ПРИВОД НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах автоматики, в качестве приводных устройств различных механизмов и машин, в том числе передвижных средств.
Известно устройство, содержащее постоянные магниты, кольцевую индуктивную катушку, обеспечивающую преобразование электрической энергии источника тока в возвратно-поступательное перемещение якоря (см. Патент РФ на полезную модель №94391, опубликованный 20.05.2010, Бюл. №14), прототип.
Недостатком прототипа является низкий КПД, связанный с большой длиной магнитной цепи, по которой замыкается магнитный поток постоянных магнитов и с тем, что основной магнитный поток постоянных магнитов взаимодействует только с частью витков кольцевой индуктивной катушки, находящихся над постоянными магнитами, в то время, как в остальных витках катушки, находящихся вне основного магнитного потока, ток тратится только на нагрев провода катушки, что приводит к потерям энергии источника постоянного тока.
Технический результат заключается в повышении КПД преобразования энергии и уменьшении потерь мощности от источника питания за счет подключения к нему только той части витков кольцевой индуктивной катушки, которые находятся в магнитном поле над кольцевыми постоянными магнитами.
Технический результат достигается тем, что привод на постоянных магнитах содержит цилиндрический корпус из магнитомягкого железа, внутри которого размещен каркас из немагнитного материала с кольцевой индуктивной катушкой, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, закрепленными на оси из магнитомягкого железа. Особенностью является то, что размещенные на оси с зазором между собой кольцевые постоянные магниты чередуются по направлению намагниченности, а их число определяет необходимую мощность привода. Кольцевая индуктивная катушка выполнена в виде отдельных секций, разделенных между собой разделительными щечками, начала и концы выводов каждой из которых электрически связаны через электронный коммутатор, управляемый датчиком положения якоря, с источником постоянного тока. Каждая секция кольцевой индуктивной катушки по длине кратна сумме величин высоты постоянного кольцевого магнита и величины зазора между ними, а их число определяется длиной каркаса, которая равна сумме длины хода якоря и расстояния между внешними сторонами крайних кольцевых постоянных магнитов.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция привода на постоянных магнитах; на фиг.2 - схематическое представление визуализированных силовых магнитных линий, пересекающих витки секции кольцевой индуктивной катушки.
k
k
k
1
M
Привод на постоянных магнитах (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 из магнитомягкого железа, внутри которого размещен каркас 2 из немагнитного материала с кольцевой индуктивной катушкой, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами 4 с радиальной намагниченностью, закрепленными на оси 5 из магнитомягкого железа. Размещенные на оси 5 с зазором δ между собой кольцевые постоянные магниты 4 чередуются по направлению намагниченности, а их число определяет необходимую мощность привода. Кольцевая индуктивная катушка выполнена в виде отдельных секций 6, разделенных между собой разделительными щечками 7, начала H1, Н2, H3,…Hi и концы K1, K2, K3,…Ki выводов каждой из которых электрически соединены через коммутатор 8, управляемый датчиком 9 положения якоря, с источником 10 постоянного тока. Каждая секция 6 кольцевой индуктивной катушки по длине l кратна сумме величин высоты h кольцевого постоянного магнита 4 и величины зазора δ между ними (n·l=h+δ), где n=1, 2, 3,…n, а их число в кольцевой индуктивной катушке определяется длиной L каркаса 2, которая равна сумме длины l хода якоря и расстояния L между внешними сторонами крайних кольцевых постоянных магнитов 4.
Установленные на концах оси 5 якоря диамагнитные наконечники 11 исключают магнитную связь корпуса 1 и оси 5 привода с механизмом восприятия перемещения, а на внутренних торцах корпуса 1 размещены демпферы 12, исключающие удары якоря о стенки корпуса 1 при крайних положениях якоря. Кольцевые постоянные магниты 4 закреплены на оси 5 гайками 13, а зазоры δ между соседними кольцевыми постоянными магнитами 4 устанавливаются с помощью упорных втулок 14 из немагнитного материала. Подключение к источнику 10 постоянного тока только тех секций 6 кольцевой индуктивной катушки, которые находятся над кольцевыми постоянными магнитами 4, уменьшает потери преобразования энергии, а чередование кольцевых постоянных магнитов 4 с противоположными направлениями радиальной намагниченности за счет сокращения длины участков магнитопровода в цилиндрическом корпусе 1 из магнитомягкого железа (фиг.2) приводит к уменьшению потерь при замыкании магнитных потоков ф между соседними кольцевыми постоянными магнитами 4, что в целом приводит к повышению КПД преобразования энергии в приводе.