Магнитная система привода
Владельцы патента RU 2461904:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Изобретение относится к электротехнике, к силовым устройствам, в частности к приводам с постоянными магнитами, и может быть использовано в устройствах с силовой магнитной связью между перемещающимися звеньями, например, в механизмах машин, приборов, в элементах автоматики и т.д. Магнитная система привода содержит магнитопровод, по крайней мере, с одним постоянным магнитом и якорь. Магнитопровод и, по крайней мере, один постоянный магнит образуют, по крайней мере, один немагнитный зазор. Якорь установлен с возможностью входа в зазор или выхода из него. На магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор или выхода из него выполнен, по крайней мере, один выступ, соприкасающийся с боковой поверхностью постоянного магнита. Технический результат заключается в изменении влияния краевых магнитных потоков рассеяния на якорь магнитной системы. 8 ил.
Изобретение относится к области силовых устройств, в частности к приводам с постоянными магнитами, и может быть использовано в устройствах с силовой магнитной связью между перемещающимися звеньями, например, в механизмах машин, приборов, в элементах автоматики и т.д.
Известен интегрирующий акселерометр, описанный в патенте США №5614700, Н01Н 35/14, опубл. 1997.03.25 и выбранный в качестве аналога, который содержит магнитопроводы с обмотками и измерительную массу в виде постоянного магнита, полюса которого ориентированы в стороны магнитопроводов. Магнитопроводы в осевом сечении катушек имеют остроугольный профиль в направлении намагниченности постоянного магнита. Необходимое значение тягового усилия при перемещении постоянного магнита обеспечивается подбором угла профиля и его смещением относительно оси магнита. Недостатки известного устройства заключаются в том, что: имеющаяся форма магнитопровода исключает возможность регулировки максимального значения тягового усилия независимо от тягового усилия на участках входа (выхода) измерительной массы в канал; для регулировки тягового усилия требуется замена или доработка магнитопровода, которая невозможна без разборки акселерометра.
Магнитная система привода, описанная в А.С. №920974, Н02К 33/02, Н01F 7/13, опубл. в БИ №14 15.04.82 и выбранная в качестве прототипа, содержит неподвижный магнитопровод с постоянным магнитом, образующие, по крайней мере, один немагнитный зазор, и якорь, установленный с возможностью входа в зазор или выхода из него. Недостаток известного устройства заключается в том, что отсутствует возможность независимого регулирования тяговых усилий в зазоре и при входе якоря в зазор или выходе из него за счет изменения влияния на якорь краевых магнитных потоков рассеяния магнитной системы. Влияние краевых магнитных потоков рассеяния носит случайный характер, т.к. в каждой конкретной магнитной системе краевые магнитные потоки рассеяния зависят от многих параметров непосредственно самой магнитной системы (фактических размеров якоря, магнитопровода, магнитов, немагнитного зазора, физических свойств материалов и т.д.), а также от магнитных полей, окружающих элементов.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании магнитной системы привода с возможностью регулирования тягового усилия при входе якоря в зазор или выходе из него.
Технический результат, получаемый при реализации данного изобретения, заключается в возможности изменения влияния краевых магнитных потоков рассеяния на якорь магнитной системы.
Это достигается тем, что в магнитной системе привода, содержащей неподвижный магнитопровод, по крайней мере, с одним постоянным магнитом, образующие, по крайней мере, один немагнитный зазор, и якорь, установленный с возможностью входа в зазор или выхода из него, новым является то, что на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор или выхода из него выполнен, по крайней мере, один выступ, соприкасающийся с боковой поверхностью постоянного магнита.
Выполнение на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор или выхода из него, по крайней мере, одного выступа приводит к тому, что краевые магнитные потоки рассеяния изменяют свою форму и замыкаются по пути наименьшего магнитного сопротивления, т.е. через выступ магнитопровода, при этом появляется возможность рационального использования влияния на якорь краевых магнитных потоков рассеяния магнитной системы. Очевидно, что чем ближе выступ расположен к боковой поверхности постоянного магнита, тем меньше магнитное сопротивление для прохождения краевых магнитных потоков рассеяния и меньше расстояние, на котором краевые магнитные потоки рассеяния влияют на якорь при его приближении к боковой поверхности магнита. Следовательно, выполнение выступа соприкасающимся с боковой поверхностью постоянного магнита уменьшает расстояние, на котором краевые магнитные потоки рассеяния влияют на якорь, в результате чего изменяется влияние на якорь краевых магнитных потоков рассеяния при входе его в зазор или выходе из него.
