RU2461904C2

RU2461904C2 - Drive magnetic system

Info

Publication number: RU2461904C2
Application number: RU2010129121/07A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Колесников (RU); Сергей Васильевич Колесников; Владимир Петрович Нохрин (RU); Владимир Петрович Нохрин; Павел Федорович Сивогривов (RU); Павел Федорович Сивогривов; Александр Вячеславович Данилов (RU); Александр Вячеславович Данилов
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-09-20
Also published as: RU2010129121A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: drive magnetic system includes magnetic conductor with at least one constant magnet and armature. Magnetic conductor and at least one constant magnet form at least one nonmagnetic gap. Armature installation provides gap entrance or exit. On magnetic conductor from the side where armature enters and exits the gap there is at least one projection contacting side surface of constant magnet.

EFFECT: changing effect of boundary leakage flux on magnetic system armature.

8 dwg

Description

Изобретение относится к области силовых устройств, в частности к приводам с постоянными магнитами, и может быть использовано в устройствах с силовой магнитной связью между перемещающимися звеньями, например, в механизмах машин, приборов, в элементах автоматики и т.д.The invention relates to the field of power devices, in particular to permanent magnet drives, and can be used in devices with power magnetic coupling between moving links, for example, in mechanisms of machines, devices, in automation elements, etc.

Известен интегрирующий акселерометр, описанный в патенте США №5614700, Н01Н 35/14, опубл. 1997.03.25 и выбранный в качестве аналога, который содержит магнитопроводы с обмотками и измерительную массу в виде постоянного магнита, полюса которого ориентированы в стороны магнитопроводов. Магнитопроводы в осевом сечении катушек имеют остроугольный профиль в направлении намагниченности постоянного магнита. Необходимое значение тягового усилия при перемещении постоянного магнита обеспечивается подбором угла профиля и его смещением относительно оси магнита. Недостатки известного устройства заключаются в том, что: имеющаяся форма магнитопровода исключает возможность регулировки максимального значения тягового усилия независимо от тягового усилия на участках входа (выхода) измерительной массы в канал; для регулировки тягового усилия требуется замена или доработка магнитопровода, которая невозможна без разборки акселерометра.Known integrating accelerometer described in US patent No. 5614700, H01H 35/14, publ. 1997.03.25 and selected as an analogue, which contains magnetic cores with windings and a measuring mass in the form of a permanent magnet, the poles of which are oriented towards the magnetic cores. Magnetic cores in the axial section of the coils have an acute-angled profile in the direction of magnetization of a permanent magnet. The necessary value of traction when moving the permanent magnet is provided by the selection of the angle of the profile and its offset relative to the axis of the magnet. The disadvantages of the known device are that: the existing shape of the magnetic circuit eliminates the possibility of adjusting the maximum value of the tractive effort regardless of the tractive effort at the sections of the input (output) of the measuring mass in the channel; To adjust the tractive effort, replacement or refinement of the magnetic circuit is required, which is impossible without dismantling the accelerometer.

