CS265833B1

CS265833B1 - Solenoid positioning device

Info

Publication number: CS265833B1
Application number: CS874874A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Ing Csc Trnka; Jaroslav Ing Brany
Original assignee: Trnka Rudolf; Brany Jaroslav
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1989-11-14
Also published as: CS487487A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro nastavování polohy elektromagnetem. Obsahuje permanentní magnety, cívku elektromagnetu, jádro elektromagnetu a magnetická jho. Je vhodná pro nastavování a přestavování polohy měřicích snímačů, elektronických a optoelektronických senzorů a částí optických systémů. Je táž využitelné pro vyvažování periodických harmonických a neharmonickych pohybů.The solution relates to a device for adjusting the position by an electromagnet. It contains permanent magnets, an electromagnet coil, an electromagnet core and magnetic yokes. It is suitable for adjusting and adjusting the position of measuring sensors, electronic and optoelectronic sensors and parts of optical systems. It is also usable for balancing periodic harmonic and non-harmonic movements.

Description

Vynález se týká zařízeni pro nastavování polohy elektromagnetem, obsahující permanentní magnety, cívku elektromagnetu s jádrem a magnetické jho.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electromagnetic positioning device comprising permanent magnets, a core electromagnet coil, and a magnetic yoke.

V současné době jsou známa zařízení umožňující elektromagnetické nastavování polohy, obsahující cívky elektromagnetů s jádry a magnetické obvody, respektive jha z feromagnetických materiálů.At present, devices for electromagnetic positioning are known, comprising coils of electromagnets with cores and magnetic circuits, or yokes of ferromagnetic materials.

U těchto známých zařízení je okamžitá výchylka kotvy zařízení dána v ustáleném stavu velikostí budící síly úměrné druhé mocnině protékajícího proudu elektromagnetu a dále velikostí direktivní síly, vyvolané nejčastěji ocelovými nebo pryžovými pružinami. Nevýhodou těchto zařízení je principiálně nelineární závislost výchylky kotvy na proudu elektromagnetu, nutnost konstrukce s použitím součástí vyvozujících direktivní sílu, nutnost seřízení rovnovážné polohy správným předepnutím těchto součástí a dále únava, respektive stárnutí těchto součásti, a tím pokles direktivní síly. Osou též známa tato zařízení s permanentními magnety, nejčastěji ve tvaru trubky nebo toroidu. U těchto známých zařízení je v pracovní oblasti výchylka kotvy v rovnovážném stavu úměrná hodnotě protékajícího proudu elektromagnetu a remanentní indukce permanentního magnetu. Při změně remanentní indukce s teplotou dochází i ke zrnSátě závislosti výchylky kotvy na velikosti proudu elektromagnetu.In these known devices, the instantaneous deflection of the armature of the device is given in the steady state by the magnitude of the driving force proportional to the square of the electromagnetic current flowing and the magnitude of the directing force most often caused by steel or rubber springs. The disadvantages of these devices are in principle the non-linear dependence of the anchor deflection on the electromagnet current, the necessity of the construction using the direct force generating components, the necessity of adjusting the equilibrium position by correct preloading of these components. Also known are permanent magnet devices, most often in the form of a tube or a toroid. In these known devices, the equilibrium deflection of the armature in the working region is proportional to the value of the electromagnet flowing current and the remanent induction of the permanent magnet. When the retentive induction with temperature changes, the anchor deflection depends on the magnitude of the electromagnet current.

Tyto nedostatky odstraňuje zařízení pro nastavování polohy elektromagnetem píle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dva permanentní magnety kotvy jsou umístěny každý vždy mezi dvěma pevnými permanentními magnety tak, že osy magnetů jsou situovány do jedné přímky. Permanentní magnety kotvy jsou orientovány tak, že jsou k sobě přivráceny opačnými magnetickými póly, pevné permanentní magnety jsou orientovány tak, že s permanentním magnetem kotvy sousedí vždy souhlasným magnetickým pólem. Dále k jádru elektromagnetu, na němž je pevně umístěna cívka elektromagne265 833These drawbacks are overcome by an electromagnetic positioning device according to the invention, the principle being that the two permanent magnets of the armature are each located between two fixed permanent magnets so that the axes of the magnets are situated in a single line. The permanent magnets of the armature are oriented so that they face each other with opposite magnetic poles, the fixed permanent magnets are oriented such that they always adjoin the permanent magnet of the armature with the same magnetic pole. Further to the electromagnet core, on which the electromagne265 833 coil is fixed

- 2 tu a jehož osa je situována do osy permanentních magnetů, přiléhá z každé strany jeden pevný permanentní magnet, přičemž ke zbývajícím dvěma pevným permanentním magnetům přiléhá vždy ze strany odvrácené od jádra elektromagnetů magnetické jho.2 tu and the axis of which is situated in the axis of the permanent magnets, one fixed permanent magnet adjoins on each side, while the other two fixed permanent magnets abut a magnetic yoke from the side facing away from the electromagnet core.

