К&М
Меню сайта
Форма входа
Поиск
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 81
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • Сайты Поволжья
    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0





    Rambler's Top100




    Четверг, 19.10.2017, 17:22
    Приветствую Вас Гость | RSS
    Главная | Регистрация | Вход
    Комбинированный электроуправляемый привод - часть 2
    Работа комбинированного привода в одном из вариантов его исполнения показанном на фигуре 1 осуществляется следующим образом.

    Импульсы напряжений от внешних импульсных источников тока (на рисунке не показаны) подают на обмотки катушек 1 и 3. Как правило, импульс напряжения на обмотку катушки 1 подают несколько раньше, чем на обмотку катушки 3 для компенсации сравнительно медленного нарастания силы в электромагнитной части привода и достижения наибольшей суммарной силы комбинированного привода.

    Под действием возникающих импульсов механической силы в частях 4 и 5 подвижная часть комбинированного привода преодолевает силу сжатия пружины и перемещается, при этом сокращается величина рабочего зазора D1. В конце рабочего хода подвижная часть упирается в ограничитель хода 9, при этом между поверхностью ферромагнитного диска 4 и ферромагнитного корпуса 2 остаётся воздушный зазор D4 для предотвращения эффекта "залипания".

    После прекращения подачи напряжения на обмотку катушки 1 величина механической силы, которая создается электромагнитной частью привода, начинает уменьшаться и в момент, когда величина этой силы станет меньше силы сжатия пружины 7, подвижная часть привода перемещается в исходное положение под действием силы сжатия пружины 7. При достижении подвижной частью ограничителя хода 10 цикл работы привода завершается.

    Работа реверсивного комбинированного електроуправляемого привода в одном из вариантов его выполнения, показанном на Фиг.3 осуществляется следующим образом.

    Импульсы напряжений от внешних импульсных источников тока (на рисунке не показаны) подают на обмотки катушек 1 и 3. Как правило, импульс напряжения на обмотку катушки 1 подают несколько раньше, чем на обмотку катушки 3 для компенсации сравнительно медленного нарастания силы в электромагнитной части привода и достижения наибольшей суммарной силы комбинированного привода.

    Под действием возникающих импульсов механической силы в дисках 4 и 5 подвижная часть комбинированного привода преодолевает силу инерции и перемещается, при этом сокращается величина рабочего зазора D1. В конце прямого рабочего хода подвижная часть упирается в ограничитель хода 9, при этом между поверхностью ферромагнитного диска 4 и ферромагнитного корпуса 2 остается воздушный зазор D4 для предотвращения эффекта "залипания", прямой рабочий ход завершается. Подвижная часть остается в этом положении пока не будет прекращена подача напряжения на обмотку катушки 1. Затем прекращают подачу напряжения на обмотку катушки 1, и подают импульсы напряжений на обмотки катушек 11 и 14. Под действием возникающих импульсов механической силы в дисках 12 и 13 подвижная часть комбинированного привода преодолевает силу инерции и перемещается в исходное положение. При достижении подвижной частью ограничителя хода 10 цикл работы привода завершается.

    Работа реверсивного комбинированного привода в одном из вариантов его исполнения, показанном на фигуре 4, осуществляется аналогично предыдущему варианту привода, но импульсы напряжений в электродинамической части привода подаются на обмотку катушки 3 работающей как при прямом, так и при обратном ходе подвижной части.

    Более подробно процессы, протекающие в ходе работы привода, описываются ниже.

    В комбинированном электроуправляемом приводе, при подаче импульса напряжения на обмотку катушки 1, в этой обмотке возникает импульс тока, который вызывает импульс магнитного потока, замыкающийся через корпус 2 и ферромагнитный диск 4, образующие магнитопровод электромагнитной части комбинированного привода. При этом подвижная часть магнитопровода стремится занять такое положение, когда длина средней магнитной линии магнитопровода будет иметь минимальную величину. Таким образом, импульс силы, создаваемый электромагнитной частью комбинированного привода имеет направление, показанное на фигуре 1 направлением вектора F1.