Магнитная система привода, описанная в А.С. №920974, Н02К 33/02, Н01F 7/13, опубл. в БИ №14 15.04.82 и выбранная в качестве прототипа, содержит неподвижный магнитопровод с постоянным магнитом, образующие, по крайней мере, один немагнитный зазор, и якорь, установленный с возможностью входа в зазор или выхода из него. Недостаток известного устройства заключается в том, что отсутствует возможность независимого регулирования тяговых усилий в зазоре и при входе якоря в зазор или выходе из него за счет изменения влияния на якорь краевых магнитных потоков рассеяния магнитной системы. Влияние краевых магнитных потоков рассеяния носит случайный характер, т.к. в каждой конкретной магнитной системе краевые магнитные потоки рассеяния зависят от многих параметров непосредственно самой магнитной системы (фактических размеров якоря, магнитопровода, магнитов, немагнитного зазора, физических свойств материалов и т.д.), а также от магнитных полей, окружающих элементов.The magnetic drive system described in A.S. No. 920974, Н02К 33/02, Н01F 7/13, publ. in BI No. 14 04/15/82 and selected as a prototype, contains a fixed magnetic circuit with a permanent magnet, forming at least one non-magnetic gap, and an anchor installed with the ability to enter or exit the gap. A disadvantage of the known device is that there is no possibility of independent regulation of traction in the gap and when the anchor enters or leaves the gap due to a change in the effect of the scattering of magnetic fluxes of the magnetic system on the anchor. The influence of edge magnetic scattering fluxes is random in nature, since In each particular magnetic system, the edge magnetic fluxes of scattering depend on many parameters of the magnetic system itself (the actual dimensions of the armature, magnetic circuit, magnets, non-magnetic gap, physical properties of materials, etc.), as well as on the magnetic fields surrounding the elements.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании магнитной системы привода с возможностью регулирования тягового усилия при входе якоря в зазор или выходе из него.The problem to which the invention is directed, is to create a magnetic drive system with the ability to regulate traction when the anchor enters or leaves the gap.

Технический результат, получаемый при реализации данного изобретения, заключается в возможности изменения влияния краевых магнитных потоков рассеяния на якорь магнитной системы.The technical result obtained by the implementation of this invention is the possibility of changing the influence of edge magnetic flux scattering on the armature of the magnetic system.

Это достигается тем, что в магнитной системе привода, содержащей неподвижный магнитопровод, по крайней мере, с одним постоянным магнитом, образующие, по крайней мере, один немагнитный зазор, и якорь, установленный с возможностью входа в зазор или выхода из него, новым является то, что на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор или выхода из него выполнен, по крайней мере, один выступ, соприкасающийся с боковой поверхностью постоянного магнита.This is achieved by the fact that in a magnetic drive system containing a fixed magnetic circuit with at least one permanent magnet, forming at least one non-magnetic gap, and an anchor installed with the ability to enter or exit the gap, is new that at least one protrusion in contact with the side surface of the permanent magnet is made on the magnetic circuit from the side of the armature entry into or exit from the gap.

Выполнение на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор или выхода из него, по крайней мере, одного выступа приводит к тому, что краевые магнитные потоки рассеяния изменяют свою форму и замыкаются по пути наименьшего магнитного сопротивления, т.е. через выступ магнитопровода, при этом появляется возможность рационального использования влияния на якорь краевых магнитных потоков рассеяния магнитной системы. Очевидно, что чем ближе выступ расположен к боковой поверхности постоянного магнита, тем меньше магнитное сопротивление для прохождения краевых магнитных потоков рассеяния и меньше расстояние, на котором краевые магнитные потоки рассеяния влияют на якорь при его приближении к боковой поверхности магнита. Следовательно, выполнение выступа соприкасающимся с боковой поверхностью постоянного магнита уменьшает расстояние, на котором краевые магнитные потоки рассеяния влияют на якорь, в результате чего изменяется влияние на якорь краевых магнитных потоков рассеяния при входе его в зазор или выходе из него.Performing at least one protrusion on the magnetic circuit from the side of the armature entry into the gap or out of it leads to the fact that the edge magnetic fluxes of scattering change their shape and close along the path of least magnetic resistance, i.e. through the protrusion of the magnetic circuit, and it becomes possible to rationally use the influence of the scattering of the magnetic system on the armature of the edge magnetic fluxes. Obviously, the closer the protrusion is to the lateral surface of the permanent magnet, the lower the magnetic resistance for the passage of the edge magnetic fluxes of scattering and the smaller the distance at which the edge magnetic fluxes of diffusion affect the armature when it approaches the side surface of the magnet. Therefore, making the protrusion in contact with the side surface of the permanent magnet reduces the distance at which the edge magnetic fluxes of scattering affect the armature, as a result of which the influence of the edge magnetic fluxes of scattering on the armature changes when it enters or leaves the gap.