Hlavní výhody zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že výchylka permanentního magnetu kotvy v ustáleném stavu je v pracovní oblasti úměrná hodnotě proudu cívky elektromagnetů a není závislá na teplotě a dále, že neobsahuje direktivní pružiny, Čímž odpadá i nutnost seřizování těchto pružin·The main advantages of the device according to the invention are that the deflection of the permanent magnet of the armature at steady state is proportional to the value of the solenoid coil current in the working area and is not temperature dependent, and that it does not contain directive springs.

Příklad provedení zařízení j*4le vynálezu je znázorněn na výkresu.An embodiment of the device according to the invention is shown in the drawing.

Permanentní magnety 1 a 2 kotvy jsou umístěny každý vždy mezi dvěma pevnými permanentními magnety 3 a 5, respektive 4 a 6, tak, že osy vdech magnetů jsou situovány do jedné přímky. První pevný permanentní magnet 3 druhý pevný permanentní magnet 4 přiléhají z protilehlých stran k jádru 7 elektromagnetů, jehož osa je situována do osy permanentních magnetů 1 až 6 a na němž je pevně umístěna cívka 8 elektromagnetů. K třetímu pevnému permanentnímu magnetu 5 a čtvrtému pevnému permanentnímu magnetu 6 přiléhá vždy ze strany odvrácené od jádra elektromagnetů magnetické jho 9.The permanent magnets 1 and 2 of the anchor are each positioned between two fixed permanent magnets 3 and 5, respectively 4 and 6, so that the axes of the inhalation magnets are situated in one line. The first fixed permanent magnet 3, the second fixed permanent magnet 4, adjoins the opposite sides to the electromagnet core 7, the axis of which is situated in the axis of the permanent magnets 1 to 6 and on which the coil 8 of the electromagnets is fixed. A magnetic yoke 9 adjoins the third fixed permanent magnet 5 and the fourth fixed permanent magnet 6 on each side facing away from the electromagnet core.

Pevné permanentní magnety 3 a 5,respektive 4 a 6,jsou vzhledem k permanentním magnetům 1 a 2 kotvy magneticky orientovány tak, že se s nimi odpuzují. Proto ve stavu, kdy cívkou 8 elektromagnetů protéká nulový proud, zaujímají permanentní magnety 1 a 2 kotvy klidovou polohu v rovnovážné poloze silového působení pevných permanentních magnetů 3 a 5, resp. 4 a 6. Polohovaný objekt 17 je s permanentními magnety 1 a 2 spojen 8 využitím polohovací tyče 14. Polohovací tyč 14 je s permanentními magnety 1 a 2 kotvy spojena prostřednictvím pák 10 a 12 kotvy, k nimž je připevněna otočně ve svých otočných ložiscích 15 a 16. Páky 10 a 12 kotvy jsou otočně upevněny ve svých pevných otočných ložiscích 11 a 13.The fixed permanent magnets 3 and 5 and 4 and 6, respectively, are magnetically oriented relative to the permanent magnets 1 and 2 so as to repel them. Therefore, in the state in which zero current flows through the solenoid coil 8, the permanent magnets 1 and 2 assume a rest position in the equilibrium position of the force action of the fixed permanent magnets 3 and 5, respectively. The positioning object 17 is connected to the permanent magnets 1 and 2 8 by using a positioning rod 14. The positioning rod 14 is connected to the permanent magnets 1 and 2 by means of armature levers 10 and 12, to which it is rotatably mounted in its rotary bearings 15. and 16. The armature levers 10 and 12 are rotatably mounted in their fixed rotary bearings 11 and 13.

Permanentní magnety £ a 2 kotvy jsou ve směru oey cívky 8 elektromagnetů souhlasně magneticky orientovány, takže v případě, že cívkou 8 elektromagnetů protéká elektrický proud, jsou vyvolaným magnetickým polem vychylovány podle polarity a velikosti proudu souhlasným směrem. Při poklesu remanentní indukce permanentních magnetů 1 a 2 kotvy vlivem teploty klesá i silové působení magnetického toku cívky 8 elektromagnetů, současně však klesá i direktivní silové působení pevných permanentních magnetů 3 a 5, resp. 4 a 6, takže zařízení je tímto teplotně komepnzovéno.The permanent magnets 4 and 2 of the armature are aligned magnetically in the direction oey of the solenoid coil 8, so that when the electric current flows through the solenoid coil 8, they are deflected according to the polarity and magnitude of the current in the same direction. When the retentive induction of permanent magnets 1 and 2 decreases due to temperature, the force action of the magnetic flux of the coil 8 of the electromagnets decreases, but at the same time the direct force action of the permanent permanent magnets 3 and 5 resp. 4 and 6, so that the device is thereby temperature-compensated.

