Электромагнитное устройство

)5 Н 02 К 41/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬС Т ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР(71) Пермский политехнический институт (72) Е.Ф.Беляев, П.Н.Цылев, А.С.Юрин и П.А,Прохоров(56) Авторское свидетельство СССР М 1411843, кл, Н 02 К 41/02, 1986.(54) ЭЛ Е КТРОМАГН ИТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического регулирования, Цель изотбретения - повышение надежности путем обеспечения стабилизации в направлении продольной и поперечной осей. Устройство имеет немагнитный неэлектропроводный корпус 1, на внутренней поверхности которого, на верхней и нижней сторонах, закреплены плоские зубцовые сердечники 2 и 3 с катушками 6 и 7 обмотки однофазного переменного тока, Между сердечниками размещена электропроводящая пластина 9, в которой созданы нерабочие зоны 10 и 11, в виде окон, имеющие продольный размер, равный половине ширины катушки, поперечный размер, равный ширине сердечников, а расстояние между окнами также равно половине ширины катушек. Пластина 9 соединена с объектом стабилизации 14. При воздействии на объект возмущающего усилия в пластине возникает усилие, направленное встречно и заставляющее объект возвращаться в исходное положение. Положительный эффект достигается уменьшением поверхности протекания токов в пластине. 1 з,п. ф-лы, 11 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления для создания корректирующего электромагнитного усилия и стабилизации объекточ,Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения стабилизации в направлении продольной и поперечной осей,На фиг.1 изображено электромагнитное устройство; на фиг,2 - разрез А - А на фиг,1; на фиг,З - электропроводящая пластина с нерабочими зонами в виде воздушных окон; на фиг.4 - кривые распределения магнитной индукции в зазоре по длине устройства; на фиг,5 - кривые распределения напряженности электрического поля по длине электропроводящей пластины; на фиг,6 - кривые распределения плотности тока по длине электропроводящей пластины при симметричном оасположении нерабочих эон относительно середины катушек обмотки; на фиг.7 - кривые распределения электромагнитных сил по длине электро- проводящей пластины при симметричном расположении нерабочих зон относительно середины катушек обмотки; на фиг.8 - кривые распределения плотности тока в электропроводящей пластине при смещении нерабочих эон влево относительно их симметричного расположения; на фиг,9 - кривые распределения электромагнитного усилия по длине электропроводящей пластины при смещении нерабочих зон влево относительно их симметричного расположения; на фиг,10 - кривые распределения плотности тока в электроводя щей пластине при смещении нерабочих зон вправо относительно их симметричного расположения; на фиг,11 - кривые распределения электромагнитного усилия по длине электропроводящей пластины при смещении нерабочих зон вправо относительно их симметричного расположения,Корпус 1 электромагнитного устройства (фиг.1) является разборным и выполнен из немагнитного неэлектропроводящего . материала, например, текстолита, К верхней и нижней поверхностям корпуса 1 с их внутренних сторон неподвижно закреплены плоские с зубцовыми зонами ферромагнитные сердечники 2 и 3, которые шихтованы из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга, например, слоем лака. В сердечниках 2 и 3 выполнены пазы 4 и 5, в которых уложены катушки 6 и 7 обмотки однофазного переменного тока (фиг,2), Сердечники 2 и 3 совместно с катушками 6 и 7 образуют однофазные электро магниты, установленные друг относительно друга с воздушным зазором 8, посрединекоторого размещена пластина 9, выполненная из металла с высокой электрической проводимостью, например из меди или алюминия, В пластине 9 (фиг.З) созданы нерабочие эоны 10 и 11 в виде воздушных оконРазмер нерабочих зон 10 и 11 в направлении продольной оси устройства в н,з, равен 10 половине ширины катушек в.к., а в направлении поперечной оси размер нерабочих эон в н.з, равен ширине ферромагнитныхсердечников 2 и 3. Зоны 10 и 11 смещены 15 20 25 30 35 40 45 50 55 друг относимтельно друга в направлении продольной оси устройства на расстояние, равное половине ширины катушек 6 и 7 обмотки однофазного переменного тока. На одной иэ торцевых поверхностей пластины 9 закреплены шток 12, который выведен за пределы корпуса 1 через отверстие 13 и соединен с объектом стабилизации 14. По боковым сторонам пластины 9 установлены держатели 15 с роликами 16, которые размещаются в направляющих 17-образного сечения(фиг. 2), закрепленных неподвижно с внутренней стороны боковых поверхностей корпуса 1,Электромагнитное устройство работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии возмущающее усилие, действующее на объект 14 стабилизации, равно нулю и ось объекта 14 стабилизации, за которую условно принимается линия, проходящая через его середину, занимает нейтральное положение (фиг.1). При этом нерабочие эоны 10 и 11 пластины 9 располагаются симметрично относительно середины катушек 6 и 7 обмотки однофазного переменного тока,Подключение катушек 6 и 7 к питающей сети однофазного переменного