ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ

Полезная модель относится к области электротехники и электромеханики и может быть использована для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением, в частности для электроинструментов, насосов, прессов и др.
Известны преобразователи электромагнитной энергии в возвратно-поступательное движение, содержащие две катушки, несколько пружин и другие необходимые элементы, например, Н02К 33/12, №2365020, авторы патента: РАЙНШКЕ Йоханнес (DE), РИС Гюнтер (DE).
К недостаткам следует отнести большое количество элементов устройства со сложной системой управления, что обусловлено резонансной частотой механической системы и необходимым смещением якоря относительно его среднего положения.
Известен также линейный преобразователь с одной катушкой и одной возвратной пружиной, но сложной геометрической магнитной системой, который принят за прототип в классе Н02К 33/02, №2405237, авторы Нейман В.Ю и др.
К недостаткам данного устройства относятся:
1. Наличие расчетных двух воздушных зазоров, необходимых для удержания в начальном положении.
2. Влияние усилия возвратной пружины и тока трогания на величину расчетных зазоров.
3. Энергия пружины не используется в рабочем ходе якоря, а только препятствует электромагнитному усилию.
Эти недостатки устраняются в предлагаемом электромагнитном преобразователе за счет использования энергии предварительно сжатой пружины согласованно с электромагнитной энергией преобразователя.
Задачей предлагаемого преобразователя является упрощение конструкции в совокупности с системой управления преобразователем и, следовательно, снижение массогабаритных показателей.
Поставленная задача решается за счет того, что в электромагнитном преобразователе, содержащем цилиндрический корпус, два подшипниковых щита, статор из магнитопровода и катушек, составной якорь, стержень, пружину, соединенную с якорем и корпусом, подшипники скольжения, составной якорь собран из радиально намагниченных полюсов N-S, чередующихся с кольцевыми немагнитными вставками, расположенными на стержне;
пружина с наружной стороны преобразователя соединена жестко со стержнем, а с другой стороны ограничена внутренним подшипниковым щитом, обеспечивающим направление усилия пружины на движение стержня в рабочем ходе;
ограничительная шайба, удерживающая предварительно сжатую пружину, регулирует величину усилия пружины и величину хода стержня; расчетная сила предварительного сжатия пружины не превышает максимальное усилие электромагнитного поля статора;
непрерывное питание трехфазных катушек А, В, С от трехфазного источника или двухфазного создает для статора нереверсивное однонаправленное движение магнитного поля, а для ротора знакопеременное усилие.
На чертеже представлена конструкция преобразователя.
Предлагаемый электромагнитный преобразователь содержит цилиндрический корпус (1), подшипниковые щиты (2), многофазный статор (3) с магнитопроводом и кольцевыми катушками А, В, С, якорь из радиально намагниченных кольцевых полюсов N-S (4), чередующихся с кольцевыми немагнитными вставками (5), внутри которых расположен стержень (6), предварительно напряженную пружину (7), соединенную с одной стороны жестко со стержнем в точке «а», ограничительную шайбу (8) с подшипником (9).
Электромагнитный преобразователь работает следующим образом. В начале цикла работы преобразователя пружина при сборке сжата на величину X1 между правым подшипниковым щитом (2) и ограничительной шайбой (8) с расчетным усилием не более максимального усилия электромагнитного усилия со стороны статора. При включении трехфазных или двухфазных катушек к источнику питания возникает бегущее магнитное поле с постоянной скоростью
где τ - межполюсное расстояние (деление).
Согласно фиг., направление движения магнитного поля от обмотки А к обмотке В, то есть влево, в следствии чего якорь перемещается и сжимает пружину на величину ΔХ=Х2-Х1. В пружине дополнительно накопленная энергия равна:
где К - жесткость пружины.
Конечное смещение пружины Х2 определяется величиной максимального электромагнитного усилия синхронного двигателя, которое имеет известную зависимость
где  - угол нагрузки изменяется от 0 до 2π.
В точке максимального смещения Х2 якорь останавливается , и начинается движение якоря в обратном направлении, что соответствует началу рабочего хода якоря (на чертеже вправо). При угле нагрузки  до π электромагнитное усилие положительно, но меньше усилия пружины. В диапазоне, равном π до 2π, электромагнитное усилие отрицательно, но действует на якорь согласно с усилием пружины (на чертеже вправо), что обеспечивает практически двухкратное увеличение силы в рабочем ходе. Далее процесс повторяется без реверса магнитного поля, что позволяет уменьшить габариты преобразователя вдвое.