|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Магнитное устройство, содержащее по меньшей мере один статор (1) и один транслятор (2), причем транслятор (2) выполнен с возможностью движения вдоль траектории (3) движения транслятора в направлении (4) движения транслятора относительно статора (1), причем транслятор (2) соединен, по меньшей мере, на участках траектории (3) движения транслятора с блоком (5) ускорения, который при соединении транслятора (2) с блоком (5) ускорения создает режим ускоряющей силы, содержащий, по меньшей мере, корректирующую силу F corr , действующую на транслятор (2), причем режим ускоряющей силы может вызвать движение транслятора (2) от статора (1), причем когда транслятор (2) соединен с блоком (5) ускорения и транслятор (2) перемещается от статора (1), сумма всех сил, действующих на транслятор (2) в направлении (4) движения транслятора вследствие магнитного взаимодействия, больше или равна нулю, таким образом, чтобы транслятор (2) мог быть отделен от силы притяжения, создаваемой статором (1) посредством корректирующей силы F corr . 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Магнитное устройство, содержащее по меньшей мере один статор (1) и один транслятор (2), причем транслятор (2) выполнен с возможностью движения вдоль траектории (3) движения транслятора в направлении (4) движения транслятора относительно статора (1), причем транслятор (2) соединен, по меньшей мере, на участках траектории (3) движения транслятора с блоком (5) ускорения, который при соединении транслятора (2) с блоком (5) ускорения создает режим ускоряющей силы, содержащий, по меньшей мере, корректирующую силу F corr , действующую на транслятор (2), причем режим ускоряющей силы может вызвать движение транслятора (2) от статора (1), причем когда транслятор (2) соединен с блоком (5) ускорения и транслятор (2) перемещается от статора (1), сумма всех сил, действующих на транслятор (2) в направлении (4) движения транслятора вследствие магнитного взаимодействия, больше или равна нулю, таким образом, чтобы транслятор (2) мог быть отделен от силы притяжения, создаваемой статором (1) посредством корректирующей силы F corr .
2420-526469ЕА/042
МАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ БЛОК УСКОРЕНИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИЙ НА
ТРАНСЛЯТОР
Настоящее изобретение относится к магнитному устройству, содержащему по меньшей мере один статор и один транслятор, причем транслятор выполнен с возможностью движения относительно статора вдоль траектории движения транслятора в направлении движения транслятора, причем транслятор соединен по меньшей мере на участках траектории движения транслятора с блоком ускорения, который при соединении транслятора с блоком ускорения создает режим ускоряющей силы, содержащий по меньшей мере корректирующую силу Fcorrr действующую на транслятор, причем режим ускоряющей силы может вызвать движение транслятора от статора.
Ниже, в целях упрощения, магнит статора называется статором, и магнит транслятора называется транслятором.
Магнитные приводы, в соответствии с современным состоянием данной области техники, содержат по меньшей мере один статор и один транслятор, причем транслятор выполнен с возможностью движения относительно статора благодаря использованию магнитных сил притяжения и отталкивания, действующих между статором и транслятором. Из АТ20110001260, 20110905 (заявители: Jeremy Hein, Martin Marschner von Helmreich), известно что силы притяжения и отталкивания по существу зависят от расстояния между статором и транслятором. Полная сумма всех сил, действующих на транслятор и заставляющих транслятор двигаться, может быть оптимизирована посредством выбора расстояния между транслятором и находящимся ближе статором.
Силовой режим, обусловленный магнитными силами притяжения, действующими на транслятор, может достигать своего максимума на трансляторе, движущемся к статору, на расстоянии г от статора. В случае противоположного направления движения транслятора, то есть когда транслятор движется от статора, силы притяжения могут действовать между статором и двигающимся транслятором, когда расстояние г достаточно мало.
В случае достаточно малого расстояния между статором и
транслятором, статор и транслятор взаимодействуют как магниты, независимо от полярности статора и транслятора. Достаточно малое расстояние определяется, среди прочего, напряженностью поля транслятора относительно статора, или наоборот. Напряженность поля транслятора может быть малой по сравнению с напряженностью поля статора во время работы магнитного устройства, например, во время изменения полярности электромагнита.
В случае достаточно малого расстояния между статором и транслятором, движение транслятора от статора не допускается или замедляется силами притяжения между статором и транслятором. Этот эффект, известный в данной области техники, называется "захватом" транслятора в статоре. Это уменьшает производительность магнитного устройства, которое служит, например, магнитным приводом.
DE102997051917 раскрывает магнитное устройство, содержащее привод, предусмотренный в форме электромагнита и пружинного элемента для создания силы в направлении движения. Однако в DE102997051917 не упоминается проблема, рассматриваемая в настоящем раскрытии относительно действий статора и транслятора по меньшей мере когда транслятор перемещается достаточно близко к статору. Таким образом, специалист в данной области техники не имел возможности получить состояние равновесия сил, или состояние нарушения равновесия сил, как описано ниже для данного изобретения. DE102997051917 не содержит каких-либо подробностей относительно величины силы, создаваемой в направлении движения и, таким образом, специалист в данной области техники не может оценить величину упругой пружинной силы из DE102997051917.
Аналогично, ЕР132 017 8 не содержит каких-либо деталей относительно пружины, действующей в дополнение к электромагнитному линейному приводу. Проблема статора и транслятора, действующих в качестве магнитов, когда транслятор перемещается достаточно близко к статору, также не рассматривается в ЕР1320178 и, таким образом, специалист в данной области техники не может оценить эффект от упругой
пружинной силы из ЕР1320178.
DE10 0 0392 8 раскрывает электромагнитный привод с пружинным механизмом, действующим на транслятор. Согласно раскрытию в DE10003928, пружинный механизм служит механизмом обратного хода транслятора. Проблема настоящего изобретения - отделение транслятора от статора, когда транслятор движется от статора, не рассматривается в DE10003928.
В W02007063222 пружина служит для перемещения привода в закрытое положение в случае неисправности индукционной катушки. Проблема изобретения не рассмотрена в WO2007063222.
Пружина в устройстве, раскрытом в DE202009014192, не влияет на движение транслятора, но служит для соединения нескольких устройств.
Рассматриваемое здесь изобретение направлено на попытку решить задачу создания магнитного устройства, которое, по сравнению с устройствами, соответствующими современному состоянию данной области техники, содержит дополнительный компонент для уменьшения или предотвращения эффекта захвата транслятора у статора. Далее силовой режим, обусловленный эффектом захвата, называется "режимом силового захвата".
В соответствии с изобретением, это достигается посредством того, что когда транслятор соединен с блоком ускорения и транслятор движется от статора, сумма всех сил, действующих на транслятор в направлении движения транслятора вследствие магнитного взаимодействия, больше или равна нулю, таким образом, чтобы транслятор мог быть изолирован от силы притяжения, создаваемой статором посредством корректирующей силы Fcorr.
Магнитное устройство по изобретению может быть магнитным приводом, генератором, резистивным элементом, или любым другим устройством, в котором транслятор движется относительно статора, главным образом, или также только отчасти, вследствие сил, создаваемых магнитными полями.
Если расстояние между транслятором и статором достаточно мало, статор и транслятор действуют как магниты, так, чтобы транслятор двигался по направлению к статору. Режим ускоряющей
силы, обусловленный блоком ускорения, заключается в направлении движения транслятора от статора. Эффект режима ускоряющей силы может быть ограничен участком траектории движения транслятора, на котором возникает описанный выше эффект захвата.
На участках траектории движения транслятора, режим ускоряющей силы может быть наложен на режим силового захвата. Режим силового захвата в основном отличается силами притяжения, действующими между статором и транслятором. Режим ускоряющей силы действует, в зависимости от ее величины, полностью или частично против режима силового захвата.
Блок ускорения может создавать силовой режим на основе механических сил или магнитных сил. Блок ускорения может создавать режим ускоряющей силы посредством предшествующей деформации по меньшей мере частично упруго деформируемого тела. Деформация упругого тела может быть вызвана движением транслятора. Обычно деформация упругого тела происходит во время движения транслятора по меньшей мере частично, по направлению к статору прежде, чем произойдет эффект захвата и/или прежде, чем транслятор достигнет области, достаточно близкой к статору, где впоследствии происходит эффект захвата.
Один вариант реализации заявляемого магнитного устройства может отличаться блоком ускорения, соединенным при функционировании с транслятором вдоль всей траектории движения транслятора.
В зависимости от расстояния между транслятором и статором, блок ускорения может быть выполнен с возможностью смещения, когда транслятор приближается к статору, и/или блок ускорения может в зависимости от расстояния между транслятором и статором вызывать режим ускоряющей силы.
Когда транслятор соединен с блоком ускорения, и транслятор движется по направлению к статору, общая сумма сил, действующих на транслятор в направлении против направления движения транслятора, может быть меньше или равна нулю.
Заявляемое магнитное устройство, раскрываемое здесь, не ограничивается позиционированием блока ускорения в области между статором и транслятором. Позиционирование блока ускорения
в этой области составляет исключительно одну из возможностей заявляемого позиционирования блока ускорения. Блок ускорения также может быть размещен сбоку относительно траектории движения транслятора и находиться под любым углом к траектории движения транслятора.
Пружина также может быть сформирована целиком с элементом подшипника, который служит в качестве подшипника транслятора, скользящего по оси транслятора. Пружина может быть выполнена как листовая пружина или спиральная пружина. Элемент подшипника может содержать упругий материал, представляющий собой упругий материал, деформируемый во время работы заявляемого магнитного устройства.
Согласно современному состоянию в данной области техники, сила, действующая на транслятор, представляет собой сумму всех сил взаимодействия статоров и трансляторов в этой области и зависит от расстояния между соответствующим статором и транслятором. Захватывающая сила, которая возникает с эффектом захвата, рассмотренным выше, когда транслятор движется от статора, действует аналогично случаю, когда пружина сформирована соответственным образом. Изобретение, раскрываемое здесь, отличается блоком ускорения, создающим режим ускоряющей силы в зависимости от временного расстояния между транслятором и статором.
Вышеупомянутая характеристика блока ускорения может, например, быть достигнута посредством пружины с различными геометрическими формами вдоль длины пружины, или посредством различных свойств материала пружины вдоль длины пружины. Аналогичным образом, например, предусмотрено упруго деформируемое тело.
Следующий вариант реализации заявляемого магнитного устройства может быть преимущественным тогда, когда блок ускорения смещен в зависимости от приближения транслятора к статору. В контексте описания настоящего изобретения смещение описывает, подобно смещению пружины, состояние, в котором блок ускорения сохраняет силу, или искажение, подаваемые на блок ускорения для последующего их высвобождения. В соответствии с
изобретением, последующее высвобождение подаваемой силы, или искажения, служат для отделения транслятора, захваченного у статора.
Один возможный вариант реализации заявляемого магнитного устройства может отличаться блоком ускорения, соединенным с транслятором и с фиксированной точкой, и проходящим по меньшей мере частично между транслятором и фиксированной точкой.
Фиксированная точка может быть объектом, установленным вне заявляемого устройства. Фиксированная точка может также быть частью устройства, такой как часть каркаса конструкции или часть корпуса. Фиксированная точка может быть стационарной или скользящей относительно статора.
Статор может быть фиксированной точкой.
Блок ускорения может быть дополнительным магнитом, который соединен с транслятором и переключается в нем для ускорения транслятора. Дополнительный магнит может быть постоянным магнитом и/или электромагнитом.
В дополнение к этому, блок ускорения может быть блоком привода, который соединен с транслятором. Блок привода может быть выполнен как пневматическое устройство и/или гидравлическое устройство и/или как электрический двигатель.
Блок ускорения может быть выполнен в виде пружины, причем пружина имеет компоненту упругой силы, действующую параллельно направлению движения транслятора.
Компонента упругой силы, таким образом, действует противоположно силе, обусловленной эффектом захвата. Пружина смещена движением транслятора по направлению к статору, причем сила, сохраняемая в пружине, действует во время движения транслятора от статора.
Вышеупомянутое описание относится как к линейной, так и к полигональной траектории движения транслятора. Одна линия траектории движения транслятора может проходить через статор.
Возможные варианты реализации заявляемого магнитного устройства содержат любые возможные комбинации электромагнитов, в частности, выполнение статора и транслятора в форме постоянных магнитов или электромагнитов.
Статор и транслятор могут быть оба выполнены в виде постоянных магнитов.
Статор может быть постоянным магнитом, и транслятор может быть электромагнитом.
Статор может быть электромагнитом, и транслятор может быть электромагнитом.
В соответствии с общей ситуацией, электромагниты и/или постоянные магниты должны быть поляризованы так, чтобы движение или заданное положение транслятора относительно статора могло быть достигнуто посредством создаваемых сил притяжения или отталкивания.
