RU2466800C1 - Электромагнитный вибратор крутильных колебаний - Google Patents
Электромагнитный вибратор крутильных колебаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466800C1 RU2466800C1 RU2011117728/28A RU2011117728A RU2466800C1 RU 2466800 C1 RU2466800 C1 RU 2466800C1 RU 2011117728/28 A RU2011117728/28 A RU 2011117728/28A RU 2011117728 A RU2011117728 A RU 2011117728A RU 2466800 C1 RU2466800 C1 RU 2466800C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- poles
- magnetic
- armature
- magnetic circuit
- gap
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области вибрационной техники и может быть применено, например, в машиностроении для снятия остаточных механических напряжений, для вибровоздействия на среды и т.д. Сущность изобретения заключается в том, что вибратор содержит первый и второй соосные многополюсные магнитопроводы с зазором между их полюсами. На полюсах первого магнитопровода помещены катушки обмотки возбуждения, присоединенные к источнику регулируемого постоянного напряжения. Второй магнитопровод выполнен с возможностью его вращения приводным двигателем. В зазоре между магнитопроводами с полюсами помещен с возможностью углового колебательного движения цилиндрический якорь, на котором закреплены магнитопроводы якоря. Якорь прикрепляется к вибрируемому объекту. Технический результат - обеспечение возможности оперативного и независимого управления частотой крутильных колебаний с помощью изменения скорости вращения приводного двигателя, а их величины - изменением тока в катушках обмотки возбуждения. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области вибрационной техники, в частности к вибраторам крутильных колебаний, и может быть применено в машиностроении для снятия остаточных механических напряжений в длинных валах, для вибровоздействия на жидкие и сыпучие среды и т.д.
Известно устройство для создания крутильного момента на вращающееся изделие, содержащее неподвижный магнитопровод с обмоткой возбуждения, в зазоре между полюсами которого помещен соединенный с деталью зубчатый диск из электропроводного материала. При вращении диска его зубцы поочередно попадают в зазор между полюсами магнитопровода, при этом в теле зубцов наводится вихревой ток, и на зубец, диск и деталь, действует знакопеременная сила, создающая крутильный момент. Частота момента пропорциональна частоте вращения детали с диском и числу зубцов на диске [1].
Недостатки этого решения, ограничивающие область его применения и снижающие технические характеристики, состоят в значительных потерях в диске, вызванных вихревыми токами в его зубцах, и в невозможности управления частотой крутильного момента без изменения скорости вращения детали.
Известен принятый за прототип резонансный двигатель крутильных колебаний [2].
Он содержит многополюсный магнитопровод статора с помещенными на его полюсах катушками обмотки возбуждения, источник переменного напряжения для возбуждения магнитного поля в полюсах, многополюсный магнитопровод ротора с постоянными магнитами на его полюсах и упругий элемент, установленный между ротором и статором. На полюсах ротора установлены полюсные наконечники из ферромагнитного материала. При питании катушек обмотки возбуждения переменным током полюсами статора и полюсами ротора создается сила, определяющая крутильный момент, передаваемый ротором на вибрируемый объект - нагрузку. Величина крутильного момента может регулироваться изменением величины переменного тока в катушках статора.
Наиболее эффективно вибратор работает в резонансном режиме, который обеспечивается при равенстве частоты тока в катушке и собственной частоты колебаний механической системы. Собственная частота определяется моментом инерции якоря вибратора с вибрируемой нагрузкой и жесткостью применяемого упругого элемента.
К недостатку такого вибратора можно отнести то, что на частотах, отличных от собственной, вибрационный момент колебаний, прикладываемый к ротору с нагрузкой, резко падает. Это ограничивает возможности применения решения. Также указанная конструкция достаточно сложна, это объясняется необходимостью применения набора упругих элементов и их замены для обеспечения эффективных вибраций необходимой частоты.
Задачей изобретения является повышение технических характеристик вибратора крутильных колебаний, расширение области его применения и снижение расходов на его эксплуатацию.
Технический результат состоит в обеспечении возможности оперативного и независимого управления изменения частоты и величины крутильных колебаний. Изменение величины крутильного момента достигается изменением уровня тока в катушках обмотки возбуждения, а изменение частоты момента - изменением скорости вращения подвижного магнитопровода приводным двигателем. При этом технический результат достигается обменом между кинетической энергией вращения и магнитной энергией системы вибратора без использования в конструкции упругих элементов, что повышает надежность, долговечность работы и КПД преобразования потребляемой энергии в энергию создаваемых крутильных колебаний.
Предложенное техническое решение содержит первый и второй соосные многополюсные магнитопроводы с зазором между их полюсами. На полюсах первого магнитопровода помещены катушки обмотки возбуждения, которая присоединена к источнику напряжения с регулируемым постоянным напряжением. Второй магнитопровод выполнен с возможностью его вращения приводным двигателем. В зазоре между магнитопроводами с полюсами помещен с возможностью углового колебательного движения цилиндрический якорь, на котором закреплены магнитопроводы якоря. Якорь прикрепляется к вибрируемому объекту.