265 833265 833

- 3 řevná otočná ložiska 11 a 13 pák 10 a 12 kotvy a otočná ložiska 15 a 16 polohovací tyče 14 mohou být nahražena planžetami nebo planžetovými závěsy. V zařízení mohou být využity permanentní magnety ze všech magneticky tvrdých materiálů, výhodné jsou materiály ferritové nebo slitina vzácných zemin. Magnety mohou mít tvar válcový nebo tvar hranolů, popřípadě dutých válců - trubek, toroidů - nebo hranolů s otvory. Výhodné jsou magnety z magneticky uspořádaně orientovaného materiálu, tzv. anisotropní magnety.The three rotary bearings 11 and 13 of the armature levers 10 and 12 and the rotary bearings 15 and 16 of the positioning rod 14 can be replaced by foils or foil hinges. Permanent magnets of all magnetically hard materials can be used in the device, ferritic or rare earth alloy materials are preferred. The magnets can be cylindrical or prism-shaped or hollow cylinders - tubes, toroids - or prisms with holes. Magnets of magnetically oriented material, so-called anisotropic magnets, are preferred.

□ako pevné permanentní magnety 3, 4, 5, 6 je možno použít magnety koncentricky magnetované. Potom se použijí permanentní magnety 1 a 2 kotvy lineárně axiálně magnetované o velikosti plochy kolmé k ose permanentních magnetů 1, 2, 3 , 4, 5, 6 odpovídajících velikosti plochy permanentních pevných magnetů 3, 4, 5, 6 se zvýšenou indukcí. Magnetické jho 9 může být zhotoveno z trubky nebo hranolů či pásů plechu. Pevné permanentní magnety 3, 4, 5, 6 nebo permanent ní magnety 1 a 2 kotvy mohou být složeny z několika magnetů. Pro zvýšení direktivní síly obvodu permanetních magnetů je možno umístit buá paralelně s pevnými permanentními magnety další shodně orientované pevné permanentní magnety, nebo paralelně s permanentním magnetem kotvy další pevné opačně magneticky orientované permanentní magnety. Pro zvýšení polohovací síly je možno spojit několik zařízení za sebou v ose mechanicky do série, přičemž sousedící části mohou být u dvou dílčích sousedních zařízení společné.Pevné concentric magnets can be used as fixed permanent magnets 3, 4, 5, 6. Permanent anchor magnets 1 and 2 are then used linearly axially magnetized with a surface area perpendicular to the axis of the permanent magnets 1, 2, 3, 4, 5, 6 corresponding to the surface area of the permanent solid magnets 3, 4, 5, 6 with increased induction. The magnetic yoke 9 may be made of a tube or prisms or strips of sheet metal. The fixed permanent magnets 3, 4, 5, 6 or the permanent magnets 1 and 2 of the anchor can be composed of several magnets. In order to increase the directive force of the perimeter of the permanent magnets, it is possible to place either other identically oriented fixed permanent magnets parallel to the permanent permanent magnets, or other fixed opposite magnetically oriented permanent magnets parallel to the permanent magnet of the armature. In order to increase the positioning force, several devices can be connected in series mechanically in series, with adjacent parts being common to two partial adjacent devices.

□e též možno propojit mechanicky několik zařízení paralelně přímo nebo přes dvouramennou páku.It is also possible to mechanically connect several devices in parallel directly or via a two-arm lever.

Zařízení je vhodné zejména k polohování optických a elektronických senzorů, části optických systémů, měřicích snímačů spod.The device is particularly suitable for positioning optical and electronic sensors, parts of optical systems, measuring sensors from below.

□e též využitelné pro vyvozování periodických harmonických a neharmonických pohybů.Also usable for deriving periodic harmonic and non - harmonic movements.

Claims

An electromagnetic positioning device comprising permanent magnets, an electromagnet coil, an electromagnet core and a magnetic yoke, characterized in that the first permanent anchor magnet (1), the second permanent anchor magnet (2), the first fixed permanent magnet (3), the second the fixed permanent magnet (4), the third fixed permanent magnet (5), the fourth fixed permanent magnet (6), and the electromagnet core (7) on which the electromagnet coil (8) is fixed are arranged in one line with their axes, permanent magnets (1, 2) the anchors are facing each other with opposite magnetic poles, the first permanent anchor magnet (1) being positioned between the first fixed permanent magnet (3) and the third fixed permanent magnet (5) and the second permanent anchor magnet (2) being located between the second fixed permanent magnet (4) and the fourth fixed permanent magnet (6), further the fixed permanent magnets (3, 5) are oriented so that the first permanent magnet of the armature is adjoined by the matching magnetic poles and the fixed permanent magnets (4, 5) are adjacent to the second permanent magnet (2) of the anchor by the matching poles; (3) and a second fixed permanent mac, flight (4), wherein the third fixed permanent magnet (5) and the fourth fixed permanent magnet (6) abut each side facing away from the magnetic core (7) of the magnetic yoke (9), the first and the second permanent anchor magnet (1, 2) is connected to the positioning object (17) ·

Device according to claim 1, characterized in that an armature lever (10) is attached to the first permanent armature magnet (1), which is fixed in a fixed rotary bearing (11) of the first armature lever (10) and connected to a positioning rod (10). 14) in the first rotary bearing thereof (15) and further to the second permanent armature magnet (2), a second armature lever (12) is attached, which is fixed in a fixed rotary bearing (13) of the second armature lever (12) and connected to the positioning a rod (14) in the second rotary bearing (46) of the positioning rod (14), the positioning object (17) being fixed to the positioning rod (14);