Когда статор и/или транслятор выполнены в виде электромагнитов, статор и/или транслятор могут действовать как дополнительные магниты. Это может быть достигнуто посредством изменения магнитного поля статора и/или транслятора в течение заданного промежутка времени. Заданный промежуток времени может быть выбран в зависимости от положения двигающегося транслятора.
Заявляемое магнитное устройство может содержать устройство управления для управления поляризацией электромагнита и для управления напряженностью поля электромагнита в зависимости от режима ускоряющей силы.
Ниже действие блока ускорения как части заявляемого магнитного устройства рассматривается в связи с нижеследующими чертежами и соответствующим описанием чертежей, дополняющим вышеупомянутое описание.
На чертежах следующие элементы идентифицированы следующими ссылочными позициями:
1 статор
2 транслятор
3 траектория движения транслятора
4 направление движения транслятора
5 блок ускорения
6 фиксированная точка
7 пружина
Чертежи Фиг.1-16 относятся к магнитному устройству,
содержащему один статор и один транслятор. Чертежи Фиг.17-28 относятся к магнитному устройству, содержащему один статор и два транслятора.
Кроме того, в целях упрощения, поскольку это хорошо известно специалистам в данной области техники и применяется в настоящее время, в нижеследующем описании не учитываются силы, противодействующие движению транслятора, такие как силы трения или сопротивление воздуха.
В отношении чертежей на Фиг.1-16, рассматривается взаимодействие двух магнитных диполей, размещенных вдоль линейной траектории 3 движения транслятора. Первый диполь 1 представляет собой электромагнит, второй диполь 2 - постоянный магнит. Описание в отношении чертежей на Фиг.1-17 основано на допущении того, что нет относительного движения между диполями, так, что обозначение диполей как статор или транслятор не является соответствующим.
В целях упрощения, в соответствии с современным состоянием данной техники предполагается, что постоянный магнит имеет цилиндрическую форму и магнитное поле, проходит по меньшей мере вдоль оси движения транслятора. Кроме того, предполагается
однородная намагниченность М1=М1ех магнитного поля в единицах
амперы на метр [А/м]. Магнитное поле вне постоянного магнита уменьшается с увеличением расстояния х от магнита. Это может быть выражено следующей формулой:
/(0) = 1
Н1(х) = М1 xf(x)ex [А/м] при 1ш1ж/(х) = 0
Электромагнит содержит цилиндрический ферромагнитный сердечник, вокруг которого намотана катушка с аналогичной цилиндрической формой. В целях упрощения, предполагается однородная намагниченность ферромагнитного сердечника, когда внешнее магнитное поле Hcoil(j) [А/м] используется так, что
удовлетворяется следующее соотношение: Мсоге(н) = xv хvecH , где %v восприимчивость ферромагнитного сердечника. Когда ток /
протекает по обмоткам электромагнита, во внутренней области катушки создается магнитное поле Hcoi[(j) как функция плотности
тока J [А/м] внутри обмотки катушки.
Соответственно, для магнитного поля ферромагнитного
сердечника электромагнита, следующего из плотности тока J,
применимо следующее выражение : (х) = %v х Нх (х)ех = Zv х Мх х f(x)ex
[А/м] . В соответствии с действующими положениями, максимум
дополнительного магнитного поля при х=0
(0) = Xv х Нх (0)ех =XvxM1xex.
Следовательно, напряженность магнитного поля
ферромагнитного сердечника определяется суммой магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом на расстоянии х, и магнитного поля, создаваемого катушкой, по которой течет ток с плотностью J :
Относительно сил взаимодействия между постоянным магнитом и электромагнитом, следует рассмотреть следующие два основных случая (Случай 1, Случай 2) . Намагниченность постоянного магнита и электромагнита, приведенные на Фиг.2-5, получается из нижеприведенных основных случаев.
Случай 1: постоянный магнит и сердечник намагничены в одном направлении, то есть справедливо следующее:
Vx,yj,MEM (х, J) = Мш (х, J)ex, МЕМ (х, J) > О
\/х,М1(х) = М1(х)ех, М1(х)> 0, причем стороны постоянного
магнита, обращенные одна к другой, и сердечник имеют различные полярности. Результирующая сила представляет собой силу притяжения с Fl(x) = Fl(x)ex , Fl(x) <0 .
Случай 2: постоянный магнит и сердечник намагничены в различных направлениях, то есть справедливо следующее: Vx, V7, Мш (x,j) = МЕМ (х, У К , МЕМ (х, J) < О
\/х,М1(х) = М1(х)ех, Mt(x) <0, причем стороны постоянного
магнита, обращенные одна к другой, и сердечник имеют одинаковые полярности. Результирующая сила представляет собой силу
отталкивания с Fl{x) = Fl{x)ex , Fl(x)> 0 .
"Положительная" намагниченность сердечника создает силу притяжения, которая означает Hcoil(j)> -Hl(x). С плотностью тока 7j, удовлетворяющей соотношению \fx,Hcoil{j^ = -Hl{x) сила притяжения возникает при J > Jx .
"Отрицательная" намагниченность сердечника создает силу отталкивания, которая означает ЯС0(7(/) <-Я1(х) и J В случае, если ток не проходит через катушку, притягивающее взаимодействие возникает потому, что Hcoil(p) = 0 > - Нх{х) вследствие "положительной" намагниченности сердечника.
Когда магнитное поле сердечника сильнее, чем магнитное
поле и направлено в противоположную сторону, возникает
отталкивающее взаимодействие. Это удовлетворяет соотношению
#COi7(/) и J На Фиг.1 показан случай притягивающего взаимодействия между постоянным магнитом (первый диполь 1) и электромагнитом (второй диполь 2) . Ток не проходит через электромагнит. Сердечник намагничен магнитным полем на расстоянии х и, таким образом, притягивается постоянным магнитом.
На Фиг.2 показан случай притягивающего взаимодействия между постоянным магнитом (первый диполь 1) и электромагнитом (второй диполь 2), который имеет "положительную" плотность тока. Питание с "положительной" плотностью тока означает, что магнитное поле катушки и магнитное поле ориентированы в одном направлении.
Магнитное поле катушки и сердечника приводит к более сильному намагничиванию сердечника, что означает, что сила притяжения в целом увеличивается с повышением плотности тока.
На Фиг.3 показано притягивающее взаимодействие между постоянным магнитом (первый диполь 1) и электромагнитом (второй диполь 2) для случая питания с "отрицательной" плотностью тока, так, что магнитное поле катушки и магнитное поле ориентировано в противоположных направлениях. Когда выполняется соотношение
-//j(x) < Hcoil(j) < 0 =^> Jx < J < 0 , взаимодействие представляет собой
отталкивающее взаимодействие.
На Фиг.4 показан случай отталкивающего взаимодействия
между постоянным магнитом 1 и электромагнитом 2 в случае
питания с "отрицательной" плотностью тока, так, что выполняется
соотношение Hcoil(j) < -Н^х) или J взаимодействие возникает, когда напряженность магнитного поля электромагнита выше, чем напряженность магнитного поля и ориентирована в противоположном направлении.
На Фиг.5 показан случай компенсации магнитного поля постоянным магнитом 1 посредством магнитного поля, создаваемого катушкой. Оно создается посредством заявляемого магнитного устройства. Этот специальный случай характеризуется тем обстоятельством, что нет намагниченности сердечника электромагнита и, таким образом, нет сил взаимодействия, возникающих вследствие взаимодействий. Противоположные полярности электромагнита уравновешивают друг друга.
Это равновесие характеризуется отсутствием силы взаимодействия Fl(x,Jl) = 0, что достигается при Hcoil(j) = -Ml(x) или
J = J, .
На Фиг.6 показан результат FEM моделирования. На Фиг. 5
напряженности магнитного поля и силовые линии
магнитного поля показаны для случая, в котором на катушку не подается ток. На Фиг.б транслятор показан на расстоянии 60,0 мм, 3 0,0 мм, 10,0 мм и 0,0 мм (контакт между постоянным магнитом и электромагнитом).
Постоянный магнит 1 намагничивает сердечник электромагнита 2, что приводит к силе притягивающего взаимодействия, представляющей собой силу притягивающего взаимодействия, обратно пропорциональную расстоянию х. Чем больше расстояние, тем меньше сила притяжения.
Фиг.7 - диаграмма, показывающая результаты FEM моделирования из Фиг.б. Абсцисса отображает расстояние х, тогда как ордината отображает силу.
По аналогии с Фиг.б, на Фиг.8 показаны результаты FEM моделирования, когда на катушку подан ток с плотностью Jcou=5 [А/мм2] . Постоянный магнит 1 и электромагнит 2 поляризованы в одном направлении так, что создается большая сила притягивающего взаимодействия.
По аналогии с Фиг.7, Фиг.9 - диаграмма, относящаяся к Фиг.8, по развитию силы взаимодействия относительно расстояния между постоянным магнитом и электромагнитом, когда подан ток Jcoil=5 [А/мм2] . На Фиг. 8, таким образом, показан режим действия
при использовании варианта реализации заявляемого магнитного устройства. Сила притягивающего взаимодействия, тем самым, увеличивается (непрерывная линия).
Кроме того, линия для расстояния действия силы в случае отсутствия подачи тока показана штриховой линией.
По аналогии с Фиг.8 и Фиг.9, на Фиг.10 показан результат FEM моделирования, когда электромагнит питается Jcou=-5 [А/мм2],
и на Фиг.11 показана соответствующая диаграмма. На Фиг.11 непрерывной линией показано направление силы взаимодействия относительно расстояния между постоянным магнитом и электромагнитом, когда электромагнит питается Jcoii=-5 [А/мм2]. Штриховой линией показана ситуация без подачи тока на электромагнит. Чертежи на Фиг.10 и Фиг.11 также относятся к режиму действия варианта реализации заявляемого магнитного устройства.
В соответствии с Фиг.11, сила отталкивающего взаимодействия возникает только в пределах расстояния х> 14,0 мм. Магнитное поле электромагнита, показанное на Фиг.10, таким образом, не достаточно сильно относительно силы притяжения, создаваемой магнитным полем.
На Фиг.12 показан эффект от подачи на электромагнит тока плотностью Jcou=~5 [А/мм2]. И снова, абсцисса отображает расстояние между постоянным магнитом и электромагнитом, а ордината отображает силу, действующую между постоянным магнитом и электромагнитом. Специалист в данной области техники увидит
из Фиг.12, что создание режима магнитного устройства, главным образом, характеризуемого силой отталкивания, подразумевает подачу тока на электромагнит 2.
Когда условие Hcoil(j) < -Н^х) не выполняется, сила
взаимодействия представляет собой силу притягивающего взаимодействия. В этом случае транслятор захватывается у статора.
Кроме того, если на электромагнит постоянно подается ток, существует точка равновесия хщ относительно расстояния между постоянным магнитом и электромагнитом. Точка равновесия задается, например, посредством условия Hcoil(j} <-Hl{xeq).
Jcou = -Ю[А/ММ2 J^> xeq = 4[мм]
Jcou = -5[А/ММ2J^> xeq = 13[мм] .
Область, в которой возникает эффект захвата, задается посредством условия Vxe[o,xE?J, F(x,Jcoil) <0 . Вне области эффекта захвата, сила взаимодействия представляет собой силу отталкивающего взаимодействия Vx> xeq, F(x,Jcoil)> 0 . При заданной
плотности тока Jcoil положение равновесия задается посредством
условия F(xeq,Jcoil) = 0 .
Дополнительно к Фиг.12, на Фиг.13 показан случай подачи на
катушку электромагнита тока плотностью Jcoil > O|A/MM2J .
Кроме того, на Фиг.14 сравнивается рост силы, действующей между постоянным магнитом и электромагнитом, когда на
электромагнит подается ток Jсой = +1O|A/MM2J И Jсой = -1O|A/MM2J .
Следует отметить, что результирующая величина силы не та же, что при варьирующейся подаче тока.
Основываясь на вышеупомянутом описании взаимодействия между постоянным магнитом и электромагнитом, ниже рассматривается взаимодействие в специальном случае колебаний транслятора относительно статора. Колебание транслятора достигается посредством переключения полярности электромагнита в определенные интервалы времени с постоянной электрической
энергией, так что |/С0(7| = ю[л/жж2]. В целях упрощения, задержка
времени при переключении электромагнита, вызванная внутренним сопротивлением и индуктивностью катушки, не принимается во внимание при нижеследующем описании проблемы.
Чтобы гарантировать эффективное колебание транслятора, транслятором нужно управлять вне области захвата. Это приводит
к заданию минимального расстояния s между постоянным магнитом и электромагнитом. Это приводит к соотношению \/x> s, F(x,Jcoil) = F(x,Jcoil)ex, с работой транслятора, гарантируемого вне области захвата условием s > х .
