CS269003B1 - Elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou - Google Patents

Abstract

Rieženie sc týká elektromagnetu s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou, najma s priamočiarym, otáČavým kombinovaným pohybom kotvy. Podstatou riešenia je, že medzi kotvou a vonkajšim polovým nástavcom je vytvořená aspoň jedna vonkajšia aktívna vzduchová medzera.

Description

Vynález sa týká elektromagnetu sa viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou, najma s priamočiarým, otáčavým, kombinovaným pohybom kotvy.

V skupině akčných členov i členov na přenos informácií sa často v automatizácii nespojitých technologických mikroelektronických výrob používajú elektromagnety. Použitie elektromagnetov je podmienené vel’kost’ou posuvu kotvy, tvarom statickej charakteristiky, vel’kost’ou sil generovaných magnetickým polom elektromagnetu,rychlosťou časovej odozvy a často je predepísaná horná hranica rozmerov a hmotnosti elektromagnetov. Dosiahnuť limitně rozměry a hmotnosti elektromagnetov pri predpísanej charakteristike v převádzkovom intervale pohybu kotvy často nejde použitím známých geometrií elektromagnetov s jednou aktívnou vzduchovou medzerou. Známe elektromagnety tejto triedy sú v zahraničí konštruované z feromagnetík s vyššou magnetickou permeabili tou a vyššou magnetickou indukciou sýtenia, ktoré v ČSSR nie sú k dospozícii. S nimi nie je možno často dosiahnuť limitně sily, rozměry a váhy pře potřeby mikroelektronických výrobných zariadení tradičnou geometriou magnetického obvodu. Existujú aj známe riešenia s dvomi vnútornými aktívnymi medzerami k vyvodzovaniu príamočiareho pohybu kotvy. Ich podstatnou nevýhodou je, že obidve medzery působia v sérii ako nenulové aj na konci zdvihu, kedy sa v dóslodku nelinearity funkcie B (H) spomal’uje prirastok energie magnetického póla, v důsledku čeho nastáva pokles sily a niet fyzikálneho mechanizmu, ktorý by tento pokles zastavil. Ďalšou nevýhodou je, že aktivně medzery nemožno modifikovat’ po zmontovaní elektromagnetu, pretože rozmontovanie magnetu vo váčšine prípadov znamená jeho poškodenie, nemožno tiež korigovat silovú charakteristiku v důsledku nepřesností výroby, respektive starnutia magnetického materiálu. Obidve aktivně medzery sú kuželového tvaru, sú trvale aktivně a vyžadujú obidve značné a trvale přesné geometriu čo zdražuje výrobu. Tvary aktívnych vzduchových medier neumožňuji! vyvodzovanie otáčivého momentu magnetickým potom magnetu.

Uvedené nevýhody zmierňuje a technický problém rieši elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou podía vynálezu, ktorého podstatou je, že medzi kotvou a vonkajším pólovým nástavcom je vytvořená aspoň jedna vonkajšia aktívna vzduchová medzera.

Výhodou elektromagnetu s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou je, že v hlavnom magnetickom obvode působia najmenej dve aktivně vzduchové medzery a to buď súčasne alebo ich aktivovanie je riadené automaticky změnou polohy kotvy. Vzájemnou séhrou viacerých aktívnych vzduchových medzier možno íormovať statické silové charakteristiku želateíným spósobom, čo je v riešeniach s jednou aktívnou medzerou niekedy příliš náročný problém teoretický, experimentální, technologický a tým aj ekonomický.

Fyzikálnu podstatu výhod tohto riešenia možno objasnit’ následovně:

Velkost’ sily vyvodzovanej sústavou elektromagnetu v smere súradnice x je

- z^6 /χ/

- o W /x/ <T/v/ dv Z H /X / o d B /x/ ^{/x/ =} ξ ⁼ Z kde x je geometrická súradnica, pozdlž ktorej sa uskutečňuje pohyb kotvy vzhladom k plášťů elektromagnetu

W je energia magnetického póla séstavy je vektor magnetickej indukcie

H je vektor sily mag. póla od makroskopických prúdov dv-element objemu magnetického obvodu elektromagnetu o-znak operácie skalárneho súčinu vektorov

