Асинхронний віброзбуджувач

Електродинамічний асинхронний віброзбуджувач може бути застосований у вібротехнологічних процесах, а також при дослідницько-випробувальній діяльності в різних галузях техніки. Відомо про електромагнітний віброзбуджувач (Авторське свідоцтво СРСР №1001346) містить рухомий елемент, виконаний у вигляді порожнього циліндра, набраного в аксіальному напрямку феромагнітних і діамагнітних ланок, що чергуються і фіксований у напрямку подовжньої осі пружними елементами, а в поперечному напрямку - контактними кільцями. Основні недоліки цього пристрою - велике тертя у контактних кільцях та обмежені можливості регулювання частоти коливань. Найбільш близький до запропонованого по технічній сутності є електродинамічний віброзбуджувач, відомий за авторським свідоцтвом СРСР №917862. Пристрій складається з зовнішнього корпуса, у якому за допомогою нижнього корпуса, кришки і втулки жорстко закріплений зовнішній циліндричний індуктор, виконаний в аксіальному напрямку зубцюватих магнітопроводів і діамагнітних ланок, що чергуються. У пазах цих магнітопроводів розміщені однофазні двополюсні обмотки, наприклад, постійного струму, включені згідно. Число магнітопроводів зовнішнього індуктора дорівнює числу полюсів внутрішнього індуктора, що виконаний цільним, наприклад, шихтованим, і жорстко закріплений на внутрішньому корпусі за допомогою кришки. У пазах внутрішнього індуктора розташовано багатофазну, наприклад, трифазну, обмотку. Рухомий якір виконано у вигляді порожнього циліндру, набраного в аксіальному напрямку феромагнітних і діамагнітних непровідних ланок, що чергуються. Якір фіксований у подовжньому напрямку пружними елементами, а у поперечному напрямку контактними кільцями. Основними недоліками цього пристрою є велике тертя у контактних кільцях та обмежені можливості регулювання частоти коливань. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення збуджувача вібрації, у якому зміненням конструкції останнього та використанням додаткових елементів забезпечується підвищення його ККД та можливість регулювання частоти коливань у відносно широкому діапазоні. Поставлену задачу вирішуємо тим, що асинхронний віброзбуджувач, який містить у собі співвісно розташовані, зв'язані між собою пружними елементами з можливістю переміщення уздовж осі нерухомий та рухомий магнітопроводи, на повернених одна до іншої поверхнях яких виконані полюса, на одному з магнітопроводів розташовано обмотку змінного струму, а на іншому - короткозамкнену обмотку, згідно з винаходом розміщено електромагніт постійного струму, який містить у собі співвісно розташовані з можливістю переміщення уздовж осі магнітопроводи з обмоткою постійного струму, один з яких жорстко прикріплений до рухомої частини віброзбуджувача, а інший - до нерухомої, на повернених одна до іншої поверхнях магнітопроводів виконані полюса з прорізами і зубцями; обмотка змінного струму є однофазною, а як пружні елементи використані прорізні мембрани. Однофазна обмотка дозволяє, використовуючи властивості пульсуючого магнітного поля. формувати зусилля, яке завжди спрямоване у напрямку руху рухомого магнітопроводу, а електромагніт постійного струму дозволяє, завдяки пружним властивостям магнітного поля, змінювати жорсткість пружного зв'язку між рухомою та нерухомою частинами віброзбуджувача. Це дає можливість регулювати частоту коливань, яка в даному випадку залежить тільки від маси рухомої частини та жорсткості пружного зв'язку між рухомою та нерухомою частинами. Використання пружин з великою поперечною жорсткістю дає можливість здійснювати центровку магнітопроводів без використання контактних кілець і тим самим суттєво підвищити ККД віброзбуджувача за рахунок зменшення тертя. (А.П.Гуров, Д.Ю.Шарейко // До питання розрахунку прорізних мембран в керованому динамічному віброгаснику. Науковий вісник Миколаївського державного педагогічного університету. Випуск 1.1999. - с.135-138). На КРЕСЛЕННІ (Фіг.) зображено асинхронний віброзбуджувач, який містить нерухомий магнітопровід 1 та рухомий магнітопровод 2, який прикріплено до нерухомого за допомогою пружних елементів 3, що центрують. На повернених одна до іншої поверхнях яких виконані полюса. На одному з магнітопроводів розташовано однофазну обмотку змінного струму 4, на іншому - короткозамкнену обмотку 5. Віброзбуджувач також містить у собі електромагніт постійного струму, який складається з нерухомого б та рухомого 7 магніто-проводів, на одному з яких розташовано обмотку постійного струму 8, на повернених одна до іншої поверхнях магнітопроводів яких виконані полюса з прорізами і зубцями. Магнітні ланцюги змінного та постійного струму розділені немагнітною прокладкою 9. Даний винахід має з електромагнітним віброзбуджувачем, відомим з авторського свідоцтва №1001349, подібні елементи: фундамент, циліндричний магнітопровід з обмотками збудження, внутрішня частина набрана з феромагнітних та демагнітних секцій, що чергуються, але даний винахід відрізняється відсутністю сковзних контактів внутрішнього магнітопровід а з обмотками. Рухомою частиною є не стакан, а феромагнітне тіло з білячою кліткою. Кріплення внутрішнього магнітопроводу здійснюється з двох боків пружними елементами з центруючими властивостями. Пристрій працює так. Спочатку рухома частина віброзбуджувача розганяється в одному з напрямків під дією зовнішнього зусилля. Однофазна обмотка 4 створює пульсуюче магнітне поле, яке при взаємодії з полем реакції короткозамкненої обмотки 5 створює електромагнітне зусилля, яке діє на рухому частину у напрямку її руху, тобто ще більше її розганяє. Пружні елементи 3 при цьому деформуються і створюють силу реакції, яка спрямована проти дії рухомої частини. Коли сила реакції стає більшою за електромагнітну силу, швидкість починає зменшуватись і рухома частина зупиняється. Електромагнітна сила при цьому зникає і рухома частина починає рухатись у протилежному напрямку під дією сили реакції деформованих пружних елементів. Це призводить до виникнення електромагнітної сили, яка спрямована у напрямку дії рухомої частини. Ця сила буде розганяти рухому частину до тих пір, поки остання не зупиниться під дією сили реакції пружних елементів 3, які тепер деформуються в інший бік. Зупинка рухомої частини призводить до того, що електромагнітна сила зникає, пружні елементи починають розпрямлятися і рухома частина починає рухатись у протилежному напрямку. Далі процес повторюється. Частота коливань рухомої частини віброзбуджувача залежить тільки від її маси та жорсткості її пружного зв'язку з нерухомою частиною, яка складається з жорсткості пружних елементів 3 та жорсткості, яку створює магнітне поле електромагніта постійного струму при взаємодії його магнітопроводів 6 та 7. Таким чином, змінюючи величину струму в обмотці 8, можна регулювати жорсткість пружного зв'язку між рухомою та нерухомою частинами віброзбуджувача і тим самим регулювати частоту коливань. Застосування запропонованого віброзбуджувача дозволяє підвищити ККД на 10%,отримати амплітуду коливань до декількох десятків міліметрів, уникнути проблем, пов'язаних з частотним розгоном і гальмуванням, а також, одержати коливання, частота яких не залежить від частоти живильної мережі.