Для работы вне области захвата необходима гарантия того, что профиль полевой силы Jcoil = С^[а/ММ2] асимметричен при постоянной электрической энергии. Значение силы притяжения выше, чем значение отталкивающей силы. Следовательно, минимальное расстояние s уменьшает максимально активируемую силу притяжения.
* = ^=> Fm(0a0) = 500[H] ^ = ^=> ^п"(ОДО) = 200[н]
причем положения хщ и xoffset являются функциями плотности тока в катушке J сой и, таким образом, зависят от фактора
L .,
внутреннего времени катушки тсой = .
Асимметрию профиля полевой силы можно объяснить
дополнительной требуемой энергией, которая должна
использоваться для действия против магнитного поля. В вышеприведенном описании взаимодействия между постоянным магнитом и электромагнитом, эта дополнительная энергия обеспечивалась катушкой электромагнита, катушкой, питаемой с более высокой плотностью тока. Чтобы гарантировать энергию отталкивающего взаимодействия, должно быть удовлетворено следующее условие: Ясо(7(/) <-Я1(х).
Точка равновесия, соответствующая граничной точке области захвата, определяется следующим образом: Hcoil(j) = -H1(x ) .
В случае, если транслятор колеблется относительно статора, механический блок ускорения может быть преимущественным, что имеет подобный эффект относительно силового режима, действующего на транслятор при подаче на катушку дополнительной плотности тока, как рассмотрено выше. Здесь блок ускорения служит, чтобы снабдить транслятор режимом ускоряющей силы, действующей против силы притяжения постоянного магнита, действуя на транслятор, в частности, в случае, если электромагнит не работает.
При использовании заявляемого устройства, при силовом режиме, сумма сил притяжения, действующих на транслятор, и сила ускорения, должны быть равны нулю в любом положении. Силовой
режим FTOT(XJ)' действующей на транслятор в положении х с
катушкой, снабжаемой плотностью тока J выражается следующим уравнением:
Vx> 0, FTOT(x,j) = F(x,j)+Fcorr(x), причем Fcorr(x) - режим ускоряющей силы, обусловленный блоком ускорения и содержащий корректирующую силу Fcorr(x) , и F(X, j) - сила взаимодействия,
действующая между статором и транслятором. Необходимый механический эффект следует из условия равновесия для транслятора Vx> 0, FTOT(x,6) = 0=> Fcorr(x) = -F(X,0) , что приводит к
следующей характеристике блока ускорения: Vx> 0, Fcorr{x) = -F(X,6) , так, что режим ускоряющей силы или корректирующая сила не действует против силы притяжения статора ни при какой работе электромагнита, так, что сумма всех активных сил силового режима равна нулю. Это приводит к: Vx> 0,FTOr(x,0) = 0
Vx > О, VJ,FTOT(x,j) = {F(X,J)-F(x,6)}ex .
На Фиг.15 показано направление силы притягивающего взаимодействия, действующей на транслятор, и направление корректирующей силы, в зависимости от расстояния между транслятором и статором, показанным на х-оси. Направления графиков на Фиг.15 представляют собой по существу зеркальные отображения относительно х-оси.
На Фиг.16 показано направление силы, действующей на
транслятор, в зависимости от расстояния между транслятором и
статором в трех различных случаях подачи на катушку
электромагнита плотности тока, а именно, Jcou=+^ [А/мм2],
Jmil=-10 [А/мм2] и Jcoil = 0 [А/мм2]. Общая сумма сил, действующих
на транслятор, задается посредством соотношения
Ух > Oyj,FTOT(x,j) = {F(x,j)-F(x,0)}ex, где равновесие достигается при Ух> 0, FTOT(x,6) = 0. Кроме того, имеется сила отталкивающего взаимодействия, когда выполняется условие Hcoil(j) <0=> Jcoil <0. В противном случае, имеется сила отталкивающего взаимодействия, когда выполняется условие Hcoil(j) > 0 => Jсой > 0 . Направление сил по
существу симметрично относительно х-оси на графике. Значения силы отталкивающего взаимодействия и силы притягивающего взаимодействия по существу равны, поскольку они определяются плотностью тока в катушке электромагнита.
Ниже вышеприведенное описание применяется к магнитному устройству, содержащему п трансляторов (п=1,2,3 ...) и п+1 статоров. На Фиг.17 показано основное расположение двух статоров и одного транслятора вдоль оси, соответствующей оси движения транслятора.
Ниже описано магнитное устройство со статором и двумя трансляторами. Статор 1 выполнен как электромагнит, содержащий сердечник и катушку, трансляторы 2, 2' выполнены как постоянные магниты.
В соответствии с Фиг.17, расстояние между поверхностью первого транслятора 2, обращенной к статору 1, и поверхностью статора 1, обращенной к первому транслятору 2, определяется как х, тогда как х указывает расстояние между поверхностью второго транслятора 2', обращенной к статору 1, и поверхностью статора 1, обращенной ко второму транслятору 2'. Величина 8 указывает расстояние между сердечником первого транслятора 2 и сердечником второго транслятора 2', причем d означает длину траектории движения транслятора 3, так, что удовлетворяется следующее соотношение:
Vx e[0,dj Vx' G [0, d\8 = Cte x G [0,d]
x = d - x x G [O, d\
Сердечник электромагнита, как часть статора 1, намагничивается тремя магнитными полями, а именно, магнитным полем, созданным первым транслятором 2, который установлен на расстоянии х от статора.
M^(x) = xvH(r)(x), где tf"(x) = MlX/(xK.
Второе магнитное поле второго транслятора 2' на расстоянии х' от статора 1 может быть описано посредством соотношения HE2/l(x') = -M2x f(x')ex, причем при подстановке x' = d - x выполняется
следующее соотношение: (х) = -XvHm {d - х) = -%vM2f(d - х)ех .
Третье магнитное поле - это магнитное поле, созданное катушкой электромагнита, ME^'l\j) = XvHcou{j}ex i причем направление тока задает направление магнитного поля J > 0^> / > 0^> Hcoil(j)> 0 .
Намагниченность сердечника электромагнита может быть получена в итоге как МEM(x,j) = xv{M1f(x)-M2f(d -х) +Hcoil(j)}ex , причем
f{x) представляет собой обратно пропорциональную функцию х, причем lim",f(x)=0, f(0)=l.
Далее, F± (x,J) представляет собой силовой режим взаимодействия между статором 1 и первым транслятором 2, F2(xrJ) представляет собой силовой режим взаимодействия между статором 1 и вторым транслятором 2', так, что для силового режима, действующего на статор 1, выполняется следующее соотношение : FEM(xrJ) =F± (x,J) +F2 (xrJ) .
Выражение xG[0,d] описывает перемещение трансляторов 2, 2 ' вдоль осевой траектории 3 движения транслятора, причем движение слева направо рассматривается как движение в "положительном" направлении из начальной точки x=d или х'=0 к конечной точке x=d или х'=0, соответственно. Движение справа налево рассматривается как движение в "отрицательном" направлении из начальной точки х=0 или х' =d к конечной точке x=d или х'=0, соответственно.
Когда выполняется МЕМ (х, J) =МЕМ (х, J) ех, где MEM(x,J)> 0, то справедливо следующее:
Первый транслятор 2 и статор 1 поляризованы в одном направлении на Фиг.17, так, что сила взаимодействия представляет собой силу притяжения, и выполняется условие F±(x,J)> 0. Это применимо в случае, когда Нсоц (J) > -M±f (х) при max (f (d-x)) , тогда Hcoil(J)> M1.
Второй транслятор 2 ' и статор 1 поляризованы в различных направлениях, так что сила взаимодействия представляет собой силу отталкивания. Это достигается при условии Нсоц (J) > M2f (d-x) и max (f (d-x)) =1, когда VxefO^dJ, Hco±1(J)> M2.
Движение слева направо достигается, когда \/xG[0/.d]/. Неон (J) > M2> 0> -M1 приводит к "положительной" намагниченности статора.
Эффект захвата происходит, когда M2> Hcoil (J) > -М±. Статор 1 захватывается магнитным полем второго транслятора 2', или наоборот.
Когда МЕМ (xr J) =МЕМ (xr J) ек при MEM(xrJ) <0, первый транслятор 2 и статор 1 поляризованы в противоположных направлениях, так, что сила взаимодействия оказывается силой отталкивания и выполняется условие F±(xrJ) <0. Это достигается посредством VXG [0,d] , Hcoil (J) <-Мг.
Второй транслятор 2 ' и статор 1 поляризованы в одном направлении так, что сила взаимодействия представляет собой силу притяжения, и выполняется условие F2(xrJ) <0. Это достигается, когда Нсоц (J) Величины Mi и М2 положительны, так что движение справа налево трансляторов 2, 2' может получаться, когда VxefO^dJ, Неон (J) <-Mi <0 Проблема захвата возникает, когда -Mi Когда магнитные поля одинаково сильны, Mi=M2=M,
"положительная" поляризация и движение слева направо достигается когда VxefO^dJ и Hcoil(J)> M. Наоборот, "отрицательная" поляризация и движение справа налево достигается, когда VxefO^dJ и Hcoil (J) <-М. Эффект захвата возникает, когда Нсоц (J)е [-М,М]; эффект захвата может быть предотвращен, когда гарантируется, что Hcon(J)> M.
Система находится в равновесии, когда Мш (х r J) =0е Xv( ~ M±f (х) +M2f (d-x) +Hcoil (J) }=0^> Hcoil (J) =M±f (x) -M2f (d-x) . В предположении, что магниты имеют одинаковую поляризацию М1=М2=М3, транслятор находится в равновесии, когда Hcoil (J) =M{f (х) -f (d-x) } .
В случае, когда на электромагнит не подается ток, система имеет внутреннее равновесие, при Нсоц (J) =0^М{ f (х)-f (d-
х)}=0^f(х)=f(d-x), что, с одной стороны, достигается при х- .
Это случай, когда первый транслятор и второй транслятор имеют одинаковую намагниченность и находятся на одинаковом расстоянии от статора.
При использовании трансляторов с различными значениями напряженности поля точка равновесия сдвигается дальше от более сильного транслятора, чтобы выполнялось соотношение Mxf (xeq) =M2f (d-xeq) .
На Фиг.18-24 показан результат моделирования посредством FEM. Моделирование основано на следующих предположениях:
Статор 1 рассматривается как электромагнит с ферромагнитным сердечником, сделанным из мягкого металла и с диаметром 30,0 мм и длиной 30,0 мм (цилиндрическая форма). Катушка предполагается как имеющая плотность тока JCO±I[A/MM2] И корпус, выполненный из меди, с площадью сечения 3 0x3 0 мм2 .
Трансляторы 2, 2', как предполагается, являются
постоянными магнитами, имеющими цилиндрическую форму с радиусом
30,0 мм и длиной 30,0 мм, причем постоянные магниты намагничены
в направлении цилиндрической оси. Предполагается значение
намагниченности М1=М2=М=10Е5 [А/м], соответствующее
коммерческому постоянному магниту N4 5°. Трансляторы 2, 2' могут
свободно двигаться вдоль линейной траектории 3 движения транслятора, которая также образует ось системы отсчета. Относительные положения трансляторов 2, 2' описываются переменной хе [0,d] [мм] .
На Фиг.18-24 сила взаимодействия показана для положения трансляторов хе [0,73] [мм] и при подаче на статор JCoiie [~ 10,10][А/мм2] в зависимости от положения трансляторов.
На Фиг.18 показан случай, когда на электромагнит подается Jcoii=0 [А/мм2] для области положения транслятора с хе [0,d] . В соответствии с рассмотренным выше, точка равновесия FEM (xeqr 0) =0 находится в середине пути движения транслятора xeq=d/2.
На Фиг.19 показан рост силы взаимодействия, когда на
статор, выполненный как электромагнит, подается
Jcoii^ [0,10] [А/мм2] в области транслятора с хе [0,73] [мм] . Подача тока на статор приводит к его положительному намагничиванию. Статор и первый транслятор подвергаются силе притягивающего взаимодействия; статор и второй транслятор - силе отталкивающего взаимодействия. Условие для отталкивающего взаимодействия между статором и вторым транслятором | Нсоц (J) \> М2 не удовлетворено, когда статор расположен близко ко второму транслятору.
На Фиг.2 0 показан рост силы взаимодействия, когда на статор подается JcoiiG [-10, 0] [А/мм2] в зависимости от положения статора в пределах области хе [0,73] [мм] . Это приводит к отрицательному намагничиванию статора; статор и второй транслятор подвергаются силе притягивающего взаимодействия, тогда как между статором и первым транслятором действует сила отталкивающего взаимодействия.
Условие для силы отталкивающего взаимодействия между статором и первым транслятором не выполняется, когда статор находится близко к первому транслятору.
