ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Усовершенствование относится к области электротехники, а точнее, к электромагнитным генераторам механических колебаний, которые могут быть использованы в технологических установках, станках и инструментах.
Известен электромагнитный привод возвратно-поступательного движения, который включает цилиндрический индуктор, состоящий из магнитопровода и обмотки, а также якорь, выполненный из двух идентичных частей. Каждая часть якоря содержит ферромагнитный элемент. Расстояние от геометрических центров ферромагнитных элементов до поперечной плоскости симметрии одинаковы. Возвратная пружина размещена в осевом канале якоря, образованного несквозными проточками в его частях [1].
Основным недостатком описанного аналога является то, что якорь выполнен из двух частей и возвратная пружина размещена в осевом канале якоря, чем значительно усложняется конструкция привода в целом. Помимо этого, существенным недостатком является также и то, что в процессе работы обе части якоря скользят относительно друг друга и относительно подшипниковых втулок, в которых они установлены, что, в конечном итоге, при вибрационном режиме работы привода, приводит к интенсивному износу как частей якоря в месте контакта, так и втулок. В результате, изменяется магнитный зазор между якорем и магнитопроводом индуктора, что негативно сказывается на величине электромагнитных сил (они уменьшаются) приложенных к якорю, а значит на эффективности работы привода в целом.
В значительной мере свободным от недостатков аналога является конструкция электромагнитного генератора механических колебаний, выбранная в качестве прототипа
Электромагнитный генератор содержит цилиндрический корпус и, установленный соосно с ним, дополнительный корпус, жестко связанный с основным. В последнем размещены кольцевые обмотки подмагничивания и возбуждения. В дополнительном корпусе уложена дополнительная кольцевая обмотка возбуждения. В обоих корпусах соосно с ними размещен якорь, состоящий из двух частей, соединенных болтовым соединением. Относительно корпусов якорь имеет упругую подвеску в виде двух дисковых диафрагм [2]. Если описать электромагнитный генератор обобщенно, то он содержит корпус, в котором установлен индуктор с подвижным якорем, связанным посредством упругой системы с корпусом.
Недостатком прототипа является то, что упругая подвеска якоря своими дисковыми диафрагмами полностью, как крышками, перекрывает полость корпуса, с размещенными там индуктором и якорем. Для доступа к последним
необходим демонтаж упругой системы, что каждый раз нарушает точность взаиморасположения магнитопровода индуктора и якоря, а значит влияет в худшую сторону на силовые параметры генератора. Кроме того, при значительных величинах мощности привода диафрагмы упругой системы являются своеобразным термосопротивлением, препятствующим процессу конвективного отвода тепла от электромагнитной части привода.
Таким образом, задачей усовершенствования является упрощение конструкции электромагнитного генератора механических колебаний и улучшение условий его обслуживания и эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет того, что в электромагнитном генераторе механических колебаний, содержащем корпус, в котором установлен индуктор с подвижным якорем, связанным, в свою очередь, через упругую систему с корпусом, последний выполнен в виде пары коаксиально установленных стаканов, соединенных между собой поперечной перемычкой. Во внутреннем из стаканов размещен индуктор, а в полости между стаканами смонтирована упругая система якоря, выполненная, например, в виде тарельчатых или витых пружин. При этом, корпус может быть выполнен в виде монолитной детали, все полости которой образованы механической выемкой материала, например, точением и/или сверлением. Полость между стаканами для размещения упругой системы может быть образована совокупностью отдельных цилиндрических полостей для пружин.
Техническая сущность усовершенствования состоит в том, что упругая система якоря, за счет двухполостной конструкции корпуса, смонтирована вне индуктора, что улучшает условия обслуживания и эксплуатации электромагнитного генератора. Другими словами, упругая система расположена параллельно якорю за пределами индуктора, что помимо вышеуказанных преимуществ, обеспечивает улучшение условий охлаждения как упругой системы, так и индуктора с якорем. Выполнение корпуса в виде монолитной детали позволяет значительно упростить технологию его изготовления.
На чертежах, прилагаемых к описанию, схематически изображены:
- на фиг.1 - общий вид электромагнитного генератора;
- на фиг.2 - сечение А-А общего вида.
Электромагнитный генератор механических колебаний состоит из корпуса 1, который образован коаксиально расположенными стаканами: внешним - 2 и внутренним - 3. Стаканы связаны между собой перемычкой 4, расположенной в их средней части. Во внутреннем стакане 3 смонтирован индуктор 5, включающий совокупность магнитопровода с обмотками и якорь 6, установленный в направляющих 7, закрепленных на стакане 2. Якорь 6 несет на
себе верхнюю 8 и нижнюю 9 крестовины, между которыми и перемычкой 4 в полости 10 между стаканами установлены пружины 11 упругой системы. В крестовинах выполнены вентиляционные отверстия 12, а к нижней из них прикреплен шток 13, связанный с рабочим органом (на чертеже не показан). Для повышения технологичности корпус 1 может быть выполнен в виде монолитной детали, все полости которой выполняются механической выемкой материала, например, точением и/или сверлением. Полость 10 (см. фиг.2) может быть образована совокупностью цилиндрических полостей 14 для размещения пружин упругой системы, например, витых и/или тарельчатых. Такая форма выполнения корпуса 1 значительно повысит его жесткость.
Работает электромагнитный генератор механических колебаний следующим образом.
При подаче переменного тока с частотой f, равную собственной частоте механической системы, на обмотку индуктора 5 магнитный поток, проходя по магнитопроводу и ферромагнитным элементам якоря 6, замыкается через воздушные зазоры. Усилия, возникающие в результате изменения магнитного потока в рабочих зазорах, перемещают якорь в ту или иную сторону. Учет жесткости упругой системы и массы подвижных частей генератора дают возможность подобрать частоту f равную или близкую резонанасной частоте перемещения якоря генератора, что зависит от системы управления и, что, в конечном итоге, позволит значительно повысить эффективность работы привода в целом. Размещение упругой системы на периферии индуктора облегчает монтаж, обслуживание и эксплуатацию электромагнитного генератора. Выполнение вентиляционных отверстий 12 на крестовинах улучшает процесс охлаждения системы индуктор - якорь во время работы генератора. Поворот крестовин, как это показано на фиг.2 положением Б, позволяет осуществить работы с упругой системой не нарушая положения индуктора и якоря относительно друг друга, сохраняя неизменным воздушный зазор, устанавливаемый во время первоначального монтажа якоря 6 в направляющих 7.
Источники информации, использованные при составлении описания:
1. Авторское свидетельство №1453544, кл. Н 05 К 33/02, публ. 23.01.89.
2. Авторское свидетельство №1356135, кл. Н 02 К 33/12, публ. 30.11.87. - прототип.