ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВИБРАТОР (ВАРИАНТЫ)
ELECTRO-MAGNETIC VIBRATOR (VERSIONS)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода виброинструментов и в других устройствах, использующих вибрацию.
4
Известен двухтактный электромагнитный вибратор [А.С. СССР 1762371, МКИ Н02К 33/14, опубликовано 15.09.92], содержащий два электромагнита переменного тока, ферромагнитный якорь, жестко связанный с подвижной частью, упругую систему подвески подвижной части.
4
Известен электромагнитный вибратор [А.С. СССР 1474807, МКИ Н02К 33/14, опубликовано 23.04.89], содержащий Н-образный сердечник с трехфазной обмоткой. Две обмотки намотаны на продольные стержни сердечника, а третья с противоположной намоткой - на поперечный стержень сердечника. Последовательно с первыми двумя обмотками включены полупроводниковые выпрямительные элементы.
4
Известен электромагнитный вибратор [А.С. СССР 1363392, МКИ Н02К 33/14, опубликовано 30.12.87], состоящий из электромагнита переменного тока, ферромагнитного якоря, закрепленного на подвижной системе, и системы управления, содержащей источник питания переменного тока, конденсатор, включенный между источником и обмоткой.
4
Известен электромагнитный вибратор [Патент РФ 2130227, МКИ Н02К 33/00, 33/14, опубликовано 10.05.99], содержащий электромагнит и якорь, выполненные в виде двух одинаковых подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, каждая из которых представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, причем подвижные рабочие части установлены с возможностью поворота относительно друг друга.
Общим недостатком перечисленных устройств является сложность конструкции.
7
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вибратор [Патент РФ 2251196 С1, МПК Н02К 33/00, 33/14, В06В 1/04, опубликовано 27.04.05], содержащий электромагнит и якорь, выполненные в виде двух одинаковых подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, каждая из упомянутых рабочих частей представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, причем на одной торцевой поверхности в средней части полукольца выполнен выступ, высота которого Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами.
Недостатком прототипа является большая масса полуколец из ферромагнитного материала и малая электромагнитная сила притяжения между подвижными частями, что уменьшает амплитуду вибраций.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение электромагнитной силы притяжения подвижных частей и уменьшение массогабаритных показателей конструкции.
В первом варианте поставленная задача достигается тем, что электромагнитный вибратор переменного тока содержит электромагнит и якорь, выполненные в виде двух подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, в отличие от прототипа при двух одинаковых подвижных частях, каждая из подвижных частей представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, на одной торцевой поверхности в средней части полукольца выполнен выступ из постоянного магнита, высота которого Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами.
Во втором варианте поставленная задача достигается тем, что электромагнитный вибратор переменного тока содержит электромагнит и якорь, выполненные в виде двух подвижных рабочих частей с зазором между ними, размещенных на шине с переменным током, в отличие от прототипа при двух различных подвижных частях, одна из подвижных рабочих частей представляет собой пару полуколец из ферромагнитного материала, скрепленных шайбами из немагнитного материала, на одной торцевой поверхности в средней части полукольца выполнен выступ из постоянного магнита, высота которого Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами, другая - закрепленную на шайбе из немагнитного непроводящего материала пару выступов из постоянных магнитов, высота которых Н равна высоте полукольца h, а длина выступа L меньше величины зазора δ между полукольцами.
Выполнение одного кольца из непроводящего немагнитного материала позволяет уменьшить массу конструкции. Выступы из постоянных магнитов позволяют увеличить электромагнитную силу притяжения подвижных частей и изменять в широких пределах собственную частоту вибраций, что приводит к увеличению амплитуды вибраций.
Сущность устройства поясняется чертежами, где
- на фиг.1 изображен первый вариант общего вида электромагнитного вибратора;
- на фиг.2 изображен второй вариант общего вида электромагнитного вибратора;
- на фиг.3 изображен путь магнитного потока для первого варианта;
- на фиг.4 изображен путь магнитного потока для второго варианта.
На фиг.1 электромагнитный вибратор содержит четыре полукольца 1, выполненные из ферромагнитного материала. Полукольца 1, имеющие выступ 2 высотой Н и скрепленные попарно с зазором δ между ними шайбами 3, выполненными из немагнитного материала, образуют две подвижные рабочие части электромагнитного вибратора, размещенные на шине с переменным током 4. Между подвижными рабочими частями электромагнитного вибратора существует упругая связь 5.
На фиг.2 электромагнитный вибратор содержит два полукольца 1, выполненные из ферромагнитного материала, и кольцо из непроводящего материала 3. Полукольца 1 и кольцо 3 имеют выступы из постоянного магнита 2 высотой Н. Полукольца скреплены с зазором δ между ними шайбой, выполненной из немагнитного материала. Полукольцо 1 и кольцо 3 образуют две подвижные рабочие части электромагнитного вибратора, размещенные на шине с переменным током 4. Между подвижными рабочими частями электромагнитного вибратора существует упругая связь 5.
1
2
В первом варианте электромагнитный вибратор работает следующим образом. Переменный ток, протекая по шине 4, возбуждает в магнитной цепи электромагнитного вибратора переменный магнитный поток Ф. В области зазора между полукольцами часть магнитного потока замыкается через зазор и постоянный магнит, а другая часть - через второе ферромагнитное полукольцо (фиг.3). Первая часть магнитного потока Ф, взаимодействуя с полем постоянного магнита, приводит к возникновению переменной силы притяжения, изменяющейся по направлению. Вторая часть магнитного потока Ф создает силу, постоянную по направлению и изменяющую свое значение от нуля до максимального. Под действием этих сил подвижные части будут совершать вынужденные колебания. Первая составляющая силы значительно превышает вторую, особенно при больших расстояниях между кольцами. При совпадении направления переменного магнитного потока с направлением потока постоянного магнита подвижные рабочие части электромагнитного вибратора начинают сближаться, при изменении направления тока и соответственно переменного магнитного потока взаимодействие постоянного магнита с этим потоком приводит к возникновению силы отталкивания между подвижными частями. Далее направление тока вновь изменяется, и цикл повторится снова. Упругая связь обеспечивает возврат в исходное положение. Частота изменения вынуждающей силы и колебаний определяется частотой переменного тока.
Во втором варианте электромагнитный вибратор работает аналогично. При этом магнитный поток Ф замыкается только через постоянный магнит (фиг.4), и электромагнитная сила имеет одну составляющую, которая изменяется по направлению и величине с частотой переменного тока. В этом варианте возможно существенное уменьшение массы одной из подвижных частей, что увеличивает собственную частоту колебаний. При совпадении собственной частоты с частотой вынуждающей силы возможно значительное увеличение амплитуды вибрации.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет уменьшить массогабаритные показатели, увеличить амплитуду вибраций за счет увеличения электромагнитной силы притяжения подвижных частей.
Использование предлагаемого электромагнитного вибратора в промышленности обеспечивает следующие преимущества.
1. Уменьшение массогабаритных показателей.
2. Расширение функциональных возможностей.