На Фиг.21 сравнивается случай подачи на статор 1, выполненного как электромагнит, Jcoii^ [0,10] [А/мм2], со случаем подачи на него JCoii <^ [-10,0] [А/мм2] в зависимости от положения первого транслятора 2 в пределах области хе [0,73] [мм] .
В области (далее называемой "областью захвата"), в которой
не выполняется условие V хе [0, d] ,Нсоц (J) > М и в которой происходит эффект захвата, действует сила взаимодействия, направленная против желаемого направления движения трансляторов 2, 2'. Конечная точка захвата задается точкой равновесия хед.
Область захвата в основном соответствует положению статора, в котором магнитное поле статора не уравнивает магнитное поле ближайшего транслятора из трансляторов 2, 2'.
Специалист в данной области техники увидит, что для поддержания эффективного колебания трансляторов, движение трансляторов 2, 2' должно происходить вне области захвата. Это приводит к минимальному расстоянию Ј-xeq между первым транслятором и статором.
Чертежи на Фиг.22-24 относятся к использованию блока ускорения.
В вышеприведенном описании режим ускоряющей силы, активизированный блоком ускорения, в частности, корректирующая сила, задается выражением Fcorr(x) и зависит от расстояния между первым транслятором 2 и статором 1, так, что силовой режим, действующий на первый транслятор 1, вычисляется из уравнения FT0T (xrJ)=F (x,J) +F
с or Г
(х) .
В качестве второго параметра блока ускорения, было выбрано наличие состояния равновесия, которое должно присутствовать, когда электромагнит не работает: FT0T (хг 0) =0^> FCORR (х) =-F (хг 0) .
Режим ускоряющей силы, обусловленный блоком ускорения,
содержащий F согг, в основном соответствует режиму силового захвата, который, в соответствии с изобретением по меньшей мере частично накладывается на режим ускоряющей силы. Режим ускоряющей силы, в частности, его направление, может быть получен посредством измерений в случае, если электромагнит не работает.
На Фиг.22 сравнивается направление ускоряющей силы, обеспечиваемой FC0rr (х) =-F (хг 0) . Кроме того, сила взаимодействия показана штриховой линией в случае, если статор, выполненный в виде электропривода, не активен.
На Фиг. 23 показано направление FTOT(X/.J), при использовании
блока ускорения и когда статор питается с "положительной" или "отрицательной" плотностью тока JCoii=0 [А/мм2 ] как функция положения на расстоянии между транслятором и статором. График показывает область хе [0,73] [мм] . Кроме того, пунктиром показано направление FT0T(x,J), когда на статор не питается током.
Линия силы, которая показана на Фиг.23, основана на том допущении, что первый транслятор и второй транслятор имеют одну и ту же намагниченность. Это приводит к положению равновесия в xeq=d/2 для электромагнита без подачи FT0T(d/2r 0)=0.
Силовой режим, показанный на Фиг.23, при использовании блока ускорения, имеет следующие характеристики:
Транслятор, на который не подается ток, всегда находится в равновесии: VxefO^dJ, FT0T (х r 0) =0. Вышеупомянутое положение равновесия xeq=d/2 становится точкой симметрии линии корректирующей силы взаимодействия FT0T(x,J). Профиль линии корректирующей силы взаимодействия имеет U-образный вид.
На Фиг.24 показано направление корректирующей силы взаимодействия FT0T(x,J) при различном токе, подаваемом на электромагнит, при Jcone [-10, 10] [А/мм2] в зависимости от относительного положения транслятора для области хе[0,73][мм].
Оптимальное движение транслятора слева направо характеризуется FTOT (Х R J) > 0. Это достигается при J> 0. И наоборот, движение транслятора справа налево достигается посредством FTOT(xRJ) <0 при J <0.
Чертежи на Фиг.25-29 относятся к конкретному варианту реализации блока ускорения, а именно, в форме пружины. Режим действия пружины рассматривается как следующий из характеристики блока ускорения, описанного выше.
Поскольку xeq=d/2 является точкой симметрии линии корректирующей силы, корректирующая сила может быть выражена как общая сумма двух пружинных упругих сил, с учетом механических свойств пружины: VxefO^dJ, FCorr (х) =F± (х) +F2 (х) с VxG[0,d/2], F!(x)> 0, F2(x)=0 и Vxe[d/2,d], F1(x)=0, F2(x) <0.
На Фиг.25 показано направление VxefO^dJ,
Fcorr (x) =Fi (x) +F2 (x) . Здесь VxG[0,d], F±(x)^0 всегда вызывает "положительную" силу, и Vxe[0,d], F2(x)^0 всегда вызывает "отрицательную" силу. Первая упругая пружинная сила Fx активна только в области x^[0rd/2] так, что первая пружинная сила противодействует взаимодействию между статором и первым транслятором. По аналогии, вторая пружинная сила F2 активна только в области x^[d/2rd] и противодействует взаимодействию между статором и вторым транслятором.
Когда первый транслятор и второй транслятор имеют одинаковую намагниченность, первая пружинная сила и вторая пружинная сила могут быть заданы следующим образом. Первая пружинная сила и вторая пружинная сила имеют одинаковые значения и действуют в различных направлениях.
Vxe[0,d], F2 (x)=-F± (d-x) .
Вышеприведенное описание определяет расположение первой пружины и второй пружины, имеющих одинаковые пружинные свойства, но действующие в различных направлениях.
На Фиг.2б показан возможный вариант реализации заявляемого магнитного устройства, использующего пружины 7, 7' как блоки ускорения 5, 5'.
Первая пружина 7 проходит между статором 1 и первым транслятором 2, действуя на соответствующие поверхности. Первая пружина 7 противодействует эффекту захвата между статором 1 и первым транслятором 2. Смещение первой пружины 7 зависит от приближения первого транслятора 2 к статору 1. Статор 1 служит фиксированной точкой б для первой пружины 7. В то же время первая пружинная сила F± высвобождается в зависимости от расстояния между первым транслятором 2 и статором 1 как "положительная" сила.
Вторая пружина 7 ' действует по аналогии с первой пружиной 7. По аналогии с расположением первой пружины 7, вторая пружина 7 ' размещается между статором 1 и вторым транслятором 2' . Статор 1 действует как фиксированная точка б для второй пружины 7 ' .
Корректирующая сила, создаваемая посредством первой
пружины 7 и второй пружины 7 ', удовлетворяет следующему соотношению: Fcorr (х) =Fi (х) +F2 (х) =-F (х,0) .
Согласно современному состоянию данной области техники, пружинная сила пропорциональна линейной деформации пружины. В случае сжатия пружины на 5х[мм], выполняется следующее: F=-k5x, причем к[Н/м] является упругую постоянную пружины.
Когда движение транслятора разделено на л (п=1,2г3 ..) этапов движения [хп-1г хп] с х0=0 и xN=d, пружинная сила может быть представлена линейной экстраполяцией.
F(x)=anxx+j3n, где ап = F^-') и j3n=F (х^) .
Хп Хп-\
Описание длины сжатия 5п=хп-хп-1 и упругой постоянной F(x )-F(X )
пружины кп=- "~ [Н/м] , которые могут быть получены из
Хп ~ Хп-\
свойств пружины, приведено на Фиг.27, где упругая постоянная пружины показана для пяти этапов движения xne |0,5,10,20,30,73|.
2420-526469ЕА/042
МАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ БЛОК УСКОРЕНИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИЙ НА
ТРАНСЛЯТОР
Настоящее изобретение относится к магнитному устройству, содержащему по меньшей мере один магнит статора и один магнит транслятора, причем упомянутый магнит транслятора выполнен с возможностью движения относительно статора вдоль траектории движения транслятора в направлении движения транслятора относительно упомянутого магнита статора, причем транслятор соединен по меньшей мере на участках траектории движения транслятора с блоком ускорения, который создает режим ускоряющей силы, содержащий по меньшей мере корректирующую силу Fcorrr действующую на транслятор, при соединении транслятора с блоком ускорения, причем режим ускоряющей силы может вызвать движение транслятора от статора.
Ниже в целях упрощения магнит статора называется статором, и магнит транслятора называется транслятором.
Магнитные приводы, в соответствии с современным состоянием данной области техники, содержат по меньшей мере один статор и один транслятор, причем транслятор выполнен с возможностью движения относительно статора благодаря использованию магнитных сил притяжения и отталкивания, действующих между статором и транслятором. Из АТ20110001260, 20110905 (заявители: Jeremy Hein, Martin Marschner von Helmreich), известно что силы притяжения и отталкивания по существу зависят от расстояния между статором и транслятором. Полная сумма всех сил, действующих на транслятор и заставляющих транслятор двигаться, может быть оптимизирована посредством выбора расстояния между транслятором и находящимся ближе статором.
Силовой режим, обусловленный магнитными силами притяжения, действующими на транслятор, может достигать своего максимума на трансляторе, двигающемся к статору, на расстоянии г от статора. В случае противоположного направления движения транслятора, то есть когда транслятор движется от статора, силы притяжения могут действовать между статором и двигающимся транслятором, когда расстояние г достаточно мало.
В случае достаточно малого расстояния между статором и транслятором, статор и транслятор взаимодействуют как магниты, независимо от полярности статора и транслятора. Достаточно малое расстояние определяется, среди прочего, напряженностью поля транслятора относительно статора, или наоборот. Напряженность поля транслятора может быть малой по сравнению с напряженностью поля статора во время работы магнитного устройства, например, во время изменения полярности электромагнита.
В случае достаточно малого расстояния между статором и транслятором, движение транслятора от статора не допускается или замедляется силами притяжения между статором и транслятором. Этот эффект, известный в данной области техники, называется "захватом" транслятора в статоре. Это уменьшает производительность магнитного устройства, которое служит, например, магнитным приводом.
DE10003928, а также уровень техники, приведенный в DE10003928, раскрывает магнитные устройства, содержащие электромагниты в крайних положениях траектории движения транслятора. Для движения транслятора от первого крайнего положения ко второму крайнему положению электромагнит выключается в первом крайнем положении (см. DE10003928, кол. 1 строки 23-24, D1 кол. б строки 19-22). Поскольку электромагнит выключается в первом положении, как описано во введении описания заявки на патент, проблема отделения транслятора от магнита в первом крайнем положении не может быть решена.
WO2007063222 на стр. 3 строки 10-13 раскрывает, что клапан
не открывается при любом нарушении равновесия (сил) ,
обусловленного электромагнитами. Открытое положение
(равновесное состояние) достигается, например, посредством пружины.
Действие пружины, таким образом, отличается от действия блока ускорения, раскрываемого в настоящей заявке. Проблема захвата не рассматривается в WO2007063222.
DE102007051917 раскрывает устройство, содержащее по меньшей мере один электромагнит и одну пружину, причем пружина
и электромагнит взаимодействуют друг с другом. В соответствии с абзацем [0009] публикации DE102007051917, транслятор может двигаться в крайнее положение посредством питания или отсутствия питания электромагнита питающим током.
DE102007051917 не содержит какого-либо указания на то, что пружина служит для отделения транслятора от электромагнита. Поскольку действие пружины, раскрываемое в настоящей заявке, не отмечено в DE102007051917, пункт 1 новой редакции формулы изобретения является новым относительно DE102007051917.
В соответствии с раскрытием в абзаце [0017] публикации DE102006013013, пружины служат для исключения прикрепления якорной пластины к выключенному электромагниту из-за остаточной намагниченности. Действие пружин не соответствует действию пружин, раскрытых в настоящей заявке.
В соответствии с раскрытием настоящей заявки блок ускорения заставляет транслятор отделяться от статора, который действует как магнит. Это требует того, чтобы ни один из электромагнитов не был выключен. В соответствии с вышеприведенными доводами, таким образом, пункт 1 формулы изобретения обладает новизной по отношению к DE102006013013.
Абзац [0032] публикации ЕР1995090 раскрывает, что пружина является исключительно поддерживающим элементом (поддерживающая пружина для поддержки транспортного средства). Действие блока ускорения, раскрываемое в настоящей патентной заявке, не рассмотрено в D5.
В соответствии с раскрытием в US8222754 пружина является частью колебательной системы. US8222754 не раскрывает какого-либо эффекта, подобного эффекту блока ускорения, раскрываемого в настоящей патентной заявке.
DE102997051917 раскрывает магнитное устройство, содержащее привод, выполненный в виде электромагнита и пружинного элемента для создания силы в направлении движения. Однако в DE102997051917 не упоминается проблема, рассматриваемая в настоящем раскрытии относительно действий статора и транслятора по меньшей мере когда транслятор перемещается достаточно близко к статору. Таким образом, специалист в данной области техники
не имел возможности получить состояние равновесия сил, или состояние нарушения равновесия сил, как описано ниже для данного изобретения. DE102997051917 не содержит каких-либо подробностей относительно величины силы, создаваемой в направлении движения и, таким образом, специалист в данной области техники не может оценить величину упругой пружинной силы из DE102997051917.
