ПРИВОД НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в качестве приводных устройств различных механизмов и машин, в т.ч. передвижных средств.
Известно устройство, содержащее постоянные магниты, статорную кольцевую индуктивную катушку, обеспечивающую преобразование энергии магнитного поля постоянных магнитов и энергии источника электрического тока в возвратно-поступательное движения якоря (см. Патент РФ на полезную модель №94391, опубликованный 20.05.2010, Бюл. №14), прототип.
Недостатком прототипа является низкий КПД из-за потерь, связанных с большой длиной магнитопровода и потерь в проводе катушки индуктивности, часть витков которой, не охваченных магнитным потоком, не участвуют в преобразовании энергии.
Технический результат заключается в повышении КПД преобразования за счет секционирования статорной обмотки возбуждения, уменьшения длины магнитопровода, по которому замыкаются силовые магнитные линии магнитных потоков постоянных магнитов, а так же в уменьшении габаритов привода за счет применения дисковых постоянных магнитов.
Технический результат достигается тем, что привод на постоянных магнитах содержит цилиндрический корпус из магнитомягкого железа с торцевыми крышками из диамагнетика, внутри которого размещен каркас из немагнитного материала с статорной обмоткой возбуждения, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя дисковыми постоянными магнитами с осевой намагниченностью. Особенностью является то, что дисковые постоянные магниты размещены внутри тонкостенного цилиндра из диамагнитного материала, вплотную с его стенками, с встречным расположением одноименных магнитных полюсов и разделены прокладками из немагнитного материала, толщина которых определяет зазор между ними, и зажаты с двух сторон торцевыми дисковыми концентраторами из магнитомягкого железа с осевыми наконечниками. Статорная обмотка возбуждения выполнена из отдельных секций, размещенных между разделительными щечками на каркасе, с одинаковым направлением намотки и числом их витков. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого дискового постоянного магнита составляет (0,3÷0,4) от его диаметра; величина зазора между одноименными полюсами дисковых постоянных магнитов составляет (0,5÷1) от их высоты; длина каждой секции статорной обмотки возбуждения составляет половину от суммы величины зазора между дисковыми постоянными магнитами и их высоты; внутренний диаметр цилиндрического корпуса не должен превышать диаметр дискового постоянного магнита более, чем на значение высоты дискового постоянного магнита. Начало и конец каждой секции статорной обмотки возбуждения электрически связаны с источником постоянного тока через электронный коммутатор, управляемый электронным блоком датчиков позиции якоря, а число секций статорной обмотки возбуждения определяется числом дисковых постоянных магнитов и длиной хода якоря.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - вид конструкции привода на дисковых постоянных магнитах; на фиг.2 - схематическое представление магнитопроводов, по которым замыкаются силовые магнитные линии.
м
к
к
м
к
м
1
2
3
n
1
2
3
n
х
Привод на постоянных магнитах (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 из магнитомягкого железа с торцевыми крышками 2 из диамагнетика, внутри которого размещен каркас 3 из немагнитного материала с статорной обмоткой возбуждения, внутри которого размещен, способный к возвратно-поступательному перемещению, якорь с, как минимум, двумя дисковыми постоянными магнитами 4 с осевой намагниченностью. Дисковые постоянные магниты 4 размещены внутри тонкостенного цилиндра 5 из диамагнитного материала, вплотную с его стенками, с встречным расположением одноименных магнитных полюсов и разделены прокладками 6 из немагнитного материала, толщина Δ которых определяет зазор между ними, и зажаты с двух сторон торцевыми дисковыми концентраторами 7 из магнитомягкого железа с осевыми наконечниками 8. Статорная обмотка возбуждения выполнена из отдельных секций 9, размещенных между разделительными щечками 10 на каркасе 3, с одинаковым направлением намотки и числом их витков. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота h каждого дискового постоянного магнита 4 составляет (0,3÷0,4) от его диаметра D; величина зазора Δ между одноименными полюсами дисковых постоянных магнитов 4 составляет (0,5÷1) от их высоты h; длина l каждой секции 9 статорной обмотки возбуждения составляет половину от суммы величины зазора Δ между дисковыми постоянными магнитами 4 и их высоты h; внутренний диаметр D цилиндрического корпуса 1 не должен превышать диаметр D дискового постоянного магнита 4 более, чем на значение высоты h дискового постоянного магнита 4(D-D)<h. Начало H, Н, Н…Н и конец K, К, К…К каждой секции 9 статорной обмотки возбуждения электрически связаны с источником 11 постоянного тока через электронный коммутатор 12, управляемый электронным блоком 13 датчиков позиции якоря, а число секций 9 статорной обмотки возбуждения определяется числом дисковых постоянных магнитов 4 и длиной l хода якоря.
Зазор 5 между якорем и внутренней поверхностью каркаса 3 должен быть минимальным и обеспечивающим свободное возвратно-поступательное перемещение якоря, а возможные ударные нагрузки при крайних положениях якоря смягчаются демпферами 14, установленными на внутренних поверхностях торцевых крышек 2. Торцевые дисковые концентраторы 7 устанавливаются путем опрессовки по кольцу тонкостенного цилиндра 5, посадкой на клей или другими способами. Электронный коммутатор 12 соединяет электрически с источником 11 постоянного тока только те секции 9, которые находятся в рассматриваемый момент времени в поле дисковых постоянных магнитов 4, обеспечивая переполюсовку секций 9 по ходу движения якоря. Магнитопроводы, по которым замыкаются магнитные силовые линии 15 (фиг.2) значительно короче, чем в прототипе, за счет чего уменьшаются потери в магнитных потоках и повышается КПД преобразования полезной модели.