Отличительными от прототипа признаками являются выполнение второго магнитопровода вращающимся с заданной частотой и введение в магнитную систему между первым и вторым магнитопроводами цилиндрического якоря с возможностью его колебательного движения, у которого магнитопроводы закреплены напротив полюсов первого магнитопровода, при этом катушки обмотки возбуждения присоединены к регулируемому источнику постоянного напряжения. Для увеличения энергопреобразования вибратора, выражающегося в увеличении формируемой силы, в цепь между источником постоянного напряжения и обмоткой возбуждения вибратора может быть включен электрический дроссель.
Конструктивное выполнение вибратора и его работа поясняются чертежами:
фиг.1 и 2 - поперечный и продольный разрезы вибратора, фиг.3 - фрагмент линейной развертки магнитной системы вибратора, фиг.4 - диаграмма тока обмотки возбуждения и соответствующего ему крутильного момента вибратора на интервале полюсного деления магнитопроводов, фиг.5 - электрическая схема питания обмотки возбуждения.
В корпусе 1 (фиг.1, 2) закреплены магнитопровод 2, с катушками 3 обмотки возбуждения на полюсах 4. Концентрически с ним расположен магнитопровод 5 с полюсами 6, количество которых равно количеству полюсов 4. В зазоре а между полюсами 4 и 6 расположен цилиндрический немагнитный якорь 7, на котором закреплены магнитопроводы 8 якоря, отделенные от полюсов 4 технологическим зазором, для обеспечения углового колебательного движения якоря 7 с магнитопроводами 8 относительно полюсов 4. Магнитопровод 5 и якорь 7 отделены от корпуса 1 подшипниками для обеспечения вращения магнитопровода 5 приводным двигателем и колебательного перемещения якоря 7 относительно полюсов 4. Стойки 9, соединенные с якорем 7, пропущены через отверстия в корпусе 1 и жестко соединены с деталью 10, на которую передается крутильный момент вибратора.
Вибратор работает следующим образом. Магнитопровод 5 вращается с угловой скоростью ω с помощью приводного двигателя (на фиг.1, 2 не показан). При подключении обмотки возбуждения к источнику с регулируемым постоянным напряжением (на фиг. не показан) по катушкам 3 обмотки возбуждения протекает ток. При этом через зазор между полюсами 4, 6 проходит поток. При вращении магнитопровода 5 его полюса периодически перекрывают магнитопроводы 8 якоря (фиг.2, 3), что приводит к периодическому изменению магнитной проводимости G(x) между ними и созданию между полюсами 6 на вращающемся магнитопроводе и магнитопроводами 8 якоря силы:
где F=iw - магнитодвижущая сила катушек обмотки возбуждения, с числом витков w, необходимая для создания в зазоре между полюсами и магнитопроводами якоря магнитного поля.
Значение магнитной проводимости G(x) определяется положением х полюсов 6 вращающегося магнитопровода 5 относительно магнитопроводов 8 якоря. Направление перемещения х якоря изображено на фиг.3.
При 0<х<с (фиг.3), где с - ширина полюсов в направлении х, проводимость G(x) увеличивается за счет увеличения площади перекрытия полюсов 6 и магнитопроводов 8 якоря, а при с<х<2 с - G(x) уменьшается. Это приводит к увеличению или соответственно уменьшению индуктивности обмотки возбуждения и в ней индуктируется ЭДС движения, следствием которой является изменение тока возбуждения и создаваемой силы, а также сопровождается появлением переменного крутильного момента М=Pr, где r - внешний радиус якоря.
На фиг.4 показаны диаграммы изменения относительных значений тока i и момента М на интервале создания знакопеременного значения силы от положения х. Диаграммы изображены при различных относительных значениях индуктивности , где Ld - индуктивность дросселя в цепи обмотки возбуждения и L0 - ее индуктивность при х=0.
Знакопеременный характер прикладываемой к магнитопроводу якоря силы обеспечивает действие на якорь крутильного момента М.
При 0<х<с действие момента М приводит к ускорению вращающегося магнитопровода 5, а при с<х<2с - к его торможению и преобразованиям, магнитной энергии в механическую и механической в магнитную, соответственно.
Таким образом, в предложенном решении в течение интервала 0<х<2с, соответствующего периоду изменения момента М, осуществляется периодический обмен между энергией магнитного поля вибратора и механической энергией вращения магнитопровода 5. Из графиков на фиг.4 следует, что увеличение индуктивности Ld дросселя (фиг.5) и соответствующего ему значения α приводит к увеличению среднего значения момента на полупериоде колебаний, при этом пульсация тока возбуждения уменьшается.
Частота крутильного момента пропорциональна количеству полюсов n на магнитопроводе и частоте вращения магнитопровода 5 приводным двигателем.
Величина момента зависит от тока в катушках 3 и может регулироваться величиной напряжения с помощью управляемого выпрямителя или преобразователя постоянного напряжения.