Аналогично, ЕР132 017 8 не содержит каких-либо деталей относительно пружины, действующей в дополнение к электромагнитному линейному приводу. Проблема статора и транслятора, действующих в качестве магнитов, когда транслятор перемещается достаточно близко к статору, также не рассматривается в ЕР1320178 и, таким образом, специалист в данной области техники не может оценить величину упругой пружинной силы из ЕР132 017 8, или действие пружины, рассмотренное в ЕР1320178, подобно блоку ускорения, рассматриваемому ниже.
DE10 0 0392 8 раскрывает электромагнитный привод с пружинным механизмом, действующим на транслятор. Согласно раскрытию в DE10003928, пружинный механизм служит механизмом обратного хода транслятора. Проблема настоящего изобретения - отделение транслятора от статора, когда транслятор движется от статора, не рассматривается в DE10003928.
В W02007063222 пружина служит для перемещения привода в закрытое положение в случае неисправности индукционной катушки. Соответственно, основная проблема настоящего изобретения не рассмотрена в WO2007063222.
Пружина в устройстве, раскрытом в DE202009014192, не влияет на движение транслятора, но служит для соединения нескольких устройств.
Рассматриваемое здесь изобретение направлено на попытку решить задачу создания магнитного устройства, которое, по сравнению с устройствами, соответствующими современному состоянию данной области техники, содержит дополнительный компонент для уменьшения или предотвращения эффекта захвата транслятора у статора. Далее силовой режим, обусловленный
эффектом захвата, называется "режимом силового захвата".
В соответствии с изобретением, это достигается посредством того, что когда транслятор соединен с блоком ускорения и транслятор движется от статора, сумма всех сил, действующих на транслятор в направлении движения транслятора вследствие магнитного взаимодействия, больше или равна нулю, таким образом, чтобы транслятор мог быть изолирован от силы притяжения, создаваемой статором посредством корректирующей силы Fcorr.
Магнитное устройство по изобретению может быть магнитным приводом, генератором, резистивным элементом, или любым другим устройством, в котором транслятор движется относительно статора, главным образом, или также только отчасти, вследствие сил, создаваемых магнитными полями.
Если расстояние между транслятором и статором достаточно мало, статор и транслятор действуют как магниты, так, чтобы транслятор двигался по направлению к статору. Режим ускоряющей силы, обусловленный блоком ускорения, заключается в направлении движения транслятора от статора. Эффект режима ускоряющей силы может быть ограничен участком траектории движения транслятора, на котором возникает описанный выше эффект захвата.
На участках траектории движения транслятора, режим ускоряющей силы может быть наложен на режим силового захвата. Режим силового захвата в основном отличается силами притяжения, действующими между статором и транслятором. Режим ускоряющей силы действует, в зависимости от ее величины, полностью или частично против режима силового захвата.
Блок ускорения может создавать силовой режим на основе механических сил или магнитных сил. Блок ускорения может создавать режим ускоряющей силы посредством предшествующей деформации по меньшей мере частично упруго деформируемого тела. Деформация упругого тела может быть вызвана движением транслятора. Обычно деформация упругого тела происходит во время движения транслятора по меньшей мере частично, по направлению к статору прежде, чем произойдет эффект захвата и/или прежде, чем транслятор достигнет области, достаточно
близкой к статору, где впоследствии происходит эффект захвата.
Один вариант реализации заявляемого магнитного устройства может отличаться блоком ускорения, соединенным при функционировании с транслятором вдоль всей траектории движения транслятора.
В зависимости от расстояния между транслятором и статором, блок ускорения может быть выполнен с возможностью смещения, когда транслятор приближается к статору, и/или блок ускорения может в зависимости от расстояния между транслятором и статором вызывать режим ускоряющей силы.
Когда транслятор соединен с блоком ускорения, и транслятор движется по направлению к статору, общая сумма сил, действующих на транслятор в направлении против направления движения транслятора, может быть меньше или равна нулю.
Заявляемое магнитное устройство, раскрываемое здесь, не ограничивается позиционированием блока ускорения в области между статором и транслятором. Позиционирование блока ускорения в этой области составляет исключительно одну из возможностей заявляемого позиционирования блока ускорения. Блок ускорения также может быть размещен сбоку относительно траектории движения транслятора и находиться под любым углом к траектории движения транслятора.
Пружина также может быть сформирована целиком с элементом подшипника, который служит в качестве подшипника транслятора, скользящего по оси транслятора. Пружина может быть выполнена как листовая пружина или спиральная пружина. Элемент подшипника может содержать упругий материал, представляющий собой упругий материал, деформируемый во время работы заявляемого магнитного устройства.
Согласно современному состоянию в данной области техники, сила, действующая на транслятор, представляет собой сумму всех сил взаимодействия статоров и трансляторов в этой области и зависит от расстояния между соответствующим статором и транслятором. Захватывающая сила, которая возникает с эффектом захвата, рассмотренным выше, когда транслятор движется от статора, действует аналогично случаю, когда пружина
сформирована соответственным образом. Изобретение, раскрываемое здесь, отличается блоком ускорения, создающим режим ускоряющей силы в зависимости от временного расстояния между транслятором и статором.
Вышеупомянутая характеристика блока ускорения может, например, быть достигнута посредством пружины с различными геометрическими формами вдоль длины пружины, или посредством различных свойств материала пружины вдоль длины пружины. Аналогичным образом, например, предусмотрено упруго деформируемое тело.
Нижеследующий вариант реализации заявляемого магнитного устройства может быть преимущественным тогда, когда блок ускорения смещен в зависимости от приближения транслятора к статору. В контексте описания настоящего изобретения смещение описывает, подобно смещению пружины, состояние, в котором блок ускорения сохраняет силу, или искажение, подаваемые на блок ускорения для последующего их высвобождения. В соответствии с изобретением, последующее высвобождение подаваемой силы, или искажения, служат для отделения транслятора, захваченного у статора.
Один возможный вариант реализации заявляемого магнитного устройства может отличаться блоком ускорения, соединенным с транслятором и с опорной точкой, и проходящим по меньшей мере частично между транслятором и опорной точкой.
Опорная точка может быть объектом, установленным вне заявляемого устройства. Опорная точка может также быть частью устройства, такой как часть каркаса конструкции или часть корпуса. Опорная точка может быть стационарной или скользящей относительно статора.
Статор может быть выполнен в виде опорной точки.
Блок ускорения может быть другим магнитом, который соединен с транслятором и переключается в нем для ускорения транслятора. Дополнительный магнит может быть постоянным магнитом и/или электромагнитом.
В дополнение к этому, блок ускорения может содержать привод, позволяющий использовать силовой режим, когда привод
соединен с транслятором, в соответствии с сердечником по настоящему изобретению. Например, привод может быть электрическим двигателем и/или пневматическим устройством или гидравлическим устройством в соответствии с уровнем техники.
Блок ускорения может быть выполнен в виде пружины, причем пружина имеет компоненту упругой силы, действующую параллельно направлению движения транслятора.
Компонента упругой силы, таким образом, действует противоположно силе, обусловленной эффектом захвата. Пружина смещена движением транслятора по направлению к статору, причем сила, сохраняемая в пружине, действует во время движения транслятора от статора.
Вышеупомянутое описание относится как к линейной, так и к полигональной траектории движения транслятора. Одна линия траектории движения транслятора может проходить через статор.
Возможные варианты реализации заявляемого магнитного устройства содержат любые возможные комбинации электромагнитов, в частности, выполнение статора и транслятора в форме постоянных магнитов или электромагнитов.
Статор и транслятор могут быть оба выполнены в виде постоянных магнитов.
Статор может быть постоянным магнитом, и транслятор может быть электромагнитом.
Статор может быть электромагнитом, и транслятор может быть электромагнитом.
В соответствии с общей ситуацией, электромагниты и/или постоянные магниты должны быть поляризованы так, чтобы движение или заданное положение транслятора относительно статора могло быть достигнуто посредством создаваемых сил притяжения или отталкивания.
Когда статор и/или транслятор выполнены в виде электромагнитов, статор и/или транслятор могут действовать как дополнительные магниты. Это может быть достигнуто посредством изменения магнитного поля статора и/или транслятора в течение заданного промежутка времени. Заданный промежуток времени может быть выбран в зависимости от положения двигающегося
транслятора.
Заявляемое магнитное устройство может содержать устройство управления для управления поляризацией электромагнита и для управления напряженностью поля электромагнита в зависимости от режима ускоряющей силы.
Ниже действие блока ускорения как части заявляемого магнитного устройства рассматривается в связи с нижеследующими чертежами и соответствующим описанием чертежей, дополняющим вышеупомянутое описание.
На чертежах следующие элементы идентифицированы следующими ссылочными позициями:
1 статор
2 транслятор
3 траектория движения транслятора
4 направление движения транслятора
5 блок ускорения
6 опорная точка
7 пружина
Чертежи Фиг.1-16 относятся к магнитному устройству, содержащему один статор и один транслятор. Чертежи Фиг.17-28 относятся к магнитному устройству, содержащему один статор и два транслятора.
Кроме того, в целях упрощения, поскольку это хорошо известно специалистам в данной области техники и применяется в настоящее время, в нижеприведенном описании не учитываются силы, противодействующие движению транслятора, такие как силы трения или сопротивление воздуха.
8 отношении чертежей на Фиг.1-16, рассматривается взаимодействие двух магнитных диполей, размещенных вдоль линейной траектории 3 движения транслятора. Первый диполь 1 представляет собой электромагнит, второй диполь 2 - постоянный магнит. Описание в отношении чертежей на Фиг.1-17 основано на допущении того, что нет относительного движения между диполями, так, что обозначение диполей как статор или транслятор не является соответствующим.
В целях упрощения, в соответствии с современным состоянием
данной техники предполагается, что постоянный магнит имеет цилиндрическую форму и магнитное поле, проходит по меньшей мере вдоль оси движения транслятора. Кроме того, предполагается
однородная намагниченность М1=М1ех магнитного поля в единицах
амперы на метр [А/м]. Магнитное поле вне постоянного магнита уменьшается с увеличением расстояния х от магнита. Это может быть выражено следующей формулой:
/(0) = 1
Н1(х) = М1 х f(x)ex [А/м] приусловии Итж/(х) = 0
Электромагнит содержит цилиндрический ферромагнитный сердечник, вокруг которого намотана катушка с аналогичной цилиндрической формой. В целях упрощения, предполагается однородная намагниченность ферромагнитного сердечника, когда внешнее магнитное поле Hcoi[(j) [А/м] используется так, что
удовлетворяется следующее соотношение: Мтге{н) = xv хvecH , где %v
восприимчивость ферромагнитного сердечника. Когда ток / протекает по обмоткам электромагнита, во внутренней области катушки создается магнитное поле Hcoi[(j) как функция плотности
тока J [А/м] внутри обмотки катушки.
Соответственно, для магнитного поля ферромагнитного
сердечника электромагнита, следующего из плотности тока J ,
применимо следующее выражение : (х) = ^хЯ1 {х)ех = Xv х Мх х f{x)ex
[А/м] . В соответствии с действующими положениями, максимум
дополнительного магнитного поля при х=0
М{Ц (0) = Xv х "1 (Ok =Xv*M1xex.
Следовательно, напряженность магнитного поля
ферромагнитного сердечника определяется суммой магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом на расстоянии х, и магнитного поля, создаваемого катушкой, по которой течет ток с плотностью J :
Mn(x> j) = M(r)(x) + MW(j) = xY{H"a(j)+ .
Относительно сил взаимодействия между постоянным магнитом
и электромагнитом, следует рассмотреть следующие два основных случая (Случай 1, Случай 2) . Намагниченность постоянного магнита и электромагнита, приведенные на Фиг.2-5, получается из нижеприведенных основных случаев.
Случай 1: постоянный магнит и сердечник намагничены в одном направлении, то есть справедливо следующее:
Vx, V/,MЈM (х, У) = Мш (х, j)ex, МЕМ (х, /) > О
\fx,Ml{x) = Ml{x)ex , М1(х)> 0, причем стороны постоянного
магнита, обращенные одна к другой, и сердечник имеют различные полярности. Результирующая сила представляет собой силу притяжения с Fl{x) = Fl{x)ex, Fl(x) <0 .
Случай 2: постоянный магнит и сердечник намагничены в различных направлениях, то есть справедливо следующее:
Vx, V/, МЕМ (х, У) = МЕМ (х, J)ex , МЕМ (х, /) < О
Vx,Mj(x) = Ml{x)ex, Mt(x) <0, причем стороны постоянного
магнита, обращенные одна к другой, и сердечник имеют одинаковые полярности. Результирующая сила представляет собой силу отталкивания с Fl(x) = Fl(x)ex , Fl(x)> 0 .