Изменение формы выступа (например, треугольная, прямоугольная и др.) приводит к изменению формы силовых линий краевых магнитных потоков рассеяния, тем самым обеспечивается регулирование расстояния, на котором краевые магнитные потоки рассеяния оказывают влияние на якорь при входе в зазор или выходе из него. Изменение размеров выступа (высота, толщина, ширина) приводит к изменению магнитного сопротивления цепи, через которую проходят краевые магнитные потоки рассеяния, в результате чего изменяется величина усилия воздействия на якорь при входе в зазор или выходе него.Changing the shape of the protrusion (for example, triangular, rectangular, etc.) leads to a change in the shape of the lines of force of the edge magnetic scattering fluxes, thereby regulating the distance at which the edge magnetic scattering fluxes affect the armature when entering or leaving the gap. Changing the size of the protrusion (height, thickness, width) leads to a change in the magnetic resistance of the circuit through which the edge magnetic fluxes of scattering pass, as a result of which the magnitude of the force acting on the armature when entering or leaving the gap changes.

При реализации заявляемого изобретения возможно выполнение выступа съемным, при этом упрощается регулирование тягового усилия при входе якоря в зазор или выходе из него, т.к. не требуется разборка магнитной системы.When implementing the claimed invention, it is possible to make the protrusion removable, while simplifying the regulation of traction when the anchor enters or leaves the gap, because no disassembly of the magnetic system is required.

На фигурах 1, 2 изображены магнитная система привода с одним магнитом и одним выступом прямоугольной формы и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.In figures 1, 2 shows a magnetic drive system with one magnet and one protrusion of a rectangular shape and the corresponding graph of the dependence of traction on the movement of the armature when it enters the gap.

На фигурах 3, 4 изображены магнитная система привода с двумя выступами прямоугольной формы и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.In figures 3, 4 shows a magnetic drive system with two projections of a rectangular shape and the corresponding graph of the dependence of traction on the movement of the armature when it enters the gap.

На фигурах 5, 6 изображены магнитная система привода с двумя выступами прямоугольной формы увеличенного размера и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.In figures 5, 6 shows a magnetic drive system with two rectangular projections of an enlarged size and the corresponding graph of the dependence of traction on the movement of the armature when it enters the gap.

На фигурах 7, 8 изображены магнитная система привода с двумя выступами треугольной формы и соответствующий ей график зависимости тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.In figures 7, 8 shows a magnetic drive system with two triangular protrusions and a corresponding graph of the dependence of traction on the movement of the armature when it enters the gap.

Здесь: 1 - магнитопровод; 2 - постоянный магнит; 3 - якорь; 4 - выступ; 5 - силовые линии магнитного поля в зазоре; 6 - силовые линии краевых магнитных потоков рассеяния; А - направление перемещения якоря; L - перемещение якоря; F - тяговое усилие; Δ - немагнитный зазор.Here: 1 - magnetic circuit; 2 - a permanent magnet; 3 - anchor; 4 - ledge; 5 - magnetic field lines in the gap; 6 - field lines of edge magnetic fluxes of scattering; A - direction of movement of the anchor; L is the movement of the anchor; F - traction force; Δ is the non-magnetic gap.

Изобретение реализовано следующим образом. Магнитная система привода содержит магнитопровод 1, один (см. фиг.1) или пару (см. фиг.3, 5, 7) постоянных магнитов 2 и якорь 3, установленный с возможностью входа в немагнитный зазор Δ в направлении А. Постоянные магниты 2 создают магнитное поле с силовыми линиями 5 в зазоре Δ и с силовыми линиями 6 краевых магнитных потоков рассеяния. На магнитопроводе 1 со стороны входа якоря в зазор выполнены выступы 4 различной формы и размеров (см. фиг.1, 3, 5, 7), которые соприкасаются с боковой поверхностью одного (см. фиг.1) или каждого из двух (см. фиг.3, 5, 7) постоянных магнитов 2.The invention is implemented as follows. The magnetic drive system contains a magnetic circuit 1, one (see Fig. 1) or a pair (see Figs. 3, 5, 7) of permanent magnets 2 and an armature 3 mounted with the possibility of entering the non-magnetic gap Δ in the direction A. Permanent magnets 2 create a magnetic field with field lines 5 in the gap Δ and with field lines 6 of the edge magnetic scattering fluxes. On the magnetic circuit 1 from the side of the armature entry into the gap, protrusions 4 of various shapes and sizes (see Figs. 1, 3, 5, 7) are made, which are in contact with the side surface of one (see Fig. 1) or each of two (see figure 3, 5, 7) of permanent magnets 2.

Заявленное устройство, на примере магнитной системы с двумя выступами прямоугольной формы (см. фиг.3), работает следующим образом. Якорь 3, первоначально находящийся на некотором расстоянии от магнитной системы, начинает перемещение в направлении А под действием усилия. На данном участке на якорь 3 не оказывают влияния краевые магнитные потоки рассеяния, т.к. силовые линии 6 практически все замыкаются через выступы 4. По мере приближения якоря 3 к зазору Δ все большее количество силовых линий 6 краевых магнитных потоков рассеяния начинает замыкаться через якорь 3, при этом тяговое усилие увеличивается. При вхождении якоря 3 в зазор Δ сначала между выступами 4 и далее между постоянными магнитами 2 увеличение тягового усилия F постепенно прекращается и величина тягового усилия становится постоянной.The claimed device, for example, a magnetic system with two projections of a rectangular shape (see figure 3), works as follows. Anchor 3, initially located at some distance from the magnetic system, begins to move in direction A under the action of force. In this section, the edge magnetic fluxes of scattering do not influence the anchor 3, the lines of force 6 are almost all closed through the tabs 4. As the armature 3 approaches the gap Δ, an increasing number of lines of force 6 of the edge magnetic scattering fluxes begin to close through the armature 3, while the traction force increases. When the anchor 3 enters the gap Δ, first between the protrusions 4 and then between the permanent magnets 2, the increase in the traction force F gradually stops and the magnitude of the traction becomes constant.

При необходимости получения более пологой зависимости тягового усилия от перемещения якоря выступ 4 прямоугольной формы выполняется увеличенного размера (см. фиг.5).If it is necessary to obtain a more gentle dependence of the tractive effort on the movement of the armature, the protrusion 4 of a rectangular shape is made of an increased size (see figure 5).

Заявленное устройство, на примере магнитной системы с выступами треугольной формы (см. фиг.7), работает аналогичным образом, при этом обеспечивается максимально крутая, близкая к релейной, зависимость тягового усилия от перемещения якоря при входе его в зазор.The claimed device, using the example of a magnetic system with triangular-shaped protrusions (see Fig. 7), works in a similar way, while ensuring the most abrupt, close to relay, traction dependence on the movement of the armature when it enters the gap.

Таким образом, выполнение на магнитопроводе со стороны входа якоря в зазор выступа, соприкасающегося с боковой поверхностью магнита, позволяет обеспечить регулирование тягового усилия магнитной системы при входе якоря в зазор за счет изменения влияния на якорь краевых магнитных потоков рассеяния, что обеспечивается соответствующим выбором формы и размеров выступа.Thus, the execution on the magnetic circuit from the side of the armature inlet of the protrusion in contact with the side surface of the magnet allows the traction of the magnetic system to be regulated when the armature enters the gap due to a change in the influence of the scattering edge magnetic flux on the armature, which is ensured by an appropriate choice of shape and size protrusion.

Claims

A magnetic drive system comprising a magnetic circuit with at least one permanent magnet, forming at least one non-magnetic gap, and an armature mounted to enter or exit the gap, characterized in that on the magnetic circuit from the input side of the armature at least one protrusion in contact with or exit from the gap is in contact with the side surface of the permanent magnet.