Изменение формы выступа (например, треугольная, прямоугольная и др.) приводит к изменению формы силовых линий краевых магнитных потоков рассеяния, тем самым обеспечивается регулирование расстояния, на котором краевые магнитные потоки рассеяния оказывают влияние на якорь при входе в зазор или выходе из него. Изменение размеров выступа (высота, толщина, ширина) приводит к изменению магнитного сопротивления цепи, через которую проходят краевые магнитные потоки рассеяния, в результате чего изменяется величина усилия воздействия на якорь при входе в зазор или выходе него.
При реализации заявляемого изобретения возможно выполнение выступа съемным, при этом упрощается регулирование тягового усилия при входе якоря в зазор или выходе из него, т.к. не требуется разборка магнитной системы.
На фигурах 1, 2 изображены магнитная система привода с одним магнитом и одним выступом прямоугольной формы и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.
На фигурах 3, 4 изображены магнитная система привода с двумя выступами прямоугольной формы и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.
На фигурах 5, 6 изображены магнитная система привода с двумя выступами прямоугольной формы увеличенного размера и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.
На фигурах 7, 8 изображены магнитная система привода с двумя выступами треугольной формы и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.
Здесь: 1 - магнитопровод; 2 - постоянный магнит; 3 - якорь; 4 - выступ; 5 - силовые линии магнитного поля в зазоре; 6 - силовые линии краевых магнитных потоков рассеяния; А - направление перемещения якоря; L - перемещение якоря; F - тяговое усилие; Δ - немагнитный зазор.
Изобретение реализовано следующим образом. Магнитная система привода содержит магнитопровод 1, один (см. фиг.1) или пару (см. фиг.3, 5, 7) постоянных магнитов 2 и якорь 3, установленный с возможностью входа в немагнитный зазор Δ в направлении А. Постоянные магниты 2 создают магнитное поле с силовыми линиями 5 в зазоре Δ и с силовыми линиями 6 краевых магнитных потоков рассеяния. На магнитопроводе 1 со стороны входа якоря в зазор выполнены выступы 4 различной формы и размеров (см. фиг.1, 3, 5, 7), которые соприкасаются с боковой поверхностью одного (см. фиг.1) или каждого из двух (см. фиг.3, 5, 7) постоянных магнитов 2.
Заявленное устройство, на примере магнитной системы с двумя выступами прямоугольной формы (см. фиг.3), работает следующим образом. Якорь 3, первоначально находящийся на некотором расстоянии от магнитной системы, начинает перемещение в направлении А под действием усилия. На данном участке на якорь 3 не оказывают влияния краевые магнитные потоки рассеяния, т.к. силовые линии 6 практически все замыкаются через выступы 4. По мере приближения якоря 3 к зазору Δ все большее количество силовых линий 6 краевых магнитных потоков рассеяния начинает замыкаться через якорь 3, при этом тяговое усилие увеличивается. При вхождении якоря 3 в зазор Δ сначала между выступами 4 и далее между постоянными магнитами 2 увеличение тягового усилия F постепенно прекращается и величина тягового усилия становится постоянной.
При необходимости получения более пологой зависимости тягового усилия от перемещения якоря выступ 4 прямоугольной формы выполняется увеличенного размера (см. фиг.5).
Заявленное устройство, на примере магнитной системы с выступами треугольной формы (см. фиг.7), работает аналогичным образом, при этом обеспечивается максимально крутая, близкая к релейной, зависимость тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.
Таким образом, выполнение на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор выступа, соприкасающегося с боковой поверхностью магнита, позволяет обеспечить регулирование тягового усилия магнитной системы при входе якоря в зазор за счет изменения влияния на якорь краевых магнитных потоков рассеяния, что обеспечивается соответствующим выбором формы и размеров выступа.
Магнитная система привода, содержащая магнитопровод, по крайней мере, с одним постоянным магнитом, образующие, по крайней мере, один немагнитный зазор, и якорь, установленный с возможностью входа в зазор или выхода из него, отличающаяся тем, что на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор или выхода из него выполнен, по крайней мере, один выступ, соприкасающийся с боковой поверхностью постоянного магнита.
