Главная Электромагнитные устройства




Рис. 2.4. Электромагнитный привод, использующий инерционные силы якоря и энергию, запасенную упругим элементом

сопротивления упругого элемента 2 становится достаточной для страгивания нагрузки /.

При включении ЭМ якорь 6 на первоначальном участке своего движения деформирует (сжимает) упругий элемент 2 и накапливает кинетическую энергию. При достижеппи силы сопротивления упругого элемента достаточной для страг!1вання нагрузки / (при размере /) на па-грузку действуют одновременно сила упругого элемента и инерцггопные силы в момент непосредственного контакта хвостовой части толкателя

с нагрузкой, которые приводят к скачкообразному возрастанию усилия на нагрузку и уменьшению времени срабатывания привода. На конечном участке, когда движение якоря закончено, движение нагрузки осуществляется за счет энергии, запасенной упругим элементом.

Такая переменная связь якоря ЭМ с нагрузкой (через упругий элемент и непосредственно через толкатель в конце хода якоря) увеличивает усилие в момент трогания нагрузки и уменьшает время срабатывания привода.

К недостаткам привода можно отнести возросшие динамические нагрузки о; скачкообразного приращения силы в начальный момент движения нагрузки и обусловленный этим повышенный механический износ сопрягаемых поверхностей.

Кроме этого, в рассмотренных обоих приводах особое внимание следует уделить выбору упругого элемента и расчету его иа выносливость и стабильность характеристик.

2.2.3. Электромагнитные приводы возвратно-поступательного

движения

Электромагнитные приводы используются в механизмах и устройствах с возвратно-поступательным движением рабочего органа-для привода мангшулято-ров, роботов, в колебательных системах, линейных двигателях, электроинструменте и т. п.

Привод двухпозиционный без фиксации подвижных элементов в крайних положениях характеризуется симметрией характеристик при работе в обе сторо-" ны движения. Схема конструкции одного из таких приводов показана на рис. 2.5. Привод состоит из двух симметричных магнитопроводов 1 к 4 с соленоидаль-ными катушками 2 и 3 и "общего якоря 7, жестко установленного на выходном штоке 6. Крайние полюсные наконечники магнитопроводов 1 и 4 выполнены с конусными кольцевыми магнитными приливами 5. Якорь 7 цилиндрическгЕЙ с обеих сторон имеет одинаковые конусные участки.

Основные размеры приливов магнитопровода и якоря указаны на рис. 2.5 и связаны соотношениями: а<Ь/2; b=rf= 2; c>b; /=rf/2; а=Р=5...12°, где а - ширина конусного прилива; Ь-длина конусного участка якоря; с -расстояние между полюсными наконечниками магнитопровода; rf -ширина среднего полюсного наконечника магнитопровода; I - длина цилиндрического участка ротора;




Рис. 2.5. Электромагнитный привод возвратно-поступательного движения

f -ширина крайнего полюсного наконечника; а - угол конусности прилива; р - угол конусного участка якоря.

При подаче напряжения, например на катушку 3, якорь 7 под действием электромагнитной силы стремится занять положение, соответствующее минимуму энергии, перемещается вправо и устанавливается между средним и крайним полюсными наконечниками. После этого катушка 3 отключается, а включается катушка 2. Якорь 7 аналогичным образом перемещается влево.

При движении в ту или иную стороны проводимость магнитной цепи изменяется плавно, чем достигается плавность хода якоря. По достижении магнитным потоком максимального значения, магнитный прилив 5 насыщается и его проводимость резко снижается. Применение конусных кольцевых магнитных приливов увеличивает начальные и конечные значения тяговых сил якоря, повышая КПД привода и его производительность.

Достоинства привода - простота конструкции и управления. В данном исполнении приводу свойственны недостатки: из-за отсутствия стопов ходы якоря нестабильны и зависят от стабильности параметров как ЭМ, так и противодействующей нагрузки; из-за значительной массы якоря и вихревых токов низкое быстродействие.

Быстродействующий, компактный ЭМП возвратно-поступательного движения показан на рис. 2.6. Привод прост в управлении и может найти применение, например в вибраторах, быстродействующих линейных двигателях.

Привод содержит индуктор с кольцевой обмоткой возбуждения 2, цилиндрический внешний / и внутренний 4 магнитопроводы, соединенные между собой втулкой 3 из электроизоляционного материала, две подвижные катушки 8 к 9, расположенные в рабочих воздушных зазорах Д, и Дг и установленные на немагнитных, дисках 7 и 10, закрепленных на немагнитрюм штоке 13, проходящем сквозь осевое отверстие во внутреннем магнитопроводе 4.

Катушки 8 к 9 намотаны проводом одного сечения, имеют равное число витков и включены между собой последовательно и встречно. Катушки не имеют токопроводящих каркасов для исключения возникновения в них вихревых токов и заключены для придания прочности в литую изоляцию на основе эпоксидных Смол.




Рис. 2.6. Быстродействующий ЭМП возвратно-поступательного движения

Для исключения воздушного демпфирования при перемещении штока привода и улучшения условий охлаждения катушек втулка 3 и диски 7, 10 имеют несколько аксиальных отверстий (пазов) 15 и 6, И. Для ослабления удара дисков (штока) в конечных положениях предусмотрены амортизирующие прокладки 5, 12.

Напряжение питания подается на индуктор 2, который создает магнитное поле в рабочих зазорах Ai и Дг между внешним и внутренним магнитопровода-ми. Для осуществления поступательного перемещения штока на катушки 8 и 9 подается напряжение определенной полярности. В результате взаимодействия тока, протекающего в катушках, включенных между собой встречно-последовательно, с магнитным полем индуктора возникают электромагнитные силы, имеющие одно и то же направление. В результате подвижная часть привода (катушки вместе со штоком) перемещается в одну из сторон. Движение в другую сторону осуществляется изменением тока в катушках 8 и 9. Осевое перемещение штока 13 равно 6.

Малая масса подвижных частей, отсутствие вихревых токов, суммирование электромагнитных сил катушек обеспечивают высокое быстродействие привода. К недостаткам привода можно отнести сложность центрирования внутреннего магнитопровода и выдерживание постоянным по окружности рабочего зазора между внутренним и внешним магнитопроводами.

При размещении пружины сжатия 14 между внутренним магнитопрово-дом 4 и диском 10 шток в исходном положении смещен вправо (рис. 2.6). При установке подобным образом пружин 14 с обеих сторон магнитопровода 4 шток привода в исходном положении может быть центрирован в среднем положении относительно магнитопровода.

Электромагнитный привод с полным динамическим уравновешиванием (рис. 2.7) состоит из магнитопровода /, катушек 2 и 3, направляющей немагнитной втулки 4, общего якоря 5, связанного штоком 6 с поршнем 7, уравно-



0 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0124