"Положительная" намагниченность сердечника создает силу притяжения, которая означает Hcoil(j)> -Hl(x). С плотностью тока 7j, удовлетворяющей соотношению \/x,Hcoil(j) = - Н^х) сила притяжения
возникает при J > Jx .
"Отрицательная" намагниченность сердечника создает силу отталкивания, которая означает ЯС0(7(/) <-Я1(х) и J В случае, если ток не проходит через катушку, притягивающее взаимодействие возникает потому, что Hcoil(p) = 0 > - Нх{х) вследствие "положительной" намагниченности сердечника.
Когда магнитное поле сердечника сильнее, чем магнитное поле и направлено в противоположную сторону, возникает отталкивающее взаимодействие. Это удовлетворяет соотношению ncJj) <-H1(x) и / На Фиг.1 показан случай притягивающего взаимодействия
между постоянным магнитом (первый диполь 1) и электромагнитом (второй диполь 2) . Ток не проходит через электромагнит.
Сердечник намагничен магнитным полем на расстоянии х и, таким
образом, притягивается постоянным магнитом.
На Фиг.2 показан случай притягивающего взаимодействия
между постоянным магнитом (первый диполь 1) и электромагнитом (второй диполь 2), который имеет "положительную" плотность
тока. Питание с "положительной" плотностью тока означает, что
магнитное поле катушки и магнитное поле ориентированы в одном
направлении.
Магнитное поле катушки и сердечника приводит к более сильному намагничиванию сердечника, что означает, что сила притяжения в целом увеличивается с повышением плотности тока.
На Фиг.3 показано притягивающее взаимодействие между постоянным магнитом (первый диполь 1) и электромагнитом (второй диполь 2) для случая питания с "отрицательной" плотностью тока, так, что магнитное поле катушки и магнитное поле ориентировано в противоположных направлениях. Когда выполняется соотношение - H1{x) J1 отталкивающее взаимодействие.
На Фиг.4 показан случай отталкивающего взаимодействия
между постоянным магнитом 1 и электромагнитом 2 в случае
питания с "отрицательной" плотностью тока, так, что выполняется
соотношение Hcoil(j) < -Н^х) или J взаимодействие возникает, когда напряженность магнитного поля электромагнита выше, чем напряженность магнитного поля и ориентирована в противоположном направлении.
На Фиг.5 показан случай компенсации магнитного поля постоянным магнитом 1 посредством магнитного поля, создаваемого катушкой. Оно создается посредством заявляемого магнитного устройства. Этот специальный случай характеризуется тем обстоятельством, что нет намагниченности сердечника электромагнита и, таким образом, нет сил взаимодействия, возникающих вследствие взаимодействий. Противоположные полярности электромагнита уравновешивают друг друга.
Это равновесие характеризуется отсутствием силы взаимодействия F1(x,/1) = 0, что достигается при Hcoil(j) = -Ml(x) или
J = J, .
На Фиг.б показан результат FEM моделирования. На Фиг. 5
напряженности магнитного поля (|.В||[тГ]) и силовые линии
магнитного поля показаны для случая, в котором на катушку не подается ток. На Фиг.б транслятор показан на расстоянии 60,0 мм, 30,0 мм, 10,0 мм и 0,0 мм (контакт между постоянным магнитом и электромагнитом).
Постоянный магнит 1 намагничивает сердечник электромагнита 2, что приводит к силе притягивающего взаимодействия, представляющей собой силу притягивающего взаимодействия, обратно пропорциональную расстоянию х. Чем больше расстояние, тем меньше сила притяжения.
Фиг.7 - диаграмма, показывающая результаты FEM моделирования из Фиг.б. Абсцисса отображает расстояние х, тогда как ордината отображает силу.
По аналогии с Фиг.б, на Фиг.8 показаны результаты FEM моделирования, когда на катушку подан ток с плотностью УСШ7=5
[А/мм2] . Постоянный магнит 1 и электромагнит 2 поляризованы в одном направлении так, что создается большая сила притягивающего взаимодействия.
По аналогии с Фиг.7, Фиг.9 - диаграмма, относящаяся к Фиг.8, по развитию силы взаимодействия относительно расстояния между постоянным магнитом и электромагнитом, когда подан ток Jcoil= ^ [А/мм2] . На Фиг. 8, таким образом, показан режим действия при использовании варианта реализации заявляемого магнитного устройства. Сила притягивающего взаимодействия, тем самым, увеличивается (непрерывная линия).
Кроме того, линия для расстояния действия силы в случае отсутствия подачи тока показана штриховой линией.
По аналогии с Фиг.8 и Фиг.9, на Фиг.10 показан результат FEM моделирования, когда электромагнит питается Jcou=-5 [А/мм2], и на Фиг.11 показана соответствующая диаграмма. На Фиг.11
непрерывной линией показано направление силы взаимодействия относительно расстояния между постоянным магнитом и электромагнитом, когда электромагнит питается Jcou=~5 [А/мм2].
Штриховой линией показана ситуация без подачи тока на электромагнит. Чертежи на Фиг.10 и Фиг.11 также относятся к режиму действия варианта реализации заявляемого магнитного устройства.
В соответствии с Фиг.11, сила отталкивающего взаимодействия возникает только в пределах расстояния х> 14,0 мм. Магнитное поле электромагнита, показанное на Фиг.10, таким образом, не достаточно сильно относительно силы притяжения, создаваемой магнитным полем.
На Фиг.12 показан эффект от подачи на электромагнит тока плотностью JCoii=~^ [А/мм2] . И снова, абсцисса отображает расстояние между постоянным магнитом и электромагнитом, а ордината отображает силу, действующую между постоянным магнитом и электромагнитом. Специалист в данной области техники увидит из Фиг.12, что создание режима магнитного устройства, главным образом, характеризуемого силой отталкивания, подразумевает подачу тока на электромагнит 2.
Когда условие Hcoil(j) < -Н^х) не выполняется, сила взаимодействия представляет собой силу притягивающего взаимодействия. В этом случае транслятор захватывается у статора.
Кроме того, если на электромагнит постоянно подается ток, существует точка равновесия хщ относительно расстояния между постоянным магнитом и электромагнитом. Точка равновесия задается, например, посредством условия Ясо(7(/) <-Я1(хе9).
Jcou = -Ю[А/ММ2]^> xeq = 4[мм]
Jcou = -5[A/MM2J^> xeq = 13[мм] .
Область, в которой возникает эффект захвата, задается посредством условия \/хе[о,хе9], F(X,/CO(7) <0 . Вне области эффекта захвата, сила взаимодействия представляет собой силу
отталкивающего взаимодействия Vx> xeq, F(x,Jcoil)> 0 . При заданной плотности тока Jcoil положение равновесия задается посредством условия F(xeq,Jcoil) = 0 .
Дополнительно к Фиг.12, на Фиг.13 показан случай подачи на катушку электромагнита тока плотностью Jсой > О[А/ММ2] .
Кроме того, на Фиг.14 сравнивается рост силы, действующей между постоянным магнитом и электромагнитом, когда на
электромагнит подается ток Jсой = +10|A/MM2J И Jcoil = - 10|A/MM2J .
Следует отметить, что результирующая величина силы не та же, что при варьирующейся подаче тока.
Основываясь на вышеприведенном описании взаимодействия между постоянным магнитом и электромагнитом, ниже рассматривается взаимодействие в специальном случае колебаний транслятора относительно статора. Колебание транслятора достигается посредством переключения полярности электромагнита в определенные интервалы времени с постоянной электрической
энергией, так что |/С0(7| = ю[л/жж2]. В целях упрощения, задержка
времени при переключении электромагнита, вызванная внутренним сопротивлением и индуктивностью катушки, не принимается во внимание при нижеследующем описании проблемы.
Чтобы гарантировать эффективное колебание транслятора, транслятором нужно управлять вне области захвата. Это приводит к заданию минимального расстояния s между постоянным магнитом и электромагнитом. Это приводит к соотношению \/x> s, F(x,Jcoil) = F(x,Jcoil)ex, с работой транслятора, гарантируемого вне области захвата условием s > х"п .
Для работы вне области захвата необходима гарантия того, что профиль полевой силы Jcoil = &е\А/мм2\ асимметричен при
постоянной электрической энергии. Значение силы притяжения выше, чем значение отталкивающей силы. Следовательно, минимальное расстояние s уменьшает максимально активируемую силу притяжения.
* = *"=> FM(0,10) = 500[H]
^ = ^=> ^п"(ОДО) = 200[н]
причем положения хщ и xoffset являются функциями плотности тока в катушке J СОЙ и, таким образом, зависят от фактора
L .,
внутреннего времени катушки тсой = .
R-coil
Асимметрию профиля полевой силы можно объяснить
дополнительной требуемой энергией, которая должна
использоваться для действия против магнитного поля. В вышеприведенном описании взаимодействия между постоянным магнитом и электромагнитом эта дополнительная энергия обеспечивалась катушкой электромагнита, катушкой, питаемой с более высокой плотностью тока. Чтобы гарантировать энергию отталкивающего взаимодействия, должно быть удовлетворено следующее условие: Ясо(7(/) <-Я1(х).
Точка равновесия, соответствующая граничной точке области захвата задается следующим образом: Hcoil(j) = -H1(x ) .
В случае, если транслятор колеблется относительно статора, механический блок ускорения может быть преимущественным, что имеет подобный эффект относительно силового режима, действующего на транслятор при подаче на катушку дополнительной плотности тока, как рассмотрено выше. Здесь блок ускорения служит, чтобы снабдить транслятор режимом ускоряющей силы, действующей против силы притяжения постоянного магнита, действуя на транслятор, в частности, в случае, если электромагнит не работает.
При использовании заявляемого устройства, при силовом режиме, сумма сил притяжения, действующих на транслятор, и сила ускорения, должны быть равны нулю в любом положении. Силовой
режим FTOT(XJ)' действующей на транслятор в положении х с
катушкой, снабжаемой плотностью тока J выражается следующим уравнением:
Vx> 0, FTOT(x,j) = F(X,J)+ Fcorr{x), причем Fcorr(x) - режим ускоряющей силы, обусловленный блоком ускорения и содержащий
корректирующую силу Fcorr(x) , и F(x, j) - сила взаимодействия,
действующая между статором и транслятором. Необходимый механический эффект следует из условия равновесия для транслятора Vx> 0, FTOT(x,6) = 0=> Fcorr{x) = -F(X,6) , что приводит к следующей характеристике блока ускорения: Vx> 0, Fcorr(x) =-F(X,0) , так, что режим ускоряющей силы или корректирующая сила не действует против силы притяжения статора ни при какой работе электромагнита, так, что сумма всех активных сил силового режима равна нулю. Это приводит к: Vx> 0,FTOr(x,0) = 0
Vx > О,\/J,FTOT(x,j) = {F(X,J)~ F(x,6)}ex .
На Фиг.15 показано направление силы притягивающего взаимодействия, действующей на транслятор, и направление корректирующей силы, в зависимости от расстояния между транслятором и статором, показанным на х-оси. Направления графиков на Фиг.15 представляют собой по существу зеркальные отображения относительно х-оси.
На Фиг.16 показано направление силы, действующей на транслятор, в зависимости от расстояния между транслятором и статором в трех различных случаях подачи на катушку электромагнита плотности тока, а именно /сог7=+10 [А/мм2],
Jmil=-10 [А/мм2] и Jcoil = 0 [А/мм2]. Общая сумма сил, действующих
на транслятор, задается посредством соотношения
Vx > О,VJ,FTOT(x,j) = {F(X,J)-F(x,6)}ex , где равновесие достигается при Vx> 0, FTOT(x,6) = 0. Кроме того, имеется сила отталкивающего взаимодействия, когда выполняется условие Hcoil(j) <0^> Jcoil <0. В противном случае, имеется сила отталкивающего взаимодействия, когда выполняется условие Hcoil(j) > 0 ^> Jcoil > 0 . Направление сил по существу симметрично относительно х-оси на графике. Значения силы отталкивающего взаимодействия и силы притягивающего взаимодействия по существу равны, поскольку они определяются плотностью тока в катушке электромагнита.
Ниже вышеприведенное описание применяется к магнитному
устройству, содержащему п трансляторов (п=1,2,3 ...) и п+1 статоров. На Фиг.17 показано основное расположение двух статоров и одного транслятора вдоль оси, соответствующей оси движения транслятора.
Ниже описано магнитное устройство со статором и двумя трансляторами. Статор 1 выполнен как электромагнит, содержащий сердечник и катушку, трансляторы 2, 2' выполнены как постоянные магниты.