Таким образом, предложенное техническое решение в отличие от прототипа позволяет обеспечивать относительное независимое регулирование величины и частоты создаваемого крутильного момента. Причем в отличие от известных резонансных вибраторов, в том числе и прототипа, в которых обмен энергией происходит между кинетической энергией и энергией деформации механической пружины, в предлагаемом решении роль "пружины" выполняет энергия магнитного поля вибратора, причем необходимый энергообмен обеспечивается при изменении частоты и величины создаваемого крутильного момента. Такое решение позволяет расширить возможности применения вибратора в режимах, требующих оперативного изменения величины и частоты крутильного момента, повысить КПД преобразования потребляемой энергии в энергию создаваемых вибратором колебаний, а также снизить расходы при его эксплуатации.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №992103 В06В 1/04. Опубл. 30.01.83. Бюл. №4.
2. Патент на полезную модель РФ №99996171, В06В 1/04. Опубл. 10.12.10 г.
Claims (1)
- Электромагнитный вибратор крутильных колебаний, содержащий первый и второй соосные многополюсные магнитопроводы с зазором между их полюсами, на полюсах первого магнитопровода помещены катушки обмотки возбуждения, и источник их электропитания, отличающийся тем, что второй магнитопровод выполнен с возможностью вращения, в зазоре между полюсами магнитопроводов помещен с возможностью углового колебательного движения цилиндрический якорь, на котором напротив полюсов первого магнитопровода закреплены магнитопроводы якоря, а катушки обмотки возбуждения присоединены к регулируемому источнику постоянного напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117728/28A RU2466800C1 (ru) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Электромагнитный вибратор крутильных колебаний |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117728/28A RU2466800C1 (ru) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Электромагнитный вибратор крутильных колебаний |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2466800C1 true RU2466800C1 (ru) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011117728/28A RU2466800C1 (ru) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Электромагнитный вибратор крутильных колебаний |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2466800C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU441040A1 (ru) * | 1971-11-19 | 1974-08-30 | Экспериментальный Научно-Исследовательский Институт Металлорежущих Станков (Вильнюсский Филиал) | Вибратор крутильных колебаний |
GB2183002A (en) * | 1985-11-19 | 1987-05-28 | Derritron Group | Electromagnetic vibrator |
US5518108A (en) * | 1995-01-03 | 1996-05-21 | Spurlin; William V. | Radial air gap electromagnetic oscillator for two mass vibration system |
RU99996U1 (ru) * | 2010-07-13 | 2010-12-10 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Резонансный двигатель крутильных колебаний |
-
2011
- 2011-05-03 RU RU2011117728/28A patent/RU2466800C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU441040A1 (ru) * | 1971-11-19 | 1974-08-30 | Экспериментальный Научно-Исследовательский Институт Металлорежущих Станков (Вильнюсский Филиал) | Вибратор крутильных колебаний |
GB2183002A (en) * | 1985-11-19 | 1987-05-28 | Derritron Group | Electromagnetic vibrator |
US5518108A (en) * | 1995-01-03 | 1996-05-21 | Spurlin; William V. | Radial air gap electromagnetic oscillator for two mass vibration system |
RU99996U1 (ru) * | 2010-07-13 | 2010-12-10 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Резонансный двигатель крутильных колебаний |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4890245B2 (ja) | 振動変位を発生させるための電気モータを有する小型電気器具 | |
RU2575915C2 (ru) | Резонансный приводной механизм для электрической зубной щетки, использующий действие магнитного поля | |
US8994235B2 (en) | Electric motor for a small electric device | |
RU2303849C1 (ru) | Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами | |
JP2017518119A (ja) | パーソナルケア器具のための駆動システム及びパーソナルケア器具の動作方法 | |
Liang et al. | Comparative study of vibration and acoustic noise between classical and mutually coupled switched reluctance motors | |
US20120242174A1 (en) | Hybrid Electro-Magnetic Reciprocating Motor | |
JP6426931B2 (ja) | 発電機 | |
RU2466800C1 (ru) | Электромагнитный вибратор крутильных колебаний | |
Cho et al. | The optimal design of fractional-slot SPM to reduce cogging torque and vibration | |
RU2439771C1 (ru) | Вибрационный генератор электрической энергии | |
RU2538774C1 (ru) | Мотор-колесо для привода транспортных средств | |
RU98645U1 (ru) | Автономный магнитоэлектрический генератор (варианты) | |
JP2008189406A (ja) | 振動供給装置 | |
US20140028147A1 (en) | Multi-Pole Electrodynamic Machine with a Constant Air Gap And An Elliptical Swash-Plate Rotor To Reduce Back Torque | |
RU2440660C2 (ru) | Возбудитель механических колебаний | |
KR101632937B1 (ko) | 진동발생장치 | |
RU2292960C2 (ru) | Электромеханический вибратор | |
RU144223U1 (ru) | Магнитоэлектрическая машина | |
RU2401503C1 (ru) | Электропривод колебательного движения | |
KR20050109463A (ko) | 플랫 로터리 발전기 | |
RU2454775C1 (ru) | Индукторный генератор с торцевым возбуждением | |
CN109149895B (zh) | 一种新型振荡电机 | |
RU2247464C2 (ru) | Электромагнитный вибратор | |
Husain | Design and development of magnetic variable transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130504 |