Электромагнитный вибратор
Изобретение может быть использовано в активных виброзащитных системах, а также в системах пространственного возбуждения конструкций с независимым управлением их колебаний по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей силовозбудителя за счет обеспечения трехкомпонентного силового воздействия на конструкцию с независимым управлением по каждой из координат. Инерционный груз 5 подвешен в корпусе 1 на шести попарно взаимно перпендикулярных упругих подвесах, состоящих из упругих элементов 7 и 8. Колебания по трем направлениям обеспечиваются тремя парами электромагнитов, каждый из которых состоит из магнитопровода 3, силовой катушки 4 и катушки 6 возбуждения. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ И:>ОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494836/31-10 (22) 17,10.88 (46) 07,10.90. Бюл. № 37 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.Г,Елезов, К.M,Ðàãóëüñêèñ, Б,Б.Стульпинас и Г.С.Усышкин (53) 621.314.263 — 83(088,8) (56) Хвингия M.„Íèíîøâèëè Б.И. Электромагнитные вибраторы с регулируемой собственной частотой. Тбилиси, 1971. 224 с.
Приборы и системы для измерения влбрации, шума и удара./ Под ред, В.В.Клюева. — M„1978, т.2, с. 283.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1332475, кл. Н 02 К 33/02, 1984. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВИБРАТОР (57) Изобретение может быть использовано
Изобретение касается виброзащиты и вибровозбуждения и может быть использовано в активных виброзащитных системах, а также в системах пространственного возбуждения конструкций с независимым управлением их колебаний (возбуждающих сил) по трем взаимно перпендикулярным нэправлениям.
Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за счет возбуждения сил по трем взаимно перпендикулярным направлениям с независимым регулированием их параметров.
На фиг.1 изображена конструктивная схема электромагнитного вибратора, выполненного на основе электродинамических преобразователей; на фиг. 2 — то же с преобразователями электромагнитного типа, вид сверху; а на фиг. 3 — разрез А — А на фиг.2.
» Ц, 1598064 Al
Инерционный груз подвешен в корпусе на шести попарно взаимно пеопендикулярных упругих подвесах, состоящих из упругих элементов. Колебания по трем направлениям обеспечиваются тремя парами электромагнитов, каждый из которых состоит иэ магнитопроводэ, силовой катушки и катушки возбуждения.З ил, Элект рома гн итн ый вибратор (силовозбудитель) содержит размещенные в корпусе 1 по трем взаимно перпендикулярным направлениям три электромеханических пре обРазователЯ 2,, 2у, 2z, кажДый 11з котоРых, например 2,, включает два магнитопровода 31z, Згг с элементами 41z, 4zz (обмотками) подмагничивания, размещенными соосно с разных сторон общей для всех преобразователей реактивной части, включающей груз 5 со встроенными в него магнитопроводами 31х, 32х, 3ly, 32у и Çlz, 322 В КОЛЬЦЕВЫХ ПаэаХ МаГНИтОПрОВОдОВ 31х, 32,, 31у, Згу, и 31г, Зг размещены силовые катушки 61,, 62,, 61у и 6"„, 61z62z, (скрепленные каждая с узлом соединения соответствующих паР неРавножестких УпРУгих элементов 71х, 81х, 72х 82х, 71у, 81у, 72у, 82у, И 712, 81z, 72z, 82z. при этом внешние концы неравножестких 1598064 55 упругих элементов 7ц, 72)(v) = Х1У«) с максимальной поперечной жесткостью и упругих элементов 81), 82) с максимальной продольной жесткостью скреплены соответственно с реактивной частью силовозбудителя и его корпусом 1. Первые из них выполнены в виде кольцевых мембран, внешняя кромка которых скреплена с реактивной частью, а к их центральной части прикреплены силовые катушки электродинамических преобразователей, вторые — в виде двух плоских кольцевых металластиковых элементов 81), 82), установленных с разных сторон корпуса 1 силовозбудителя, Поджатие металластиковых элементов 81), 82j к корпусу 1 силовозбудителя осуществлено с помощью устройств поджатия, включающих накладки 91), 92), болты 10)), 102) и гайки 111), 112) Вибратор работает следующим обра зом. Благодаря тому, что упругая подвеска реактивной части силовозбудителя выполнена в виде шести пар последовательно установленных неравножестких упругих элементов 71), 81) и 72), 82) продольная жесткость одного из упругих элементов каждой пары меньше, а поперечная больше соответствующих жесткостей другого упругого элемента этой же пары, реактивная часть силовозбудителя по каждому из трех взаимно перпендикулярных направлений силового электродинамического