В соответствии с Фиг.17, расстояние между поверхностью первого транслятора 2, обращенной к статору 1, и поверхностью статора 1, обращенной к первому транслятору 2, определяется как х, тогда как х' указывает расстояние между поверхностью второго транслятора 2', обращенной к статору 1, и поверхностью статора 1, обращенной ко второму транслятору 2'. Величина 8 указывает расстояние между сердечником первого транслятора 2 и сердечником второго транслятора 2', причем d означает длину траектории движения транслятора 3, так, что удовлетворяется следующее соотношение:
Vx e[0,dj Vx' е [О, d\8 = Cte
x G [0,d]
x' = J - x => x' e [O, Сердечник электромагнита, как часть статора 1, намагничивается тремя магнитными полями, а именно, магнитным полем, созданным первым транслятором 2, который установлен на расстоянии х от статора.
M &(x) = zvH(r)(x), где tf"(x) = MlX/(xk.
Второе магнитное поле второго транслятора 2' на расстоянии х от статора 1 может быть описано посредством соотношения НЕ2/1(х') = -М2х f(x')ex, причем при подстановке x' = d-x выполняется следующее соотношение: HE2M(x') = -zvHE^(d-x) = -zvM2f(d-х)ех .
Третье магнитное поле - это магнитное поле, созданное катушкой электромагнита, ME^'l\j) = ZvHcou{j}ex, причем направление тока задает направление магнитного поля J > 0^> / > 0^> Hcoil(j)> 0 .
Намагниченность сердечника электромагнита может быть получена в итоге как МEM{x,j) = zv{M1f(x)-M2f(d -х) +Hcoil(j)}ex , причем
f{x) представляет собой обратно пропорциональную функцию х, причем lim",f(x)=0, f(0)=l.
Далее, F± (xrJ) представляет собой силовой режим взаимодействия между статором 1 и первым транслятором 2, F2(xrJ) представляет собой силовой режим взаимодействия между статором 1 и вторым транслятором 2', так, что для силового режима, действующего на статор 1, выполняется следующее соотношение : FEM(xrJ) =F± (xrJ) +F2 (x,J) .
Выражение xe[0,d] описывает перемещение трансляторов 2, 2 ' вдоль осевой траектории 3 движения транслятора, причем движение слева направо рассматривается как движение в "положительном" направлении из начальной точки x=d или х'=0 к конечной точке х=0 или х'=0, соответственно. Движение справа налево рассматривается как движение в "отрицательном" направлении из начальной точки х=0 или х'=0 к конечной точке x=d или х'=0, соответственно.
Когда выполняется МЕМ (xr J) =МЕМ (xr J) ех, где MEM(xrJ)> 0, то справедливо следующее:
Первый транслятор 2 и статор 1 поляризованы в одном направлении на Фиг.17, так, что сила взаимодействия представляет собой силу притяжения, и выполняется условие F1(xrJ)> 0. Это применимо в случае, когда Нсоц (J) > -M±f (х) при max (f (d-x)) =1, Vxe[0,d], F2(xrJ)> 0 и Vxe[0,d], Hcoil(J)> M2.
Второй транслятор 2 ' и статор 1 поляризованы в различных направлениях, так что сила взаимодействия представляет собой силу отталкивания. Это достигается при условии Нсоц (J) > M2f (d-x) и max (f (d-x)) =1, когда VxefO^dJ, Hcoil (J) > M2.
Движение слева направо достигается, когда \/xG[0/.d]/. Неон (J) > М2> 0> -М1 приводит к "положительной" намагниченности статора.
Эффект захвата происходит, когда М2> Нсоц (J) > -М±. Статор 1 захватывается магнитным полем второго транслятора 2', или наоборот.
Когда МЕМ (х, J) =МЕМ (х, J) ек при MEM(xrJ) <0, первый транслятор 2 и статор 1 поляризованы в противоположных направлениях, так, что сила взаимодействия оказывается силой отталкивания и выполняется условие F1(x,J) <0. Это достигается когда F1(x/.J) <0, так, что VxG[0,d], F±(xrJ) <0 когда \/xG[0,d], Hcoil (J) <-Мг. Второй транслятор 2 ' и статор 1 поляризованы в одном направлении так, что сила взаимодействия представляет собой силу притяжения, и выполняется условие F2 (хrJ) <0. Это достигается, когда Hcoil (J) Величины Mi и M2 положительны, так что движение справа
налево трансляторов 2, 2' может получаться, когда VxefO^dJ,
Неон (J) <-Мх <0 <М2 описывает "отрицательную" поляризацию
трансляторов 2, 2'.
Проблема захвата возникает, когда -Mi Когда магнитные поля одинаково сильны, Мх=М2=М, "положительная" поляризация и движение слева направо достигается когда VxefO^dJ и Hcoii(J)> M. Наоборот, "отрицательная" поляризация и движение справа налево достигается, когда VxefO^dJ и Нсои (J) <-М. Эффект захвата возникает, когда Нсои (J) е [-М,М]; эффект захвата может быть предотвращен, когда гарантируется, что Hco±i(J)> M.
Система находится в равновесии, когда МЕМ (хr J) =0е Xv( ~ Mxf (х) +M2f (d-x) +Hcoii (J) }=0^G Неон (J) =Mxf (x) -M2f (d-x) . В предположении, что магниты имеют одинаковую поляризацию М1=М2=М3, транслятор находится в равновесии, когда Неон (J) =M{f (х) -f (d-x) } .
В случае, когда на электромагнит не подается ток, система имеет внутреннее равновесие, при Нсоц (J) =0^М{ f (х)-f (d-
х)}=0^f(х)=f(d-x), что, с одной стороны, достигается при х- .
Это случай, когда первый транслятор и второй транслятор имеют одинаковую намагниченность и находятся на одинаковом расстоянии
от статора.
При использовании трансляторов с различными значениями напряженности поля точка равновесия сдвигается дальше от более сильного транслятора, чтобы выполнялось соотношение Mxf (xeq) =M2f (d-xeq) .
На Фиг.18-24 показан результат моделирования посредством FEM. Моделирование основано на следующих предположениях:
Статор 1 рассматривается как электромагнит с ферромагнитным сердечником, сделанным из мягкого металла и с диаметром 30,0 мм и длиной 30,0 мм (цилиндрическая форма). Катушка предполагается как имеющая плотность тока JCO±I[A/MM2] И корпус, выполненный из меди, с площадью сечения 3 0x3 0 мм2 .
Трансляторы 2, 2', как предполагается, являются
постоянными магнитами, имеющими цилиндрическую форму с радиусом
30,0 мм и длиной 30,0 мм, причем постоянные магниты намагничены
в направлении цилиндрической оси. Предполагается значение
намагниченности Mi=M2=M=10E5 [А/м], соответствующее
коммерческому постоянному магниту N4 5°. Трансляторы 2, 2' могут свободно двигаться вдоль линейной траектории 3 движения транслятора, которая также образует ось системы отсчета. Относительные положения трансляторов 2, 2' описываются переменной XG [0,d] [мм] .
На Фиг.18-24 сила взаимодействия показана для положения трансляторов хе [0,73] [мм] и при подаче на статор Jcoiie [~ 10,10][А/мм2] в зависимости от положения трансляторов.
На Фиг.18 показан случай, когда на электромагнит подается Jcoii=0 [А/мм2] для области положения транслятора с хе [0,d] . В соответствии с рассмотренным выше, точка равновесия FEM (xeqr 0) =0 находится в середине пути движения транслятора xeq=d/2.
На Фиг.19 показан рост силы взаимодействия, когда на
статор, выполненный как электромагнит, подается
Jcoii^ [0,10] [А/мм2] в области транслятора с хе [0,73] [мм] . Подача тока на статор приводит к его положительному намагничиванию. Статор и первый транслятор подвергаются силе притягивающего взаимодействия; статор и второй транслятор - силе
отталкивающего взаимодействия. Условие для отталкивающего взаимодействия между статором и вторым транслятором | Нсоц (J) \> М2 не удовлетворено, когда статор расположен близко ко второму транслятору.
На Фиг.2 0 показан рост силы взаимодействия, когда на статор подается JconG [-10, 0] [А/мм2] в зависимости от положения статора в пределах области хе [0,73] [мм] . Это приводит к отрицательному намагничиванию статора; статор и второй транслятор подвергаются силе притягивающего взаимодействия, тогда как между статором и первым транслятором действует сила отталкивающего взаимодействия.
Условие для силы отталкивающего взаимодействия между статором и первым транслятором не выполняется, когда статор находится близко к первому транслятору.
На Фиг.21 сравнивается случай подачи на статор 1, выполненного как электромагнит, Jcoii^ [0,10] [А/мм2], со случаем подачи на него JCoii <^ [-10,0] [А/мм2] в зависимости от положения первого транслятора 2 в пределах области хе [0,73] [мм] .
В области (далее называемой "областью захвата"), в которой не выполняется условие V хе [0 rd] ,Нсоц (J) > М и в которой происходит эффект захвата, действует сила взаимодействия, направленная против желаемого направления движения трансляторов 2, 2'. Конечная точка захвата задается точкой равновесия хед.
Область захвата в основном соответствует положению статора, в котором магнитное поле статора не уравнивает магнитное поле ближайшего транслятора из трансляторов 2, 2'.
Специалист в данной области техники увидит, что для поддержания эффективного колебания трансляторов, движение трансляторов 2, 2' должно происходить вне области захвата. Это приводит к минимальному расстоянию ?-хед между первым транслятором и статором.
Чертежи на Фиг.22-24 относятся к использованию блока ускорения.
В вышеприведенном описании режим ускоряющей силы, активизированный блоком ускорения, в частности, корректирующая
сила, задается выражением Fcorr(x) и зависит от расстояния между первым транслятором 2 и статором 1, так, что силовой режим, действующий на первый транслятор 1, вычисляется из уравнения FT0T (xRJ)=F (x,J) +F
с or Г
(х) .
В качестве второго параметра блока ускорения, было выбрано наличие состояния равновесия, которое должно присутствовать, когда электромагнит не работает: FT0T (хг 0) =0^> FCORR (х) =-F (хг 0) .
Режим ускоряющей силы, обусловленный блоком ускорения,
содержащий F согг, в основном соответствует режиму силового захвата, который, в соответствии с изобретением по меньшей мере частично накладывается на режим ускоряющей силы. Режим ускоряющей силы, в частности, его направление, может быть получен посредством измерений в случае, если электромагнит не работает.
На Фиг.22 сравнивается направление ускоряющей силы, обеспечиваемой FC0rr (х) =-F (хг 0) . Кроме того, сила взаимодействия показана штриховой линией в случае, если статор, выполненный в виде электропривода, не активен.
На Фиг. 23 показано направление FTOT(X/.J), при использовании блока ускорения и когда статор питается с "положительной" или "отрицательной" плотностью тока JCoii=0 [А/мм2 ] как функция положения на расстоянии между транслятором и статором. График показывает область хе [0,73][мм]. Кроме того, пунктиром показано направление FT0T(x,J), когда на статор не питается током.
Линия силы, которая показана на Фиг.23, основана на том допущении, что первый транслятор и второй транслятор имеют одну и ту же намагниченность. Это приводит к положению равновесия в xeq=d/2 для электромагнита без подачи FT0T(d/2r 0)=0.
Силовой режим, показанный на Фиг.23, при использовании блока ускорения, имеет следующие характеристики:
Транслятор, на который не подается ток, всегда находится в равновесии: VxefO^dJ, FTOT (х r 0) =0. Вышеупомянутое положение равновесия xeq=d/2 становится точкой симметрии линии корректирующей силы взаимодействия FT0T(xRJ). Профиль линии
корректирующей силы взаимодействия имеет U-образный вид.
На Фиг.24 показано направление корректирующей силы взаимодействия FT0T(x,J) при различном токе, подаваемом на электромагнит, при J^^e [-10, 10] [А/мм2] в зависимости от относительного положения транслятора для области хе[0,73][мм].
Оптимальное движение транслятора слева направо характеризуется FT0T (х, J) > 0. Это достигается при J> 0. И наоборот, движение транслятора справа налево достигается посредством FT0T (х, J) <0 при J <0.
Чертежи на Фиг.25-27 относятся к конкретному варианту реализации блока ускорения, а именно, в форме пружины. Режим действия пружины рассматривается как следующий из характеристики блока ускорения, описанного выше.
Поскольку xeq=d/2 является точкой симметрии линии корректирующей силы, корректирующая сила может быть выражена как общая сумма двух пружинных упругих сил, с учетом механических свойств пружины: Vxe[0,d], FCorr (х) =F± (х) +F2 (х) с VxG[0,d/2], F1(x)> 0, F2(x)=0 и Vxe[d/2,d], F1(x)=0, F2(x) <0.
