ПРИВОД НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах автоматики, в качестве приводов различных механизмов и машин.
Известно устройство, содержащее постоянные магниты, статорную кольцевую индуктивную катушку, обеспечивающую преобразование энергии источника постоянного тока и энергию магнитного поля постоянных магнитов в энергию возвратно-поступательного движения якоря (см. Патент РФ на полезную модель №94391, опубликованный 20.05.2010, Бюл. №14), прототип.
Недостатком прототипа является невысокий КПД за счет ограниченного числа витков катушки индуктивности, находящихся в магнитном поле постоянных магнитов, участвующих в преобразовании энергии.
Технический результат заключается в повышении КПД преобразования энергии за счет перераспределения зазоров магнитопровода и увеличения числа витков, участвующих в преобразовании энергии.
Технический результат достигается тем, что привод на постоянных магнитах содержит кольцевой каркас из магнитомягкого железа с торцевыми крышками из магнитомягкого железа, внутри которого размещен первый каркас из немагнитного материала с внешней кольцевой индуктивной катушкой, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с кольцевыми постоянными магнитами с радиональной намагниченностью и одноименными магнитными полюсами по кольцу на внешней образующей, закрепленными на оси якоря с зазорами между собой и числом, определяющим мощность привода. Особенностью является то, что ось якоря выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнетика с осевым наконечником, внутри которой помещкн второй каркас из немагнитного материала с расположенной на нем внутренней кольцевой индуктивной катушкой с возможностью его возвратно-поступательного перемещения внутри оси якоря, причем, второй каркас размещен на ярме из магнитомягкого железа внутри оси якоря соосно с ней, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок из магнитомягкого железа, проходящих через продольные пазы в стенках оси якоря, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон цилиндрического корпуса. Длина внутренней кольцевой индуктивной катушки равна длине внешней кольцевой индуктивной катушки, причем, расположены они соосно и одна над другой в осевой продольной плоскости, а их выводы электрически связаны через электронный коммутатор, управляемый датчиком положения якоря, с источником постоянного тока. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого из кольцевых постоянных магнитов составляет (0,2÷0,4) от их диаметра; диаметр отверстия каждого кольцевого постоянного магнита равен не менее одной трети от его диаметра; зазор между кольцевыми постоянными магнитами составляет не более 0,2 от их высоты; зазор между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов, и зазор между внутренней поверхностью оси якоря и вторым каркасом должен быть минимальным и позволяющим свободное возвратно-поступательное перемещение якоря; длина каждой кольцевой индуктивной катушки определяется длиной набора кольцевых постоянных магнитов и длиной хода якоря; длина продольных пазов в стенках оси якоря должна обеспечивать полный ход якоря, а их ширина должна обеспечивать свободное перемещение внутри них поперечных крепежных планок.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - вид конструкции привода на постоянных магнитах; на фиг.2 - вид с торцевой стороны привода по сечениям; на фиг.3 - схематически показан магнитопровод с силовыми магнитными линиями.
к
к
1
1
2
2
м
м
м
м
м
м
к
м
х
Привод на постоянных магнитах (фиг.1) содержит кольцевой каркас 1 из магнитомягкого железа с торцевыми крышками 2 из магнитомягкого железа, внутри которого размещен первый каркас 3 из немагнитного материала с внешней кольцевой индуктивной катушкой 4, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с кольцевыми постоянными магнитами 5 с радиональной намагниченностью и одноименными магнитными полюсами по кольцу на внешней образующей, закрепленными на оси якоря с зазорами между собой и числом, определяющим мощность привода. Ось 6 якоря выполнена в виде тонкостенной трубы из диамагнетика с осевым наконечником 7, внутри которой помещен второй каркас 8 из немагнитного материала с расположенной на нем внутренней кольцевой индуктивной катушкой 9 с возможностью его возвратно-поступательного перемещения внутри оси 6 якоря, причем, второй каркас 8 размещен на ярме 10 из магнитомягкого железа внутри оси 6 якоря соосно с ней, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок 11 из магнитомягкого железа, проходящих через продольные пазы в стенках оси 6 якоря, крепятся на торцевых крышках 2 с обеих сторон цилиндрического корпуса 1. Длина l внутренней кольцевой индуктивной катушки 9 равна длине l внешней кольцевой индуктивной катушки, причем, расположены они соосно и одна над другой в осевой продольной плоскости, а их выводы H, K, H, К электрически связаны через электронный коммутатор 12, управляемый датчиком 13 положения якоря, с источником 14 постоянного тока. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота h каждого из кольцевых постоянных магнитов 5 составляет (0,2÷0,4) от их диаметра D h=(0,2÷0,4)D; диаметр d отверстия каждого кольцевого постоянного магнита 5 равен не менее одной трети от его диаметра D d≥1/3D; зазор Δ между кольцевыми постоянными магнитами 5 составляет не более 0,2 от их высоты h Δ=0,2h; зазор δ между внутренней поверхностью первого каркаса 3 и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов 5, и зазор δ между внутренней поверхностью оси 6 якоря и вторым каркасом 8 должен быть минимальным и позволяющим свободное возвратно-поступательное перемещение якоря; длина l каждой кольцевой индуктивной катушки 3,8 определяется длиной l набора кольцевых постоянных магнитов 5 и длиной l хода якоря; длина продольных пазов в стенках оси 6 якоря должна обеспечивать полный ход якоря, а их ширина b должна обеспечивать свободное перемещение внутри них поперечных крепежных планок 11 с шириной а<b (фиг.2).
Кольцевые постоянные магниты 5 разделены на оси 6 якоря прокладками 15 из немагнитного материала и зафиксированы гайками 16 из диамагнетика. С внутренней стороны торцевых крышек 2 установлены демпферы 17, предотвращающие удары при крайних положениях якоря. Кольцевые индуктивные катушки 4, 9 могут быть электрически соединены либо последовательно-встречно, либо параллельно-встречно. В автоматическом режиме перекоммутация кольцевых индуктивных катушек 5 управляется концевиками (на фиг. не показано), а электронный коммутатор 12 позволяет осуществить реверс из любого положения. На фиг.2 схематически представлен магнитопровод привода на постоянных магнитах, по которому замыкаются силовые магнитные линии кольцевых постоянных магнитов 5, пересекающие витки кольцевых индуктивных катушек 4, 9.