тока обуславливает возникновение в них переменного тока, направление которого для одного из моментов времени (фиг.1, 4, 8 и 10) условно показано крестиками и точками, Переменный ток катушек 6 и 7 возбуждает в воздушном зазоре 8 пульсирующее магнитное поле, основная гармоника которого распределена по длине электромагнитного устройства по косинусоидальному закону (фиг.4). Напряженность электрического поля в соответствии с законом Максвелла сдвинута относительно кривой магнитной индукции на 90 О, т,е. распределена по длине воздушного зазора 8 по синусоидальному закону(фиг 5)Плотность тока в пластине 9 определяется величиной напряженности электрического поля и электропроводностью материала пластины 9, а ее распределениедля случая симметричного расположения нерабочих зон 10 и 11 относительно середины катушек 6 и 7 показано на фиг.6. Электромагнитное усилие в каждой точке пластины 9 находится как произведение плотности тока на величину магнитной индукции, а его распределение по длине пластины 9 для данного случая показано на фиг.7. Интегральная величина этого усилия (фиг.7) равна нулю и поэтому система электромагнитное устройство - объект стабилизации находится в состоянии устойчивого равновесия. В таком положении системы энергия, запасенная в электромагнитном поле устройства, и ток, потребляемый им из питающей сети, минимальны.При воздействии на объект 14 возмущающего усилия, например, в направлении сплошной стрелки (фиг.1) ось объекта 14 перемещается влево относительно нейтрального положения. 5 то влечет за собой смещение влево нерабочих эон 10 и 11 и их ассиметричное расположение относительно середины катушек 6 и 7. Плотность тока в пластине 9 при этом распределена также асимметрично относительно середины катушек 6 и 7, что влечет возникновение электромагнитного усилия с интегральной величиной, отличной от нуля. Значение интегрального усилия устройства возрастает по мере сдвига нерабочих зон 10 и 11 влево от их симметричного положения и своего наибольшего значения достигает при сдвиге .на величину, равную 14 ширины катушек 6 и 7. Распределение плотности тока и электромагнитных усилий по длине пластины 9 для этого случая не показано на фиг. 8 и 9. Действие электромагнитного усилия направлено в сторону, противоположную действию возмущающего усилия, т.е. это усилие является стабилизирующим и препятствует дальнейшему перемещению объекта 14 влево от нейтрального положения. При достижении равенства стабилизирующего и возмущающего усилий движение объекта 14 прекращается. При этом его ось оказывается смещенной относительно нейтрального положения на расстояние, определяемое величиной возмущающего усилия, но не превышающего 14 ширины катушек 6 и 7 обмотки однофаэного переменного тока. В новом положении объекта 14, характеризующегося наличием смещения относительно нейтрали, ток, потребляемый катушками 6 и 7 из питающей сети, и10 (фиг.10) и электромагнитного усилия по ее длине (фиг.11). Изменяется направление . действия электромагнитного усилия, которое 30 40 по поперечной оси равен ширине сердечника, а расстояние между ними по продольной 55 оси равно половине ширины катушек. 20 25 энергия, запасенная в электромагнитном поле, достигают величин, больших, чем приотсутствии смещения. Если возмущающее усилие действует на объект 14 в направлении пунктирной стрелки (фиг.1), то нерабочие зоны 10 и 11 смещаются относительно середины катушек 6 и 7 вправо. При этом изменяется характер распределения плотности тока в пластине 9 вновь действует встречно возмущающемуусилию, т.е. является стабилизирующим. Выполнение нерабочих зон в электоопроводящей пластине обеспечивает по сравнению с прототипом неоднородность электрической проводимости по длине пластины и приводит к созданию стабилизирующего электромагнитного усилия в направлении продольной оси устройства и уменьшению составляющей тока в пластине, совпадающей по направлению с продольной осью, и созданного этой составляющей электромагнитного усилия, действующего в направлении поперечной оси, что обеспечивает стабилизацию пластины в направлении продольной оси, уменьшение сил трения роликов о направляющие и повышение быстродействия устройства,Формула изобретения 1. Электромагнитное устройство, содержащее немагнитный неэлектропроводящий корпус, на внутренних сторонах верхней и нижней поверхностях которого закреплены два плоских шихтованных сердечника с паэами, в которых уложены катушки обмотки управления, и электропроводящую пластину, размещенную в зазоре между сердечниками и имеющую по боковым сторонам держатели с роликами, установленными в направляющих, закрепленных неподвижно с внутренней стороны боковых поверхностей корпуса, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения стабилизации в направлении продольной и поперечной осей, в электропроводящей пластине выполнены неоабочие зоны в виде окон,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что размер окон в пластине по продольной оси равен ширине катушек, размер1686639 Составитель Т,Цынс Техред М.Моргентал1 Редактор Н,Гуньк Кучеряв орре кэз 3608 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага