Электродинамический возбудитель колебаний

 

1. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, содержащий замкнутую магнитную систему в виде, магнитопровода и двух установленных в нем источников подмагничивания, встречно ориентированных и имеющих на стыке между собой общий полюсный наконечник, образующий с магнитопро-водом кольцевой зазор, а также цилиндрическую катушку возбуждения, размещенную в кольцевом зазоре магнитной системы, отличающи ис я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения колебаний, катушка выполнена с переменным шагом , возрастающим от краев к середине обмотки, при этом в средней части шаг намотки на 5-15% превьш1ает шаг намотки на краевых участках катушки, выступающих за пределы кольцевого i зазора, а длина краевых участков равна амплитуде максимальных пере (Л мещений катушки, 2. Возбудитель колебаний по п,I, отличающийся тем,, что, в качестве источника подмагничивания используются постоянные магниты. vY//; v;ч- W SSSSScmz bbcctQ w K.vxxfXxtyiI x ОО О 4 vl

ÄÄSUÄÄ 1130417 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOfVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 2 (21) 3545484/24-10 (22) 16.12.82 (46) 23.12.84. Бюл. Ф 47 (72) В.А.Чистяков, Б.Н.Певзнер и Н.В.Фатеева (71) Особое конструкторское бюро

Ордена Ленина института физики

Земли им. О.Ю.Шмидта (53) 534 232 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 715416, кл. В 06 В 1 /04, 1976.

2. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник под ред. В.В.Клюева, кн.2, M., "Машиностроение", 1978, с. 287, рис. 24з. (54) (57) 1. ЭЛЕКТРОДИНАИИЧЕСКИЙ ВОЗ—

БУДИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, содержащий замкнутую магнитную систему в виде магнитопровода и двух установленных в нем источников подмагннчивания, встречно ориентированных и имеющих на стыке между собой общий полюсный наконечник, образующий с магнитопроводом кольцевой зазор, а также цилиндрическую катушку возбуждения, размещенную в кольцевом зазоре магнитной системы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения колебаний, катушка выполнена с переменным шагом, возрастающим от краев к середине обмотки, при этом в средней части шаг намотки на 5-15Х превышает шаг намотки на краевых участках катушки, выступающих за пределы кольцевого зазора, а длина краевых участков равна амплитуде максимальных перемещений катушки.

2. Возбудитель колебаний по п,1, отличающийся тем,,что, в качестве источника подмагничивания используются постоянные магниты.

1 1 3041 7

Изобретение относится к вибрацион ной технике и может быть использовано в стендах для испытаний и калибровки сейсмической и другой аппаратуры,. 5

Известен электродинамический возбудитель колебаний, содержащий магнитную -систему" в виде электромагнита, магнитопровода и полюсного наконечника, в магнитном зазоре этого воз- 10 будителя размещена подвижная катушка на величину, равную двум максимальным амплитудам вибросмещений (i).

Недостаток этого возбудителя состоит в том, что большая часть магнит- 15 ного потока на участке протяженностью, равной двум максимальным амплитудам вибросмещений, не создает выталкивающего усилия, так как магнит ный поток в этой зоне не взаимодействует с током, протекающим по обмотке катушки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электродинамический возбудитель коле- баний, содержащий замкнутую магнитную систему с подмагничиванием в виде двух встречно ориентированных частей, на стыке которых расположены полюсные наконечники, образующие кольцевой зазор, в котором соосно ему размещена цилиндрическая катушка с обмоткой f2)

Однако известный возбудитель при больших виброперемещениях не обеспе- З чивает достаточной точности воспроизведения колебаний.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения колебаний в широком диапазоне перемещений. 40

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом возбудителе колебаний, содержащем замкнутую магнитную систему в виде магнитопровода и двух установленных в 45 нем источников подмагничивания > встречно ориентированных и имеющих на стыке между собой общий полюсный наконечник, образующий с магнитопро-! водом кольцевой зазор, в котором 50 соосно ему размещена цилиндрическая катушка возбуждения,,последняя выполнена с переменным шагом, возрастающим от краев к середине обмотки, при этом в средней части шаг намотки на 5-15Х превышает шаг намотки на краевых участках катушки, выступающих за пределы кольцевого зазора, а длигде ток в обмотке катушки;

В., — магнитная индукция в зоне i-ro витка;

6; — длина i-ro витка; на краевых участков равна амплитуде максимальных перемещений катушки.

Кроме того, в качестве источника подмагничивания используются постоянные магниты. На фиг. 1 схематично изображен электродинамический возбудитель колебаний; на фиг ° 2 — график изменения магнитной индукции B в зазоре вдоль оси магнитной системы.

Возбудитель содержит две встречно соединенные части магнитной системы, каждая из которых состоит, например,из жестко связанных между собой постоянного магнита 1, полюсного наконечника 2 и магнитопровода

3. В магнитном зазоре концентрично расположена подвижная катушка, на каркасе 4 которой намотана обмотка 5.

При этом длина обмотки превышает суммарную высоту Н полюсных наконечников на величину удвоенной максимальной амплитуды А „„ воспроизводимых перемещений. В центральной части обмотки катушки шаг намот-. ки на 5-15Х превышает шаг намотки на краях.

Для соединения с виброплатформой подвижная, катушка может быть выполнена, например, с тремя выступами, которые проходят через соответствующие пазы в магнитопроводе.

Устройство работает следующим образом.

При подаче тока 3 в обмотку катушки в результате взаимодействия с магнитным полем возникает сила F которая приводит в колебательное движение платформу вибростенда.

На фиг. 2 представлен график изменения магнитной индукции В в магнитном зазоре вдоль оси х магнитных систем. Введение второй магнитной системы, соединенной встречно с первой, обеспечивает симметричное распределение магнитной индукции у краев рабочего зазора

Сила F, действующая на подвижную катушку возбудителя колебаний, определяется из следующего выражения:

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 9487 13 Типаж 466 По писное

s шилшал ПиП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная,4

3 l.l 304 с"; — угол между направленйем тока в обмотке и силовыми линиями магнитного поля;

n — число витков обмотки.

Из выражения (1 ) и графика (фиг.2) следует, что при равномерном шаге намотки сила F в .зависимости от положения катушки вдоль оси магнитной системы при постоянном значении силы тока I=const имеет переменное lp значение и, следовательно, возбуди-. тель колебаний обладает пониженной точностью воспроизведения колебаний.

Экспериментальные исследования макета возбудителя подтверждают этот вывод.и показывают, что нелинейность силы при крайних положениях катушки составляет 5-157.

Соотственно в предлагаемоем возбудителе колебаний шаг намотки катушки в ее центральной части превышает яаг намотки на краях на 5-157. При выполнении этого условия сила, действующая на катушку, находящуюся в среднем положении, уменьшена

17 4 .на 2 — 5Х, а в крайних положениях катушки увеличена на 2-5Х. За счет этого повышена линейность зависимс1сти между силой тока 3 в обмотке и силой F, действующей на катушку, а следовательно, повышена точность воспроизведения колебаний.

Экспериментальные исследования макета возбудителя колебаний показали, что нелинейность зависимости силы F от перемещения катушки в диапазоне +20 мм при постоянном токе снижена от +6 до +2,, т.е. в три раза, что свидетельствует о достижении цели изобретения. .Эффективность предлагаемого электродинамического возбудителя колебаний обусловлена тем, что его использование в вибрационных станках обеспе. чивает высокоточное воспроизведение гармонических колебаний и позволяет производить испытания и калибровку сейсмометрической и другой аппаратуры при больших вибросмещениях.