Ak sa při pohybe kotvy vzduchová medzera blíží k malým hodnotám, potom v důsledku nelinearity magnetického obvodu a změnách v rozptylových poliach sa velmi ťažko ziska požadovaný tvar i velkosť silovej charakteristiky. Ak v tejto fáze zapůsobí ďalšia aktívna vzduchová medzera, ktorú možno l’ahko technologicky modifikovat' aj po zmontovaní elektromagnetu a umožňuje jej změnu až na nulová hodnotu, možno problem úspěšně riešiť. Ďalšou výhodou je možnost' realizácie nulovej vonkajšej aktívnej vzduchovej medzery na konci zdvihu elektromagnetu, čím nastane značná změna magnetickej vodivosti a zmierni sa pokles ťažnej sily na konci zdvihu, možnost’ modifika'cie vonkajšej aktívnej vzduchovej medzery po zmontovaní elektromagnetu, možnost’ sformovania vonkajšej vzduchovej medzery do tvaru, ktorý umožní vyvodzovanie aj otáčivého momentu a tým natočenie kotvy.

Elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou je znázorněný na pripojenom výkrese v náryse, v řeze.

Elektromagnet s viacnásobnou riadenou vzduchovou medzerou pozostáva z plášťa £, v ktorom je uložená cievka £. V cievke £ je súoso uložená kotva y. Kotva £ je posuvné a otočné uložená na magneticky nevodivom hriadeli £, uloženom v ložisku 5. Plá5t £ spojuje vnútorný pólový nástavec £ a vonkajší pólový nástavec £. Medzi vnútorným pólovým nástavcem 6 a kotvou £ je vytvořená vnútorná aktívna vzduchová medzera 11 a medzi kotvou 3 a vonkajším pólovým nástavcom £ je vytvořená vonkajšia aktívna vzduchová medzera 12 Vyhotovenie cievky 2 je známe. Plášt £ má tvar valca, vonkajší pólový nástavec 7 má tvar rotačně symetrický s priemerom d při posuvnom pohybe kotvy alebo rotačně asymetrický s natáčeným i posuvným pohybem kotvy £. Rozměr d možno vhodné meniť v rámci priemeru 0 plášťa 1 .

Funkcia elektromagnetu s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou je následovná: kotva 3 je povysunutá, čo představuje východiskový stav nevybudovaného elektromagnetu. Nastavenie kotvy £ do tejto polohy vykonává například mechanizmus, ktorý kotva 3 ovládá. Po vybudení cievky £ elektromagnetu sa vytvoří magnetické pole zobrazené indukčnou čiarou £ hlavného póla, která se uzatvára pláštěm £, kotvou £, vnútornou aktívnou vzduchovou medzerou ££ a vnútorným pólovým nástavcom 6. Podstatná časť energie magnetického pol'a je sústredená v poli vnútornej aktívnej vzduchovej medzery 11 a v rozptylovém poli reprezentovaném indukčnou čiarou 9. Změna tejto energie pozdlž súradnice x spčsobí posuv kotvy v kladnem smere os i x. Ak sa kotva pod účinkem vyvodzovaných sil posunie tak, že rozšířená časť kotvy £ sa dostane do blízkosti vonkajšieho pólového nástavca £, začne sa formovat' magnetické pole zobrazené indukčnou čiarou £0 korekčného póla a rast jeho energie spčsobí vytváranie ďalšej zložky sily, která sa superponuje vo výslednú silu pĎsobiacu na kotvu £. Ku konci zdvihu kotvy limituje vonkajšia aktívna vzduchová medzera 12 k nule. Rýchla změna například vodivosti e tým spojená spomalí pokles ťažnej sily. V tomto bode pěsobí parazitně v obvode jedna vzduchová medzera. Tvar vonkajšieho pólového nástavca £ a priliehajúcej časti kotvy £ možno voliť tak, aby pri súčasnom posuve kotvy £ nastalo aj jej pootočenie.

Claims (2)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Elektromagnet s viacnásobnou riadenou aktívnou vzduchovou medzerou, pozostávajúci z cievky a plášťa, ktorý spája pólové nástavce, pričom v cievke je súoso na hriadeli otočné a posuvné uložená kotva s vnútornou aktívnou vzduchovou medzerou vyznačujúci sa tým, že medzi kotvou (3) a vonkajším pólovým nástavcom (7) je vytvořená aspoň jedna vonkajšia aktívna vzduchová medzera (12).