На Фиг.25 показано направление VxefO^dJ,
Fcorr (x) =Fi (x) +F2 (x) . Здесь VxG[0,d], F±(x)^0 всегда вызывает "положительную" силу, и \fx &[Ord], F2(x)^0 всегда вызывает "отрицательную" силу. Первая упругая пружинная сила F± активна только в области \lxG[0rd/2] так, что первая пружинная сила противодействует взаимодействию между статором и первым транслятором. По аналогии, вторая пружинная сила F2 активна только в области \/x &[d/2,d] и противодействует взаимодействию между статором и вторым транслятором.
Когда первый транслятор и второй транслятор имеют одинаковую намагниченность, первая пружинная сила и вторая пружинная сила могут быть заданы следующим образом. Первая пружинная сила и вторая пружинная сила имеют одинаковые значения и действуют в различных направлениях.
VxG[0,d], F2 (x)=-F± (d-x) .
Вышеприведенное описание определяет расположение первой пружины и второй пружины, имеющих одинаковые пружинные
свойства, но действующие в различных направлениях.
На Фиг.2б показан возможный вариант реализации заявляемого магнитного устройства, использующего пружины 7, 7' как блоки ускорения 5, 5'.
Первая пружина 7 проходит между статором 1 и первым транслятором 2, действуя на соответствующие поверхности. Первая пружина 7 противодействует эффекту захвата между статором 1 и первым транслятором 2. Смещение первой пружины 7 зависит от приближения первого транслятора 2 к статору 1. Статор 1 служит опорной точкой б для первой пружины 7. В то же время первая пружинная сила F± высвобождается в зависимости от расстояния между первым транслятором 2 и статором 1 как "положительная" сила.
Вторая пружина 7' действует по аналогии с первой пружиной 7. По аналогии с расположением первой пружины 7, вторая пружина 7 ' размещается между статором 1 и вторым транслятором 2 ' . Статор 1 действует как опорная точка б для второй пружины 7'.
Корректирующая сила, создаваемая посредством первой пружины 7 и второй пружины 7 ', удовлетворяет следующему соотношению: Fcorr (х) =F± (х) +F2 (х) =-F (х,0) .
Согласно современному состоянию данной области техники, пружинная сила пропорциональна линейной деформации пружины. В случае сжатия пружины на 5х[мм], выполняется следующее: F=-k5x, причем к[Н/м] представляет собой упругую постоянную пружины.
Когда движение транслятора разделено на л (п=1,2г3 ..) этапов движения [хп-±, хп] с хо=0 и xN=d, пружинная сила может быть представлена линейной экстраполяцией.
F(x)=anxx+pnf где ап = F^-') и &n=F (х^) .
Хп Хп-\
Описание длины сжатия 5n=xn-xn-i и упругой постоянной F(x )-F(X )
пружины кп=- " [Н/м] , которые могут быть получены из
Хп ~ Хп-\
свойств пружины, приведено на Фиг.27, где упругая постоянная пружины показана для пяти этапов движения xne |0,5,10,20,30,73|.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Магнитное устройство, содержащее по меньшей мере один статор (1) и один транслятор (2), причем транслятор (2) выполнен с возможностью движения вдоль траектории (3) движения транслятора в направлении (4) движения транслятора относительно статора (1),
причем транслятор (2) соединен по меньшей мере на участках траектории (3) движения транслятора с блоком (5) ускорения, который при соединении транслятора (2) с блоком (5) ускорения, создает режим ускоряющей силы, содержащий по меньшей мере корректирующую силу Fcorrr действующую на транслятор (2), причем режим ускоряющей силы может вызвать движение транслятора (2) от статора (1),
отличающееся тем, что
когда транслятор (2) соединен с блоком (5) ускорения и транслятор (2) движется от статора (1), сумма всех сил, действующих на транслятор (2) в направлении (4) движения транслятора вследствие магнитного взаимодействия, больше или равна нулю,
таким образом, чтобы транслятор (2) мог быть отделен от силы притяжения, создаваемой статором (1), посредством корректирующей силы Fcorr.
2. Магнитное устройство по п.1, отличающееся тем, что блок (5) ускорения соединен с транслятором (2) вдоль всей траектории (3) движения транслятора.
3. Магнитное устройство по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что блок (5) ускорения в зависимости от расстояния между транслятором (2) и статором (1) выполнен с возможностью смещения, когда транслятор (2) приближается к статору (1) и/или блок (5) ускорения в зависимости от расстояния между транслятором (2) и статором (1) вызывает режим ускоряющей силы.
4. Магнитное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что когда транслятор (2) соединен с блоком (5) ускорения, и когда транслятор (2) движется к статору (1), сумма всех сил, действующих на транслятор (2) в направлении, противоположном направлению (4) движения транслятора, может быть меньше или
2.
равна нулю.
5. Магнитное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что режим ускоряющей силы равен режиму силы захвата, обусловленному магнитным взаимодействием между статором (1) и транслятором (2).
6. Магнитное устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что блок (5) ускорения соединен с транслятором (2) и фиксированной точкой (6) и проходит по меньшей мере частично между транслятором (2) и фиксированной точкой (6).
7. Магнитное устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что статор (1) представляет собой фиксированную точку (6).
8. Магнитное устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что блок (5) ускорения содержит дополнительный магнит и/или блок привода.
9. Магнитное устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что блок (5) ускорения содержит пружину, причем пружина имеет компоненту упругой силы, действующую параллельно направлению (4) движения транслятора.
10. Магнитное устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что траектория (3) движения транслятора является линейной или полигональной.
11. Магнитное устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что одна линия траектории (3) движения транслятора проходит через статор (1).
12. Магнитное устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что статор (1) и транслятор (2) оба представляют собой постоянные магниты.
13. Магнитное устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что статор (1) представляет собой постоянный магнит и транслятор (2) представляет собой электромагнит, или статор (1) представляет собой электромагнит и транслятор (2) представляет собой постоянный магнит, или статор (1) представляет собой электромагнит и транслятор (2) представляет собой электромагнит.
14. Магнитное устройство по п.13, отличающееся тем, что
магнитное устройство содержит устройство управления для
управления поляризацией электромагнита и для управления магнитной индукцией электромагнита в зависимости от режима ускоряющей силы.
По доверенности
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ, ИЗМЕНЕННАЯ ПО СТАТЬЕ 34 РСТ (для сведения)
1. Магнитное устройство, содержащее по меньшей мере один статор (1) и один транслятор (2), причем транслятор (2) выполнен с возможностью движения вдоль траектории (3) движения транслятора в направлении (4) движения транслятора относительно статора (1),
причем транслятор (2) соединен по меньшей мере на участках траектории (3) движения транслятора с блоком (5) ускорения, который при соединении транслятора (2) с блоком (5) ускорения создает режим ускоряющей силы, содержащий по меньшей мере корректирующую силу Fcorrr действующую на транслятор (2), причем режим ускоряющей силы может вызвать движение транслятора (2) от статора (1),
отличающееся тем, что
когда транслятор (2) соединен с блоком (5) ускорения и транслятор (2) движется от статора (1), абсолютная сумма всех сил, действующих на транслятор (2) в направлении (4) движения транслятора вследствие магнитного взаимодействия, и Fcorrr больше или равна нулю,
таким образом, чтобы транслятор (2) мог быть отделен от силы притяжения, создаваемой статором (1), посредством корректирующей силы,
Vxe[0,d] Fcorr(x)> -F(x,J)
Vxe[0,d] Fcorr(x) < -F(x,J)
Vxe[0,d] Fcorr(x)=-F(x, J) ,
(причем F (xrJ) - сила, действующая между статором (1) и транслятором (2), когда на статор подается ток).
2. Магнитное устройство по п.1, отличающееся тем, что для корректирующей силы справедливо следующее:
Vxe[0,d] Fcorr(x)> -F(xrJ=0) Vxe[0,d] Fcorr(x) < -F (x,J=0) Vxe[0,d] Fcorr(x)=-F (x, J=0) .
3. Магнитное устройство по п.1, отличающееся тем, что для корректирующей силы справедливо следующее:
3.
Vxe[0,d] Fcorr(x)> -F(x,\J\> 0) Vxe[0,d] Fcorr(x) < -F(x,\J\> 0) Vxe[0,d] Fcorr(x)=-F (x,\ J\> 0) .
4. Магнитное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что блок (5) ускорения соединен с транслятором (2) вдоль всей траектории (3) движения транслятора.
5. Магнитное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что блок (5) ускорения в зависимости от расстояния между транслятором (2) и статором (1) выполнен с возможностью смещения, когда транслятор (2) приближается к статору (1) и/или блок (5) ускорения в зависимости от расстояния между транслятором (2) и статором (1) вызывает режим ускоряющей силы.
6. Магнитное устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что когда транслятор (2) соединен с блоком (5) ускорения, и когда транслятор (2) движется к статору (1), сумма всех сил, действующих на транслятор (2) в направлении, противоположном направлению (4) движения транслятора, может быть меньше или равна нулю.
7. Магнитное устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что режим ускоряющей силы равен режиму силы захвата, обусловленному магнитным взаимодействием между статором (1) и транслятором (2).
8. Магнитное устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что блок (5) ускорения соединен с транслятором (2) и фиксированной точкой (б) и проходит по меньшей мере частично между транслятором (2) и фиксированной точкой (б).
9. Магнитное устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что статор (1) представляет собой фиксированную точку (б).
10. Магнитное устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что блок (5) ускорения содержит дополнительный магнит и/или блок привода.
11. Магнитное устройство по любому из пп.1-10,
отличающееся тем, что блок (5) ускорения содержит пружину,
причем пружина имеет компоненту упругой силы, действующую
параллельно направлению (4) движения транслятора.
12. Магнитное устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что траектория (3) движения транслятора является линейной или полигональной.
13. Магнитное устройство по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что одна линия траектории (3) движения транслятора проходит через статор (1).
14. Магнитное устройство по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что статор (1) и транслятор (2) оба представляют собой постоянные магниты.
15. Магнитное устройство по любому из пп.1-14, отличающееся тем, что статор (1) представляет собой постоянный магнит и транслятор (2) представляет собой электромагнит, или статор (1) представляет собой электромагнит и транслятор (2) представляет собой постоянный магнит, или статор (1) представляет собой электромагнит и транслятор (2) представляет собой электромагнит.
16. Магнитное устройство по п.15, отличающееся тем, что
магнитное устройство содержит устройство управления для
управления поляризацией электромагнита и для управления
магнитной индукцией электромагнита в зависимости от режима
ускоряющей силы.
По доверенности
1/20
526469
ФИГ. 2
ФИГ. 4
ФИГ. 6
Сила взаимодействия [Н] Jcoil = 0 [~м1^]
0' 1
0 10 20 | ' I "" Г SO
СО -25'
Расстояние х [мм]
го U
ФИГ. 8
Сила взаимодействия [Н]
Jcoil = 5 [~^\
¦700 л-
Расстояние х [мм]
Расстояние х [мм]
¦350
•400
¦500
Расстояние х [мм]
ФИГ. 12
¦МО
Расстояние х [мм]
ФИГ. 13
ФИГ. 14
ФИГ. 16
Транслятор #1 Статор Транслятор #2
Расстояние х [мм]
З-Сила дипольного взаимодействия [Н] Jcoil > 0 [т^Т^ Движение транслятора слева направо
Расстояние х [мм]
ФИГ. 19
Расстояние х [мм]
ФИГ. 20
ib.li> :
Xoffset • ;=q
Расстояние х [мм]
ФИГ. 22
Расстояние х [мм]
ФИГ. 24
Профиль корректирующей силы
Ь','0
4СП
Пружина Fcorr [Н] Экстраполяция по пяти этапам движения
т л%
31 и
I i
Расстояние х [мм]
ФИГ. 27
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
ИЗМЕНЕННАЯ СТРАНИЦА
2/20
2/20
3/20
3/20
4/20
4/20
ФИГ. 7
ФИГ. 7
5/20
5/20
ФИГ. 9
ФИГ. 9
6/20
6/20
ФИГ. 11
ФИГ. 11
7/20
Сила взаимодействия [Н]
7/20
Сила взаимодействия [Н]
9/20
9/20
11/20
Сила взаимодействия [Н]
11/20
Сила взаимодействия [Н]
12/20
12/20
ФИГ. 18
ФИГ. 18
13/20
13/20
14/20
14/20
15/20
16/20
З-Сила дипольного взаимодействия [Н]
15/20
16/20
З-Сила дипольного взаимодействия [Н]
17/20
16/20
З-Сила дипольного взаимодействия [Н]
17/20
18/20
З-Сила дипольного взаимодействия [Н]
19/20
19/20
ФИГ. 26
ФИГ. 26
500 ,
20/20
500 ,
20/20
|