    При подаче импульса напряжения на обмотку катушки 3, в этой обмотке возникает импульс тока, который создает импульс магнитного потока, сцепленный с неферромагнитной частью 5 якоря, выполненной в виде диска, и имеющий ту же длительность, что и импульс тока в обмотке катушки 3. Изменяющийся магнитный поток, вследствие эффекта электромагнитной индукции, наводит в электропроводном материале части 5 импульс электродвижущей силы той же длительности, что и импульсы тока и магнитного потока. Математически закон электромагнитной индукции описывается формулой:

    Под действием импульса электродвижущей силы   в неферромагнитной части 5 возникает импульс круговых вихревых токов. Эти вихревые токи взаимодействуют с проникающим в неферромагнитную часть 5 магнитным потоком, созданным током в обмотке электрической катушки 3 (закон Ампера), в результате чего возникает импульс механической силы, имеющий ту же длительность, что и импульс тока в обмотке катушки 3, импульс магнитного потока и импульс вихревых токов в объеме материала части 3. Направление этого импульса силы показано на фигуре 1 направлением вектора F1. Таким образом, при подаче импульсов напряжения на обмотки электрических катушек 1 и 3, обе части комбинированного привода создают механические силы, действующие в одном направлении, хотя вклад этих сил в движение подвижной части комбинированного привода на различных фазах движения различен.

    В начальный момент времени движение подвижной части происходит в основном под действием импульса механической силы, создаваемого частью привода, работающего по принципу работы электродинамического привода. Короткий и быстро нарастающий импульс механической силы создает значительное ускорение подвижной части комбинированного привода. В это же время в части привода, работающей по принципу электромагнитного привода, вследствие высокой индуктивности катушки 1 и большой величины воздушного зазора D1, механическая сила незначительна и нарастает медленно.

    По мере прохождения части воздушного рабочего зазора сила, создаваемая электродинамической частью привода, уменьшается и, после окончания действия короткого импульса силы, прекращается. В это же время в обмотке катушки 1 токи достигают своего максимального значения и по мере сокращения рабочего зазора D1, импульс механической силы, создаваемый электромагнитной частью привода, начинает играть основную роль в движении подвижной части. Кроме того, после прохождения подвижной частью рабочего зазора D1, импульс механической силы, создаваемый электромагнитной частью, используется для удержания подвижной части в поднятом положении. После прекращения подачи напряжения на обмотку катушки 1, величина механической силы, создаваемой электромагнитной частью привода, начинает уменьшаться и, в момент, когда величина этой силы станет равной силе сжатия пружины 7, подвижная часть привода начинает движение в исходное положение под действием силы сжатия пружины 7. При этом время перехода подвижной части в исходное положение определяется её массой и величиной силы предварительного сжатия и жесткостью пружины 7.

    Таким образом, преобразование электрической энергии в линейное перемещение подвижной части привода осуществляют путем подачи в неподвижные электрические катушки 1 и 3 импульсов тока от импульсных источников электрической энергии.

    Предварительно осуществляют накапливание энергии, преобразуемой в импульс механической силы, с помощью конденсаторов. При включении коммутирующего устройства, в качестве которого использованы транзисторы, конденсаторы разряжают на электрические катушки 1 и 3. Таким образом, осуществляют переход части запасенной в конденсаторах электрической энергии в электромагнитную энергию обмоток электрических катушек 1 и 3. Часть запасенной энергии тратится на нагрев проводников катушек 1 и 3, а также теряется на тепловые потери от создаваемых вихревых токов в корпусных деталях и т.п. Оставшаяся часть электромагнитной энергии создает импульс магнитного потока, замыкающийся в магнитопроводе электромагнитной части комбинированного привода, при этом выполняется притягивание ферромагнитной части якоря к корпусу катушки 1, за счет чего осуществляют необходимое воздействие на перемещаемый объект. Другая часть электромагнитной энергии создает электромагнитное поле вокруг обмотки электрической катушки 3, и тем самым осуществляют частичную передачу индуктивным путем электромагнитной энергии в неферромагнитную часть 5 якоря привода. Проникающий в неферромагнитную часть 5 якоря переменный электромагнитный поток наводит в ней вихревой ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком, проникшим в часть 5 якоря, создает импульс механической силы. При этом выполняется отталкивание электропроводящей части 5 от катушки 3, за счет чего осуществляют необходимое воздействие на перемещаемый объект. Части 4, 5 и стержень 6 соединены между собой, в следствие чего создаваемые в них импульсы механической силы складываются.

