточной жесткости якорю) максимально облегчена.Магнитопроводы 9 и 10 якоря находятся под полюсами неподвижных магнптопроводов 1 и 2. Между полюсами магнитопроводов и соответствующими магнитопроводами якоря имеются рабочие воздушные зазоры 6 и бг.Одна из возможных конструкций якоря приведена на фиг. 5, где несущая часть якоря выполнена в виде тонкостенной, легкой, но жесткой полтрубы, из титанового сплава, которая имеет дополнительные отверстия облегчения.Магнитопроводы 2 якоря имеют рациональную для проведения потока форму с максимальным сечением в продольной плоскости якоря. Кроме того, в предлагаемой конструкции длина якоря не имеет никакой связи с размерами катушек управления. Все это обеспечивает существенное снижение инерционности якоря,Предлагаемый ЭМП при двухпозиционной настройке с преобладанием одного из крайних положений работает следующим образом. Якорь в обесточенном состоянии обмоток управления отклоняется, например, к полюсам В (см. фиг, 2), при этом зазор д будет меньше зазора б. Схематично это положение изображено на фиг. 4, где стрелками Фь Ф, Ф,1Ф 9, Ф, Ф показаны путем прохождения магнитного потока постоянного магнита через неподвижные магнитопроводы 1 и 2 и магнитопроводы 9 и 10 якоря.При этом положении якоря магнитный поток будет распределяться обратно пропорционально величинам воздушных зазоров, т. е.РФ будет больше В, и якорь будет находиться в исходном фиксированном положениипод действием суммарного момента, опредсляемого указанными потоками,При подаче сигнала управления в катушку,расположенную на стороне В (направлениетока в катушке указано знаками), магнигныйпоток управления Ф, локально замыкаетсявокруг пазов неподвижных магнитопроводовзоны В, как показано пунктирными линиями.При указанной полярности управляющеготока перемычки 12 будут находиться в состоянии насыщения и поток постоянного магнитапо перемычкам 12 не сможет проходить черезякорь. В перемычках 13 встречный поток, созданный обмоткой управления, будет вытеснятьпоток постоянного магнита из зоны В.В результате магнитный поток постоянногомагнита будет перераспределяться из зоны Вв зону Г, притяжение якоря к полюсам зоныВ будет ослабевать, а к полюсам зоны Г увеличиваться, и якорь перебросится во второекрайнее положение и будет находиться в немдо момента снятия управляющего сигнала,после чего вновь вернется в исходное положение, 10 вестным физическим законам одного знака,15 20 25Предлагаемый преобразователь не чувствителен к полярности управляющего си. нала. 60 65 30 35 40 45 50 55 В предлагаемом прсооразователе нет магнитной связи между катушками. Это объясняется тем, что пульсирующий поток из зоны В в зону Г и обратно (см, фиг. 4) при работе преобразователя не наводит противо-э.д.с. в обмотках.В случае пульсации потока с 1 э, и Ф, вызванного током управления в зоне В, э,д.с. от потока Ф в обмотке в зоне Г наводится по иза э.д,с. от потока Ф - противоположного, поэтому суммарная э.д,с. обмотки зоны Г равна нулю. Таким образом, в предлагаемой конструкции обмотки магнитноразвязаны.Короткие, локальные пути замыкания потоков управления и рабочих погоков в магнитной системе предлагаемого преобразователя повышают его быстродействие. Поток управления локально замкнут вокруг пазов магнитопроводов зоны В и Г, как в тороиде. Это также уменьшает потоки рассеяния управляющего потока. Рабочий поток локально замкнут магнитспроводом якоря. В случае изменения сигнала управления меняются только местами участки насыщения счастками магнитно ненасыщенными в зонах В и Г неподвижных магнитопроводов. Это повышает надежность преобразователя, так как в эксплуатации случается перепутывание электрической стыковки питающего блока и прибора.Для обеспечения работоспособности преобразователя при больших перепадах температур необходимо организовать в нем низкоомную катушку управления при сохранении ее числа витков. В этом случае, не изменяя электрическую постоянную времени, можно в питающую линию включать балластное добавочное сопротивление из провода с малым температурным коэффициентом сопротивления (напримср, константан), что приводит к стабильным параметрам прибора при изменении температуры. Однако это будет приводить к увеличению размеров катушек управления из-за применения обмоточного провода большого сечения.В известных преобразователях с катушкой на якоре это приводит к увеличению размеров якоря и ухудшению быстродействия, Конструкция предлагаемого преобразователя позволяет без увеличения инерционности якоря встраивать катушки управления необходимых размеров. Кроме того, якорь преобразователя имеет совершенно свободную поверхность, не сопряженную с рабочими полюсами, В противоположность преобразователям с обмотками на якоре это обеспечивает удобство встраивания и стыковки предлагаемого преобразователя с элементами конструкции различных исполнительных механизмов.444253 фиг 1 фиг 7 7 Яфиг,5 Предмет изобретения 1. Электромеханический преобразователь, содержащий неподвижную магнитную систему из двух магн 111 опроводов с постоянным магнитом, симметричный относительно оси вращения якорь с системой пружин и упоров, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, снижения потребления энергии, повьш 1 сния надежности и увеличения температурпого диапазона работоспособности, указанные магнитопроводы соединены посредине постояпнь 1 м магнитом так, что.каждый его полюс 11 р 11.1Гает тОлькО к Одному магни- .опроводу, тор 1,О".,1 е поверхности которых образуют две пары рабочих воздушных зазоров с магнитопроводящими пластинами на концах якоря, ось когорого лежит в одной плоскости с осью постоянного магнита и, по крайней мере, по одну сторону от этой плоскости, в магнитопроводах выполнены делящие их поперечное сечение на части сквозные пазы, в которые уложена обмотка управления, обхватывающая части обоих магнитопроводов,2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ющийся тем, что, с целью обеспечения возможности управления по дифференциальной или двухканальной схеме, в магнитопроводах 5 уложена другая обмотка управления по другую сторону от плоскости, в которой лежат оси якоря и постоянного магнита.444253 Составитель Ю. Макарычеведактор Л. Рародная Техред М. Семенов Корректор О. Тюрина Тираж 760итета Совета Министений и открытийушская наб., д. 4/5 Изд.3981 Государственного ко по делам изобре Москва, Ж, Ра аказ 700/Ц 1.ИИ ПодписноСССР ипография, пр, Сапунова, 2