взаимодействия оказывается в упругих направляющих, обеспечивающих ее колебания по каждому из этих направлений только от сил взаимодействия между магнитопроводами и силовыми катушками этого направления, При этом осуществляется практически независимое силовое возбуждение корпуса силовозбудителя (а следовательно, и присоединенной к нему конструкции) по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Эта важная для пространственного возбуждения возможность в предлагаемом силовозбудителе реализуется в зарезонансной области частот, в которой реактивная часть силовозбудителя может считаться динамически не связанной с корпусом, Благодаря тому, что по каждому из направления силового взаимодействия между магнитопроводами и силовыми катушками жесткость упругой подвески реактивной части силовозбудителя выбрана в несколько раз меньше ее поперечной жесткости,.собственные частоты реактивной части по этим направлениям оказываются в несколько раз меньше собственных частот по другим типам колебаний реактивной части силовозбуди5 35 теля. В часто1 иых интервалах между первой и второй собственными частотами упруго закрепленной частоты силовозбудителя по каждому из трех взаимно перпендикулярных направлений развиваемые силовозбудителем силы при этом равны силам электродинамического взаимодействия между магнитопроводами и силовыми катушками, которые определяют только параметры управляющих токов в силовых катушках, т.е, возбуждаемые силовозбудителем силы оказываются взаимно независимыми. Действительно, амплитуда F) развиваемых силовозбудителем сил по J-му направлению равна Fj = 2Во) jk) Iâ), где h), В ), )ц — амплитуда возбуждающего тока, магнитная индукция в кольцевых зазорах магнитопроводов, длина провода силовых катушек зле ктродинамических преобразователей по )-му направлению соответстьенно. Из (1) видно, что по каждому направлению )=- х1у«величина развиваемых силовозбудителем сил определяется при постоянных параметрах электродинамических преобразователей только параметрами управляющего тока ib)= h) cos(U)z+ ))). Это означает, что при подаче управляющего (возбуждающего) тока в силовые катушки б ц, 62) зле кт родин ам ич еского и реобразователя j-го направления предлагаемый силовозбудитель развивает силы только в этом направлении. Если уравновешивающие токи подаются в силовые катушки двух или Tðåõ электродинамических преобразователей, предлагаемый силовозбудитель создает плоскопараллельные пространственные силы, причем параметры составляющих этих сил могут независимо регулироваться изменением параметров соответствующих уп равля ющих (возбуждающих) токов. При этом функциональные возможности силовозбудителя существенно возрастают. Предлагаемый силовозбудитель, выполненный на основе управляемых электромагнитов (фиг.2), содержит размещенные s корпусе 1 по трем взаимно перпендикулярным направлениям три управляемых электромагнита 2Д = х1у«) в дифференциальном исполнении, каждый из которых, например 2,, включает два магнитных сердечника 3«, 32z с обмотками подмагничивания 41z, 42z и возбуждения 51z, 52z и два якоря 61z, 62z. Магнитные сердечники 3«, 32 выполнены кольцевыми с осевым отверстием для размещения в нем стержневых элементов 8«, 82z УПРУГОЙ СИСТЕМЫ И ИМЕЮТ РаДИаЛЬНУЮ шихтовку, а каждый из магнитных сердечников 31х, 32х и 31у, 32у является частью коль50 цевой статорной системы, набранной иэ тонких кольцевых пластин с четырьмя узкими и четырьмя широкими выступами. Вокруг последним в пазах магнитных сердечников 31х, 32, и 31у, 32у размещены подмагничивающие 41х, 42õ, 41у, 42у и возбУжДаюЩие 51х, 52х, 51у, 52у Обмотки. ОбЩий для управляемых электромагнитов 2х, 2у укорь 6 набран иэ тонких (0,05 — 0,2) кольцевых пластин, размещенных с внешней стороны корпуса 7 управляемого электромагнита 2 . Набор кольцевых пластин якоря бх,у стянут элементами 81, 82 поджатия, выполненными в виде прижимных колец, навинчивающихся HB цилиндрический корпус 7 управляемого электромагнита 2 . МаГНИтНЫЕ СЕрдЕЧНИКИ 31z, 32 СКрЕПЛЕны с якорем 6 управляемых электромагнитов 2у, 2х (РеактивнаЯ часть заЯвлЯемого силовозбудителя), прикреплены к корпусу 1 силовозбудителя с помощью двух пар последовательно соединенных неравножестких элементов 91z, 92, и 101z, 102z выполненных в виде кольцевых мембран и круглых стержней, Продольная жесткость КОЛЬЦЕВЫХ МЕМбраН 91z, 92z И радИаЛЬНая жЕСтКаСтЬ КРУГЛЫХ СтЕРжНЕй 101z, 102, ВЫбраны -:àê, что собственные частоты упруго закрепленной части силовозбудителя