    Таким образом, заявляемое изобретение представляет собой комбинированный электроуправляемый привод, который за счет эффективного сочетания  свойств электромагнитной и электродинамической частей привода, которое достигается при использовании раздельных катушек для электромагнитной и электродинамической частей привода и при размещении рабочих поверхностей ферромагнитной и неферромагнитной электропроводной частей якоря одна вдоль другой, что достигается, например, при использовании однотипных частей комбинированного привода (дисковых, гильзовых, конусных или других), что позволяет обеспечить эффективную совместную работу электромагнитной и электродинамической частей привода на всех участках движения якоря, а это в свою очередь позволяет обеспечить необходимое быстродействие и необходимый уровень КПД комбинированного електроуправляемого привода.

    Формула изобретения


    1. Комбинированный електроуправляемый привод, в котором электрическая энергия превращается в линейное перемещение подвижной части привода, который содержит по меньшей мере две электрические катушки и по меньшей мере один якорь, который имеет ферромагнитную часть и электропроводную неферромагнитную часть, и взаимодействующий с электрическими катушками при подключении последних к источнику электрической энергии, по меньшей мере один из которых является импульсным источником электрической энергии, при этом внешняя рабочая поверхность ферромагнитной части размещена в области влияния одной катушки, а внешняя рабочая поверхность неферромагнитной части размещена в области влияния другой катушки, и по меньшей мере одна из электрических катушек подключенна к импульсному источнику электрической энергии, который отличается тем, что рабочие поверхности ферромагнитной и неферромагнитной электропроводной части якоря размещенные одна вдоль другой.
    2. Привод по п. 1, который отличается тем, что рабочие поверхности ферромагнитной и неферромагнитной электропроводной части якоря выполненные таким образом, что разность углов между ними и осью перемещения подвижной части привода составляет не больше чем 45°.
    3. Привод по пп. 1, 2, который отличается тем, что рабочие поверхности ферромагнитной и электропроводной неферромагнитной части якоря являются плоскими и расположенные параллельно одна одной, при этом указанные поверхности якоря ориентированные поперек оси перемещения подвижной части привода.
    4. Привод по п. 3, который отличается тем, что ферромагнитная и электропроводная неферромагнитная части якоря выполнены в виде диска.
    5. Привод по пп. 1, 2, который отличается тем, что рабочие поверхности ферромагнитной и электропроводной неферромагнитной части якоря являются соосными одна одной и выполненные цилиндрическими, при этом указанные поверхности якоря ориентированные вдоль оси перемещения подвижной части привода.
    6. Привод по п. 5, который отличается тем, что ферромагнитная и электропроводная неферромагнитная части якоря выполнены в виде гильзы.
    7. Привод по пп. 1, 2, который отличается тем, что рабочие поверхности ферромагнитной и электропроводной неферромагнитной части якоря являются соосными одна одной и выполненные конусными, при этом оси указанных поверхностей якоря ориентированны вдоль оси перемещения подвижной части привода.
    8. Привод по п. 7, который отличается тем, что якорь выполнен с внутренней полостью.
    9. Привод по пп. 1-8, который отличается тем, что подвижной частью привода является якорь.
    10. Привод по пп. 1-9, который отличается тем, что электрические катушки выполненны с возможностью одновременного подключения к импульсным источникам электрической энергии.
    11. Привод по пп. 1-9, который отличается тем, что электрические катушки выполненны с возможностью независимого подключения к импульсным источникам электрической энергии, при этом электрическая катушка, в области влияния которой размещенная электропроводная неферромагнитная часть якоря, выполненна с возможностью подключения к импульсному источнику электрической энергии через заданный интервал времени после подключения электрической катушки, в области влияния которой размещенная ферромагнитная часть якоря.
    12. Привод по пп. 1-11, который отличается тем, что импульсным источником электрической энергии для катушки, в области влияния которой размещенная ферромагнитная электропроводная часть якоря, является источник постоянного тока, который подключается к обмотке катушки с помощью транзистора.
    13. Привод по пп. 1-11, который отличается тем, что импульсным источником электрической энергии для электрических катушек является, по крайней мере один конденсатор электролитического типа, который подключается к обмоткам катушек с помощью транзистора.
    14. Привод по п. 13, который отличается тем, что транзистор выполнен с возможностью обеспечения частичного разряда конденсатора в апериодическом режиме разряда.

    Кирилюк © 2017