близки по величине и расположены ниже рабочего диапазона частот, в котором величина развиваемых силовозбудителем сил постоянна. Работа силовозбудителя (фиг,2), выполненного на основе управляемых электромагнитов, отличается от рассмотренного только принципом формирования силовых воздействий, в основе которого лежит принцип электромагнитного преобразования. При подключении подмагничивающих обмоток 4ц и 421 к источнику подмагничивающего тока (на фиг. 2 не показан) в магнитопроводах управляемых электромагнитов Çlj 32j образуется магнитный поток, величина которого постоянна и определяется из условия обеспечения максимальной линейности преобразования, Обычно ток подмагничивaíèÿ IG выбирают в пределах В(1о) 0,2-0,5 В, (В, — индукция насыщения материала магнитспровода). При равенстве рабочих зазоров между магнитными сердечниками Зц, 321 и якорями 611, 621 управляемого электромагнита появляются равные по величине силы притяжения, которые не вызывают перемещения реактивнол части силовозбудителя. Каждая,ара 51х, 52., 51y. 52у и 51z. 52z обмстак возбуждения управ:1яемых электромагнитов 2„, 2у, 2, включены сагласно— 45 последовательно, а каждая пара подмагничивающих обмоток 41х, 42х, 41у, 42у и 41z, 42z— встречно-последовательно, благодаря чему наводимые в подмагничивающих обмотках электродвижущие с 1лы (ЭДС) взаимаиндукции от возбу;кдающего тока 1ц антифазны, а при одинаковых рабочих зазорах — равны, Это позволяет осуществить защиту источника подмагничивающего тока от наводимых ЭДС. Это особенно важна в мощных силовозбудителях, в которых подмагничиваюший ток составляет го меньшей мере несколько ампер, и псзтаму создание фильтра, обеспечивающего защиту источника под11агничива ощего тока, связано с существенными энергозатратами. При подаче в одну из пар, например 51, 52z, обмоток возбуждения управляющего (возбуждающего) тока в магнитопроводах управляемого электромагнита 2 образуются переменный магнитный поток, который в одном из магнитопроводов складывается с постоянным потоком, а в другом вычитается. В результате, наряду с постоянной составляющей силы (точнее пары сил), действующей между магнитными сердечниками 31z, 32 и якорями 61, 62z, появляется переменная составляющая силы (пары сил), частота и фаза которой в рабочем диапазоне частоты равна частоте и фазе возбуждающего тока, а амплитуда пропорциональная амплитуде этого тока, т.е, осуществляется линейное преобразование возбуждающего тока в силу (пару сил) электромагнитного ВЗаИМОДЕйСтВИЯ МЕЖДУ ЯКОРЯМИ 61z, 62z, скрепленными с корпусом 1 силовозбудителЯ, и магнитными сеРДечниками 31z, 32z, Являющимися реактивной частью силовозбудителя. В зарезонансной области частот (рабочем диапазоне) одна из пар сил электромагнитного взаимодействия тратится на создание колебаний реактивной части, а другая, воздействуя через якори, — на корпус силовозбудителя и далее на возбуждаемый обьект, скрепленный с корпусом силовозбудителя не показан), и является выходной силой силовозбудителя. Формула изобретения Электромагнитный вибратор, содержащий корпус, в котором установлен инерционный груз и два расположенных перпендикулярно возбудителя колебаний, каждый из которых выполнен в виде двух электромагнитов с магнитопроводом и силовой катушкой и двух упругих подвесов, связанных с корпусом и инерционным грузам и установленных с его противоположных сторон,отл и ч а ю щи и c R тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения трехстепен1598064 ных пространственных колебаний с независимым регулированием параметров, в него введен дополнительный возбудитель колебаний, выполненный идентично и установленный перпендикулярно первому и второму возбудителям колебаний, при этом каждый упругий подвес выполнен в виде двух установленных последовательно упругих элементов, продольная жесткость одного из которых больше, а поперечная— меньше соответствующих жесткостей другого упругого элемента, магнитопровод каждого электромагнита выполнен в виде связанного с инерционным грузом незамкнутого магнитопровода с зазором, в 5 котором установлена дополнительно введенная катушка подмагничивания, связанная с корпусом, причем силовые катушки соответствующего возбудителя колебаний включены последовательно согласно, а об10 мотки подмагничивания — последовательно встречно. 1598064 P g@zz и Ъ 1у Ф 1у Раг. Я Составитель М. Жуков Редактор Н,Рогулич Техред M.Moðãåíòàë Корректор И. Муска Заказ 3066 Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
